淤泥处理

堆肥化处理技术

淤泥处理是对污泌泥进行处理、固化、脱水、稳定、干化或焚烧的加工过程。

分类

性质

原淤泥 (raw sludge):未经淤泥处理的初沉淀淤泥。二沉剩余淤泥或两者的混合淤泥。

初沉淤泥 (primary sludge): 从初沉淀池排出的沉淀物。二沉淤泥 (secondey sludge ):从二次沉淀池（或沉淀区）排出的沉淀物。　活性淤泥 (activated sludge): 曝气池中繁殖的含有各种好氧微生物群体的絮状体。

消化淤泥 (activated sludge): 经过好氧消化或厌氧消化的淤泥，所含有机物质浓度有　一定程度的降低，并趋于稳定。

回流淤泥 (returned sludge): 由二次沉淀（或沉淀区）分离出来，回流到曝气池的活　性淤泥。　剩余淤泥 (excess activated sludge): 活性淤泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排　出系统外的活性淤泥。　淤泥气 (sludge gas): 在淤泥厌氧消化时，有物分解所产生的气体，主要成分为甲烷和　二氧化碳，并有少量的氢、氮和硫化氢。俗称沼气。

处理

淤泥处理前，首先要了解淤泥的分类，才能确定淤泥处理的方法：

1.自来水厂沉淀池或浓缩池排出的物化淤泥处理　淤泥分类：属中细粒度有机与无机混合淤泥，可压缩性能和脱水性能一般。

2.生活污水厂二沉池排出的剩余活性淤泥处理

淤泥分类：属亲水性、微细粒度有机淤泥，可压缩性能差，脱水性能差。

3.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物化和生化混合淤泥处理　淤泥分类：属中细粒度混合淤泥，含纤维体的脱水性能较好，其余可压缩性能和脱水性能一般。

4.工业废水处理产生的经浓缩池排出的物理法和化学法产生的物化细粒度淤泥处理　淤泥分类：属细粒度无机淤泥，可压缩性能和脱水性能一般。　

5.工业废水处理产生的物化沉淀粗粒度淤泥处理　淤泥分类：属粗粒度疏水性无机淤泥，可压缩性能和脱水性能很好。

技术原理

1.淤泥处理利用的一般技术

（1）淤泥的堆肥化处理技术

（2）淤泥的建材化技术

（3）淤泥的燃料化技术

（4）淤泥的厌氧消化（制沼气）技术

2.淤泥的电离辐射处理技术微波技术在淤泥处理中的应用

（1）微波辐照淤泥处理技术

（2）微波化学分析技术

3. 超声波处理淤泥技术

4. 重金属的生物有效性及植物脱除技术

5. 淤泥的微生物处理技术

（1）微生物淋滤技术

（2）微生物吸附处理法

（3）微生物脱臭技术

6.新兴淤泥热化学处理技术

（1）湿式氧化技术

（2）活性淤泥作黏结剂

（3）剩余淤泥制可降解塑料

（4）淤泥制活性炭

（5） O3/H2O2氧化技术

（6） UV/O3氧化技术

（7） UV/H2O2氧化工艺

（8）其他热化学处理技术简介

处理方法

淤泥消化 (sldge digestion): 在氧或无氧的条件下，利用微生物的作用，使淤泥中的

有机物转化为较稳定物质的过程。

好氧消化 (aerobic sigestion): 淤泥经过较长时间的曝气，其中一部分有机物由好氧

微生物进行降解和稳定的过程。

厌氧消化 (anaerobic digestion): 在无氧条件下，淤泥中的有机物由厌氧微生物进行　降解和稳定的过程。　中温消化 (mesophilic digestion ):淤泥在温度为33-530C时进行的厌氧消化工艺。

高温消化 (thermophilic digestion ):淤泥在温度为53-330C进行的厌氧消化工艺。

淤泥浓缩 (sludge thickening): 采用重力或气浮法降低淤泥含水量，使淤泥稠化的过程。

淤泥淘洗 (elutriation of sludge ): 改善淤泥脱水性能的一种淤泥预处理方法。用清　水或废水淘洗淤泥，降低消化淤泥碱度，节省淤泥处理投药量，提高淤泥过滤脱水效　率。　泥脱水 (sludge dewatering ): 对浓缩淤泥进一步去除一部分含水量的过程，一般指　机械脱水。

淤泥真空过滤 (sludge vacuum filtration ): 利用真空使过滤介质一侧减压，造成介质　两侧压差，将淤泥水强制滤过介质的淤泥脱水方法。

淤泥压滤 (sludge pressure filtration ): 采用正压过滤，使淤泥水强制滤过介质的污　泥脱水方法。

淤泥干化 (sludge drying ): 通过渗滤或蒸发等作用，从淤泥中去除大部分含水量的过　程，一般指采用淤泥干化场（床）等自蒸发设施。

淤泥焚烧 (sludge incineration ):淤泥处理的一种工艺。它利用焚烧炉将脱水淤泥加　温干燥，再用高温氧化淤泥中的有机物，使淤泥成为少量灰烬。

几种淤泥处理的方法及优缺点分析

①淤泥的卫生填埋

这种处置方法简单、易行、成本低，淤泥又不需要高度脱水，适应性强。但是淤泥填埋也存在一些问题，尤指填埋渗滤液和气体的形成。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或运行不当会污染地下水环境。填埋场产生的气体主要是甲烷，若不采取适当措施会引起爆炸和燃烧。

②淤泥的直接土地利用

淤泥土地直接利用因投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成分等优点，被认为是最有发展潜力的一种处置方式，科学合理的土地利用，可减少淤泥带来的负面效应。林地和市政绿化的利用因不易造成食物链的污染而成为淤泥土地利用的有效方式。淤泥用于严重扰动的土地（如矿场土地、森林采伐场、垃圾填埋场、地表严重破坏区等需要复垦的土地）的修复与重建，减少了淤泥对人类生活的潜在威胁，既处置了淤泥又恢复了生态环境。

③淤泥的焚烧

湿淤泥干化后再直接焚烧应用得较为普遍，没有经过干化的淤泥直接进行焚烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。　以焚烧为核心的淤泥处理方法是最彻底的淤泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，可最大限度地减少淤泥体积；但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高。

工艺流程

首先，原淤泥通过淤泥泵由二沉池打到另一个池子中从而和上清液分离。因为原淤泥的含水率通常能达到99.5%，所以淤泥必须浓缩，有多种可行的方法用于减少淤泥的体积。例如真空过滤和离心等机械处理的方法通常用于将淤泥以半固体形式处置之前。通常这些方法是淤泥焚烧处理的准备工作。如果计划采用生物处理，则多数才用重力沉降或者是气浮的方法进行浓缩。这两种情况所对应的淤泥仍然是流态的。

重力浓缩池的设计和运行类似于污水处理中的二沉池。浓缩功能是主要的设计参数，为了满足更大的浓缩能力，浓缩池基本上比二沉池要深。一个设计正确，运行良好的重力浓缩池至少能提高两倍的淤泥含泥量。也就是说，淤泥的含水率可以有99.5%减少到98%，或者更少。这里值得一提的是，重力浓缩池的的设计要尽量基于中式结果的分析，因为合适的淤泥负荷率与淤泥的属性的有很大关系的。

如果采用溶气气浮浓缩，需要有一小部分的水，通常是二沉池出水，在400kPa的压力下充气。这种过饱和的液体通入罐底，而淤泥在大气压下通过。气体以小气泡的形式和淤泥中的固体颗粒黏附，或则是被包围，从而带动固体颗粒上浮到表面。浓缩了的淤泥的上部被除去，而液体由底部流回溶气罐充气。

体积减少后，淤泥中含有大量的有害成分，在处置之前需要将之转化为惰性成分。最常用的方法是生物降解稳定。因为这个过程目的在于将物质转化为最终无菌产物，所以常应用消化的方法。淤泥消化既能进一步的减少淤泥体积也能使所含固体转化为惰性物质并且大体的上没有病菌。通过厌氧消化或好养消化都能达到淤泥消化目的。

淤泥含有多种有机物，因此需要多种微生物来分解。有关资料将厌氧消化中的微生物分为两类：产酸菌和甲烷菌。所以，我们也能把厌氧消化分为两步。第一步，由兼性厌氧菌和厌氧菌组成的产酸菌通过水解作用溶解有机固体。接着溶解质由发酵作用转化为酒精和低分子量分子。第二步，有严格厌氧菌组成的甲烷菌将乙酸、酒精、水和二氧化碳转化为甲烷。因为两种菌群只能在无氧的环境下存活，所以厌氧消化的反应器必须是密闭的。设计容器的时候同时也要考虑另外的一些因素，例如：温度、pH值和混合物搅拌。　淤泥也可以通过好氧消化稳定。这种消化基本上只能用于可生化淤泥而不能用于初沉池淤泥，伴随着二沉池和淤泥浓缩池中淤泥体积的减少，这个工艺需要不断的鼓气。好氧消化多应用于深度曝气系统。再者，好氧消化对环境条件不敏感，也不局限有流行变化。

淤泥消化以后，淤泥中的有机物能被去除并且能进一步的减少淤泥体积。接下来，淤泥需要处置。多种方法可以用来有效的处置淤泥。其中包括焚烧、卫生填埋和用作化肥以及土壤改良剂。原淤泥可以用来焚烧，可以有效地减少含水率。添加燃料可以用来引起和维持燃烧，城市垃圾也可能用来达到这个目标。原淤泥和消化淤泥也可以用卫生填埋来处置。淤泥的土地应用实践了好几年，而只限于处理消化淤泥。淤泥的营养成分有利于植物成长，而其颗粒特性可用于土地改良。这些应用局限有饲料作物和非人类消费，而运用于支持可食用植物的可能性正在研究中。淤泥土地应用的主要限制因素为植物富集金属毒性和水体富营养污染。淤泥的应用可通过在流态时由喷淋器喷淋、沟渠导流或直接注入土壤。去水淤泥可以由传统农用机械铺设在土地之上在和培养土壤。　上述文字指的是一般淤泥的处理。因为淤泥能造成环境的污染，所以我们需要尽最大的努力使之无害化。很多导致类型污染的具有不同特性淤泥正在研究中。在本文中，我将叙述一种来自于人类产油和石油工业的淤泥，这个代表性淤泥称之为含油淤泥。

大量的淤泥产生，而这种淤泥中含有相当大量的油，必须在最终处置之前将之去除。炼油厂产生的淤泥不能被安全的处置，除非将其含油量去除到一定程度。此外，在炼油厂的油水分离系统和储油罐中因为含油原料的累积而产生的淤泥的处理费用很高，并且对环境造成很严重的污染。石油是一种疏水混合物例如：烷烃，芳香烃，树脂和沥青。许多化合物是有毒性的，致突变的和致癌的。它们的排放的受到严格控制的，因为它们对人体健康和环境的负面影响，它们被美国环保部门分类并列为环境污染物优先。

有很多种方法可以用来处理含油淤泥。化学和物理的方法例如：焚烧、氯氧化、臭氧氧化和燃烧，生物的处理方法例如：生物修复、传统堆肥法等等。随着技术的发展，含油淤泥的低温冷处理和生物修复成为了两条有效的处理途径。

低温冷处理技术作为一种物理的处理方法能有效地增加淤泥的脱水性质，改变絮凝剂的结构形式并减少淤泥周围的水含量。比较那种“初沉降”，冷处理能够除掉溶液中的杂质，因此达到更好浓缩目的，最近就是在讨论冷处理的这种好处。据我们所知，资料中没有讨论冷处理技术来分离油泥中的油的可行性。但是，如果在自然条件允许的许多国家里，冷处理技术提供了一种有效的处理含油淤泥的处理和处置的方法。　通过比较常规方法处理和冷处理之后淤泥，我们可以发现，冷处理之后的样品上面浮了一层油。最后我们可以发现试管中分三层：最上面的一层是清的浮油，底层是一层深色的沉降物，中间一层是清水。原始的淤泥经过24小时的沉降，可以看见上浮液和底部沉降物，但是没有可见的油相。通过上面的叙述的现象揭示了简单的冷处理能有效分离油泥中的油。

物理化学的方法可以用来处理油泥，但是费用却是很高的。堆肥和通过接种降解油类菌种或激活原有生物进行生物修复被看为两种经济的方法来对付油污染。堆肥有些看得见的优点例如：基建和维护费用低、设计和运行简单并能去处部分的油。然而，堆肥处理基本上不能达到环境的标准了。　油泥中含有的大部分油是难于生物降解的。很多研究证明了生物修复对含油土壤的高效处理，但是只是针对含油量高的污染物。大部分实验在实验室中进行，而行业应用的很少。生物修复才刚刚开始，这个意味着先进的处理技术。

历史沿革

关于淤泥处理的研究

一个关于油泥处理的研究于2009年在中国进行。添加生物添加剂的生物修复法和传统的堆肥进行对比。含油淤泥和油污染的土壤取之于油田。干淤泥的总碳氢化合物含量为327.7 －371.2 g·kg-1，和油污染的土壤的总碳氢化合物含量为151.0 g·kg-1。在运用添加剂之前，在淤泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和纯油并混合均匀。这些淤泥和土壤组分用来无控制处理和通过激活原有微生物处理。而在堆肥中，粪肥和木屑添加到淤泥中，总碳氢化合物含量为101.4 g·kg-1。淤泥的化学固化剂，尤其是河道淤泥或市政污水淤泥的固化随着城市污水处理厂的大量建设，污水处理量和淤泥产量都不断增加。淤泥中含有大量的微生物.病原体.重金属以及有机污染物，其含水量一般都在80%以上，处理不当，将造成二次污染。淤泥的处理方式主要有农业.焚烧和填埋，还有很大量的淤泥没有经过任何处理，随意丢弃。由于淤泥的含水率高，土力学性能差，污染物含量高，处理方式都存在环境污染.处理成本过高，同时也容易引起填埋场工程地质灾害。

淤泥能否填埋取决于淤泥或者淤泥与其它添加剂形成的混合体的岩土力学性能，淤泥填埋时要求十字板抗剪强度≥25kpa,无侧限抗压强度≥50kpa.淤泥经过常规脱水后，含水率 80%以上，字板抗剪强度＜10kpa，不能满足填埋的最低的要求。

为此，需要提高淤泥的力学性质，降低含水率。传统的方式是添加水泥和石灰等固化剂，也使用矿化垃圾作为添加混合料，这些方式需要添加大量的材料，添加量＜30%,增加了垃圾量，如果再遇水，将转变成淤泥。采用添加化学药剂的方式固化淤泥，添加量可以控制在10%以内，一般养护时间在1~3天，即可达到填埋要求的强度和含水率。上述现象表明，生物修复可作为一种有效同样经济的方法处理含油淤泥的方法。

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