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 在城市污水處理過程中，無時無刻不在產(chǎn)生著大量的污泥。正是這些污泥的不斷產(chǎn)生，才使污染物與污水分離，從而完成污水的凈化。對于產(chǎn)生的污泥，如果不予以有效地處理和處置，仍然會污染環(huán)境，使污水處理廠的功能不能完全發(fā)揮。
　　一、污泥種類與特性
　　在城市污水處理中，產(chǎn)生的污泥主要包括兩大類:初沉污泥和活性污泥。在污水深度處理中，當(dāng)采用混凝沉淀工藝時，還要產(chǎn)生化學(xué)污泥。當(dāng)生物處理工藝采用生物濾池時，還產(chǎn)生生物濾池污泥，也稱為腐殖污泥。
　　1.初沉污泥
　　初沉污泥系指在初次沉淀池沉淀下來并排除的污泥。初沉污泥正常情況下為棕褐色略帶灰色，當(dāng)發(fā)生腐敗時，則為灰色或黑色，一般情況下，有難聞的氣味。當(dāng)工業(yè)廢水比例較大時，氣味會有所降低。初沉污泥的pH值一般在5.5～7.5之間，典型值在6.5左右，略顯酸性。含固量一般在2～4%之間，常在3%左右，具體取決于初沉池的排泥操作。初沉污泥的有機分一般在55～70%之間。
　　初沉污泥的水力特性很復(fù)雜。水力特性主要系指流動性和混合性。污泥的流動性系指污泥在管道內(nèi)的流動阻力和可泵性(是否可用泵輸送或提升)。當(dāng)污泥的含固量小于1%時，其流動性能與污水基本一樣。對于含固量大于1%的污泥，當(dāng)在管道內(nèi)流速較低時(1.O～1.5m/s，其阻力比污水大；當(dāng)在管道內(nèi)的流速大于1.5m/s時，其阻力比污水的小。因此，污泥管道內(nèi)的流速一般應(yīng)控制在1.5m/s之上，以降低阻力。產(chǎn)生以上現(xiàn)象的原因主要是:在低流速下，污泥為層流狀態(tài)，其流動性受粘度的影響較大；而在高流速時，污泥為紊流，污泥的粘滯性會消除由管壁形成的渦流，降低阻力。另外， 污泥的流動性能不受溫度以及污泥中有機分含量的影響。一般來說，當(dāng)污泥的含固量超過6%時，污泥的可泵性很差，用泵輸送會造成困難。污泥的含固量越高，其混合性能越差，不易均勻混合。
　　初沉污泥的產(chǎn)量取決于污水水質(zhì)與初沉池的運行情況。干污泥量與進水中的SS與 沉淀效率有關(guān)系，濕污泥量除與SS及沉淀效率有關(guān)外，還直接決定于排泥濃度。
　　2.活性污泥
　　活性污泥是指傳統(tǒng)活性污泥工藝等生物處理系統(tǒng)中排放的剩余污泥。活性污泥外觀為黃褐色絮狀，有土腥味，含固量一般在0.5～0.8%之間，具體取決于所采用的污水處理生化工藝。有機分常在70～85%之間，與污水處理中是否設(shè)有初沉池及泥齡的長短有關(guān)系。活性污泥的pH值在6.5～7.5之間，具體也取決于污水處理系統(tǒng)的工藝及控制狀態(tài)。例如，當(dāng)采用硝化工藝時，活性污泥的pH有時會低于6.5。
　　由于活性污泥的含固量一般都小于1%，因而其流動性能及混合性能與污水基本一致。活性污泥的產(chǎn)量取決于污水處理所采用的生化工藝類型，傳統(tǒng)活性污泥工藝、AB工藝以及A/O或A2/O等工藝的產(chǎn)泥量都不同。 化學(xué)污泥系指混凝沉淀工藝中形成的污泥，其性質(zhì)取決于采用的混凝劑種類。當(dāng)采用鐵鹽混凝劑時，可能略顯暗紅色。一般來說，化學(xué)污泥氣味較小，且極易濃縮或脫水。由于其中有機分含量不高，所以一般不需要消化處理。
　　二、污泥的一般處理工藝
　　典型的污泥處理工藝流程如圖1所示，包括四個處理或處置階段。第一階段為污泥濃縮，主要目的是使污泥初步減容，縮小后續(xù)處理構(gòu)筑物的容積或設(shè)備容量；第二階段為污泥消化，使污泥中的有機物分解；第三階段為污泥脫水，使污泥進一步減容；第四階段為污泥處置，采用某種途徑將最終的污泥予以消納。以上各階段產(chǎn)生的清液或濾液中仍含有大量的污染物質(zhì)，因而應(yīng)送回到污水處理系統(tǒng)中加以處理。以上典型污泥處理工藝流程，可使污泥經(jīng)處理后，實現(xiàn)“四化”:
　　(1)減量化:由于污泥含水量很高，體積很大，且呈流動性。經(jīng)以上流程處理之后，污泥體積減至原來的十幾分之一，且由液態(tài)轉(zhuǎn)化成固態(tài)，便于運輸和消納。
　　(2)穩(wěn)定化:污泥中有機物含量很高，極易腐敗并產(chǎn)生惡臭。經(jīng)以上流程中消化階段的處理以后，易腐敗的部分有機物被分解轉(zhuǎn)化，不易腐敗，惡臭大大降低，方便運輸及處置。
　　(3)無害化:污泥中，尤其是初沉污泥中，含有大量病原菌、寄生蟲卵及病毒，易造成傳染病大面積傳播。經(jīng)過以上流程中的消化階段，可以殺滅大部分的姻蟲卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的衛(wèi)生指標(biāo)。
　　(4)資源化:污泥是一種資源，其中含有很多熱量，其熱值在10000～15000kJ/kg (干泥)之間，高于煤和焦炭。另外，污泥中還含有豐富的氮磷鉀，是具有較高肥效的有機肥料。通過以上流程中的消化階段，可以將有機物轉(zhuǎn)化成沼氣，使其中的熱量得以利用，同時還可進一步提高其肥效。 污泥濃縮常采用的工藝有重力濃縮、離心濃縮和氣浮濃縮等。污泥消化可分成厭氧消化和好氧消化兩大類。污泥脫水可分為自然干化和機械脫水兩大類。常用的機械脫水工藝有帶式壓濾脫水、離心脫水等。污泥處置的途徑很多，主要有農(nóng)林使用、衛(wèi)生填 埋、焚燒和生產(chǎn)建筑材料等。
　　以上為典型的污泥處理工藝流程，在各地得到了普遍采用。但由于各地的條件不同，具體情況也不同，尚有一些簡化流程。當(dāng)污泥采用自然干化方法脫水時，可采用以下工藝流程:
　　污泥—→污泥濃縮—→干化場—→處置
　　也可進一步簡化為：
　　污泥—→干化場—→處置
　　當(dāng)污泥處置采用衛(wèi)生填埋工藝時。可采用以下流程：
　　污泥—→濃縮—→脫水—→衛(wèi)生填埋
　　我國早期建成的處理廠中，尚有很多廠不采用脫水工藝，直接將濕污泥用做農(nóng)肥， 工藝流程如下:
　　污泥—→污泥濃縮—→污泥消化—→農(nóng)用
　　污泥—→污泥濃縮—→農(nóng)用
　　污泥—→農(nóng)用
　　國外很多處理廠采用焚燒工藝，其中很多不設(shè)消化階段，流程如下：
　　污泥—→濃縮—→脫水—→焚燒
　　省去消化的原因，是不降低污泥的熱值，使焚燒階段盡量少耗或不耗另外的燃料。
　　三、初沉污泥與活性污泥的合并處理
　　初沉污泥與活性污泥的濃縮性能、可消化性以及脫水性能之間都存在著很大的差別。從原則上講，最好設(shè)兩套不同的污泥處理系統(tǒng)，對初沉污泥和活性污泥進行單獨處理，但這在實際中往往難以辦到。國外也只有極少的處理廠設(shè)兩套獨立的系統(tǒng)。因此，幾乎所有的污水處理廠都面臨著初沉污泥和活性污泥合并處理的問題。一般存在以下三種合并形式。
　　1.在初沉池合并
　　該種合并形式系指將剩余活性污泥排入初沉池配水渠道，與污水混合，然后與污水中的SS在初沉池一起沉淀下來，形成混合污泥。混合污泥進入污泥處理系統(tǒng)進行處理，工藝流程如圖2所示。
　　該種流程最初出現(xiàn)于日本，其本意是利用活性污泥的絮凝性能提高初沉池對SS的沉淀效率。但很多處理廠發(fā)現(xiàn)，該流程夏季極易導(dǎo)致初沉池污泥上浮。目前，日本很多采用該種流程的處理廠已經(jīng)或正在進行改造，使剩余活性污泥不進入初沉池。
　　當(dāng)二級處理采用生物除磷工藝(A/O或A2/0)時，該種流程明顯不合理。因剩余污泥中的磷將全部在初沉池釋放到污水中，使除磷效率降至最低。當(dāng)采用AB工藝時，不允許采用該種流程，因為AB工藝要求A、B兩級的污泥要完全分開。目前有相當(dāng)一部分處理廠采用氧化溝等不設(shè)初沉池的工藝，自然也就不存在這種合并方式。
　　2.在濃縮池合并
　　一些處理廠將初沉污泥和剩余污活性污泥排人同一濃縮池進行濃縮；也有一些處理 廠在濃縮池前設(shè)一混合池，剩余污泥和初沉污泥在混合池充分混合以后，再進入濃縮池進行濃縮。該種合并方式的效果取決于剩余活性污泥與初沉污泥之比。由于剩余活性污泥的濃縮性能很差，重力濃縮困難，當(dāng)剩余污泥的比例較高時，會導(dǎo)致總的濃縮效果也較差。
　　3.在消化池合并
　　該種合并方式系指初沉污泥和剩余活性污泥分別進行濃縮，然后進入同一消化池進行消化。考慮到剩余活性污泥不易重力濃縮，因而常采用氣浮濃縮，也可以采用離心濃縮。初沉污泥濃縮性能較好，仍可采用重力濃縮。以上合并方式的流程如圖3所示。
　　一般來說，活性污泥不宜單獨消化，因為其碳氮比較小，不利于消化的穩(wěn)定進行。當(dāng)流程中不設(shè)消化工藝時，可考慮兩種污泥分別進行濃縮和脫水，即設(shè)置兩套完全獨立的污泥處理系統(tǒng)。
　　四、富磷污泥的處理工藝
　　富磷污泥系指A/O或A2/O生物除磷工藝中產(chǎn)生的剩余活性污泥。富磷污泥中含磷量很高，可達4～6%，但污泥中的磷處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦遇到厭氧環(huán)境，并存在易降解有機物時，便可大量釋放出來。在污泥處理系統(tǒng)中，厭氧環(huán)境處處存在，濃縮 池、消化池乃至脫水機或貯泥池中，皆為厭氧環(huán)境。另外，由于水解酸化作用，這些構(gòu)筑物中也存在大量易降解有機物，因而污泥中的磷將大量釋放。一些處理廠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)初沉污泥和富磷污泥在濃縮池合并以后，可使?jié)饪s池的上清液中TP濃度高達60～80mg/L，消化分離液中TP高達200mg/L。因此要使污水處理系統(tǒng)得到較高的除磷效率，必須控制污泥處理區(qū)分離液中?濃度。否則，這些磷將重新回到污水處理系統(tǒng)，導(dǎo)致除磷效率下降。常用的控制方法有二類:一類是控制污泥中磷的釋放；二是去除分離液中的磷。
　　1.控制磷釋放的措施
　　如無特殊需要，富磷污泥最好不采用污泥消化(包括好氧消化)，應(yīng)經(jīng)濃縮后直接脫水。濃縮工藝最好采用離心濃縮或好氧的氣浮濃縮；污泥脫水的調(diào)質(zhì)，最好采用無機混凝劑或有機高分子絮凝劑與無機混凝劑同時使用。以上工藝流程如圖4所示。
　　當(dāng)必須采用消化工藝時，可向消化池投加適量石灰或無機混凝劑，控制磷釋放到消化分離液中，常稱為磷的消化封閉。
　　2.去除分離液中的磷
　　也可以采用常規(guī)的污泥處理工藝，不控制磷的釋放，而是將含有高濃度TP的濃縮上清液、消化分離液以及脫水濾液收集起來，進行集中除磷。常用的方法是石灰化學(xué)沉淀工藝。工藝流程如圖5所示