污泥处理74问

1.什么是废水处理中的污泥？污水处理过程中产生的沉淀物质，包括污水中所含固体物质、悬浮物质、胶体物质以及从水中分离出来的沉渣，统称为污泥。

污泥的处理工艺包括污泥的浓缩、消化、脱水、干化及焚烧等一次处理和填埋、土地利用等最终处理。

在对城市污水或工业废水的处理过程中，会产生各种类型的污泥。

按污泥的性质，可将其分为泥渣和有机污泥两大类，以无机物为主要成分的污泥称为泥渣，以有机物为主要成分的污泥称为有机污泥，通常所说的污泥指的就是有机污泥。

格栅和滤网处理可以产生垃圾状的栅渣，曝气沉砂池可以产生密度较大、性质较为稳定的无机污泥，沉砂池和化学法处理产生的无机沉淀物。

以上几种泥渣污泥数量较少，不易腐化，而且易于处理或处置。

气浮处理可以产生油脂等密度较小的浮渣，初沉池和二沉池会排出以有机物为主、数量大且易腐化发臭的有机污泥。

浮渣和有机污泥含水率高而且难以脱水，通常所称的要处理或处置的污泥主要是指这部分污泥。

这类污泥流动性好，可以用管道输送。

2.废水处理中产生的污泥种类有哪些？按污水的处理方法或污泥从污水中分离的过程，可以将污泥分为四类。

①初沉污泥：污水一级处理产生的污泥；②剩余活性污泥：活性污泥法产生的剩余污泥；③腐殖污泥：生物膜法二沉池产生的沉淀污泥；④化学污泥：化学法强化一级处理或三级处理产生的污泥。

按污泥的不同产生阶段，可以将污泥分为五类：①生污泥：从初沉池和二沉池排出的沉淀物和悬浮物的总称；②浓缩污泥：生污泥浓缩处理后得到的污泥；③消化污泥：生污泥厌氧分解后得到的污泥；④脱水污泥：经过脱水处理后得到的污泥；⑤干燥污泥：经过干燥处理后得到的污泥。

3.生物污泥是怎样产生的？在生物法处理废水的过程中，有机污染物作为反应中的能源即电子供体，而氧、亚硝酸盐、硝酸盐、硫酸盐和二氧化碳作为电子受体。

其中好氧处理工艺中氧是电子供体，缺氧处理工艺中亚硝酸盐或硝酸盐作为电子供体，厌氧处理工艺中硫酸盐或二氧化碳是电子供体。

在生物处理反应中，微生物代谢有机污染物并利用代谢过程中产生的能量来供细胞繁殖和维持生命活动的需要。

在好氧和缺氧条件下，微生物将有机污染物的一部分碳元素转化为CO2，厌氧条件下则将一部分碳元素转化为CO2和CH4，然后，这些气体从液相释放出来。

从以上分析可以看出，所有的微生物处理过程都是一种生物转化过程，在此过程中，易于生物降解的有机污染物可以在数分钟或数小时内实现两种转化：一是转化为从液相逸出的气体，二是转化为性质类似于皮革或泥炭的剩余生物污泥，第二种转化在用生物法处理含有高浓度且容易降解有机污染物的工业废水时表现得更加明显。

好氧活性污泥法的基本原理就是利用微生物将废水中溶解态或胶体态的有机污染物转化成气体和增殖的絮凝状细菌细胞，絮凝状细菌细胞经过简单沉降浓缩从废水中除去或回流到反应器。

厌氧生物处理将有机污染物中的较大部分转化为CO2和CH4，微生物增殖较慢，但仍有部分生物污泥产生。

4.为什么说生物污泥难以降解？生物污泥主要是由微生物细胞组成的，而理论和实践都表明，生物体的细胞壁结构非常复杂，很难进一步生物转化。

复杂的细胞壁具有很强的保护作用以防止被其他细胞所吞噬，而恰恰是难以生物降解的细胞壁保护了细胞壁内细胞体的正常功能，进而确保了生物处理过程能够顺利实现。

在湿润的条件下，生物污泥在数年之后可以保持性质不变，既不会自行降解，甚至颜色、外形也不会有太大的变化。

这样的好氧生物污泥往往可以在曝气数小时后基本恢复原有的各种性能，厌氧生物污泥可以在厌氧条件下保存数年而性能没有大的变化。

不论好氧生物污泥还是厌氧生物污泥，也不论在好氧条件下进行消化处理还是在厌氧条件下进行消化处理，通常只用25%～40%的生物量可以得到进一步生物降解，其余的60%～75%的生物量是无法生物降解的，即只有采用干化、焚烧或化学水解等方法才能真正处理，其余天然的方法是不能破坏这部分生物量的。

5.污泥稳定化处置的主要方式是什么？有机污泥是生物处理过程中增殖的絮凝状细菌细胞，生物体的细胞壁非常复杂，具有很好的保护作用，可以防止在处理过程中被其他细胞所吞噬，因此很难进一步生物转化。

不论是好氧法还是厌氧法，只有25%～40%合成的生物量可以进一步生物降解，其余60%～75%的生物量只能采取焚烧或化学水解来进行彻底地解决。

因此，为了减少污泥处理的麻烦，应当尽可能地采用剩余污泥量较少的污水处理工艺。

现在，人们已认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，对污泥已采用的处置方式有填埋、造肥等，利用方式有农用和用于园林绿化、花卉苗圃等，部分工业废水水处理场采用焚烧方式处置污泥。

污泥稳定化处置以厌氧消化为主，欧美、日本、独联体等国家和地区采用该法处理污泥占所产污泥量的一半以上。

对污水处理厂的污泥处理、处置系统的装备，发达国家在20世纪60年代就已达到先进的成套化水平，如污泥消化系统设备、污泥浓缩脱水设备、污泥干燥焚化设备、沼气综合利用设备、污泥高温堆肥系统装备以及污泥固化工业利用技术与设备，80年代末又启用湿式氧化技术处置污泥。

在大多数发展中国家，土地利用和填埋仍是污泥处置的主要途径，而随着可填埋范围的日益减少，土地利用将是一个主要的发展方向。

6.污泥处理与处置的目的主要有哪些方面？污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面：⑴减量化：减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；⑵稳定化：通过处理使容易腐化变臭的污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染；⑶无害化：使有毒、有害物质得到妥善处理或利用，达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等；⑷资源化：在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气等。

7.描述污泥特性的指标有那些？⑴含水率与含固率：污水处理过程中产生的污泥含水率一般都很高，初沉池排出的污泥含水96%～98%左右，化学沉淀污泥的含水率为98%左右，二沉池排出的污泥含水常大于99%。

污泥含水率高，体积庞大，难以直接处理和处置，一般都要进行浓缩、消化、脱水处理，脱水后的污泥含水率通常为65%～80%，体积可大为减少。

污泥的含固率和含水率之和是100%，例如含水率为99%的污泥含固率就是1%，而含水率为96%的污泥含固率是4%，即含水率高的污泥含固率低，含水率低的污泥含固率高。

⑵挥发性物质和灰分：污泥中的固体杂质含量可用挥发性物质和灰分来表示，前者代表污泥中所含有机杂质的数量，后者代表污泥中所含无机杂质的数量，两者都是以污泥干重中所占百分比表示。

⑶微生物：二级生物处理系统产生的剩余污泥本身就是由各种微生物组成的。

生活污水、医院污水、食品工业废水和制革工业废水处理系统产生的污泥中还都含有大量能致病的细菌、病毒和寄生虫卵。

⑷有毒物质：某些工业废水中不可避免地含有氰化物、汞、铅等有毒重金属或某些难以分解的有毒有机物。

⑸植物营养成分：多数污泥中还含有数量不等的氮、磷等植物营养成分，其含量往往超过马粪等普通厩肥。

8.污泥中的水分有哪几种？污泥中的水可分为间隙水、毛细结合水、表面粘附水和内部水等四类。

间隙水、毛细结合水和表面粘附水均为外部水。

⑴间隙水是指被大小污泥颗粒包围的水分，约占污泥中水分的70%，它不与污泥直接结合，因而容易与污泥分离，此类水分通过重力浓缩即可显著减少。

⑵毛细结合水是指水在固体颗粒接触面上由毛细压力结合，或充满于固体颗粒本身裂隙中的水分，约占污泥中水分的20%，此类水的去除需要施以与毛细水表面张力相反方向的作用力，如离心机的离心力等。

⑶表面粘附水是指粘附在污泥小颗粒表面的水分，此类水分比毛细结合水更难分离，需采用电解质作为混凝剂进行分离。

⑷内部水是指微生物细胞内部的水分，去除内部水必须破坏细胞结构，所以使用机械方法难以奏效，可以采用加热或冷冻等措施将其转化为外部水后处理，也可以通过好氧氧化、厌氧消化等微生物分解手段予以去除。

9.什么是污泥含水率？如何计算不同含水率污泥的体积变化？污泥中所含水分的多少称为含水量，用含水率表示。

污泥含水率是污泥中所含水分与污泥总质量之比的的百分数，可用下式表示：P=m w/(m w+m s)×100%式中：P表示污泥的含水率，m w和m s分别表示污泥中的水分质量和污泥中的固体质量。

污泥处理的具体方法取决于污泥的含水率和最终处置方式，比如，为有利于消化等后续处理，含水率大于98%的污泥一般要进行浓缩，使含水率降到96%以下、体积大幅度减少。

为便于污泥最终处置时的运输，则必须对污泥进行脱水，使含水率降到80%以下。

当污泥的含水率相当大时（在65%以上），相对密度接近于1。

由于污泥浓缩过程中固体含量是不变的，因此可以用下式来表示不同含水率的污泥体积、质量、固体含量的关系：V1/V2=m s1/m s2=(100-P2)/(100-P1)=c2/c1式中：V1、m s1、c1分别表示含水率为P1时污泥的体积、质量及固体质量。

V2、m s2、c2分别表示含水率为P2时污泥的体积、质量及固体质量。

通常含水率在85%以上时，污泥呈流态，含水率65%～85%时呈塑态，低于60%时则呈固态。

污泥含水率从99.5%降到95%，体积缩减为原污泥的1/10。

10.什么是湿污泥密度和干污泥密度？湿污泥的质量等于单位体积所含水分质量与固体物质质量之和。

湿污泥的质量与同体积水的质量之比，称为湿污泥的密度。

由于水的相对密度为1，因此湿污泥的相对密度可用公式表示如下：ρ=100ρs/ [100+P·(ρs-1)]式中：ρ—湿污泥的相对密度；ρs--湿污泥中干固体的相对密度；P--湿污泥的含水率。

如果湿污泥干固体中挥发性固体所占百分比为P v，相对密度为ρv，固定固体（灰份）的密度为ρf，则干污泥的相对密度ρs可用下式计算：ρs=ρv+P v(ρf -ρv)一般挥发性固体的密度一般接近1，固定固体的密度一般为2.5～2.65。

如果将ρv、ρf分别记为1和2.5，则湿污泥的相对密度为：ρ=25000/[250P+(100-P)(100+1.5Pv)]确定湿污泥的相对密度和干污泥的相对密度，对浓缩池运行、污泥运输及后续处理，都有指导意义。

11.什么是污泥的挥发性固体和灰分？挥发性固体（VSS）表示的是污泥中有机物的含量，又称为灼烧减量，是将污泥中的固体物质在550o C～600 o C高温下焚烧时以气体形式逸出的那部分固体量。

VSS常用g/L或重量的百分比来表示。

灰分指的是污泥中无机物的含量，又称为固定固体。

可以通过（550o C～600 o C）高温烘干、焚烧称重测得。

12.什么是污泥浓缩？常用浓缩方法有哪些？污泥浓缩是污泥脱水的初步过程，污水处理过程中产生的污泥含水率都很高，尤其是二级生物处理过程中的剩余活性污泥，含水率一般为99.2%～99.8%，纯氧曝气法的剩余污泥含水率较低，也在98.5%以上，而且数量很大，对污泥的处理、利用及输送都造成了一定困难，因此必须对其进行浓缩。