第八章 污 泥 的 处 理

目的

减量化减少体积

减少有机物的含量稳定化

无害化

资源化

消除恶臭

基本流程： 生污泥 浓缩 消化 机械脱水焚烧最终处理

内 容• 污泥的分类、性质与排除• 污泥浓缩• 污泥的厌氧消化• 污泥的好氧消化• 污泥的机械脱水• 污泥的最终处置与利用

§8.1 污泥的分类、性质与排除 一、污泥的分类、性质及指标1. 污泥的分类与性质

按成分污泥

沉渣

按来源

初次沉淀污泥

剩余活性污泥

腐殖污泥消化污泥

化学污泥

生污泥

熟污泥

2. 污泥的性质指标 污泥含水率（ p）：污泥中所含水分的重量与

污泥总重量之比的百分数。

1C2

C

1p1

2p1

2W

1W

2V

1V

例：污泥体积为 V1 ，含水率为 99 ％，浓缩为含水率为 96 ％时，求 V2 ？

2p100

)1

p100(1

V

2V

%961

%)991(1

V

1V

41

挥发性固体和灰分： MLSS、MLVSS

MLVSS （有机物） =MLSS- 灰分（无机） 可消化程度： Rd

可降解（厌氧消化）有机物占总有机物的比例

湿污泥比重与干污泥比重： γ

100)pp

pp1(

dR

2s1v

1s2v

s

p100p

p100p

p100p

100

s

s

3. 污泥的流动特性与输送 流动特性：粘性大，阻力大，其输送管道最小设

计流速为 1.0 ～ 2.0m/s。

输送方法：管道、卡车、驳船 输送设备：隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流

泵、柱塞泵、 PW 型、 PWL 型离心泵

f

v

v

v

s

p100p100

vs p5.1100

250

污泥的肥分污泥重金属离子含量

※ §8.2 污 泥 浓 缩一、浓缩目的与对象• 目的：减容

空隙水（ 70 ％）

毛细水（ 20 ％）

吸附水 颗粒内部水

污泥中的水分

• 浓缩对象：降低污泥中的空隙水• 方法分类：重力浓缩和气浮浓缩

10 ％

二、污泥重力浓缩

1. 原理：压缩沉淀

2. 固体通量理论 固体通量 (G) ：单位时间内，通过单位面积的固

体重量， kg/(m2·h)

固体总通量： GT ＝ Gu + Gi

Gu— 下流固体通量； kg/(m2 h)﹒

Gi— 自重压密固体通量； kg/(m2 h)﹒

下流固体通量 Gu ：

Gu＝ u﹒Ci

u— 向下流流速； u=Qu/A

一般为 0.25～ 0.51 m/h

自重压密固体通量 Gi ：

Gi＝ vi﹒Ci

vi— 固体浓度为 Ci 时的液面沉速； m/h

C

G

CL

GL

GT＝ (vi+u)Ci

极限固体通量（ GL）：在浓缩池的深度方

向，必存在着一个控制断面，这个控制断面的固体通量最小，即 GL ，其它断面的固

体通量都大于 GL。

进入的固体通量应≤ GL

L

00

G

CQA

浓缩时间不小于 12h

3. 连续流重力浓缩池的基本构造与形式 基本构造 形式：辐流式、竖流式、多斗式等。三、污泥气浮浓缩1. 原 理：

压缩空气 溶入污水 减压释放 气泡 黏附污泥

气泡＋污泥颗粒上 浮分 离

2. 工艺流程：• 全溶气气浮• 部分溶气气浮• 回流加压溶气气浮3. 气浮浓缩池的构造和形式• 圆形：深度不小于 3m• 矩形：长：宽＝ 3： 1～ 4： 1

深宽比≥ 0.3 ，有效水深 3～ 4m

水平流速： 4～ 10mm/s

处理能力小于 100m3/h 时，多采用矩形池；处理能力大于 100m3/h ，小于 1000m3/h 时，多采用圆形幅流式。

4. 气浮浓缩池的设计 面积、高度、空气量、溶气罐压力(1) 溶气比（气固比）： 气浮时有效空气重量与污泥中固体重量之比 Aa/S 一般为 0.005～ 0.06 ，常用 0.03～ 0.04

无回流：0

aa

C

)1fP(S

S

A

有回流：

0

aa

C

)1fP(RS

S

A

(2) 水力负荷： 有回流： 1.0～ 3.6 m3/(m2 h)﹒

无回流： 0.5～ 1.8 m3/(m2 h)﹒

(3) 表面积： A=Q0/q ； A=Q0（ R＋ 1） /q

(4) 溶气罐的容积： 一般按加压水停留 1～ 3min 计算 压力 0.2～ 0.4MPa ，溶气效率 50 ％～ 80 ％，

径高比： 1： (2~4 ）四、其它浓缩方法1. 离心浓缩； 2. 离心筛网； 3. 微孔过滤机

※§8.3 污泥的厌氧消化※ 一、厌氧消化机理• 三阶段理论a. 水解发酵阶段b. 产氢产乙酸段c. 产甲烷段有机物质

水解

发酵细菌

乙酸H2

CO2

产氢、产乙酸

产氢、产乙酸细菌

产甲烷

产甲烷细菌

较高级的有机

酸

CH4

※ 产甲烷菌特点：• 对 pH值敏感• 对温度敏感• 世代周期长• 专一性强• 专性厌氧

二、厌氧消化的影响因素1. 温度 中温消化（ 30 ～ 36℃），约 20 ～ 30d

高温消化（ 50 ～ 53℃），约 10 ～ 15d

2. 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷

每日排出的生物量池内总生物量

c )d(t

Q

V

QX

VX

※ 投配率：每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。

※ n 一般取 5 ％～ 8 ％ 投配率↑， pH值↓，污泥消化率↓，产气率↓； 投配率↓，消化率↑，产气率↑，池容↑。3. 搅拌和混合 作用：生污泥、消化污泥混合； 温度、底物、微生物分布均匀，防止结壳； 加速消化气释放

t

1

V

Qn ＝＝

消化池有效容积每日投加生污泥体积

4. 营养与 C/N 比 C/N 比高， pH值↓，缓冲能力↓，细胞氮量不足； C/N 比低， pH值↑，氨积累，抑制消化。 C/N 比： 10～ 20： 1

5. 有毒物质 重金属离子， S2－离子，氨6. 酸碱度、 PH值和消化液的缓冲作用 产氢、产乙酸菌： pH＝ 5～ 6.5

产甲烷菌： pH＝ 6.6～ 7.5

消化系统中保持碱度在 2000mg/L以上。

三、 消化池的构造与设计1. 池形：圆柱形、蛋形（适用于大型污水处理厂）2. 构造和设计 构造：• 投配、排泥和溢流系统• 沼气收集与贮存设备• 搅拌设备 泵加水射器搅拌、联合搅拌、沼气搅拌• 加温设备设计： 消化池容积计算、热工计算、加温设备、搅拌

方式与功率、沼气产量及贮气柜计算

四、两级与两相厌氧消化• 两级消化：按沼气产生规律设计a. 第一级：加温，搅拌，收集沼气（约 80 ％）；b. 第二级：无加温与搅拌设备，依靠第一级污泥

余热，消化温度为 20 ～ 26℃，产气约 20 ％，不收集。

• 两相消化：根据厌氧消化机理设计a. 第一相：水解发酵和产氢产乙酸两阶段在一个

池内；b. 第二相：产甲烷段在一池内。

§8.4 污泥的好氧消化一、机 理 使污泥处于内源呼吸期二、特 点• 优 点：① 可生物降解有机物的降解程度高；② 上清夜 BOD 浓度低；③ 消化污泥量少、无臭、稳定、易脱水；④ 消化后污泥肥分高，易被植物吸收；⑤ 运行管理方便、简单。

• 缺 点：① 能耗多、运行费用高；② 不能回收沼气；③ 有机物分解随温度波动大；④ 消化后污泥浓缩时上清夜 SS 浓度高。

§8.5 污泥的脱水一、污泥的自然干化（干化场）

1. 干化场的分类与构造 自然滤层干化场：适用于自然土质渗透性能

好，地下水位低的地区。 人工滤层干化场：人工铺设（敞开式、有盖

式）

不透水层、排水管道系统、滤水层、隔墙与围堤、顶盖

2. 脱水特点及影响因素 脱水特点： 渗透（开始 2 ～ 3d）、蒸发（数周）、人工撇

除 影响因素： 污泥性质 气候条件3. 干化场的设计与计算 总面积：面积污泥负荷 m3/(m2﹒a)、m/a

划分块数

二、机械脱水前预处理 目的：改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果

与设备的生产能力。 方法：化学调节法、热处理法、冷冻法及淘洗法。1. 化学调节法原 理：加入混凝剂、助凝剂等化学药剂，降低污

泥比阻，改善脱水性能。 污泥比阻：单位过滤面积上，单位干重污泥所具

有的阻力称污泥比阻

2. 热处理法• 原 理：加热破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部

水与吸附水被释放，比阻降低，寄生虫卵、致病菌与病毒可被杀灭。

• 适用范围：初沉污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥及其混合污泥；

• 分 类：高温加压和低温加压两种。3. 冷冻法• 原 理：冷冻－融解使污泥颗粒的结构被彻底破坏，脱水性能大大提高，可直接进行机械脱水。

4. 淘洗法• 原 理：利用污水处理厂的出水和自来水等把消化

污泥中的碱度洗掉以便节省混凝剂用量。三、机械脱水的基本原理 基本原理：以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。

方法类型：按造成压力差推动力的不同分为 4种。a. 干化脱水：依靠污泥本身厚度的静压力；b. 真空吸滤脱水：过滤介质一面造成负压； 适用于初沉污泥、消化污泥

c. 压滤脱水：加压污泥把水分压过介质；

d. 离心脱水：造成离心力。

四、污泥的干燥与焚烧

§8.6 污泥最终处置与利用一、农肥利用与土地处理1. 污泥的农肥利用• 条件：① 满足卫生学要求；② 重金属含量应满足农用标准；③ 总氮含量不能太高。2. 土地处理• 方式：改造土壤；污泥专用处理场

二、污泥堆肥1. 基本原理 一般采用好氧条件，利用嗜温菌、嗜热菌的作用，

分解污泥中有机物质并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分。

• 两阶段：一级堆 肥和二级堆 肥a. 一级堆 肥：发热、高温消毒及腐熟。b. 二级堆 肥：自然堆放，进一步熟化、干燥、成粒

• 堆肥成熟的标志：物料呈黑褐色、无臭味、手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖，病原菌、寄生虫卵、病毒及植物种子均被杀灭，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。

2. 污泥单独堆肥3. 污泥与城市垃圾混合堆肥三、 污泥制造建筑材料 生化纤维板、混凝土、砖

四、污泥裂解五、污泥填地与填海造地