HiROS污泥资源化处理处置工艺简介

第一篇：HiROS污泥资源化处理处置工艺简介

HiROS污泥资源化处理处置工艺简介

北京绿创生态科技有限公司

一、HiROS污泥资源化处理处置工艺概述

HiROS(High-rate Recovery of Organic Solid-wastes)技术可实现污泥等有机固废的高速资源化。其遵循资源循环最短原则，采用用部分湿式氧化并与活化膨化相结合，在一定的温度、压力和氧化剂作用下，将污泥中易降解有机物（糖类、脂肪、蛋白质等）水解、氧化；使污泥稳定、减量、无害化，同时释放出能量供工艺回用；然后将原污泥中较难降解的木质素、纤维素活化、膨化，成为高吸附性的物质；最终实现污泥的稳定处理处置和资源化。

整个工艺处理过程在密闭的反应器系统中连续进行，处理过程中充分利用反应自身产生的热能，以降低整个系统的能耗。进料中含有杂质或有害物质亦在过程中去除（如各类菌类、重金属等），工艺过程中不产生其他次生污染物。污泥从进入系统到形成资源化产品仅需一个小时的时间，设备的处理能力可以根据需要定制，通常单机处理规模可以从50吨/天到500吨/天。

经该技术处理后得到的资源化产品具有很高的吸水及持水性、投入土壤可有效提高土壤的氮磷钾（NPK）的缓释、改良，提高土壤透气、隔热性以及颗粒稳定性。产品可作为高品质有机肥直接使用，也可用于农业面源污染防治、土壤板结贫瘠治理、植被修复、荒漠化治理、水土保持、固碳、及其他生态保护等多种用途。

2011年8月26日，住房和城乡建设部科技发展促进中心在北京主持召开了本技术及装备科技成果评估会。评估委员会认为：该技术在污泥部分湿式氧化和活化膨化方面具有创新性，其成套装备水平达到国内领先，具有推广应用价值。

二、技术背景

（一）土地利用的政策趋向

今年3月住建部和发改委联合发布的《城镇污水处理厂污泥处理处置指南（试行）》（以下简称《指南》）为今后几年我国污泥处理事业的发展明确了方向，明确将污泥土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。

在这一方向指引下，结合碳减排的环境要求，焚烧等技术因未实现资源化、尾气治理、增加碳负荷等因素会越来越受到限制，欧美及日本已在陆续关停相关设施；以低温生物过程为特征的厌氧、好氧技术的应用推广受生物反应过程本身的技术限制，包括低温生物反应耗时长，相应的占地面积大，温度低不足以杀死细菌病毒虫卵等有害生命体致使终端产物无法有效利用等。

《指南》第四章<污泥处理的单元技术>第六节<其他技术>中提及，“热处理没有氧化剂通入，而湿式氧化需要向反应器内通入氧化剂”，经处理后的污泥“脱水性能大幅度提高，经机械脱水可获得低含水率的泥饼，为污泥的处理和处置提供了基础”；“处理上清液可引入水处理的高效厌氧工艺中，整体提高污泥处理系统效率；污泥中病原微生物在高温高压环境下被彻底杀灭”。

这些处于高温氧化及低温生物处理之间的中温物化处理工艺，因其技术特点有望成为解决我国污泥问题的一个重要突破口。但是我们国家在这一领域缺乏相应的实践基础，应该未来重点发展的领域。

（二）湿式氧化法的基础及国外的实践

《指南》提到的湿式氧化法在国外发展已有逾半个多世纪的历史，在美 国、日本以及欧洲得到了很好的应用和发展；在我国，该技术大部分处于实验室研究阶段。因此指南中并未详细给出该技术的具体指标。

根据国外已有研究,认为湿式氧化工艺具有适用范围广、处理效率高、氧化速度快、占地少、没有二次污染等特点。该技术的基本原理可以简要概述就是：将待处理的污泥、废水、有机固废等置于密闭的容器中,在高温(125℃～320℃)和高压(0.5～10MPa)条件下用空气、过氧化氢或纯度较高的氧作为氧化剂,采用化学方法将其中有机物降解的处理方法。

从1958年F.J.Zimmermann首次采用湿式氧化法处理造纸黑液,到目前世界上采用这种工艺建成的WAO工厂已有200多家,广泛的应用于石化废碱液、农药生产废水、丙烯晴生产废水、焦化废水以及城市污泥的处理。为了缓和反应的条件，20世纪70年代以来，在传统的湿式氧化法的基础上发展了很多种衍生技术，以降低反应的温度和压力,缩短反应时间，减轻设备腐蚀和降低反应成本。

（三）部分湿式氧化的开发及其技术特点

以湿式氧化法的基本原理为基础发展出很多种应用技术路线，其中部分湿式氧化法(Partial wet air oxidation，简称PWAO)与通常的湿式氧化法不同之处在于，它在处理有机废弃物时，主要是稳定易腐化有机物，如其中的蛋白质，而不是全部氧化。与通常的湿式氧化法相比，部分湿式氧化法主要的优点还包括：

1.反应的温度、压力较低，相应的反应釜造价低；

2.氧化程度较低，因此可以减少压缩空气(或其它氧化剂)用量，节省费用； 3.处理后的产物更易于固液分离，过滤比阻更小； 4.产物无毒害、无恶臭，能作为土壤改良剂或堆肥原料等。

（四）绿创的突破与创新

综合以上分析，绿创生态公司正是基于市场需求及政策形势，结合污泥资源化的巨大市场潜力，将传统的湿式氧化法进行改进，使之与资源化的目标相匹配，率先在国内开发成功HiROS污泥高速资源化处理工艺并成功应用于污泥处理处置。其设计核心思想与《指南》所要求的污泥土地利用高度一致，其关键的技术突破在于：

1.以化工及矿山机械设备的技术进步为依托，成功实现了污泥湿式氧化设备的全流通连续化处理处置工艺；最大限度的回收利用系统热能，降低能耗；

2.将国外已成功应用于有机物的部分湿式氧化法工艺与造纸工业的纤维活化工艺相结合并成功应用于污泥领域，达到对污泥的资源化处理处置。3.从“以处置定处理”的原则出发，将部分湿式氧化氧化与活化、喷爆工艺相结合，大幅提高产成品的资源化品质。

三、工艺流程简介

一个典型的HiROS工艺流程如图所示，主要包括以下几个功能系统组成：

（一）物化预处理单元

该单元主要是完成对污泥的前期调质准备，为反应准备条件。

首先，来自污泥压滤机脱水后的污泥经输送机送入储罐中待用。在物化预处理器中，根据原料的组成、含量及重金属和其他有害物质的性质与特殊助剂和添加剂混合，完成对物料的配制。配制好的物料，通过物料泵连续输送至高速稳定釜中，供HiROS工艺处理使用。在该单元中，为节约能耗及减少排放，物料的预热或添加水等均使用物料换热和工艺废水。

（二）高速稳定处理单元

该单元是HiROS工艺中的核心单元，在该单元中，完成对物料的无害、减量化处置。由物料泵送入高速稳定釜的物料，在一定温度和压力条件下，在催化剂的作用下与进入稳定釜的氧化剂发生系列化学反应，使物料中部分有机质被氧化分解。该单元温度、压力条件均由反应热提供以维持反应的自续进行，反应的启动热依靠外加热源供应，物料在高速稳定釜中经合理的停留时间后，易降解的有机质被氧化分解。反应后的物料依靠自身的压力通过出料口排至强制过滤机将其水分脱出，完成污泥的无害化、减量化处理。

该单元的温度、压力条件使存活于原污泥中的病毒、病菌、寄生虫等有害生物被有效灭活。同时，在此条件下，萃取剂与物料中的重金属发生反应，使物料中的重金属从污泥中进入液相，液相中的重金属可以根据种类及相应的指标要求采用合适的工艺加以去除。

（三）高速活化处理单元

该单元的功能是对处理后的污泥进行资源化处置。

在经过高速稳定单元并经脱水后，物料已被无害减量处理，但物料的活性还未被完全有效激活，只能作为一种低效的营养土使用，为了使原存于物料中的N、P、K及纤维素、有机质转化为能被农作物吸收的高效有机肥基体，HiROS工艺设置了高速活化处理单元。在本单元中，来自高速稳定单元中被软化纤维素的木质素在特定条件下被活化剂打破，使其内部的纤维素、半纤维素充分暴露还原，原存于物料中的有机成分如腐殖酸、N、P、K被吸附至纤维素微孔中。

在该单元中，物料在这里与助剂混合、反应，发生还原反应。

（四）膨化处理单元

该单元的功能是完成物料的膨化，增加纤维素的比表面积，使物料具备高效的保湿、透气功能。

在膨化器中，物料中的纤维素，经膨化后，能够最大程度的裸露出来，使最终产品的吸水性、持水性得到明显的改观，提高有机肥基质的品质。在操作上，使用自动控制系统对膨化器入料器、膨化器、压力调整器控制。膨化后的物料，通过分离设备，脱去水分，达到水分含量的要求后，即可作为本套工艺的产品——肥基。

此外，系统中还包括添加剂配置、水循环利用、能量回收、空气压缩、空气净化等工作单元，整套装备采用集散式中央控制系统进行控制，全自动化操作。

本套工艺生产出的肥基，可作为复合肥的主要成分，可根据需要添加不同的组分，调整生产不同品质的优质复合肥。

四、工程实践：北京南口污水处理中心污泥资源化项目

（一）处理量：50t/d，含水率 80%；日产资源化产品：15t/d；设备占地面积：600平方米；

（二）处理周期：约1小时，可以做到日产日清；

（三）污泥处理电耗：80－90kWh/t；

（四）高速稳定釜操作参数：温度160-220℃，压力≥1.6MPa，停留时间20－30min；

（五）高速活化釜操作参数：温度130-160℃，压力≥1.4MPa，停留时间2030min。

（六）污泥处理后产物的主要性能指标（基于示范工程）：

1.含水率：≤45%；

2.有机质含量（干基）：≥300g/kg；

3.氮磷钾（N+P2O5+K2O）含量（干基）：≥90g/kg； 4.pH：6-9；

5.重金属等污染物浓度：满足《城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质》CJ/T309-2009要求。

五、知识产权及其他

1.专利池正在构建中，已申请4项发明、3项实用新型专利，已获批3项实用新型专利；

2.中国工程院院士、中国环境科学研究院资深专家刘鸿亮、任阵海两位院士高度评价本技术，并建议支持推广；

3.受邀免费参展英国世博零碳馆，参展中关村自主创新成就展备受关注； 4.示范项目资源化产成品达农用指标，并已被有机肥厂作为肥基长期收购； 5.已被评为北京市自主创新产品，并被评为政府首购项目；

6.住房和城乡建设部科技发展促进中心科技成果评估认为国内领先。

第二篇：(作业)城市污泥的处理处置及资源化

城市污泥的处理处置及资源化

摘要：城市污泥如果处理不当进入环境，会对周围环境造成一定的危害。污泥经过减容、稳定和无害化处理后，可以作为资源加以综合利用。当前国内外各污水处理厂传统的污泥处理方法主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等，这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中，包括污泥湿式氧化法、蚯蚓处理污泥、膜生物反应器、污泥酸化、污泥人工湿地处理技术、污泥焚烧。污泥的处置方法主要有2种：卫生填埋、污泥投海。在污泥的资源化利用上，各种技术也得到大力的发展，有污泥发电、制作建材、污泥作吸附剂、土地利用与堆肥、低温热解、提取重金属、污泥制动物饲料、污泥制油、污泥作粘结剂等多种技术。防止了污泥的二次污染，也为污水处理厂解决污泥处理问题带来了可观的经济效益和社会效益。关键词：城市污泥；处理处置；资源化 Sludge disposal and reutilization Abstract：If mishandled sewage sludge into the environment, can cause certain harm to the environment.Sludge after reducing capacity, stable and harmless handling, can be used as a comprehensive utilization of resources.The current domestic and foreign various sewage treatment plant sludge treatment methods mainly include traditional nursing, concentration, dehydration, drying, digestion, composting, etc., these methods in engineering practice constantly exposed some shortcomings and the insufficiency, and some new methods of sludge treatment is applied to the practice, including wet oxidation process, the earthworm treatment sludge, sludge membrane bioreactor, sludge acidification, sludge artificial wetland treatment, sludge incineration technology.Sludge disposal method mainly has two kinds: sanitary landfill, sludge to the sea.On the resource utilization of sludge, the development of various technologies have been vigorously, power generation and production of building materials with sludge, sludge adsorbent, land use, extraction of heavy metals, sludge and compost, under low temperature pyrolysis animal feed, as binder in fabrication of sludge oil, sludge and other technology.To prevent the secondary pollution of the sludge, and also for the sewage treatment plant sludge treatment solution has brought considerable economic benefits and social benefits.Keywords: Urban sludge；treatment & disposal；Resource recovery 引言

随着我国经济的高速发展，城市化建设步伐的不断加快，环境污染日益严重。人们对环境质量的要求日益提高，环保意识不断增强，环境保护与治理已成为国家可持续发展中不可或缺的一个重要工作。城市中大量的污水处理厂建立起来，而污水处理过程中产生的大量污泥,其含水率高,还含有大量的N、P、K、Ca及有机质，且 N、P以有机态为主，可以缓慢释放，具有长效性。有机物部分充满着各种各样的细菌、病毒和寄生物,容易腐烂发臭;污泥中还浓缩了锌、铜、铅和镉等重金属化合物,有毒的有机化合物等,如不妥善处理,会形成严重的二次污染。我国目前的环保基础建设全由政府投资,建成后运行费用还要政府补贴,每年的投入预算都不小,因此必须对此予以足够的重视。进行资源化利用,使污泥中的有用成分变废为宝,这是符合可持续发展的战略方针,有利于建立循环型经济,近年来获得广泛的关注。本文旨在通过对当前污泥处理与处置技术及其发展趋势的分析，探讨我国城市污水处理厂污泥如何进一步综合利用并使其达到资源化，从而使我国城市污水处理厂污泥的达到最佳的无害化处理、资源化利用与产业化发展。2 城市污泥的成分、特性和分类 2.1

城市污泥的成分、特性

城市污泥是城市污水处理的产物，成分很复杂，它包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质[1]。污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶体液状。2.2

城市污泥的分类

污泥的分类方法有很多。按污泥的性质，可将其分为有机污泥和沉渣；按污水的处理方法可分为：①初沉污泥②活性污泥③腐殖污泥④化学污泥；依据污泥的不同产生阶段可分为：①生污泥②消化污泥③浓缩污泥④脱水干化污泥⑤干燥污泥。3 城市污泥的处理与处置 3.1

城市污泥的处理

当前国内外各污水处理厂的污泥处理方法主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥等。这些方法在工程实践中不断的暴露出一些缺点和不足，于是又有一些新的污泥处理方法被应用到实践中。

3.1.1 污泥湿式氧化法

湿式空气氧化技术(WO法)是将污泥置于密闭反应器中，在高温高压条件下通入空气或氧气作氧化剂，按浸没燃烧原理使污泥中有机物氧化分解，将有机物转化为无机物的过程。该法主要适用于处理各种难降解的有机污泥，缺点是设备复杂，运行和维护费用高。3.1.2 蚯蚓处理污泥

蚯蚓能够有效地处理废水筛余物和污泥，得到一种无气味、类似腐殖质且含有高营养的蚯蚓肥料。经过蚯蚓净化处理，污泥中的 Cu、Zn、Ni 含量均有明显降低；污泥经处理后转变为无臭、疏松、高效的有机颗粒肥料，但处理污泥后的蚯蚓体内有重金属富集，因此不宜作为饲料以免进入人体食物链。3.1.3 膜生物反应器

膜生物反应器是指将膜分离技术中的膜系统与污水生物处理工程中的生物反应器相互结合而成的新工艺。膜生物反应器中污泥的停留时间很长，甚至可避免排泥，但是膜的堵塞和膜材料价格问题限制了该方法的推广应用。3.1.4 污泥酸化

污泥酸化是基于剩余污泥有机物含量高的特点而开发的处理方法[2]。其基本原理是将剩余污泥水解酸化后返回到废水处理系统中一同代谢，从而达到减少或基本无污泥排放的目的。3.1.5 污泥人工湿地处理技术

污泥人工湿地处理技术是一种新型污泥处理技术，它是集污泥浓缩、脱水、降解于一体，可以大量节减基建投资和运行费用。据报道，丹麦采用人工湿地芦苇床系统进行污泥脱水与矿化处理，污泥由于脱水及矿化在床中减少率年平均为90%及96%。该处理技术对污泥处理起主要作用的成分是人工基质、微生物和植物。人工基质为微生物的生长提供稳定的依附表面，为耐水耐污植物提供载体和营养物质，并通过一些物理和化学途径降解污泥；耐水耐污植物除直接吸收利用污泥中的营养物质及吸附、富集一些有毒有害物质外，还有输送氧气到根区和维持水力传输的作用；微生物的代谢作用是污泥中有机污染物降解的主要机制。同时它们相互联系，互为因果，形成一个系统，3.1.6 污泥焚烧

污泥中含有一定量的有机成分，经脱水干燥的污泥可用焚烧加以处理，从而使有机物全部碳化，杀死病原体，最大限度地减少污泥体积。但是其缺点在于处理设施投资大，处理费用高，同时有机物焚烧会产生有毒物质。在国外，特别是西欧和日本已得到了广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60%以上，欧盟也在 10%以上。在我国由于其一次性投资和处理成本大、焚烧烟气需进一步处理等问题而一直未得到广泛应用。3.2

污泥的处置

不论用何种方式处理污泥，处理后的污泥处置都是必须要面对的问题。当前国内外污泥的处置方法主要有2种：卫生填埋、污泥投海； 3.2.1 卫生填埋

卫生填埋操作简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强，但是其侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤污染和地下水污染。在我国，卫生填埋也是主要的处置方法。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等原因，卫生填埋的处理技术标准要求越来越高，许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约40%的污泥采用填埋处置，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，例如英国污泥填埋比例由1980年的 27%下降到1995年的10%。3.2.2 污泥投海

这是一种操作简单而经济的处理方法，但是，随着生态环境意识的加强，人们越来越多地关注污泥投海对海洋生态环境可能存在的影响。美国于1988 年已禁止污泥海洋倾倒，并于1991年全面加以禁止；日本对污泥的海洋投弃做了严格的规定；中国政府于1994年2 月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥[3]。4 城市污水处理厂污泥的综合利用 4.1

发电

目前城市污水处理厂污泥发电的方法主要有两种：一种是污泥燃烧发电，另一种是污泥厌氧发酵产沼气发电。而污泥燃烧发电又有两种：一种是利用污泥中含有的大量有机物，使污泥与煤、生活垃圾、农产品秸秆等混合燃烧来进行热力发电，还有一种是将污泥（已经机械脱水过）首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电[2]。4.1.1 污泥燃烧发电

污泥通常是由有机残体、菌体、无机颗粒、胶体等组成，其中活性污泥有机物含量高达 60%~70%[4]，将污泥干化处理后可与煤、生活垃圾、农产品秸秆等混合焚烧具有相当高的热值。绍兴市垃圾和污泥处理综合利用（焚烧发电）工程可日处理绍兴市污水处理厂产生的 1000~1500t 污泥和市区、绍兴县的1200t生活垃圾，年上网电量 2.66×108kW•h，每小时供蒸汽150t以上，实现了污泥与生活垃圾的联合利用。苏州市区娄江污水处理厂产生的污泥，被运往吴中区江远热电厂焚烧发电，6t污泥经能量置换后相当于1t原煤，实现了污泥的无害化和资源化。另外，美国Hyder环保公司提出了一种将污泥（已经机械脱水过）首先进行热干燥，然后再在沸腾炉中燃烧产生高压蒸汽，推动蒸汽机发电的综合系统。和焚烧系统相比，全年处理9.5×104t干污泥，可节省资金 60%。在脱水污泥中加入引燃剂、催化剂、疏松剂和固硫剂等添加剂制成合成燃料的污泥处置方法，目前也引起了人们的重视，该合成燃料可用于工业和生活锅炉，燃烧稳定，热工测试和环保测试良好，是污泥有效利用的一种理想途径[4]。

4.1.1 污泥厌氧发酵产沼气发电

主要是通过污泥厌氧发酵，产生沼气，然后沼气在燃气内燃机的气缸内燃烧做功，把化学能转换成机械能，最终产生电能和热能。这种方法无需对污泥进行脱水处理，经厌氧罐发酵后，能消化75%~80%的污泥，剩余20%~25%的沼渣经脱水无害化处理后，还可制成有机肥；产生的沼气回收到沼气罐内，随时可用于发电，供污水处理厂循环自用；发电产生的余热一部分用来加温发酵池，剩下部分用于区域供热，实现热电联产。麦岛污水处理厂就是利用污泥厌氧发酵，产生沼气，产生的沼气回收到沼气罐内，随时用于发电。污泥发电不仅可以得到电能，经厌氧罐发酵后，也能将污泥的臭味去除，同时减少污泥的体积，节约土地。经调查，到2008年6月，青岛市麦岛污水处理厂的四台500kW沼气发电机组分别顺利完成试车，运行2台机组可给厂内提供700kW•h 的电力输出，每天可节约市电 16800kW•h，节省费用可达1.2万元；运行3台机组可给厂内提供1100kW•h的电力输出，每天可节约市电 26400kW•h，节省费用可达到1.9万元。目前，青岛市麦岛污水处理厂日均耗电达35000kW•h，沼气发电机组的运行，日均节约电耗可达 48%~75.4%，将大大地减少污水处理厂市场电能消耗，降低运行成本，提高经济效益。4.2

建材

由于城市污水处理厂污泥中含有一定的热能，且污泥无机部分含有较多的SiO2和 Al2O3，无机成分可以调整到与粘土相近，因此城市污水处理厂污泥经过处理后可用来生产一些建材而进行利用，如陶粒、水泥、砖瓦等等。4.2.1 污泥制取水泥质材料

污泥含有大量的灰分，尤其是混凝法处理废水的污泥中含有大量的Al、Fe 等成分，是建筑材料可用的添加剂。不过在作为建筑材料之前，有关强度的提高、凝结特性和长期稳定性还需进一步研究。另外，成本高，而且人们对产品的安全产生忧虑，仅在日本等国有少量投产。4.2.1 污泥制陶粒

轻质陶粒一般可做路基、混凝土骨料或花卉覆盖材料使用。污泥制轻质陶粒的方法按原料不同可以分为两种，一是用生活污泥或厌氧发酵污泥的焚烧灰造粒后烧结，这种方法20 世纪 80 年代已趋成熟，并投入应用。利用焚烧灰制轻质陶粒需要单独建设焚烧炉，污泥中的有机成分没有得到有效利用。近年来开发了直接从脱水污泥制陶粒的新技术[1]。4.2.1 污泥制微晶玻璃 微晶玻璃类似人造大理石，可以作为建筑内外装饰材料应用。生产微晶玻璃的原料目前常用污泥焚烧灰，沉砂池的沉砂和废混凝土。原料调整后，熔融温度控制在 1 400～1 500 ℃。熔融物放置一定时间，然后注入模具中成型，随温度的降低生成晶核（FeS），再加热处理，促使晶体成长。热处理后自然冷却，得到各种形状的微晶玻璃。4.2.1 污泥制砖

台湾的一个研究小组发现，下水道污泥可压制成普通的建筑用“生态砖”。这种污泥生态砖是在黏土砖中混入10%污泥，并在900℃条件下烧制，可达到最佳效果。这种方法不仅处理了污泥，还在烧制过程将有毒重金属都封存在污泥中，也杀死了所有有害细菌和有机物，而且这种砖完全没有异味。4.3 吸附剂

活性污泥具有良好的吸附性，通过对剩余污泥经高温分解或添加化学活化剂等方法进行再活化，可以将城市污水处理厂的污泥制成具有良好吸附性的吸附剂。陈春云等[10]通过对污泥吸附剂的制备及其吸附性能的研究表明，按一定比例添加活化剂ZnCl2于处理过的干污泥中，在 550℃下恒温热解 60min后具有最大比表面积，污泥与活化剂质量比为5：3。利用量大面广的城市污水处理厂活性污泥制备吸附剂，达到以废治废的目的，符合国家的产业政策，是变废为利的综合利用途径。但因使用了较贵的氯化锌而使研制成本较高，且与商品活性炭相比，污泥改性吸附剂的吸附性能尚有一定差距，需进一步研究。4.4

土地利用与堆肥

污泥的土地利用就是把污泥或污泥堆肥用于林地、育苗、观赏植物、草皮、公园、农田、牧草、果树、蔬菜、高尔夫球场、垦荒地、填埋矿坑、固定海滩、高速公路绿化带及建筑供游乐的海岛等。城市污水处理厂的污泥是一种十分有效的生物资源，它含有丰富的有益于植物生长的养分（N、P、K 等）和大量的有机物质，可以进行有效的利用来进行堆肥。但是由于污泥的含水率很高，易腐烂发臭，且含有病原菌、重金属及毒性有的降解相差不大。污泥堆肥可采用自动控制系统大大的提高了污泥堆肥的效率与成功率，堆肥的产品稳定性更佳。高定等[11]通过对城市污泥堆肥过程自动测控系统进行的研究表明，与定时控制相比，利用堆肥自动测控系统进行自动监测和控制的堆肥时间缩短了28%，有机物降解更加充分，减量化明显，可以提高堆肥产品质量，后续脱水成本较低，具有明显的优越性。与传统堆肥相比，堆肥时间至少可缩短15~30d，堆肥的成功率和堆肥产品质量得以明显提高。采用堆肥过程控制系统可以更准确、更及时、更有效地监控堆肥过程，产品质量稳定，同时可以节约大量的人力、财力和物力。莱芜污水处理厂污泥堆肥经检测，处理污泥后水分含量≤30%，非毛秺孔隙度≥15%，蠕虫卵死亡率>95%，未检出沙门氏菌等具有传染性的病原体。肥质比较疏松，无明显的恶臭，有机质含量在 250g/kg以上，pH值在6.5~8.0之间，基本符合园林绿化介质土的准入条件。莱芜市市区园林绿化面积1000hm2，以腐熟堆肥每亩施用1t计，则仅园林地种植笑纳腐熟堆肥量就为 1.5万t，而本工程年堆肥1.2万t，因此具有很大的市场空间，预计经济效益明显。4.5

低温热解

污泥可通过干馏提取油、气等，不但可做燃料也可以用于制造四氯化碳等化工产品，具有工业利用前景，且能量回收率高，其经济性优于对污泥的焚烧。但现在对于污泥低温热解的热解机理和动力学研究还比较欠缺，在工艺和设备的改进方面有待新的突破，待这些理论与工艺问题解决后，低温热解将是一种极有前途的污泥资源化技术。4.6 提取重金属

城市污水处理厂的污泥中还会含有部分重金属，如：Hg、Pb、Cu、Zn 等，可以通过对污泥的调理，向污泥中添加化学药剂等，改变污泥中重金属的形态，利用重金属或其化合物的特性从污泥中分离提取出来。向污泥中添加一些还原剂可以将Hg等挥发性重金属还原为金属单质，然后对污泥低温加热使Hg等挥发性重金属挥发进行提取，从而回收利用。也可使一些重金属生成沉淀物沉淀下来，或利用离子交换对重金属进行分离提纯。但由于污泥中重金属的含量较低，分离提纯的成本较高，现在很少在城市污水处理厂里有实际应用，大多数还停留在研究阶段。4.7 污泥制动物饲料

污泥中含有大量有价值的物质，粗蛋白占 28.7%～40.9%、灰分占26.4～46.0%、纤维素占26.6%～44.0%、脂肪酸占0～3.7%。污泥蛋白中含有几乎所有家畜饲料所需的氨基酸，且各种氨基酸之间相对平衡，因此可以作为饲料蛋白加以利用[1]。4.8 污泥制油

把含水率为65%的干污泥在隔绝空气下，加热升温450℃左右，在催化剂作用下把污泥中的有机物转化为碳氢化合物，其性质与柴油相似。目前加拿大正在进行中试实验，澳大利亚Perth也正在建造利用热化学方法将污泥制油的工厂[1]。4.9 污泥作粘结剂

活性污泥作粘结剂将无烟粉煤加工成型煤，而污泥在高温气化炉内被处理，防止了污染；污泥作为型煤粘结剂，替代白泥可改善在高温下型煤的内部孔结构，提高了型煤的气化反应性，降低灰渣中的残炭，提高碳转化率，污泥既可作为一种粘结剂，同时也是一种疏松剂。5 结语与展望 目前，国内污泥处理利用技术较国外一些发达国家还比较落后，人们对污泥资源化利用的必要性认识还不够，许多问题亟待解决。城市污泥的处理方法多种多样，我们应根据污泥量，污泥性质，重金属含量等具体情况作具体分析；一种有效的污泥处置方法,应当兼顾到环境生态效益、社会效益和经济效益。不同地区应当因地制宜采用不同的处理方法,尽量走资源化的道路,减少对环境的影响,避免形成二次污染。为了解决国内污泥处理处置中存在的问题，充分利用污泥资源，必须大力发展污泥资源化利用的各种技术，建立与完善污泥处理处置相关的技术、产业政策，制定污泥处理处置过程中相应的标准和法律法规；尤其要鼓励污泥资源化利用的科学技术进步，如污泥的等离子体气化，积极开发应用新工艺、新材料和新设备，降低现有工艺（如污泥发电、建材利用等）的成本，使污泥的资源化利用向低能耗、低成本、高效率的方向发展，为污水处理厂解决污泥处理问题并带来可观的经济效益和社会效益，这应是今后研究中的重点。参考文献：

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第三篇：第十章 污泥处理和处置

第十章 污泥的处理、处置

10.1 污泥的来源、性质、数量 10.2 污泥处理处置的方法

10.2.1 污泥浓缩 10.2.2 污泥的稳定 10.3 污泥的脱水和调理

10.3.1 脱水性能的评价指标 污泥比阻扩展阅读

10.3.2 污泥的脱水设备 10.4 污泥的处置

第十章 污泥的处理、处置

前面我们看到，进水中含有的悬浮物，在前处理或预处理得到去除，如格栅、筛网、物理沉淀、气浮处理中分离会产生污泥。混凝处理要加入混凝剂来去除细小的SS或胶体颗粒也产生大量的污泥。化学沉淀去除可以形成化学沉淀的许多阳离子和阴离子，也会产生污泥。生物法去除BOD、氮、磷等其它污染物，一部分污染物被同化形成生物性污泥。生物性污泥来自二沉池、浓缩池或消化池，或来自许多的生物反应池。这些污泥含水率都很高。这些污泥中某些成分有利用价值需要回收利用。有些污泥的有用成分因为回收的成本太高，而作为固体废物，如果不妥善处理就会对环境造成不利影响。不管怎样都需要妥善处理，防止产生二次污染。

污泥处理原则是“减量化、无害化、稳定化和资源化”，欧洲国家目前污泥的主要处置方式为农用、填埋和焚烧。卫生填埋操作相对简单，投资费用较小，处理费用较低，适应性强。但是其侵占土地严重，如果防渗技术不够，将导致潜在的土壤和地下水污染。污泥卫生填埋始于20世纪60年代，污泥填埋是欧洲特别是希腊、德国、法国在前几年应用最广的处置工艺。由于渗滤液对地下水的潜在污染和城市用地的减少等，对处理技术标准要求越来越高（例如德国从2000年起，要求填埋污泥的有机物含量小于5％），许多国家和地区甚至坚决反对新建填埋场。1992年欧盟大约40％的污泥采用填埋处置，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小，例如英国污泥填埋比例由1980年的27％下降到2005年的6%。美国的污泥的主要处置方法是循环利用，而污泥填埋的比例正逐步下降，美国许多地区甚至已经禁止污泥土地填埋。据美国环保局估计，今后几十年内美国6500个填埋场将有5000个被关闭。近年来，随着污泥农用标准（如合成有机物和重金属含量）日益严格的趋势，许多国家，如德国、意大利、丹麦等污泥农用的比例不断降低。

发达国家污泥焚烧的比例非常高。以焚烧为核心的处理方法是最彻底的处理方法，这是因为焚烧法与其它方法相比具有突出的优点：

（1）焚烧可以使剩余污泥的体积减少到最小化，因而最终需要处置的物质很少，焚烧灰可制成有用的产品，是相对比较安全的污泥处置方式。（2）焚烧处理污泥处理速度快，不需要长期储存。（3）污泥可就地焚烧，不需要长距离运输。

（4）可以回收能量，用于污泥自身的干化或发电、供热，相应降低污泥处理成本。（5）能够使有机物全部燃尽，杀死病原体。

污泥焚烧处置虽然一次性投资高，但由于它具有其它工艺不可替代的优点，特别是在污泥的减量化、无害化、节约土地资源和节能等方面，因此成为污泥最终出路的解决方法。

自1962年德国率先建议并开始运行了欧洲第一座污泥焚烧厂以来，焚烧的污泥量大幅度增加。目前德国共有39家污泥焚烧厂，其中10家混烧城市废弃物，20家焚烧城市污水污泥，另9家焚烧工业污泥。70％的焚烧炉为鼓泡流化床。污泥含水率在45％～80％间。在柏林自1985年来运行着欧洲最大的流化床污泥焚烧炉，处理75％水分的污泥15t/h。在国外，特别是西欧和日本采用焚烧法已得到了广泛的应用，在日本，污泥焚烧处理已经占污泥处理总量的60％以上，现在日本规模较大的污水处理厂都采用焚烧法处理污泥。2005年欧盟采用焚烧处理污泥的比例提高到了38%。

污泥焚烧被分为直接焚烧和干化后焚烧两种。（1）直接焚烧

污泥的直接焚烧是将高湿（含水率80%~85%）污泥在辅助燃料作用下，直接在焚烧炉内焚烧。由于污泥含水量大、热值低，需要消耗大量的辅助燃料。由于污泥含水量大，焚烧后的尾气量也比较大，尾气处理需要庞大的设备。（2）干化后焚烧

污泥因含水率高，不能简单作为燃料应用。污泥要作为燃料，必须开发出独特的干化技术和燃烧技术，使低热值的污泥转变成高热值的可用燃料，然后通过焚烧炉对污泥燃料进燃烧。污泥的干化最早是二十世纪四十年代开发的。经过几十年的发展，污泥干化的优点正逐渐显现出来。干化后的污泥与湿污泥相比，可以大幅度减小体积，从而减少了储存空间。以含水率85%的湿污泥为例，干化至含水率40%时，体积可减少至原来的1/4，污泥的形状成为颗粒，有利于焚烧处理。在焚烧工艺前采用污泥干化工艺的目的是实现污泥的减量化、提高污泥热值、节省后续焚烧处理的费用，以及达到更优的焚烧效果。干化后的污泥经高温焚烧后产生的灰体积将缩小90%以上，有毒有机物热分解彻底，焚烧产生能源可回收利用，灰、渣可作为建材材料使用。

早在20世纪40年代，日本和欧美就已经用直接加热鼓式干化器来干化污泥。由于污泥热干化技术要求和处理成本较高，所以这项技术直到20世纪80年代末期在瑞典等国家的成功应用之后，才在发达国家推广起来。在发达国家，污泥干化和燃料化被认为是有望取代现有的污泥处理技术最有发展前途的方法之一。

10.1 污泥的来源、性质、数量

10.1.1 污泥的种类、性质及主要指标 一．污泥的种类

（1）初沉污泥；（2）剩余污泥；（3）消化污泥；（4）化学污泥。二．污泥的性质和指标

污泥处理原则是“减量化、无害化、稳定化和资源化”。减量化指去除污泥中的水分。资源化指在符合成本原则下将有用成分回收利用。无害化、稳定化指将可分解的成分分解成稳定的化学形态物质或将有毒成分转化成低毒化学物质。这些都需要了解污泥的性质和指

标。

污泥的性能指标

（1）含水率与含固率；

含水量的下降会使污泥体积明显，比如含水率从p1降低为p2，污泥体积由 VSS（1）减小为VSS（2）：

VSS（1）ρ(1-:p1)=VSS（2）ρ(1-:p2)=△XSS 比如含水率由98%降为96%，污泥体积下降为原来的1/2：

VSS（1）ρ(1-:98%)=VSS（2）ρ(1-:96%)

VSS（2）/VSS（1）=1/2

（2）挥发性固体和可消化性成分；

（3）污泥中的有毒有害的物质；

（4）污泥的燃烧热值；

（5）污泥的脱水性能。

污泥的脱水性能常用的指数是比抗阻值简称比阻（r)或毛细吸水时间

(CST)三．污泥量

（1）初沉污泥量与进水中SS含量、分离方法和工艺有关；

（2）化学处理法产生的污泥。混凝污泥与进水中细小SS或胶体含量、分离方法和工艺有关；

（3）活性污泥

（4）剩余活性污泥量

X＝yQ(S0Se)KdXVyobsQ(S0Se)（5）剩余污泥体积

上式计算的是VSS，转化为SS：

△XSS = △XVSS/ f

VSSρ(1-p)= △XSS

三 污泥中的水分及其对污泥处理的影响（1）污泥中的水存在形式分类 游离水，70％ 毛细水，20％ 内部水，10％

减容方法（浓缩）去除的水是哪些部分的水？ 污泥的体积与含水率

（2）污泥中的含水率对污泥处理的影响 浓缩 运输 压缩 填埋 焚烧

10.2 污泥处理处置的方法

可供选择的方案大致有：

（1）生污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处置；（2）生污泥→浓缩→自然干化堆肥农肥；

（3）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置；

（4）生污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处置；

（5）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置。（5）是最完全处理方案。

10.2.1 污泥浓缩

一 概述

污泥中所含水分大致分为4类：（如图示）（1）颗粒间的空隙水、约占总水分的70%。（2）毛细水，即颗粒间毛细管内水，占20%（3）吸附水, 两者约占10%（4）内部水 污泥的含水率很高：初沉污泥介于95—97%，剩余污泥达99%以上，故污泥体积大，需对污泥进行脱水处理。二 方法:

（1）浓缩法：去除的水主要是空隙水。因空隙水占多，故浓缩是污泥减量的主要方法;（2）自然干化法与机械脱水法，去除的水主要是毛细水。

(3)干燥与焚烧法，对象，脱除吸附水与内部水。(一)污泥浓缩

污泥浓缩的对象是剩余污泥、含水率由99%以上降至95%左右。

意义：可减少后续处理和机械脱水调节污泥的混凝剂用量、设备容量大大减少。方法有，重力浓缩法、污泥气浮浓缩法、离心浓缩法等。1 重力浓缩

（1）浓缩过程和浓缩曲线

浓缩过程有成层沉降向压缩沉降的过渡，分界点或说临界点在哪里？这个点简称K点。（2）重力浓缩池水平截面积的计算方法 1）沉降曲线简化计算法

① 通过沉降试验绘制沉降曲线，求K位置；

② 从污泥浓缩的浓度确定Hu，HuCuAH0C0A

H0C0 HuCu

Hu肯定在K点的水平线以下。

图 10.2-1 污泥沉降曲线

③ 污泥界面高度H随时间t的函数微分随时间延长是逐渐降低的，在K点的切线就是污泥界面高度H随时间t的函数在K点的微分，即K点的沉降速度，按这个沉降速度需要多长时间能够达到与Hu水平线相交点tu;④ 从

Q0tu AtH0计算浓缩池的面积At。2)固体通量法

① 固体通量的定义：单位时间通过浓缩池某一断面单位面积的固体质量，单位：kg/m2.h。在连续流浓缩池内固体通量由两部分组成：（1）污泥静沉引起的固体通量Gs；（2）底部排泥引起的污泥向下的流动：

GGG

tsb

Gvc

sii

图 10.2-2 污泥浓缩过程中的固体通量曲线

分析vi和ci对Gs的贡献,开始成层沉降，界面匀速下降，浓度不变，接着进入过渡层，界面下降速度降低，浓度逐渐增加，到压缩层，界面下降速度和浓度增加都减小。如果底部排泥的排泥流量为Qu，则由底部排泥引起的污泥向下的流量是：

QCGb0uiA0tuCit当固体通量为Gt，进泥流量为Q0，进泥浓度为C0，则有下式：

QCGA

Q0C0 AtGt由上式可计算浓缩池的水平面积At。

3）沉降曲线简化计算法和固体通量法的联系

这两种方法设计的结果是不是一致的呢？沉降曲线简化计算法是基于污泥的沉降规律，找出K点，根据K点的沉降速度求出达到浓缩浓度的浓缩时间，从而计算设计的At。而固

体通量法根据污泥浓缩的固体通量和底流排泥引起的固体通量，求出最小固体通量来求出At。显然最小固体通量污泥浓缩的固体通量和底流排泥引起的固体通量有关，当底流排泥速度大于或小于K点的沉降速度（浓缩速度），相应浓缩的污泥浓度就小于或大于沉降曲线简化计算法设计的污泥浓缩浓度。当底流排泥速度等于K点的沉降速度（浓缩速度），这两个设计结果一样。从式（10.2-3）和（10.2-8）可以得出：

Q0tuQ0C0=(10.2-9)H0Gt由这两种计算方法结果的推论：

tu=

AtH0V=(10.2-10)Q0Q0

QC或 Gt=00(10.2-11)At因此底流排泥速度一定要合理，否则沉降曲线简化计算法和固体通量法设计的污泥浓缩效果不一样。

4）重力浓缩池。分类：连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池

① 连续式重力浓缩池, 多采用辐流式和竖流式重力浓缩池。

② 间歇式重力浓缩池 特点：

a.多采用竖流式

b.在浓缩池深度方向的不同高度设上清液排放管。c、浓缩时间一般采用8—12h。2 污泥气浮浓缩

适用于污泥颗粒比重接近于1的、沉降浓缩效果不好的活性污泥。

原理与气浮法去除水中的SS基本相同：在加压情况下，将空气溶解在澄清水中，在浓缩池中降至常压后，所溶解空气即可变成微小气泡，从液体中释放出来，大量微小气泡附着在污泥颗粒周围，使污泥颗粒比重减小而被强制上浮，达到浓缩目的。常用的气浮浓缩污泥的流程是部分回流水加压溶气气浮。.计算题：某污水处理厂的剩余污泥量为240m3/d，含水率99.3%，泥温20℃。,现用部分回流水加压溶气气浮浓缩污泥，得到含固率4%，压力溶气罐表压3×105pa,计算气浮浓缩池的面积A和回流比R。解题的思维要点： 气固比的概念和公式；

气浮浓缩流程图.swf2 把污泥的百分浓度转化为重量/体积浓度； 3 回流概念； 水力负荷的校核。解：（1）计算面积A 污泥负荷75 kg/m3.d，LsQs1pQsQspAA 33240(m/d)1000(kg/m)199.3%A75kg/m2.d 22.4m2(2)计算回流比R QgQsCsfp0QRCs1QRCs(fp01)RQC0C0气固比0.02，f=0.9,20℃空气溶解度21.8mg/L。从含水率99.3%得到固体浓度7000g/m3。

0.0221.8R(0.931)7000R380%

水力负荷校核。

10.2.2 污泥的稳定

概述：污泥稳定的目的：消除污泥中臭气、消化有机物和杀灭污泥中的病原微生物。一 污泥稳定的方法：

（1）厌氧消化、（2）好氧消化（3）药剂氧化、（4）药剂稳定

本节重点介绍厌氧消化法：

一、厌氧消化

所谓厌氧消化：是指污泥在无氧的条件下，由兼性菌和专性厌氧菌将污泥中可生物降解的有机物分解成CO2和CH4，使污泥得到稳定.故厌氧消化又称污泥生物稳定。采用的构筑物称消化池。

（一）厌氧消化机理

见前。

① 第三阶段主要通过两组生理上不同的甲烷作用。

一组：H2CO2CH4H2O

另一组：对乙酸脱酸产生甲烷：CH3OOHCH4CO2

② 污泥中的水溶性BOD已经不高，主要是固体形态的有机物。污泥固体细胞分解和胞内生物大分子水解为小分子, 是厌氧消化的限速步骤, 这一点与废水厌氧处理的限速步骤不同。提高厌氧消化效率的主要途径之一是促进污泥细胞的破裂, 增强其生物可降解性。尽

管如此消化条件还是要以产甲烷菌的生存繁殖条件为准。

（二）、厌氧消化的影响因素

1、温度影响根据甲烷菌对温度影响适应性，中温甲烷菌，中温消化，适应温度区：30—36℃。高温甲烷菌，高温消化，适应温度区：50—53℃。

一般多采用中温消化，由于生污泥温度较低，故消化时需加热。加热方法：蒸气加热，盘管加热。

2、污泥投配率：定义：每日投加新鲜的污泥体积占消化池有效容积的百分数。由此可知：n是消化时间的倒数，如n=5% 消化时间T=1/n=1/5%=20d, n是消化池的重要参数。中温消化适宜n=5%--8%，相应T为20d—12.5d。

3、搅拌和混合 目的：

（1）生、熟污泥充分混合。（2）避免污泥结块，加速消化气释放。

方法有：

（1）泵加水搅拌法;（2）消化气循环搅拌法;（3）混合搅拌法。

4、营养与C/N比营养由污泥提供，污泥中C/N应为（10—20）：1为宜。

5、有毒物质

有抑制作用主要有重金属离子、S2-等。

（1）重金属离子抑制作用。来源于工业废水：

1）与酶结合产生变性物质，酶变性，如：R-SH + Me+=R-S-Me + H+

2)使酶沉淀。

（2）S2-的抑制作用：它与重金属形成沉淀，减弱重金属离子的危害。若S2-溶液过高，产

生H2S有抑制作用。

6、酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用。由厌氧消化过程可知：第一阶段、二阶段产物为酸，pH值下降。第三阶段有机酸分解，pH值上升。若第一、二阶段反应速度超过第三阶段，有机酸积累，pH值下降，影响甲烷菌生活环境。消化液的缓冲作用：原因：有机物分解产生CO2和NH3（以NH4HCO3形式）。

（三）消化池的构造

池形有两种：园柱形与蛋形

构造组成：集气罩、池盖、池体、下锥体。尺寸要求：池径一般为6—35m，池总的高度为池径的0.8-1.0；集气罩高1-3m, 直径2-5m池底、池盖倾角为15—200。

附属设备：

1、污泥投配、排泥及溢流系统投配管设在泥位上层。排泥管设在池底部。

2、沼气排出，收集与储气设备。

3、搅拌设备

2-5h将全池污泥搅拌一次。

沼气搅拌：由贮气柜通过压缩机加压通过配气环管通到每根立管，立管末端在同一

标高上，距池底1-2m。

4、加温设备：池内蒸汽直接加热。池外盘管间接加热。总耗热量：

Qmax=Q1max+Q2max+Q3max(kJ/h)

Q1max---提高生污泥温度所需要最大耗热量。Q2max------池体耗热量（kJ/h）Q3max-----热

交换的耗热量（kJ/h）。为了保持消化温度，需注意热量衡算。(四)工艺：

1）低负荷率消化池不加热、不搅拌； 2）高速消化池； 3）厌氧接触消化池。(五)消化池的计算

1)容积计算: 从平均停留时间、污泥负荷或污泥投配率计算。2)产气量计算和热量平衡计算。1 二 污泥好氧消化

污泥中的BOD主要是细胞形式，假设污泥好氧消化速度是d(ss)/dt, 消化池的有效容积是V，则有下式：

Qss0QsseVd(ss)(10.2-1)dt

Vd(ss)Vss0sse(10.2-2)dtc

ss0sseQss0QsseVc(10.2-3)

cV(10.2-4)Q

在好氧硝化池污泥的停留时间就是污泥龄。

10.3 污泥的脱水和调理

概述

稳定后的污泥中的固体主要是腐殖质。网状network, 亲水强，难脱水。

10.3.1 脱水性能的评价指标

（1）比阻抗值r

Darcy方程

dVpA2(10.3-1)dt(rcVRA)

trcRV(10.3-2)

V2ppA

当忽略过滤介质的阻力，则：

trcV(10.3-3)

V2p

比阻抗值r与压力的关系：

rr'ps(10.3-4)对上式取对数，得：

log(r)slog(p)log(r)(10.3-5)

测定不同压力下的比阻，通过上式就可求出s。（2）毛细吸水时间（CST)

测定污泥比阻相当麻烦、费时，因此人们开始注意到另一个污泥脱水指标即毛细吸水时间，虽然该指标测定简便，目前还没有解决技术和质量标准上的问题。

'污泥比阻扩展阅读

污泥比阻是目前被人广泛采用的衡量污泥脱水性能的指标，它是一个经验性指标，其常用单位是m/kg和s2/g，一个物理量的单位是理解其含义的角度之一，但是从污泥比阻的常用单位看不出其含义所在。实际上通常所用的污泥比阻r并不是原始污泥比阻的定义，后者也是一个经验性物理量。

1污泥比阻的原始含义和含义演变

从毛细管流概念可推导出脱水速率达式[1]：

1dV（单位时间单位脱水面积上脱水体积）的表Adt1dVPnd4Pnd式（1）Adt12812810

式中A污泥脱水的过水面积；V脱水体积；P脱水压力；α—毛细管弯曲程度的校正系数；n—单位脱水面积上的毛细管数；d—毛细管径；δ污泥滤饼厚度；μ介质粘度系数。α、n、nd4d这三个参数是污泥内在性质，无法直接测定，把它们整合成一个参数，令：，128改写式（1），1dVP

式（2）Adtβ是与污泥内在性质相关的一部分脱水速率常数，单位是个·(长度单位)2，实际表达时把单位“个”省略了。用1/β来表示脱水阻力，β数值越大表示污泥内在性质引起的脱水阻力越小，1/β就是污泥比阻的原始定义：

R1128

式（3）4ndR的单位是1/(长度单位)2，从式（2）看R的物理含义可解释为污泥内在性质对脱水速率的阻力。这几个污泥内在性质受许多其它因素的影响，因此它与许多因素有关，如污泥成分、颗粒分布、污泥的可压缩性、压力、pH、调理处理、表面性质、温度、脱水时间等。特别需要指出的是与脱水的进程的关系，测定的污泥比阻是合理脱水时间范围的平均值。

从式（3）可改写

式（2）得下式：

dVPA

式（4）dtRR、δ和μ分别是污泥内在性质、污泥尺度参数和介质对脱水阻力的贡献。引入过滤介质对污泥脱水的阻力Rf，其单位应该与污泥参数组合Rδ的单位1/m一样，则式（4）改写为[]：

dVPA

式（5）dt(RRf)假设过滤单位体积滤液在过滤介质上留下的滤饼体积是v，因此δA=vV，从而将上式改写为[]：

dVPA式（5）dt(RvVRfA)v不能准确测定，那么当把过滤单位体积滤液在过滤介质上留下的滤饼重量ω替代v时，R被改写为r，把RvV转换为ωrV，这就是人们广泛采用的污泥比阻，以下是转换后的关系：

dVPA2

式（6）dt(rVRfA)RvV的量纲为m。RvV转换为ωrV后，为了维持其原来的量纲不变，r的单位应该为m/kg，1kg重力等于9.8N, 将这个单位变换为m/(103 g×9.81m×s-2)，就转换为单位s2/g。直接从这两个单位看不出它含有污泥比阻的含义，它们是经过多步演变后的衍生单位。对式（6）积分就得到被人们广泛采用的线性关系：

RftrV2V2PAP11

式（7）那么同样可对式（5）积分，得到以下关系式：

RftRv

式（8）VV2PA2P式（5）和 式（6）的积分的假设条件是v、R、ω、r与脱水时间或脱水的体积无关，这个假设对可压缩污泥是不能完全成立的。在颗粒间的水基本脱尽的情况下，自然进入到毛细管水脱水阶段，而对可压缩污泥在不同压力下，污泥样品的内在性质参数n和d自然发生不同的变化，到托毛细管水阶段，污泥样品的毛细管参数n和d并不是瞬间达到稳定状态，因此这个阶段不属于线性范围。在脱颗粒间水阶段，毛细管参数发生了多大程度的变化，它们的变化又在多大程度上影响脱水，在误差许可的情况下把它看做是在脱水期间的平均值。式（7）和式（8）的斜率应该相等，即：

Rv＝ωr 因此R与r存在以下关系：

Rvr

式（9）

但是在技术上直接用比阻r表示污泥脱水的性能，而不用R。

比阻不能准确地反映污泥的离心脱水性能，因为离心脱水过程与比阻测定过程相差甚远。比阻测定过程与真空过滤脱水过程基本相近，也能比较准确地反映出污泥的压滤脱水性能；

三

污泥调理（1）加药调理法

有机调理剂。

无机调理剂。

实验方法（不同于废水絮凝法）

影响因素：调理剂、污泥性质、pH、温度、搅拌条件、介质粘度系数。

加药调理改善脱水性能的解释：

从界面、毛细管的变化。水的物理形态发生变化，更多的毛细水成为间隙水。对过滤介质孔隙堵塞也有所减小。（2）物理调理法

加热、冷冻和加惰性助剂、淘洗法

10.3.2 污泥的脱水设备

主要毛细水和部分间隙水。含水率从96％降为60－80％。1 带式压滤机 设备：带式压滤机

原理：在过滤介质一面加压为推动力而脱水，适用于各种污泥。

滚压带式脱水机.avi

带式压滤机运行链接http://v.ku6.com/show/XUpQTiDr55-rW1YrvzpByQ...html 2 板框压滤机

原理：在过滤介质一面加压作为推动力而脱水，适用于各种污泥。

板框式压滤机构造运行步骤和发展.flv板框式压滤机.swf 离心脱水

设备：转筒式离心机

大坦沙曝气池和厌土地净化污水处理氧池加盖.avi厂臭气.avi

10.4 污泥的处置

污泥的处置有填埋、焚烧、农用等。

第四篇：污泥的处理处置

污泥的处理技术

污泥处理是指通过一定的技术措施，使污泥减量化、稳定化、无害化的过程。一般，污泥的处理技术分为污泥处理和污泥处置两个环节。污泥处理直接影响到后续的污泥处置效果，它包括浓缩(含水率95%-97%)、脱水(含水率80%)、干化(含水率40%)等环节。其中，在脱水环节，还可以通过厌氧或好氧消化进一步提高脱水效率。

污泥处置是污泥处理的后续环节，根据污水的来源和泥质不同而异，主要包括卫生填埋、建材利用、土地利用和焚烧四种手段。污泥处理的基本流程

污泥浓缩

因原污泥的含水率通常在99%以上，所以污泥必须浓缩，以减少污泥的体积。污泥浓缩后的含水率可降为95%-97%，体积将减少到原来的1/5左右。

污泥浓缩的方法主要包括重力浓缩、机械浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。重力浓缩是指利用重力作用，使其自然沉降分离，不需外加能量，但是占地大；机械浓缩最初出现在20世纪30年代，此法占地面积小，造价低，但运行与维修费用较高［4］；气浮浓缩，与重力浓缩相反，是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒的周围，使污泥比重减小而强制上浮，这种方法固液分离效果比较好。

污泥稳定化 污泥中含有大量有害成分，在处置之前需要将其转化为惰性成分，即污泥的稳定化。稳定化目的是降解污泥中的有机物质，灭菌除臭，直接关系到之后的污泥能否资源化有效利用。

污泥稳定化最常用的方法是消化。污泥消化不仅能使所含固体转化为惰性物质，还能减少一定的污泥体积。厌氧消化，在污泥处理工艺中应用比较普遍。它是指在无氧条件下，依靠各种兼性菌和厌氧菌的共同作用，将污泥中的有机物分解成CO2、CH4和H2O等，使污泥得到稳定的过程。与好氧消化相比,厌氧消化具有成本低、不良气体排放少、污泥中的能源能被高效回收利用等优势；但是，它的运行管理要求比较高。

污泥脱水

污泥经浓缩、消化后，尚有95%左右的含水率，容易腐败发臭，需要进一步作脱水处理。污泥经过脱水，含水率可从95%下降到80%，体积将减少到原来的1/4。常用的脱水方法有自然干燥和机械脱水两种，脱水效果的好坏直接影响最终的处置费用和效果。

污泥干燥

为进一步降低脱水后污泥的含水率，可继续采用干燥工艺。干燥工艺除了最简单的日晒外，还有比较常用的是热干燥技术［5］。污泥热干燥可以完全杀灭病原微生物，使污泥稳定化。

2污泥处置

最后，污泥需要处置，处置方法很多，主要包括卫生填埋、建材利用、土地利用和焚烧四种方式。

卫生填埋

污泥卫生填埋，简单易操作，成本低，见效快；但同时存在一些相当大的环境隐患，尤其是指填埋渗滤液［5］和气体的形成。污泥中的病原菌、重金属等有害物质无法在填埋过程中去除，最后会集中到渗滤液中。渗滤液是一种被严重污染的液体，如果填埋场选址或者运行不当，很可能导致污泥中重金属和病原菌的下渗，污染土壤和地下水。填埋场产生的气体主要是污泥在厌氧消化过程中产生的甲烷、硫化氢等污泥气，操作不当可能发生爆炸和燃烧，而且会带来大气污染。所以，污泥填埋，除有机物得到部分去除外，其余污染物实际上并没有得到有效去除，只是延缓了二次污染［5］时间而已。

建材利用

污泥的建材利用是指将污泥作为制砖、水泥、陶粒等建筑材料的部分原料的一种处置方式。这种方式不但能回收利用污泥中的资源，而且因为烧制过程中的高温作用，避免了其中病原菌和重金属对环境的污染，实现了真正意义上的无害化和资源化。

但是，实际上因为剩余污泥脱水后含水率还是比较高，而各地剩余污泥的化学成分又有所差别［5］，所以目前的应用效果不是很好，污泥制砖还需进一步的探索和实践。

土地利用

污泥的土地利用，主要用于农田回用、园林绿化、土地修复等，具有投资少，能耗低，资源化等优点。

污泥中含有丰富的有机物和氮、磷等营养元素，将其回用于土地，作为肥料施用于农田，不但能够改良土壤结构，增加土壤肥力，而且也使污泥得到了处置。

然而，看似两全其美，实际上因为污泥中含有大量病原菌，并且由于我国的污水处理是将工业废水与生活污水合并处埋［5］，重金属风险高，一般很少甚至明令禁止农田回用，而主要用于修复盐碱地、城市绿化、垃圾场覆盖等。不然，极易造成疾病的传播，而且重金属将进入食物链，危害人体健康。

污泥焚烧

焚烧法是一种高温热处理技术［5］，它能使有机物全部碳化，杀死病原菌，可以最大限度地减少污泥体积，具有减量化、无害化、资源化的显著优点。

湿污泥干化处理后再进行焚烧，即干燥焚烧，目前应用得较为普遍。在焚烧过程中，病菌均被灭杀，重金属稳定性提高，有毒有机物被氧化分解，所以不存在重金属离子和病原菌传播疾病的问题；并且它占地省，这对于日益紧张的土地资源［5］来说非常重要。此外，污泥焚烧后只剩下极少量的无机物成为飞灰，而这些飞灰又可以作为建筑材料被充分利用。这样看来，污泥焚烧优势很明显。然而，它的投资和运行成本巨大，而且操作管理复杂，还因焚烧过程中产生的二噁英问题不能被广大群众所接受，选址和推广难度大。

第五篇：《固体废物处理处置与资源化》论文

废物回收与利用

陈宇星

矿山固体废弃物的处理与再利用

陈宇星

（化学生物与材料学院）

摘 要：我国冶金工业快速发展，促使矿山的开发力度加大，随之产生大量矿山固体废弃物。通过浅析我国矿山固体废弃物的现状，以及矿山固体废弃物的危害，我们了解了矿山固体废弃物的处理与再利用所具有重要的意义，并提出了有效治理矿山废物和资源再利用的有效方法。

关键词：矿山固体废弃物，现状，资源储量，危害，处理，再利用

一、我国矿山固体废弃物的现状

我国是世界采矿大国，现有各类矿山企业约15.3万个，其中国有矿山7650个，集体企业6.9万个，私营及个体企业5.8万个，余为其他经济类型企业，开采矿产143种。伴随各类矿产资源的开发利用，产出了大量的固体废弃物。这些固体废弃物的存量既是我国千百年矿业开发的历史积累，也是矿产资源利用不合理的结果，其主要的四种物质来源为：尾矿、废石、煤矸石和粉煤灰，尤以废石为多。我国矿山废弃物的累计数量也相当巨大，且逐年增多，一个省份的矿山尾矿和固废物总量可达几亿至几十亿吨。可以预见的是，随着矿石开采量的上升和品位的下降，每年矿山固废物的排放量还将不断增加。

二、矿山固体废弃物的资源储量

从充分利用自然资源的观点来看，“废弃物”只是一个相对的概念。矿山固体废弃物虽然是选矿、提取了有用矿物之后的产物，但不应把它看成是废弃物，其中往往含有许多有用的元素和矿物，是宝贵的二次资源。所谓的固体废弃物，其实是放错了地方的可以利用的资源，一旦开发出来，形成规模化和产业化，经济价值不可估量。我国矿产种类齐全，资源蕴藏丰富，在已探明矿产储量中，共伴生矿床比重为80%左右，具有很高的综合利用价值。我国固体矿产资源的特点，决定了我国矿山固废物数量偏多、可综合利用的资源类型偏多，而且随着矿山的开发，固废物在逐年递增。我国26.14*108t的铁矿尾矿，平均含铁量为11%，铁矿尾矿中的铁金属含量达2.86*108t。我国金矿尾矿约3*108t，按尾矿平均品位0.25g/t计算，尾矿中含有黄金75t；每年排放尾矿约1500*104t，相当于损失黄金3.7t。随着选冶技术的进步，一些“无用的”低品位矿石和废石能够提供相当数量的资源。云锡公司积存尾矿1.3*108t，平均含锡0.15%，含金属锡达20*104t以上。江西省德兴铜矿，若以0.25%的边界品位计算，其8.9*108t的低品位矿石的铜金属量达到95.15*104t。甘肃白银厂铜矿，其露天采场2.5*108t含铜废石的含铜量达52*104t。我国伴生矿产数量偏多，固废物和尾矿中伴生的有用元素数量多、含量高。上述德兴和白银厂这两座矿山的固废物中除了含150*104t铜外，还含有黄金60-90t、白银3800-5000t，相当于一座特大型铜金矿。

三、矿固体废弃物的危害

随着矿产资源的开采，大量固体废弃物的堆存，不仅造成了资源的浪费，而且也对矿山生态环境和人类生存带来极大的危害。如压占大量土地，破坏森林，破坏地貌、植被和自然景观，导致水土流失，生态环境发生变化，同时潜伏着泥石流、山体崩塌、滑坡、跨坝等地质灾害。废石和尾矿的乱排乱放容易导致淤塞河道，污染水体，对环境造成危害。尾矿或废石中的硫、砷以及重金属铅、锌、汞等，还有尾矿中夹杂的化学药剂，酸、碱、氰化物对地表水、地下水及周边环境造成污染。尾矿、废石在干旱或大风天气下造成的扬尘，以及某些成分，如氰化物、有机物的自然风化或煤矸石的自燃，会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，污染大气环境。

四、矿山固体废弃物的处理

3.1堆置处理堆置就是将固体废弃物直接堆放到预先划定并作好准备的场地上。选择场地应遵循：①保护地下水质，防止地下水因受废石堆排放的浸滤水的影响而变质；②保护地表水，防止地表水因废石堆风化淋蚀而增加泥沙负荷和溶解固体负荷；③防止风蚀；④保证人类安全，防止洪水或地震造成灾害。因此选择场地必需对地形、水文地质情况、地震情况、水文情况、大气情况等进行综合考虑。尾矿堆存要求更特殊，尾矿坝基础材料要有足够的强度，还应具有良好的不透水性。目前尾矿坝堆放有两种较好的方法：①尾矿半干堆垛；②粗细残渣的共处置。

把固体废物堆放在堆放场后，可向固体废物堆表层覆盖石块、泥土，种植植物或对其表层进行化学处理，以使固体废物堆稳定，减少二次污染。

3.2复垦处理复垦处理一般步骤如下：

表土采掘→表土储存→回填整平→铺垫表土→复垦种植

↑ 固体废弃物

现在较为先进的复垦技术是开采与复垦紧密结合。如德国弗兰格尼亚石膏矿床开采过程中就采用大型轮胎式装岩机处理粘土质覆盖物，其运距较短，并能将剥离物及母土就近回填。复垦后的土地可用于农、林、牧、渔及修建公共设施等。

3.3填埋处理填埋处理较为典型的例子是用煤矸石填充采空区。把尾矿砂与水泥混合，作井下胶填充物也是一种好方法。对有毒固体废物的填埋要采取安全填埋法，要考虑废物的预处理、地下水保护系统、场地及地表水控制管理等。3.4综合利用，矿山固废物综合治理的最关键问题是综合利用，如果能得以经济有效地综合利用，其数量就会减少，通过最终处置，其危害就能消除。只有将矿山固废物合理、综合利用了，做到“资源化、无害化、减量化”，环境保护和经济效益才能真正的同时走上正轨。在将来的一段时间内，我国经济发展对矿产资源的需求将呈现快速增长的势头。在这种形势下“，开源”和“节流”将是我国今后固体矿产资源开发的主题，而合理利用、综合利用既是“开源”，也是 “节流”，可以延长矿山的服务年龄，提高企业的经济效益。因此，开展资源综合利用是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展的一项长远的战略方针。

五、矿固体废弃物的再利用

对于矿山固废物问题来说，科技创新是解决问题的重要的内在动力。提高我国现有的采选矿技术，减少采剥比，提高采矿效率，采用先进、合理的矿山资源综合利用技术，减少固废物的产生，从源头上解决矿山废弃物问题。应该提到矿产资源勘查、矿山设计和矿产开发规划等先期工作中。而将矿山固体废弃物作为“二次资源”加以利用，实现从摇篮到摇篮的最佳资源利用，则是矿山废物产生后处理的最佳途径。

4.1从废物中进一步回收有价元素主要有从铜尾矿中回收石精矿、硫铁矿精矿；从铅锌尾矿中回收铅、锌、钨、银等；从锡尾矿中回收锡和铜以及一些伴生元素。主要方法有重-磁-浮法、溶剂萃取法、电极回收法、电解气浮法等。近年来随着微生物浸出技术的应用和发展，微生物浸出法已成为处理固体废物的又一重要方法[3]。

4.2制作建材①硅酸盐尾矿砖瓦、水泥：大多数矿山有大量含硅含铝的原料，具有制作硅酸盐建材的基本条件。②玻璃原料或配料：富含石英的石英脉型金矿、钨矿，富含方解石、白云石或萤石的碳酸岩矿，花岗岩型矿等矿山尾矿都可制作玻璃原料或配料。③铸石：铸石是一种新型工业材料，在一定条件下是钢铁、有色金属、合金材料等较为理想的代用材料。若固体废物中含有辉绿岩、玄武岩、角闪岩、花岗岩、石灰石、白云石、蛇纹石、辉石、萤石和菱镁矿、铬铁矿等组合都可考虑用作铸石原料。④建筑微晶玻璃：微晶玻璃是由基础玻璃经控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料，又称玻璃陶瓷。微晶玻璃可以大量利用金属尾矿制成空气或泡沫制品，用作建筑隔

六、结语

我国矿山固体废弃物问题日趋严峻，在矿业大省和矿山集中地区更是如此。大量固体废弃物的产生既是我国固体矿产资源特点决定的，也是我国千百年矿业开发的历史积累，更是矿产资源利用不合理的结果，值得从高新技术、政策法规、利益分配、市场导向以及环境保护等多方面共同努力来解决。矿山废弃物中含有大量未利用的宝贵矿产资源，虽说矿山废弃物是放错了地方的资源，但其开发难度较高、技术含量较高、需求资金较大，不是一矿一地能够解决的问题，亟须国家和地方政府、矿山企业、科研部门共同攻关和开发。解决矿山废弃物问题需要采矿、选矿等科学技术的提高，国家的优惠尽管人们对矿山固体废弃物的防治已做了不少工作，但是还远未解决矿山固体废弃物的处理的问题，必须加强矿山环境管理，加强防范措施，同时还要大力采用国内外先进技术对已产生的固体废物进行治理，最终实现固体废物的无害化、减量化和资源的再利用。

参考文献：

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[5]邵广全.粉煤灰综合利用分选工艺研究[J]有色金属,2000(2):41-45