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污泥主要是水，從液體污水中除去較少量的固體物質(zhì)。初級污泥包括在初級澄清器中初級處理期間除去的可沉降固體。在二級澄清池中分離的二級污泥包括來(lái)自二級處理生物反應器的處理過(guò)的污水污泥。

污泥處理的重點(diǎn)是減少污泥重量和體積，以降低處置成本，并降低處置方案的潛在健康風(fēng)險。除水是重量和體積減少的主要手段，而病原體破壞通常通過(guò)在嗜熱消化，堆肥或焚燒期間加熱來(lái)實(shí)現。

污泥處理方法的選擇取決于產(chǎn)生的污泥量，并比較可用處置方案所需的處理成本。風(fēng)干和堆肥可能對農村社區具有吸引力，而有限的土地供應可能使有氧消化和機械脫水成為城市的首選，規模經(jīng)濟可能會(huì )鼓勵大城市地區的能源回收替代方案。

在厭氧消化過(guò)程中或通過(guò)焚燒干燥的污泥，可以通過(guò)甲烷氣體生產(chǎn)從污泥中回收能量，但是能量產(chǎn)量通常不足以蒸發(fā)污泥水含量或為脫水所需的動(dòng)力鼓風(fēng)機，泵或離心機提供動(dòng)力。粗一級固體和二級污水污泥可能包括通過(guò)吸附在澄清池污泥中的固體顆粒上而從液體污水中去除的有毒化學(xué)物質(zhì)。減少污泥量可能會(huì )增加污泥中某些有毒化學(xué)物質(zhì)的濃度。

01 生物固體

“生物固體”是一個(gè)常用于污水工程出版物和當地水務(wù)部門(mén)公共關(guān)系工作的術(shù)語(yǔ)，當污泥經(jīng)過(guò)適當的處理過(guò)程后，他們希望將重點(diǎn)放在污水污泥的再利用上。事實(shí)上，生物固體被定義為有機廢水固體，可在穩定過(guò)程（如厭氧消化和堆肥）后重復使用。

“生物固體”一詞是由水環(huán)境聯(lián)合會(huì )于1998年在美國引入的。然而，有些人認為該術(shù)語(yǔ)是一種“宣傳”（或至少是一種委婉用語(yǔ)），其目的是隱藏污水污泥也可能含有當處理污泥應用于環(huán)境時(shí)可能對環(huán)境有害的物質(zhì)這一事實(shí)。土地，例如環(huán)境持久性制藥污染物。

02 處理過(guò)程

1、濃縮

污水污泥濃縮劑

濃縮通常是污泥處理過(guò)程的第一步?？梢詳嚢鑱?lái)自一級或二級澄清池的污泥（通常在添加澄清劑之后）以形成更大，更快速沉降的聚集體。初級污泥可以增稠至約8或10％固體，而二級污泥可以增稠至約4％固體。增稠劑通常類(lèi)似于添加攪拌機制的澄清劑。固體含量低于10％的稠化污泥可以接受額外的污泥處理，而液體增稠劑溢流則返回污水處理過(guò)程。

2、脫水

帶式壓濾機示意圖，用于對污水污泥進(jìn)行脫水最初通過(guò)重力提取濾液，然后通過(guò)輥擠壓布料

通過(guò)離心，過(guò)濾和/或蒸發(fā)可以降低污泥的含水量，以降低處理的運輸成本，或改善堆肥的適用性。離心可以是減少污泥體積以用于隨后過(guò)濾或蒸發(fā)的預備步驟。過(guò)濾可以通過(guò)沙子干燥床中的滲透物或作為帶式壓濾機中的單獨機械過(guò)程進(jìn)行。通常將濾液和濃縮物返回污水處理過(guò)程。脫水后，污泥可以作為含有50％至75％水的固體處理。具有較高水分含量的脫水污泥通常作為液體處理。

3、側流處理技術(shù)

用于污泥濃縮或脫水的污泥處理技術(shù)有兩種產(chǎn)品：增稠或脫水污泥，液體部分稱(chēng)為污泥處理液，污泥脫水流，液體，濃縮物（如果它來(lái)自離心機），濾液（如果它來(lái)自帶式壓濾機）或類(lèi)似的。這種液體需要進(jìn)一步處理，因為氮和磷含量高，特別是如果污泥已被厭氧消化。處理可以在污水處理廠(chǎng)本身中進(jìn)行（通過(guò)將液體循環(huán)到處理過(guò)程的開(kāi)始）或作為單獨的過(guò)程進(jìn)行。

4、磷回收

處理污泥脫水流的一種方法是使用也用于磷回收的方法。污水處理廠(chǎng)操作員處理污泥脫水流以進(jìn)行磷回收的另一個(gè)好處是它可以減少阻塞性鳥(niǎo)糞石的形成管道，泵和閥門(mén)的規模。這種障礙物可能是維持頭痛，特別是對于污水污泥中的磷含量升高的生物營(yíng)養物去除設備。

例如，加拿大公司Ostara Nutrient Recovery Technologies正在推廣一種基于磷在流化床反應器中受控化學(xué)沉淀的方法，該反應器從污泥脫水流中回收晶體顆粒形式的鳥(niǎo)糞石。得到的結晶產(chǎn)品以注冊商品名“Crystal Green”出售給農業(yè)，草坪和觀(guān)賞植物部門(mén)作為肥料。

5、消化

使用各種消化技術(shù)處理許多污泥，其目的是減少固體中存在的有機物質(zhì)的量和引起疾病的微生物的數量。最常見(jiàn)的治療選擇包括厭氧消化，好氧消化和堆肥。通過(guò)將污泥量減少近50％并將沼氣作為有價(jià)值的能源，污泥消化提供了顯著(zhù)的成本優(yōu)勢。

1）厭氧消化

厭氧消化是在沒(méi)有氧氣的情況下進(jìn)行的細菌過(guò)程。該過(guò)程可以是嗜熱消化，其中污泥在55℃的溫度下在罐中發(fā)酵，或者是在約36℃的溫度下在中溫下發(fā)酵。盡管允許更短的保留時(shí)間（并因此允許更小的罐），但就加熱污泥的能量消耗而言，嗜熱消化更昂貴。

嗜溫厭氧消化（MAD）也是處理污水處理廠(chǎng)產(chǎn)生的污泥的常用方法。將污泥送入大型罐中并保持至少12天，以使消化過(guò)程進(jìn)行消化污泥所需的四個(gè)階段。這些是水解，產(chǎn)酸，產(chǎn)乙酸和產(chǎn)甲烷。在這個(gè)過(guò)程中，復雜的蛋白質(zhì)和糖被分解形成更簡(jiǎn)單的化合物，如水，二氧化碳和甲烷。

厭氧消化產(chǎn)生的沼氣與甲烷的比例高，可使用兩者加熱罐和運行發(fā)動(dòng)機或微型渦輪機為其他現場(chǎng)過(guò)程。甲烷生成是厭氧過(guò)程的關(guān)鍵優(yōu)勢。其主要缺點(diǎn)是該過(guò)程需要很長(cháng)時(shí)間（最多30天）和高資本成本。許多較大的場(chǎng)地利用沼氣來(lái)提供熱能和動(dòng)力，使用發(fā)電機的冷卻水將消化設備的溫度維持在所需的35±3°C。以這種方式可以產(chǎn)生足夠的能量以產(chǎn)生比機器所需的更多的電力。

2）好氧消化

好氧消化是在氧氣存在下發(fā)生的細菌過(guò)程，類(lèi)似于活性污泥過(guò)程的延續。在有氧條件下，細菌迅速消耗有機物并將其轉化為二氧化碳。一旦缺乏有機物質(zhì)，細菌就會(huì )死亡并被其他細菌用作食物。該過(guò)程的這個(gè)階段稱(chēng)為內源性呼吸。在該階段中發(fā)生固體減少。因為好氧消化比厭氧消化快得多，所以有氧消化的資本成本較低。然而，由于為過(guò)程添加氧氣所需的鼓風(fēng)機，泵和馬達所使用的能量，因此有氧消化的運行成本特征性地大得多。然而，最近的技術(shù)進(jìn)步包括使用自然氣流進(jìn)行曝氣而非電動(dòng)機械的非電動(dòng)曝氣過(guò)濾系統。

通過(guò)使用擴散系統或噴射曝氣器來(lái)氧化污泥也可以實(shí)現好氧消化。細泡擴散器通常是更具成本效益的擴散方法，然而，由于沉積物沉積到較小的氣孔中，堵塞通常是一個(gè)問(wèn)題。粗泡擴散器更常用于活性污泥池或絮凝階段。選擇擴散器類(lèi)型的關(guān)鍵組件是確保它能產(chǎn)生所需的氧氣轉移率。

6、堆肥

堆肥是混合污泥與碳的農副產(chǎn)品來(lái)源，如鋸屑，稻草或需氧處理木屑。在存在氧氣的情況下，消化污水污泥和植物材料的細菌產(chǎn)生熱量以殺死引起疾病的微生物和寄生蟲(chóng)。

20氧氣含量為10％至15％的有氧條件的維持需要填充劑，允許空氣在細小的污泥固體中循環(huán)。玉米棒子，堅果殼，切碎的樹(shù)木修剪廢料或木材或造紙廠(chǎng)的樹(shù)皮等硬質(zhì)材料可以更好地分離污泥，以便通風(fēng)，而不是更柔軟的葉子和草坪剪報。輕質(zhì)，生物惰性填充劑，如碎輪胎可用于提供小的，柔軟的植物材料是碳的主要來(lái)源的結構。

通過(guò)將預先堆肥的污泥的絕緣毯放在充氣堆肥堆上可以輔助均勻分布病原體殺滅溫度。堆肥混合物的初始含水量應為約50％; 但溫度可能不足以減少病原體，濕污泥或降水會(huì )使堆肥水分含量超過(guò)60％。堆肥混合物可堆放在具有內置空氣管道的混凝土墊上，由一層未混合的填充劑覆蓋。通過(guò)使用曝氣鼓風(fēng)機通過(guò)堆肥管道抽吸真空，通過(guò)下面的管道，并在水分含量達到70％時(shí)排出先前堆肥的污泥過(guò)濾堆，可以最大限度地減少氣味。在暗渠管道中積聚的液體可以返回污水處理廠(chǎng);

在足以減少病原體的堆肥間隔后，可以篩選堆肥堆以回收未消化的填充劑以便再利用; 通過(guò)篩網(wǎng)的堆肥固體可用作土壤改良材料，具有與泥炭相似的益處。堆肥混合物的最佳初始碳氮比為26-30：1; 但是農業(yè)副產(chǎn)品的堆肥比例可以通過(guò)將污泥中有毒化學(xué)物質(zhì)的濃度稀釋到預期的堆肥使用的可接受水平所需的量來(lái)確定。

雖然大多數農業(yè)副產(chǎn)品的毒性很低，但郊區的草屑可能具有對某些農業(yè)用途有害的殘留除草劑水平; 和新鮮堆肥的木材副產(chǎn)品可能含有植物毒素抑制幼苗發(fā)芽直至被土壤真菌解毒。

7、焚燒

污泥焚燒過(guò)程示意圖（注意強調空氣質(zhì)量控制）

由于空氣排放問(wèn)題以及燃燒低熱值污泥和蒸發(fā)殘余水所需的補充燃料（通常是天然氣或燃料油），污泥的焚燒不太常見(jiàn)。在干固體基礎上，污泥的燃料值從每磅（980卡/克）未消化的污水污泥約9,500英熱單位到每磅（260卡/克）消化的初級污泥2,500英熱單位。

具有高停留時(shí)間的階梯式多爐焚燒爐和流化床焚燒爐是用于燃燒廢水污泥的最常用系統。在城市垃圾發(fā)電中共同燃燒偶爾會(huì )進(jìn)行工廠(chǎng)，假設固體廢物已經(jīng)存在并且不需要輔助燃料，這種選擇便宜。

焚燒往往使剩余固體灰中的重金屬濃度最大化，需要處理; 但是，將濕式洗滌器廢水返回污水處理過(guò)程的選擇可以通過(guò)增加污水處理廠(chǎng)污水中溶解鹽的濃度來(lái)減少空氣排放。

8、干燥床

在污泥干燥床中干燥后的污泥

敘利亞大馬士革附近的這種簡(jiǎn)單的蒸發(fā)污泥干燥床說(shuō)明了初級污泥通過(guò)前景中的管道從初級沉淀池排出的初始稠度

簡(jiǎn)單的污泥干燥床在許多國家使用，特別是在發(fā)展中國家，因為它們是一種廉價(jià)且簡(jiǎn)單的干燥污水污泥的方法。必須捕獲排水; 干燥床有時(shí)被覆蓋但通常沒(méi)有覆蓋。在干燥過(guò)程的初始階段翻轉污泥的機械裝置也可在市場(chǎng)上獲得。

干燥床通常由四層由礫石和沙子組成。第一層是15至20厘米厚的粗砂礫。其次是10厘米厚的細砂礫。第三層是沙子，可以在10到15厘米之間，用作污泥和礫石之間的過(guò)濾器。污泥干涸，水滲透到第一層，第一層收集在所有層下面的排水管道。

9、新興技術(shù)

華盛頓特區Blue Plains處理廠(chǎng)的熱水解系統是2016年世界上最大的熱水解系統

污水污泥或污泥脫水溪流中的磷回收受到越來(lái)越多的關(guān)注，特別是在瑞典，德國和加拿大，因為磷是一種有限的資源（這一概念也被稱(chēng)為“ 高峰磷 ”），需要作為肥料來(lái)養活不斷增長(cháng)的世界人口。廢水或污泥中的磷回收方法可以根據所用物質(zhì)的來(lái)源（廢水，污泥液，消化或未消化的污泥，灰分）或回收過(guò)程的類(lèi)型（降水，濕 - ）進(jìn)行分類(lèi)?；瘜W(xué)萃取和沉淀，熱處理）。自2003年左右以來(lái)，已經(jīng)在瑞典和德國開(kāi)展了污水污泥磷回收方法的研究，但鑒于目前磷在世界市場(chǎng)上的價(jià)格，目前正在開(kāi)發(fā)的技術(shù)還不具備成本效益。

所述全方位處理器是一個(gè)過(guò)程，目前正在該治療污水污泥和能產(chǎn)生的電能的剩余如果輸入材料具有干燥的正確的水平發(fā)展。

熱解聚產(chǎn)生來(lái)自加熱至250℃的污泥的輕質(zhì)烴并壓縮至40MPa。

熱水解是一個(gè)兩階段的過(guò)程，結合污泥的高壓沸騰，然后快速減壓。這種聯(lián)合作用使污泥消毒，使其更易生物降解，從而提高消化性能。滅菌會(huì )破壞污泥中的病原體，導致其超過(guò)土地使用（農業(yè)）的嚴格要求。熱水解系統在歐洲，中國和北美的污水處理廠(chǎng)運行，可以發(fā)電和高質(zhì)量的污泥。

10、處置或用作肥料

當產(chǎn)生液體污泥時(shí)，可能需要進(jìn)一步處理以使其適合于最終處置。通常將污泥濃縮和/或脫水以減少在場(chǎng)外運輸以進(jìn)行處置的體積。減少含水量的方法包括在干燥床中進(jìn)行瀉湖以產(chǎn)生可以施用于土地或焚燒的蛋糕; 壓榨，通過(guò)布篩機械過(guò)濾污泥，產(chǎn)生堅固的蛋糕; 離心分離固體和液體，使污泥增稠?？梢酝ㄟ^(guò)液體注入土地或通過(guò)垃圾填埋處理來(lái)處置污泥。

沒(méi)有一種方法可以完全消除處理經(jīng)處理的污水污泥的需要。

來(lái)自商業(yè)或工業(yè)區域的大量污泥被從工業(yè)過(guò)程釋放到下水道中的有毒物質(zhì)污染。此類(lèi)物質(zhì)的濃度升高可能使污泥不適合農業(yè)使用，因此可能需要將其焚燒或丟棄至垃圾填埋場(chǎng)。

-END-

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