污水處理設(shè)備處理后污泥的基本特征

① 污水處理設(shè)備處理后污泥的來源

污泥是污水處理工程中產(chǎn)生的含水率不同的半固態(tài)或者固態(tài)物質(zhì)[11]。有的從污水中直接分離出來的，有的產(chǎn)生于污水處理過程。城市污水處理設(shè)備處理后污泥主要有三個來源：首先是污水中的懸浮物被格柵、初沉池攔截沉淀產(chǎn)生的，格柵可以截留污水中較大的懸浮物，初沉池可以去除水中 40%~55%的懸浮物質(zhì)，初沉池污泥含水率一般在 96%左右，并且容易腐爛變臭；其次是在城市二級污水處理廠中，生物法將高能量的污染物轉(zhuǎn)換為低能量的物質(zhì)，其中較少一部分高能量有機物轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸己退嗟挠袡C物用于微生物增殖。微生物利用碳源進行生命活動并繁殖后代，必將會產(chǎn)生過剩的微生物，產(chǎn)生剩余污泥，這類污泥含有的有機物較多，并且不易脫水；第三由于生物除磷工藝需要排出富磷活性污泥必然會產(chǎn)生大量污泥，若用化學(xué)除磷也會導(dǎo)致沉淀的產(chǎn)生[12]。

② 污水處理設(shè)備處理后污泥的分類

1）按照處理方法和分離過程

按照處理方法和分離過程，污泥可以分為沉淀污泥和生物處理污泥。其中沉淀污泥包括物理沉淀污泥、混凝沉淀污泥和化學(xué)沉淀污泥，生物處理污泥指在污水處理設(shè)備處理后二級處理過程中產(chǎn)生的污泥，包括活性污泥法產(chǎn)生的剩余污泥以及生物膜法、生物濾池產(chǎn)生的腐殖質(zhì)污泥。

2）按照化學(xué)成分

按照化學(xué)成分，污泥分為無機污泥和有機污泥，疏水污泥與親水污泥。

a.有機污泥指有機物為主的污泥。這種污泥的特性是有機物含量高，容易腐爛發(fā)臭，粒徑較小，密度小并且含水率高不易脫水。

b.無機質(zhì)污泥是以無機物為主的污泥。這種污泥的粒徑比較大，密度大，含水率低并且比較容易脫水。

3）按照污水處理工藝和階段

按照污水處理的不同工藝和不同階段，污泥可以分為以下幾類：

a.浮渣 浮渣主要來自格柵、除渣池、初沉池、二沉池等工藝流程，主要包括食物殘渣、塑料制品和動植物油脂等物質(zhì)。

b.生污泥 生污泥指從沉淀池排出來的沉淀物或者懸浮物的總稱。這種污泥的含水率高達 95%~97%，有機物含量較高，不易脫水。

c.活性污泥 活性污泥指生物反應(yīng)池中繁殖的含有各種微生物群體的絮狀物。這種污泥含水率高達 99%以上，粒徑較小。

d.膨脹污泥 污泥膨脹通常是由絲狀菌過度繁殖引起的，使沉淀池中的活性污泥上浮。一般膨脹污泥的污泥指數(shù)較高，固體物含量較低。

e.消化污泥 消化污泥指經(jīng)過厭氧消化或者好氧消化的污泥。如果污泥是在氧充足的條件下進行消化，則稱為好氧消化污泥，通常為褐色至深褐色的絮狀物體， 并且有陳腐污泥的氣味，消化好的污泥易于脫水。好氧消化污泥含水率一般為96%~98%，如果污泥在厭氧條件下進行消化反應(yīng)，被稱為厭氧消化污泥，為深褐色至黑色，并含有大量的氣體。消化良好的污泥氣味較輕。厭氧消化后的污泥含水率一般為 90%~97%。

f.濃縮污泥 是指生污泥經(jīng)濃縮處理后得到的污泥。污泥濃縮主要是減縮污泥的間隙水從而降低污泥含水率、減少污泥體積。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法等。

g.脫水污泥 脫水污泥是指經(jīng)脫水處理后的污泥。污泥脫水是將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。經(jīng)過脫水后，污泥含水率可降低到 55%~80%。污泥脫水方法主要有自然干化法、機械脫水法、造粒法等。自然干化法和機械脫水法適用于污水污泥，造粒法通常用于混凝沉淀的污泥。

h.干化污泥 干化污泥是指經(jīng)干化處理后得到的污泥。一般干化污泥的含水率低于 10% 。

③ 污水處理設(shè)備處理后污泥的性質(zhì)

污水處理設(shè)備處理后污泥的性質(zhì)通常用以下指標(biāo)表示：

1）污泥含水率[13]

污泥中所含的水分的重量與污泥的重量之比的百分數(shù)稱為污泥含水率。下面的式子表示污泥的體積、重量和所含固體物濃度之間的關(guān)系

式中 ?? , ?? , ?? , ?? —污泥含水率為?? 時污泥體積、重量、固體物的濃度。

??   , ??    , ??    , ??  —污泥含水率為??  時污泥體積、重量、固體物的濃度。污水處理設(shè)備處理后污泥的含水率取決于污泥中固體的種類和顆粒的大小，一般污泥中故

土顆粒越小，所含的有機物越多，污泥的含水率就越高。

2）揮發(fā)性固體和灰分

揮發(fā)性固體指污泥在 600℃的馬弗爐中燃燒，以氣體形式逸出的那部分固體。它近似于污泥中有機物的含量。經(jīng)過灼燒后殘留的那部分固體的質(zhì)量為灰分，它用來表示污泥中無機物的含量。

3）可消化程度

污泥的可消化程度指污泥中可被消化降解的有機物的數(shù)量。污泥中的有機物

一部分是可以被消化降解的，一部分不易或者不能被消化降解。可消化程度可以用下式來表示。

  (                ) (1.2)

式中， —可消化程度，%；

?? ，?? —分別表示生污泥及可消化污泥的無機物含量，%；

?? ，?? —分別表示生污泥及消化污泥的有機物含量，%； 因此消化污泥量可以用下式計算：

??        (          )V     (             )         (            ) (1.3)

式中 ?? —消化污泥量， ;

?? —消化污泥的含水率，%，取周平均值；

?? —生污泥量， ，取周平均值；

?? —生污泥含水率，%，取周平均值；

?? —生污泥有機物的含量，%；

  —可消化程度，%，取周平均值。

4）濕污泥比重與干污泥比重[13]

濕污泥的質(zhì)量等于污泥中所含的水分與固體物質(zhì)的質(zhì)量之和。濕污泥比重等于濕污泥重量與同體積的水質(zhì)量之比值。由于水的比重為 1，所以濕污泥比重γ可以用下式計算：

      (             )         

(1.4)

    ( )

式中 γ—濕污泥比重；

??—濕污泥的含水率，%；

  —污泥中干固體物質(zhì)的平均比重，即干污泥比重。

5）污泥的肥分

污泥中含有大量可供植物生長所必需的肥分（氮、磷、鉀）、微量元素和有機腐殖質(zhì)。其中可供植物生長的植物營養(yǎng)成分的組成主要取決于污水水質(zhì)和處理工藝。表 1.5 為我國部分城市污水污泥的肥分表[14]：

表 1.5 我國部分城市污水污泥肥分含量（%）

Tab 1.5 The fertilizing ingredient of sewage sludge in some cities of China

污泥種類 總氮 總磷（P2O5） 鉀 有機物 灰分

初沉池污泥 2.0 1.0-0.3 0.1-0.3 50-60 40-50

消化污泥（初沉池） 1.6-3.5 0.5-0.7 0.24 25-30 70-75

消化腐殖污泥 2.8-3.1 1.0-1.9 0.1-0.7 - -

活性污泥 3.5-7.1 3.3-4.9 0.2-0.4 50-60 -

6）污泥重金屬離子

由于污水處理設(shè)備處理后污泥來源于各種生活污水和工業(yè)廢水，不可避免的會含有一些重金屬離子。一般金屬離子的含量取決于城市中工業(yè)廢水的含量與工業(yè)性質(zhì)。表 1.6 是我國城市污水處理設(shè)備處理后污泥中重金屬含量范圍[15]：

表 1.6 中國城市污泥中重金屬含量

Tab 1.6 Heavy metal concentration in sewage sludge of China

重金屬 樣本數(shù) 變化范圍(mg/kg) 平均值(mg/kg)

Hg 33 0~9.3 2.84

Cd 54 0.05~16.8 2.97

As 26 0.29~47.0 16.1

Ni 35 10.4~374.0 77.5

Pb 55 0.6~669.0 131

Cr 37 0.4~728.0 185

Cu 59 28.4~3068.0 486

Zn 57 168~7384.0 1450

7）污泥的熱值

污泥中含有大量的有機物，具有一定的燃燒價值。污水及污泥處理工藝通過影響污泥揮發(fā)分的含量而影響污泥熱值。陳萌[16]等人對重慶市內(nèi)的市政污泥進行了研究，發(fā)現(xiàn)污泥中揮發(fā)分含量對污泥高位熱值具有明顯影響，含碳氫元素較高的污泥具有較高的熱值，排水體質(zhì)、污水和污泥處理工藝會影響污泥揮發(fā)分的含量而影響污泥熱值。