污泥分类、性质和处理方法精析

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：污泥中含有大量的有毒、有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌等，因此污泥需要及时处理与处置。剩余活性污泥又称剩余污泥，来自活性污泥法的二沉池。湿污泥相对密度湿污泥质量等于污泥所含水分质量与干固体质量之和。湿污泥相对密度等于湿污泥质量与同体积的水质量之比值，用γ表示。

在污水处理过程中，会产生大量污泥。城市污水处理厂的污泥产量约占处理水量的0.3%～0.5%（以含水率为97%计）。污泥中含有大量的有毒、有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌等，因此污泥需要及时处理与处置。污泥处理的目的就是：使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；使有毒、有害物质得到妥善处理；使容易腐败发臭的有机物得到稳定处理；使有用物质能够得到综合利用。

1.污泥的分类

按照污泥成分不同分为污泥与沉渣。以有机物为主的称为污泥，以无机物为主的称为沉渣。污泥含水率大，流动性好，但不易脱水，它属于胶体状结构的亲水性物质，污泥中因有机物含量高易腐败。沉渣含水率低，易脱水，但流动性差。

污泥按来源不同可分为以下几种类型：

（1）初次沉淀污泥指从初沉池中排出的污泥，含水率为95%～97%，不需设污泥浓缩装置。

（2）剩余活性污泥又称剩余污泥，来自活性污泥法的二沉池。污泥含水率为99.2%～99.6%，一般宜设污泥浓缩装置。剩余污泥中有机物含量高，属于生物污泥，易腐败。

（3）腐殖污泥来自生物膜法的二沉池，属于生物污泥，含水率低于剩余污泥。一般为96%～98%。

（4）消化污泥又称熟污泥，指生污泥（剩余污泥、腐殖污泥、初沉污泥的统称）经厌氧消化或好氧消化后的污泥。

（5）化学污泥用化学沉淀法处理产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣。

2.污泥的性质

（1）污泥含水率（ρ）污泥中所含水分的质量与污泥总质量（污泥中水分重+污泥中干泥重）之比的百分数称为污泥含水率。

污泥含水率与污泥体积、质量及所含固体物质浓度之间有下列关系式

式中，V₁、W₁、C₁分别为污泥含水率为ρ₁时的污泥体积、质量、污泥浓度；V₂、W₂、C₂分别为污泥含水率为ρ2时的污泥体积、质量、污泥浓度；（100-ρ）为污泥中含固率。

（2）挥发性固体和灰分挥发性固体近似代表污泥中有机物含量；灰分表示污泥中无机物含量。

（3）可消化程度（R_d）表示污泥中可被生物消化降解的有机物数量。

（4）湿污泥相对密度湿污泥质量等于污泥所含水分质量与干固体质量之和。湿污泥相对密度等于湿污泥质量与同体积的水质量之比值，用γ表示。

（5）污泥肥分与重金属含量污泥中含N、P、K等植物生长所需的元素，可作农肥；若污泥中重金属含量高时，则不能作农肥，否则会产生土壤污染。

污泥在含水率较高（高于90%）的状态下，属于牛顿流体，流动的特性接近于水流。随着固体浓度的增高，污泥的流动显示出半塑性或塑性流体的特性，必须克服初始切应力以后才能开始流动，固体浓度越高，初始切应力值也越大。所以污泥流动性不同于水流，污泥流动在层流条件下，阻力很大，因此管道设计时，常用较大流速，使污泥流动处于紊流状态。污泥压力管道最小设计流速为1.0～2.0m/s。

例：已知某污水处理厂初沉池干污泥为10t/d，含水率97.5%，二沉池剩余干污泥7t/d，含水率99.3%。求两种污泥混合后污泥总体积和含水率。

解：（1）计算污泥中含固率

初沉池污泥含固率=1-含水率=1-97.5%=2.5%

二沉池污泥含固率=1-含水率=1-99.3%=0.7%

（2）估算湿污泥体积（m³）

（湿污泥相对密度近似为1，即1000kg湿污泥=1m³）

两者混合后污泥总体积V=V₁+V₂=（400+1000）m³=1400m³

（3）混合后污泥含水率（ρ）：

方法一：

混合污泥含水率ρ=1-1.2%=98.8%

方法二：混合污泥含水率

3.污泥的处理方法

污泥中所含水分可分为4类：颗粒空隙水、毛细水、污泥颗粒吸附水、颗粒内部水。其中，颗粒空隙水约占总水分的70%；毛细水约占20%；颗粒吸附水和颗粒内部水约占10%。降低含水率的方法有：浓缩法，用于降低污泥中的空隙水，因空隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。

（1）污泥浓缩减少污泥体积；用于降低污泥中空隙水，常用重力浓缩或气浮浓缩法。可将污泥含水率由99.2%降到97%～98%。

（2）污泥消化包括污泥好氧消化和厌氧消化，以降低污泥中有机物含量，使污泥性质稳定。

（3）污泥脱水、干化：可去除空隙水和毛细水进一步降低含水率，减少污泥体积，便于运输和利用。

常用的污泥处理流程如下：

流程1：生污泥→浓缩→消化→（预处理）→机械脱水→最终处理。

流程2：污泥→浓缩→（预处理）→机械脱水→最终处理。

流程3：污泥→（预处理）→机械脱水→最终处理。

其中，流程1适于有初沉污泥、污泥可消化程度高的污水处理厂使用；流程2适于污泥龄较长的污水处理系统（如氧化沟系统）中剩余污泥的处理。流程3适于除磷系统的污水处理厂使用。