淤泥處理

淤泥處理是對污泌泥進行處理、固化、脫水、穩定、乾化或焚燒的加工過程。

原淤泥 (raw sludge):未經淤泥處理的初沉澱淤泥。二沉剩餘淤泥或兩者的混合淤泥。 初沉淤泥 (primary sludge): 從初沉澱池排出的沉澱物。

基本介紹

• 中文名：淤泥處理
• 外文名：suldge treatment
• 類型：加工過程
• 技術：堆肥化處理技術

分類

性質

原淤泥 (raw sludge):未經淤泥處理的初沉澱淤泥。二沉剩餘淤泥或兩者的混合淤泥。

初沉淤泥 (primary sludge): 從初沉澱池排出的沉澱物。二沉淤泥 (secondey sludge ):從二次沉澱池（或沉澱區）排出的沉澱物。 　活性淤泥 (activated sludge): 曝氣池中繁殖的含有各種好氧微生物群體的絮狀體。

消化淤泥 (activated sludge): 經過好氧消化或厭氧消化的淤泥，所含有機物質濃度有 　一定程度的降低，並趨於穩定。

回流淤泥 (returned sludge): 由二次沉澱（或沉澱區）分離出來，回流到曝氣池的活 　性淤泥。 　剩餘淤泥 (excess activated sludge): 活性淤泥系統中從二次沉澱池（或沉澱區）排 　出系統外的活性淤泥。 　淤泥氣 (sludge gas): 在淤泥厭氧消化時，有物分解所產生的氣體，主要成分為甲烷和 　二氧化碳，並有少量的氫、氮和硫化氫。俗稱沼氣。

處理

淤泥處理前，首先要了解淤泥的分類，才能確定淤泥處理的方法：

1.自來水廠沉澱池或濃縮池排出的物化淤泥處理 　淤泥分類：屬中細粒度有機與無機混合淤泥，可壓縮性能和脫水性能一般。

2.生活污水廠二沉池排出的剩餘活性淤泥處理

淤泥分類：屬親水性、微細粒度有機淤泥，可壓縮性能差，脫水性能差。

3.工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物化和生化混合淤泥處理 　淤泥分類：屬中細粒度混合淤泥，含纖維體的脫水性能較好，其餘可壓縮性能和脫水性能一般。

4.工業廢水處理產生的經濃縮池排出的物理法和化學法產生的物化細粒度淤泥處理 　淤泥分類：屬細粒度無機淤泥，可壓縮性能和脫水性能一般。 　5.工業廢水處理產生的物化沉澱粗粒度淤泥處理 　淤泥分類：屬粗粒度疏水性無機淤泥，可壓縮性能和脫水性能很好。

技術原理

1.淤泥處理利用的一般技術

（1）淤泥的堆肥化處理技術

（2）淤泥的建材化技術

（3）淤泥的燃料化技術

（4）淤泥的厭氧消化（制沼氣）技術

2.淤泥的電離輻射處理技術 微波技術在淤泥處理中的套用

（1）微波輻照淤泥處理技術

（2）微波化學分析技術

3. 超音波處理淤泥技術

4. 重金屬的生物有效性及植物脫除技術

5. 淤泥的微生物處理技術

（1） 微生物淋濾技術

（2） 微生物吸附處理法

（3） 微生物脫臭技術

6.新興淤泥熱化學處理技術

（1） 濕式氧化技術

（2） 活性淤泥作黏結劑

（3） 剩餘淤泥制可降解塑膠

（4） 淤泥制活性炭

（5） O3/H2O2氧化技術

（6） UV/O3氧化技術

（7） UV/H2O2氧化工藝

（8） 其他熱化學處理技術簡介

處理方法

淤泥消化 (sldge digestion): 在氧或無氧的條件下，利用微生物的作用，使淤泥中的

有機物轉化為較穩定物質的過程。

好氧消化 (aerobic sigestion): 淤泥經過較長時間的曝氣，其中一部分有機物由好氧

微生物進行降解和穩定的過程。

厭氧消化 (anaerobic digestion): 在無氧條件下，淤泥中的有機物由厭氧微生物進行 　降解和穩定的過程。 　 中溫消化 (mesophilic digestion ):淤泥在溫度為33-530C時進行的厭氧消化工藝。

高溫消化 (thermophilic digestion ):淤泥在溫度為53-330C進行的厭氧消化工藝。

淤泥濃縮 (sludge thickening): 採用重力或氣浮法降低淤泥含水量，使淤泥稠化的過程。

淤泥淘洗 (elutriation of sludge ): 改善淤泥脫水性能的一種淤泥預處理方法。用清 　水或廢水淘洗淤泥，降低消化淤泥鹼度，節省淤泥處理投藥量，提高淤泥過濾脫水效 　率。 　泥脫水 (sludge dewatering ): 對濃縮淤泥進一步去除一部分含水量的過程，一般指 　機械脫水。

淤泥真空過濾 (sludge vacuum filtration ): 利用真空使過濾介質一側減壓，造成介質 　兩側壓差，將淤泥水強制濾過介質的淤泥脫水方法。

淤泥壓濾 (sludge pressure filtration ): 採用正壓過濾，使淤泥水強制濾過介質的污 　泥脫水方法。

淤泥乾化 (sludge drying ): 通過滲濾或蒸發等作用，從淤泥中去除大部分含水量的過 　程，一般指採用淤泥乾化場（床）等自蒸發設施。

淤泥焚燒 (sludge incineration ):淤泥處理的一種工藝。它利用焚燒爐將脫水淤泥加 　溫乾燥，再用高溫氧化淤泥中的有機物，使淤泥成為少量灰燼。

幾種淤泥處理的方法及優缺點分析

①淤泥的衛生填埋

這種處置方法簡單、易行、成本低，淤泥又不需要高度脫水，適應性強。但是淤泥填埋也存在一些問題，尤指填埋滲濾液和氣體的形成。滲濾液是一種被嚴重污染的液體，如果填埋場選址或運行不當會污染地下水環境。填埋場產生的氣體主要是甲烷，若不採取適當措施會引起爆炸和燃燒。

②淤泥的直接土地利用

淤泥土地直接利用因投資少、能耗低、運行費用低、有機部分可轉化成土壤改良劑成分等優點，被認為是最有發展潛力的一種處置方式，科學合理的土地利用，可減少淤泥帶來的負面效應。林地和市政綠化的利用因不易造成食物鏈的污染而成為淤泥土地利用的有效方式。淤泥用於嚴重擾動的土地（如礦場土地、森林採伐場、垃圾填埋場、地表嚴重破壞區等需要復墾的土地）的修復與重建，減少了淤泥對人類生活的潛在威脅，既處置了淤泥又恢復了生態環境。

③淤泥的焚燒

濕淤泥乾化後再直接焚燒套用得較為普遍，沒有經過乾化的淤泥直接進行焚燒不僅十分困難，而且在能耗上也是極不經濟的。 　以焚燒為核心的淤泥處理方法是最徹底的淤泥處理方法，它能使有機物全部碳化，殺死病原體，可最大限度地減少淤泥體積；但是其缺點在於處理設施投資大，處理費用高。

工藝流程

首先，原淤泥通過淤泥泵由二沉池打到另一個池子中從而和上清液分離。因為原淤泥的含水率通常能達到99.5%，所以淤泥必須濃縮，有多種可行的方法用於減少淤泥的體積。例如真空過濾和離心等機械處理的方法通常用於將淤泥以半固體形式處置之前。通常這些方法是淤泥焚燒處理的準備工作。如果計畫採用生物處理，則多數才用重力沉降或者是氣浮的方法進行濃縮。這兩種情況所對應的淤泥仍然是流態的。

重力濃縮池的設計和運行類似於污水處理中的二沉池。濃縮功能是主要的設計參數，為了滿足更大的濃縮能力，濃縮池基本上比二沉池要深。一個設計正確，運行良好的重力濃縮池至少能提高兩倍的淤泥含泥量。也就是說，淤泥的含水率可以有99.5%減少到98%，或者更少。這裡值得一提的是，重力濃縮池的的設計要儘量基於中式結果的分析，因為合適的淤泥負荷率與淤泥的屬性的有很大關係的。

如果採用溶氣氣浮濃縮，需要有一小部分的水，通常是二沉池出水，在400kPa的壓力下充氣。這種過飽和的液體通入罐底，而淤泥在大氣壓下通過。氣體以小氣泡的形式和淤泥中的固體顆粒黏附，或則是被包圍，從而帶動固體顆粒上浮到表面。濃縮了的淤泥的上部被除去，而液體由底部流回溶氣罐充氣。

體積減少後，淤泥中含有大量的有害成分，在處置之前需要將之轉化為惰性成分。最常用的方法是生物降解穩定。因為這個過程目的在於將物質轉化為最終無菌產物，所以常套用消化的方法。淤泥消化既能進一步的減少淤泥體積也能使所含固體轉化為惰性物質並且大體的上沒有病菌。通過厭氧消化或好養消化都能達到淤泥消化目的。

淤泥含有多種有機物，因此需要多種微生物來分解。有關資料將厭氧消化中的微生物分為兩類：產酸菌和甲烷菌。所以，我們也能把厭氧消化分為兩步。第一步，由兼性厭氧菌和厭氧菌組成的產酸菌通過水解作用溶解有機固體。接著溶解質由發酵作用轉化為酒精和低分子量分子。第二步，有嚴格厭氧菌組成的甲烷菌將乙酸、酒精、水和二氧化碳轉化為甲烷。因為兩種菌群只能在無氧的環境下存活，所以厭氧消化的反應器必須是密閉的。設計容器的時候同時也要考慮另外的一些因素，例如：溫度、pH值和混合物攪拌。 　淤泥也可以通過好氧消化穩定。這種消化基本上只能用於可生化淤泥而不能用於初沉池淤泥，伴隨著二沉池和淤泥濃縮池中淤泥體積的減少，這個工藝需要不斷的鼓氣。好氧消化多套用於深度曝氣系統。再者，好氧消化對環境條件不敏感，也不局限有流行變化。

淤泥消化以後，淤泥中的有機物能被去除並且能進一步的減少淤泥體積。接下來，淤泥需要處置。多種方法可以用來有效的處置淤泥。其中包括焚燒、衛生填埋和用作化肥以及土壤改良劑。原淤泥可以用來焚燒，可以有效地減少含水率。添加燃料可以用來引起和維持燃燒，城市垃圾也可能用來達到這個目標。原淤泥和消化淤泥也可以用衛生填埋來處置。淤泥的土地套用實踐了好幾年，而只限於處理消化淤泥。淤泥的營養成分有利於植物成長，而其顆粒特性可用於土地改良。這些套用局限有飼料作物和非人類消費，而運用於支持可食用植物的可能性正在研究中。淤泥土地套用的主要限制因素為植物富集金屬毒性和水體富營養污染。淤泥的套用可通過在流態時由噴淋器噴淋、溝渠導流或直接注入土壤。去水淤泥可以由傳統農用機械鋪設在土地之上在和培養土壤。 　上述文字指的是一般淤泥的處理。因為淤泥能造成環境的污染，所以我們需要盡最大的努力使之無害化。很多導致類型污染的具有不同特性淤泥正在研究中。在本文中，我將敘述一種來自於人類產油和石油工業的淤泥，這個代表性淤泥稱之為含油淤泥。

大量的淤泥產生，而這種淤泥中含有相當大量的油，必須在最終處置之前將之去除。煉油廠產生的淤泥不能被安全的處置，除非將其含油量去除到一定程度。此外，在煉油廠的油水分離系統和儲油罐中因為含油原料的累積而產生的淤泥的處理費用很高，並且對環境造成很嚴重的污染。石油是一種疏水混合物例如：烷烴，芳香烴，樹脂和瀝青。許多化合物是有毒性的，致突變的和致癌的。它們的排放的受到嚴格控制的，因為它們對人體健康和環境的負面影響，它們被美國環保部門分類並列為環境污染物優先。

有很多種方法可以用來處理含油淤泥。化學和物理的方法例如：焚燒、氯氧化、臭氧氧化和燃燒，生物的處理方法例如：生物修復、傳統堆肥法等等。隨著技術的發展，含油淤泥的低溫冷處理和生物修復成為了兩條有效的處理途徑。

低溫冷處理技術作為一種物理的處理方法能有效地增加淤泥的脫水性質，改變絮凝劑的結構形式並減少淤泥周圍的水含量。比較那種“初沉降”，冷處理能夠除掉溶液中的雜質，因此達到更好濃縮目的，最近就是在討論冷處理的這種好處。據我們所知，資料中沒有討論冷處理技術來分離油泥中的油的可行性。但是，如果在自然條件允許的許多國家裡，冷處理技術提供了一種有效的處理含油淤泥的處理和處置的方法。 　通過比較常規方法處理和冷處理之後淤泥，我們可以發現，冷處理之後的樣品上面浮了一層油。最後我們可以發現試管中分三層：最上面的一層是清的浮油，底層是一層深色的沉降物，中間一層是清水。原始的淤泥經過24小時的沉降，可以看見上浮液和底部沉降物，但是沒有可見的油相。通過上面的敘述的現象揭示了簡單的冷處理能有效分離油泥中的油。

物理化學的方法可以用來處理油泥，但是費用卻是很高的。堆肥和通過接種降解油類菌種或激活原有生物進行生物修復被看為兩種經濟的方法來對付油污染。堆肥有些看得見的優點例如：基建和維護費用低、設計和運行簡單並能去處部分的油。然而，堆肥處理基本上不能達到環境的標準了。 　油泥中含有的大部分油是難於生物降解的。很多研究證明了生物修復對含油土壤的高效處理，但是只是針對含油量高的污染物。大部分實驗在實驗室中進行，而行業套用的很少。生物修復才剛剛開始，這個意味著先進的處理技術。

歷史沿革

關於淤泥處理的研究

一個關於油泥處理的研究於2009年在中國進行。添加生物添加劑的生物修復法和傳統的堆肥進行對比。含油淤泥和油污染的土壤取之於油田。乾淤泥的總碳氫化合物含量為327.7 －371.2 g·kg-1，和油污染的土壤的總碳氫化合物含量為151.0 g·kg-1。在運用添加劑之前，在淤泥和土壤中添加不同比例的秸梗、木屑、沙子和純油並混合均勻。這些淤泥和土壤組分用來無控制處理和通過激活原有微生物處理。而在堆肥中，糞肥和木屑添加到淤泥中，總碳氫化合物含量為101.4 g·kg-1。淤泥的化學固化劑，尤其是河道淤泥或市政污水淤泥的固化 隨著城市污水處理廠的大量建設，污水處理量和淤泥產量都不斷增加。淤泥中含有大量的微生物.病原體.重金屬以及有機污染物，其含水量一般都在80%以上，處理不當，將造成二次污染。淤泥的處理方式主要有農業.焚燒和填埋，還有很大量的淤泥沒有經過任何處理，隨意丟棄。由於淤泥的含水率高，土力學性能差，污染物含量高，處理方式都存在環境污染.處理成本過高，同時也容易引起填埋場工程地質災害。

淤泥能否填埋取決於淤泥或者淤泥與其它添加劑形成的混合體的岩土力學性能，淤泥填埋時要求十字板抗剪強度≥25kpa,無側限抗壓強度≥50kpa.淤泥經過常規脫水後，含水率 80%以上，字板抗剪強度<10kpa，不能滿足填埋的最低的要求。

為此，需要提高淤泥的力學性質，降低含水率。傳統的方式是添加水泥和石灰等固化劑，也使用礦化垃圾作為添加混合料，這些方式需要添加大量的材料，添加量<30%,增加了垃圾量，如果再遇水，將轉變成淤泥。採用添加化學藥劑的方式固化淤泥，添加量可以控制在10%以內，一般養護時間在1~3天，即可達到填埋要求的強度和含水率。上述現象表明，生物修復可作為一種有效同樣經濟的方法處理含油淤泥的方法。