[工程科技]污泥处理与处置.doc

污泥处理与处置目录第一章 污泥的来源与性质11污泥的产生12污泥的性质12.1 物理性质12.2 化学性质12.3卫生学指标2第二章 污泥处理处置的技术路线与方案选择2第一节 国内外污泥处理处置的现状及发展趋势21 国外污泥处理处置的现状及发展趋势22 中国污泥处理处置现状3第二节 污泥处理处置的原则与基本要求41 污泥处理处置的原则42 污泥处理处置设施规划建设的基本要求43 污泥处理处置过程管理的基本要求5第三节 污泥处理处置方案选择与评价61 污泥处置方式的选择62 典型污泥处理处置方案83 典型污泥处理处置方案的综合评价9第三章 污泥处理的单元技术11第一节 浓缩脱水技术111 原理与作用112 应用原则113 常规浓缩与脱水114 污泥深度脱水125 浓缩脱水单元可能引起的二次污染及控制要求13第二节 厌氧消化技术131 原理与作用132 应用原则143 厌氧消化工艺144 沼气的收集、贮存及利用185 厌氧消化系统的运行控制和管理要点196 二次污染控制和要求207 投资与成本的评价及分析21第三节 好氧发酵技术221 原理与作用222 应用原则223 好氧发酵工艺与设备224 好氧发酵设计与运行控制265 二次污染控制要求28第四节 污泥热干化技术281 原理与作用282 应用原则293 污泥干化工艺与设备294 设计与工艺控制325 投资和运行成本的评价及分析33第五节 石灰稳定技术331 原理与作用332 应用原则343 石灰稳定工艺与系统组成344 设计与运行控制35第六节 其他技术361 污泥热解处理技术362 污泥水热处理技术36第四章 污泥处置方式及相关技术36第一节 污泥土地利用361 原理与作用362 应用原则363 泥质要求374 土地利用的方式与方法385 土地利用的环境风险与管理396 土地利用成本分析与经济效益评价41第二节 污泥焚烧与协同处置技术421 单独焚烧422 污泥的水泥窑协同处置473 污泥的热电厂协同处置494 污泥与生活垃圾混烧52第三节 建材利用技术541 污泥制陶粒55第四节 污泥的填埋571 应用原则572 污泥与生活垃圾混合填埋573 污泥作为生活垃圾填埋场覆盖土58第五章 应急处置与风险管理59第一节 污泥的应急处置591 常用处理处置措施及采用原则592 简易存置方式（一）的操作及管理控制要点593 简易存置方式（二）的操作及管理控制要点60第二节 污泥处理处置的风险分析与管理601 安全风险分析与管理602 环境风险分析与管理61第一章 污泥的来源与性质1污泥的产生 城镇污水处理厂污泥是污水处理的产物，主要来源于初次沉淀池、二次沉淀池等工艺环节。每万 m3污水经处理后污泥产生量（按含水率80%计）一般约为 510 t，具体产量取决于排水体制、进水水质、污水及污泥处理工艺等因素。 2污泥的性质 污泥性质主要包括物理性质、化学性质和卫生学指标等方面，污泥性质是选择污泥处理处置工艺的重要依据。 2.1 物理性质 污泥的物理性质主要有含水率、比阻等指标。 含水率是指污泥中所含水分的质量与污泥质量之比。 初沉污泥的含水率通常为9798；活性污泥的含水率通常为99.299.8；污泥经浓缩之后，含水率通常为 9496；经脱水之后，可使含水率降低到80%左右。 污泥比阻为单位过滤面积上，过滤单位质量的干固体所受到的阻力，其单位为 m/kg。通常，初沉污泥2060×1012m/kg，活性污泥比阻为100300×1012m/kg，厌氧消化污泥比阻为4080×1012m/kg。一般来说，比阻小于 1×1011m/kg的污泥易于脱水，大于1×1013m/kg的污泥难以脱水。机械脱水前应进行污泥的调理，以降低比阻。 2.2 化学性质 污泥化学性质复杂，影响污泥处理处置技术方案选择的主要因素，包括挥发分、植物营养成分、热值、重金属含量等。 挥发分是污泥最重要的化学性质，决定了污泥的热值与可消化性。一般情况下，初沉污泥挥发性固体的比例为5070，活性污泥为6085，经厌氧消化后的污泥为3050。 污泥的植物营养成分主要取决于污水水质及其处理工艺。我国污水处理厂污泥中植物营养成分总体状况，见表2-1。 表 2-1 我国城镇污水处理厂污泥的植物营养成分（以干污泥计）（%）污泥类型总氮（TN）磷（P2O5）钾（K）初沉污泥2.03.41.03.00.10.3活性污泥3.57.23.35.00.20.4污泥的热值与污水水质、排水体制、污水及污泥处理工艺有关。各类污泥的热值，见表2-2。 表 2-2 各类污泥的热值污泥类型热值（以干污泥计）/（MJ/kg）初沉污泥1518初沉污泥与剩余活性污泥混合812厌氧消化污泥57污泥中的有毒有害物质主要指重金属和持久性有机物等物质。我国 2006 年 140 个城镇污水处理厂污泥中重金属含量，见表2-3。 2.3卫生学指标 卫生学指标主要包括细菌总数、粪大肠菌群数、寄生虫卵含量等。 初沉污泥、活性污泥及消化污泥中细菌、粪大肠菌群及寄生虫卵的一般数量见，表 2-4。 表 2-4 城镇污水处理厂污泥中细菌与寄生虫卵均值表（以干污泥计）污泥类型细菌总数105个/g粪大肠菌群数105个/g寄生虫卵10个/g初沉污泥471.7158.023.3（活卵率 78.3%）活性污泥738.012.117.0（活卵率 67.8%）消化污泥38.31.213.9（活卵率 60%）第二章 污泥处理处置的技术路线与方案选择第一节 国内外污泥处理处置的现状及发展趋势 1 国外污泥处理处置的现状及发展趋势 发达国家经几十年的发展，污泥处理处置技术路线已相对成熟，相关的法律法规及标准规范已比较完善。 欧洲污泥处置最初的主要方式是填埋和土地利用。二十世纪90年代以来，可供填埋的场地越来越少，污泥处理处置的压力越来越大，欧洲建设了一大批污泥干化焚烧设施。由于污泥干化焚烧投资和运行费用较高，同时污泥中有害成分又逐步减少，使污泥土地利用重新受到重视，成为污泥处置方案的重要选择。近几年总的趋势是土地利用的比例越来越高，欧盟及绝大部分欧洲国家越来越支持污泥的土地利用。目前，德国、英国和法国每年产生的污泥（干重）分别为220万t、120万t和85万t，作为农用方向土地利用的比例分别已达到40%、60%和60%。 北美地区虽然土地资源充足，但卫生填埋总体较少，污泥处理处置的技术路线一直是农用为主，且为污泥农用做了大量安全性评价工作。目前，美国16000座污水处理厂年产710万t污泥（干重）中约60%经厌氧消化或好氧发酵处理成生物固体，用做农田肥料。另外，有17%填埋，20%焚烧，3%用于矿山恢复的覆盖。 日本由于土地限制，污泥处理处置的主要技术路线是焚烧后建材利用为主，农用与填埋为辅。近年来，日本开始调整原有的技术路线，更加注重污泥的生物质利用，逐步减少焚烧的比例。 综上，欧美国家目前比较明确的将土地利用作为污泥处置的主要方式和鼓励方向。土地利用主要包括三个方面：一是作为农作物、牧场草地肥料的农用；二是作为林地、园林绿化肥料的林用；三是作为沙荒地、盐碱地、废弃矿区改良基质的土壤改良。由于运输距离、操作难度等客观因素，污泥农用量又远高于林用和土壤改良。另外，欧美普遍采用厌氧消化和好氧发酵技术对污泥进行稳定化和无害化处理。其中50%以上的污泥都经过了厌氧消化处理。美国还另外建设了700多套好氧发酵处理设施。污泥的厌氧消化或好氧发酵为污泥的土地利用，尤其是农用提供了较好的基础。 2 中国污泥处理处置现状  随着我国城镇污水处理率的不断提高，城镇污水处理厂污泥产量也急剧增加。2009年，全国投入运行的城镇污水处理厂 1992 座，处理污水量 280 亿 m3，产生含水率 80%的污泥约2005 万 t。随着城镇化水平和污水处理量的增加，污泥量将很快突破 3000 万 t。据不完全统计，目前全国城镇污水处理厂污泥只有小部分进行卫生填埋、土地利用、焚烧和建材利用等，而大部分未进行规范化的处理处置。污泥含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，未经有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安全和公众健康，使污水处理设施的环境效益大大降低。 第二节 污泥处理处置的原则与基本要求 1 污泥处理处置的原则 按照城镇污水处理厂污泥处理处置及污染防治技术政策 （试行）的要求，参考国内外的经验与教训，我国污泥处理处置应符合“安全环保、循环利用、节能降耗、因地制宜、稳妥可靠”的原则。 安全环保是污泥处理处置必须坚持的基本要求。污泥中含有病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，在进行污泥处理处置时，应对所选择的处理处置方式，根据必须达到的污染控制标准，进行环境安全性评价，并采取相应的污染控制措施，确保公众健康与环境安全。 循环利用是污泥处理处置时应努力实现的重要目标。污泥的循环利用体现在污泥处理处置过程中充分利用污泥中所含有的有机质、各种营养元素和能量。污泥循环利用，一是土地利用，将污泥中的有机质和营养元素补充到土地；二是通过厌氧消化或焚烧等技术回收污泥中的能量。 节能降耗是污泥处理处置应充分考虑的重要因素。 应避免采用消耗大量的优质清洁能源、物料和土地资源的处理处置技术，以实现污泥低碳处理处置。鼓励利用污泥厌氧消化过程中产生的沼气热能、垃圾和污泥焚烧余热、发电厂余热或其他余热作为污泥处理处置的热源。 因地制宜是污泥处理处置方案比选决策的基本前提。应综合考虑污泥泥质特征及未来的变化、当地的土地资源及特征、可利用的水泥厂或热电厂等工业窑炉状况、经济社会发展水平等因素，确定本地区的污泥处理处置技术路线和方案。稳妥可靠是污泥处理处置贯穿始终的必需条件。在选择处理处置方案时，应优先采用先进成熟的技术。对于研发中的新技术，应经过严格的评价、生产性应用以及工程示范，确认 可靠后方可采用；在制订污泥处理处置规划方案时，应根据污泥处理处置阶段性特点，同时考虑应急性、阶段性和永久性三种方案，最终应保证永久性方案的实现；在永久方案完成前，可把充分利用其他行业资源进行污泥处理处置作为阶段性方案，并应具有应急的处理处置方案，防止污泥随意弃置，保证环境安全。 2 污泥处理处置设施规划建设的基本要求 污泥处理处置设施建设应首先编制污泥处理处置规划。污泥处理处置规划应与本地区的土地利用、环境卫生、园林绿化、生态保护、水资源保护、产业发展等有关专业规划相协调，符合城乡建设总体规划，并纳入城镇排水或污水处理设施建设规划。污泥处理处置设施应与城镇污水处理厂同时规划、同时建设、同时投入运行。 污泥处理处置应包括处理与处置两个阶段。处理主要是指对污泥进行稳定化、减量化和无害化处理的过程。处置是指对处理后污泥进行消纳的过程。污泥处理设施的方案选择及规划建设应满足处置方式的要求。在一定的范围内，污泥的稳定化、减量化和无害化等处理设施宜相对集中设置，污泥处置方式可适当多样。污泥处理处置设施的选址，应与水源地、自然保护区、人口居住区、公共设施等保持足够的安全距离。 应根据城镇排水或污水处理设施建设规划，结合现有污水处理厂的运行资料，确定并预测污泥的泥量与泥质，作为合理确定污泥处理处置设施建设规模与技术路线的依据。必要时，还应在污水处理厂服务范围内开展污染源调查、 分析未来城镇建设以及产业结构的变化趋势，更加准确地掌握泥量和泥质资料。 污泥处理处置设施的规划建设应视当地的具体情况和所确定的应急方案、阶段性方案和永久性方案制定具体的实施方案，并处理好三种方案的衔接，同时应加快永久性方案的实施。污泥处理处置设施还应预先规划备用方案，以保证污泥的稳定处理与处置，应急处理处置方案可视情况作为备用方案。利用其他行业资源确定的污泥处理处置方案宜作为阶段性方案，不宜作为永久性方案。 污泥处理处置应根据实际需求，建设必要的中转和储存设施。污泥中转和储存设施的建设应符合城市环境卫生设施设置标准CJJ 27等规定。 污泥处理处置设施建设时，相应安全设施的建设也必须执行同时规划、同时建设、同时投入的原则，确保污泥处理处置设施的安全运行。 污泥处理设施的工艺及建设标准应满足相应污泥处置方式的要求。污泥处理设施尚未满足污泥处置要求的，应加快改造，确保污泥安全处置。  3 污泥处理处置过程管理的基本要求 污泥处理处置应执行全过程管理与控制原则。应从源头开始制定全过程的污染物控制计划，包括工业清洁生产、厂内污染物预处理、污泥处理处置工艺的强化等环节，加强污染物总量控制。 工业废水排入市政污水管网前必须按规定进行厂内预处理，使有毒有害物质达到国家、行业或者地方规定的排放标准。 在污泥处理处置过程中，可采用重金属析出及钝化、持久性有机物的降解转化及病原体灭活等污染物控制技术，以满足不同污泥处置方式的要求，实现污泥的安全处置。 污泥运输应采用密闭车辆和密闭驳船及管道等输送方式。 加强运输过程中的监控和管理，严禁随意倾倒、偷排等违法行为，防止因暴露、洒落或滴漏造成对环境的二次污染。城镇污水处理厂、污泥运输单位和各污泥接收单位应建立污泥转运联单制度，并定期将转运联单统计结果上报地方相关主管部门。 污泥处理处置运营单位应建立完善的检测、记录、存档和报告制度，对处理处置后的污泥及其副产物的去向、用途、用量等进行跟踪、记录和报告，并将相关资料保存 5年以上。 应由具有相应资质的第三方机构，定期就污泥土地利用对土壤环境质量的影响、污泥填埋对场地周围综合环境质量的影响、污泥焚烧对周围大气环境质量的影响等方面进行安全性评价。 污泥处理处置运营单位应严格执行国家有关安全生产法律法规和管理规定，落实安全生产责任制；执行国家相关职业卫生标准和规范，保证从业人员的卫生健康；制定相关的应急处置预案，防止危及公共安全的事故发生。 第三节 污泥处理处置方案选择与评价 1 污泥处置方式的选择 污泥处置包括土地利用、焚烧及建材利用、填埋等方式。应综合考虑污泥泥质特征及未来的变化、当地的土地资源及环境背景状况、可利用的水泥厂或热电厂等工业窑炉状况、经济社会发展水平等因素，结合可采用的处理技术，合理确定本地区的主要污泥处置方式或组合。根据处置方式确定具体技术方案时，应进行经济性分析、环境影响分析以及碳排放分析。 1.1 污泥土地利用  应首先调查本地区可利用土地资源的总体状况，按照国家相关标准要求，结合污泥泥质以及厌氧消化、好氧发酵等处理技术，优先研究污泥土地利用的可行性。鼓励将城镇生活污水产生的污泥经厌氧消化或好氧发酵处理后，严格按国家相关标准进行土地利用。如果当地存在盐碱地、沙化地和废弃矿场，应优先使用污泥对这些土地或场所进行改良，实现污泥处置。用于土地改良的泥质应符合城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质GB/T24600 的规定。应对改良方案进行环境影响评价，防止对地下水以及周围生态环境造成二次污染。当污泥经稳定化和无害化处理满足城镇污水处理厂污泥处置 园林绿化用泥质GB/T 23486的规定和有关标准要求时，应根据当地的土质和植物习性，提出包括施用范围、施用量、施用方法及施用期限等内容的污泥园林绿化或林地利用方案，进行污泥处置。 当污泥经稳定化和无害化处理达到城镇污水处理厂污泥处置 农用泥质CJ/T 309 等国家和地方现行的有关农用标准和规定时， 应根据当地的土壤环境质量状况和农作物特点及 土壤环境质量标准GB 15618，研究提出包括施用范围、施用量、施用方法及施用期限等内容的污泥农用方案，经污泥施用场地适用性环境影响评价和环境风险评估后，进行污泥农用并严格进行施用管理。 污泥土地利用方案通常包括以上三种土地利用形式，每一种形式的利用量可考虑随季节等因素进行动态调整。 当污泥以农用、园林绿化为土地利用方式时，可采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对污泥进行处理。有条件的污水处理厂，应首先考虑采用污泥厌氧消化对污泥进行稳定化及无害化处理的可行性，污泥消化产生的沼气应收集利用。为提高能量回收率，可采用超声波、高温高压热水解等污泥破解技术，对剩余活性污泥在厌氧消化前进行预处理。当污水处理厂厌氧消化所需场地条件不具备，或污水处理厂规模较小时，可将脱水后污泥集中运输至统一场地，采用厌氧消化或高温好氧发酵等工艺对脱水污泥进行稳定化及无害化处理。高温好氧发酵工艺应维持较高的温度与足够的发酵时间，以确保污泥泥质满足土地利用要求。如污泥泥质经处理后暂不能达到土地利用标准， 应制定降低污泥中有毒有害物质的对策，研究土地利用作为永久性处置方案的可行性。 1.2 污泥焚烧及建材利用 当污泥不具备土地利用条件时，可考虑采用焚烧及建材利用的处置方式。 当污泥采用焚烧方式时，应首先全面调查当地的垃圾焚烧、水泥及热电等行业的窑炉状况，优先利用上述窑炉资源对污泥进行协同焚烧，降低污泥处理处置设施的建设投资。当污泥单独进行焚烧时，干化和焚烧应联用，以提高污泥的热能利用效率。污泥焚烧后的灰渣， 应首先考虑建材综合利用；若没有利用途径时，可直接填埋；经鉴别属于危险废物的灰渣和飞灰，应纳入危险固体废弃物管理。 污泥也可直接作为原料制造建筑材料，经烧结的最终产物可以用于建筑工程的材料或制品。建材利用的主要方式有：制作水泥添加料、制陶粒、制路基材料等。污泥用于制作水泥添加料也属于污泥的协同焚烧过程。污泥建材利用应符合国家、行业和地方相关标准和规范的要求，并严格防止在生产和使用中造成二次污染。 1.3 污泥填埋 当污泥泥质不适合土地利用，且当地不具备焚烧和建材利用条件，可采用填埋处置。 污泥填埋前需进行稳定化处理，处理后泥质应符合城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋用泥质GB/T 23485的要求。污泥以填埋为处置方式时，可采用石灰稳定等工艺对污泥进行处理，也可通过添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理。污泥填埋处置应考虑填埋气体收集和利用，减少温室气体排放。严格限制并逐步禁止未经深度脱水的污泥直接填埋。 2 典型污泥处理处置方案 2.1 厌氧消化后进行土地利用 该方案可有以下具体操作方案： 厌氧消化脱水自然干化（或好氧发酵）土地利用（用于改良土壤、园林绿化、限制性农用） ； 脱水厌氧消化脱水自然干化（或好氧发酵）土地利用（用于改良土壤、园林绿化、限制性农用） ； 厌氧消化（或脱水后厌氧消化）罐车运输直接注入土壤（改良土壤、限制性农用）。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利用，实现能量的有效回收，不需要大量物料及土地资源消耗。厌氧消化后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，可优先考虑采用。 2.2 好氧发酵后进行土地利用 该方案有以下具体操作方案： 脱水高温好氧发酵土地利用（用于土壤改良、园林绿化、限制性农用） ； 脱水高温好氧发酵园林绿化等分散施用。 对于城镇生活污水为主产生的污泥，该类方案能实现污泥中有机质及营养元素的高效利 用。好氧发酵后的污泥泥质能够达到限制性农用、园林绿化或土壤改良的标准，是较好的选择。 2.3工业窑炉协同焚烧 该方案有以下具体操作方案： 脱水或深度脱水在水泥窑、热电厂或垃圾焚烧炉协同焚烧； 脱水石灰稳定在水泥窑协同焚烧利用。 利用工业窑炉协同焚烧污泥其本质仍属于焚烧，但利用现有窑炉，可降低建设投资，缩短建设周期。 当污泥中的有毒有害物质含量很高，且有可供利用的工业窑炉情况下，可优先将工业窑炉协同焚烧作为污泥的阶段性处理处置方案。如污泥中有毒有害物质在较长时期内不可能降低时，应规划独立的干化焚烧系统作为永久性处置方案。 2.4 机械热干化后进行焚烧 该方案有以下具体操作方案： 脱水或深度脱水热干化焚烧灰渣建材利用； 脱水或深度脱水热干化焚烧灰渣填埋。 干化焚烧减量化和稳定化程度较高，占地面积较小。当污泥中的有毒有害物质含量很高且短期不可能降低时，该方案可作为污泥处理处置可行的选择。 2.5石灰稳定后进行填埋 该方案有以下具体操作方案： 脱水石灰稳定堆置填埋； 脱水石灰稳定填埋。 石灰稳定可实现污泥的稳定化和无害化。 用石灰稳定后的污泥可实现消毒稳定、并提高污泥的含固率，处理后的污泥进行填埋可阻止污染物质进入环境，但需要大量的石灰物料消耗和土地资源的消耗，且不能实现资源的回收利用。 当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的处置方案。 2.6 脱水污泥直接填埋（过渡阶段方案） 该方案有以下具体操作方案：  深度脱水填埋； 脱水添加粉煤灰或陈化垃圾对污泥进行改性处理填埋。 该方案占用土地量大，且导致大量碳排放。当污泥中有毒有害污染物质含量较高，污水处理厂内建设用地紧张，而当地又有可供填埋的场地时，该方案可作为阶段性、应急或备用的过渡阶段处置方案。 3 典型污泥处理处置方案的综合评价 在确定最终的污泥处理处置方案时，应对所选方案进行环境影响、技术经济等方面的综合分析。对于较大规模的污泥处理处置设施，还应对处理处置方案进行碳排放综合评价，尽量实现污泥的低碳处理处置。 在进行碳排放综合评价时，可参照联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）于 2006 年出版的国家温室气体调查指南（卷 5，废弃物） （Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories（Vo l 5， Waste） ）中提出的计算方法，来计算不同处理处置过程的碳排放量。未经稳定处理的污泥进行填埋处置是一个高水平碳排放过程。 通常， 每吨湿污泥可产生400600 kg二氧化碳当量的直接碳排放。其他典型处理处置方案的碳排放水平均低于污泥直接填埋。在这些典型处理处置过程中，消耗化石能源产生的间接排放是主要的碳排放源，不同过程存在较大的差别。污泥处理处置过程的碳汇来源主要有两部分：一是对厌氧消化以及热转化过程产生的能源进行利用形成的直接碳汇；二是稳定化的污泥进行土地利用时，由于营养质增加降低化肥施用量，以及持水性增强降低灌溉需求形成的间接碳汇。按照 IPCC 的计算方法，污泥厌氧消化后进行土地利用的方案碳汇可大于碳源，实现负排放。典型污泥处理处置方案的碳排放分析，见表3-2。 第三章 污泥处理的单元技术第一节 浓缩脱水技术 1 原理与作用 污泥浓缩的作用是通过重力或机械的方式去除污泥中的一部分水分，减小体积；污泥脱水的作用是通过机械的方式将污泥中的部分间隙水分离出来，进一步减小体积。浓缩污泥的含水率一般可达9496。脱水污泥的含水率一般可达到 80左右。 2 应用原则 污泥浓缩和脱水工艺应根据所采用的污水处理工艺、污泥特性、后续处理处置方式、环境要求、场地面积、投资和运行费用等因素综合确定。 3 常规浓缩与脱水 3.1 浓缩工艺的主要类型及特点 污泥浓缩的方法主要分为重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。目前经常采用重力浓缩和机械浓缩。 重力浓缩电耗少、缓冲能力强，但其占地面积较大，易产生磷的释放，臭味大，需要增加除臭设施。初沉池污泥用重力浓缩，含水率一般可从 9798降至 95以下；剩余污泥一般不宜单独进行重力浓缩；初沉污泥与剩余活性污泥混合后进行重力浓缩，含水率可由9698.5降至95以下。 机械浓缩主要有离心浓缩、带式浓缩、转鼓浓缩和螺压浓缩等方式，具有占地省、避免磷释放等特点。与重力浓缩相比电耗较高并需要投加高分子助凝剂。机械浓缩一般可将剩余污泥的含水率从99.299.5降至9496。 3.2 脱水工艺主要类型及特点 机械脱水主要有带式压滤脱水、离心脱水及板框压滤脱水等方式。 带式脱水噪声小、电耗少，但占地面积和冲洗水量较大，车间环境较差。带式脱水进泥含水率要求一般为 97.5以下，出泥含水率一般可达 82以下。 离心脱水占地面积小、不需冲洗水、车间环境好，但电耗高，药剂量高，噪声大。离心脱水进泥含水率要求一般为9599.5，出泥含水率一般可达 7580。 板框压滤脱水泥饼含水率低，但占地和冲洗水量较大，车间环境较差。板框压滤脱水进泥含水率要求一般为 97以下，出泥含水率一般可达6575。 螺旋压榨脱水和滚压式脱水占地面积小、冲洗水量少、噪声低、车间环境好，但单机容量小，上清液固体含量高，国内应用实例尚不多。螺旋压榨脱水进泥含水率要求一般为999.5，出泥含水率一般可达7580。 4 污泥深度脱水 所谓深度脱水是指脱水后污泥含水率达到 5565，特殊条件下污泥含水率还可以更低。目前，我国城镇污水处理厂大都无初沉池，且不经厌氧消化处理，故脱水后的污泥含水率大都在 7885之间。高含水率给污泥后续处理、运输及处置均带来了很大的难度。因此，在有条件的地区，可进行污泥的深度脱水。 深度脱水前应对污泥进行有效调理。调理作用机制主要是对污泥颗粒表面的有机物进行改性，或对污泥的细胞和胶体结构进行破坏，降低污泥的水分结合容量；同时降低污泥的压缩性，使污泥能满足高干度脱水过程的要求。 调理方法主要有化学调理、物理调理和热工调理等三种类型。化学调理所投加化学药剂主要包括无机金属盐药剂、有机高分子药剂、各种污泥改性剂等。物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，降低或者改善污泥的可压缩性。该类物质主要有：烟道灰、硅藻土、焚烧后的污泥灰、粉煤灰等。热工调理包括冷冻、中温和高温加热调理等方式，常用的为高温热工调理。高温热工调理可分成热水解和湿式氧化两种类型，高温热工调理在实现深度脱水的同时还能实现一定程度的减量化。 目前，各种调理方法与主要机械脱水方式相结合所能达到的脱水效果，见表 4-1。 5 浓缩脱水单元可能引起的二次污染及控制要求 污泥浓缩和脱水过程产生大量恶臭气体，主要产生源为储泥池、浓缩池、污泥脱水机房以及污泥堆置棚或料仓。脱水机房恶臭气体不易散发，是污泥浓缩脱水过程臭气处理的重点区域。 应根据环境影响评价的要求采取除臭措施。新建污水厂应对浓缩池、储泥池、脱水机房、污泥储运间采取封闭措施，通过补风抽气并送到除臭系统进行除臭处理，达标排放；针对除臭的改建工程应根据构筑物的情况进行加盖或封闭，并增设抽风管路及除臭系统。一般采用生物除臭方法，必要时也可采用化学除臭等方法。 第二节 厌氧消化技术 1 原理与作用 厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的作用主要体现在： （1）污泥稳定化。对有机物进行降解，使污泥稳定化，不会腐臭，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响； （2）污泥减量化。通过厌氧过程对有机物进行降解，减少污泥量，同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率； （3）消化过程中产生沼气。它可以回收生物质能源，降低污水处理厂能耗及减少温室气体排放。 厌氧消化处理后的污泥可满足国家城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918 中污泥稳定化相关指标的要求。 2 应用原则 污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，减少温室气体排放。该工艺可以用于污水厂污泥的就地或集中处理。它通常处理规模越大，厌氧消化工艺综合效益越明显。 3 厌氧消化工艺 3.1 厌氧消化的分类  1）中温厌氧消化 中温厌氧消化温度维持在 35±2，固体停留时间应大于 20d，有机物容积负荷一般为2.04.0 kg/m3d，有机物分解率可达到 3545，产气率一般为0.751.10 N m3/kgVSS（去除） 。 2）高温厌氧消化 高温厌氧消化温度控制在55±2，适合嗜热产甲烷菌生长。高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。一般情况下，有机物分解率可达到 35%45%，停留时间可缩短至1015d。缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。 3.2 传统厌氧消化工艺流程与系统组成 传统厌氧消化系统的组成及工艺流程，如图 4-1 所示。当污水处理厂内没有足够场地建设污泥厌氧消化系统时，可将脱水污泥集中到其他建设地点，经适当浆液化处理后再进行污泥厌氧消化，其系统的组成及工艺流程图，如图4-2 所示。 传统污泥厌氧消化系统主要包括：污泥进出料系统、污泥加热系统、消化池搅拌系统及沼气收集、净化利用系统。 消化池通常有蛋形和柱形等池形，可根据搅拌系统、投资成本及景观要求来选择。池体可采用混凝土结构或钢结构。在全年气温高的南方地区，消化池可以考虑不设置保温措施，节省投资。沼气搅拌系统可根据系统的要求选择沼气搅拌或机械搅拌。 3.3 厌氧消化新技术 在污泥消化过程中，可通过微生物细胞壁的破壁和水解，提高有机物的降解率和系统的产气量。近年来，开发应用较多的污泥细胞破壁和强化水解技术，主要是物化强化预处理技术和生物强化预处理技术。 （1）基于高温热水解（THP）预处理的高含固污泥厌氧消化技术 该工艺是通过高温高压热水解预处理（Thermal Hydrolysis Pre-Treatment），以高含固的脱 水污泥（含固率15%20%）为对象的厌氧消化技术。工艺采用高温（155170）、高压（6 bar）对污泥进行热水解与闪蒸处理，使污泥中的胞外聚合物和大分子有机物发生水解、并破解污泥中微生物的细胞壁，强化物料的可生化性能，改善物料的流动性，提高污泥厌氧消化池的容积利用率、厌氧消化的有机物降解率和产气量，同时能通过高温高压预处理，改善污泥的卫生性能及沼渣的脱水性能、进一步降低沼渣的含水率，有利于厌氧消化后沼渣的资源化利用。 该工艺处理流程，如图4-3 所示。此工艺已在欧洲国家得到规模化工程应用。 （2）其他强化厌氧消化预处理技术 其它强化厌氧消化预处理技术有： 生物强化预处理技术。它主要利用高效厌氧水解菌在较高温度下，对污泥进行强化水解或利用好氧或微氧嗜热溶胞菌在较高温下，对污泥进行强化溶胞和水解。 超声波预处理技术。它利用超声波“空穴”产生的水力和声化作用破坏细胞，导致细胞内物质释放，提高污泥厌氧消化的有机物降解率和产气率。 碱预处理技术。它主要是通过调节 pH，强化污泥水解过程，从而提高有机物去除效率和 产气量。 化学氧化预处理技术。它通过氧化剂如臭氧等，直接或间接的反应方式破坏污泥中微生物的细胞壁，使细胞质进入到溶液中，增加污泥中溶解性有机物浓度，提高污泥的厌氧消化性能。 高压喷射预处理技术。它是利用高压泵产生机械力来破坏污泥内微生物细胞的结构，使得胞内物质被释放，从而提高污泥中有机物的含量，强化水解效果。 微波预处理技术。微波预处理是一种快速的细胞水解方法，在微波加热过程中表面会产生许多“热点”，破坏污泥微生物细胞壁，使胞内物质溶出，从而达到分解污泥的目的。 4 沼气的收集、贮存及利用 4.1 沼气的性质 沼气成份包括CH4、CO2 和H2S 等气体。甲烷的含量为 60%70%，决定了沼气的热值；CO2 含量为 30%40%；H2S 含量一般为 0.110g/Nm3，会产生腐蚀及恶臭。沼气的热值一般为 2100025000 kJ/Nm3，约 50006000 kcal/m3及 6.07.0 kWh/Nm3，经净化处理后可作为优质的清洁能源。 4.2 沼气收集、净化与纯化 1）沼气的收集与储存 沼气是高湿度的混合气，具有强烈的腐蚀性，收集系统应采用高防腐等级的材质。 沼气管道应沿气流方向设置一定的坡度，在低点、沼气压缩机、沼气锅炉、沼气发电机、废气燃烧器、脱硫塔等设备的沼气管线入口、干式气柜的进口和湿式气柜的进出口处都需设置冷凝水去除装置。在消化池和贮气柜适当位置设置水封罐。由于沼气产量的波动以及沼气利用的需求，沼气系统需设置沼气贮柜来调节产气量的波动及系统的压力。沼气贮柜有高压（10bar） ，低压（3050mbar）和无压三种类型。沼气贮柜的体积应根据沼气的产量波动及需求波动来选择。储存时间通常为 624h。为了保证，可根据沼气利用单元的压力要求，在沼气收集系统中设置压力提升装置。 2）沼气净化 沼气在利用之前，需进行去湿、除浊和脱硫处理。 去湿和除浊处理常采用沉淀物捕集器和水沫分离器（过滤器）来去除沼气中的水沫和沉淀物。  应根据沼气利用设备的要求选择沼气脱硫方法。脱硫有物化法和生物法两类。物化法脱硫主要有干法和湿法两种。干式脱硫剂一般为氧化铁。湿法吸收剂主要为 NaOH 或 Na2CO3溶液。生物脱硫是在适宜的温度、湿度和微氧条件下，通过脱硫细菌的代谢作用将 H2S 转化为单质硫。 3）沼气纯化 厌氧消化产生的沼气含有 60%70%的甲烷， 经过提纯处理后， 可制成甲烷浓度 90%95%以上的天然气，成为清洁的可再生能源。 沼气纯化过程一般沼气经初步除水后，进入脱硫系统，脱硫除尘后的气体在特定反应条件下，全部或部分除去二氧化碳、氨、氮氧化物、硅氧烷等多种杂质，使气体中甲烷浓度达到 90%95%以上。 4.3 沼气利用 消化产生的沼气一般可以用于沼气锅炉、 沼气发电机和沼气拖动。 沼气锅炉利用沼气制热，热效率可达90%95%；沼气发电机是利用沼气发电，同时回收发电过程中产生的余热。通常1 Nm3的沼气可发电1.52.2 kWh， 补充污水处理厂的电耗； 内燃机热回收系统可以回收40%50%的能量，用于消化池加温。沼气拖动是利用沼气直接驱动鼓风机，用于曝气池的供氧。 将沼气进行提纯后，达到相当于天然气品质要求，可作为汽车燃料、民用燃气和工业燃气。 5 厌氧消化系统的运行控制和管理要点 5.1 运行控制要点 1）系统启动 消化池启动可分为直接启动和添加接种污泥启动两种方式。通过添加接种污泥可缩短消化系统的启动时间，一般接种污泥量为消化池体积的 10%。通常厌氧消化系统启动需 23 个月时间。 消化系统启动时先将消化池充满水，并加温到设计温度，然后开始添加生污泥。在初始阶段生污泥添加量一般为满负荷的五分之一，之后逐步增加到设计负荷。在启动阶段需要加强监测与测试，分析各参数以及参数关系的变化趋势，及时采取相应措施。 2）进出料控制 连续稳定的进出料操作是消化池运行的重要环节。进料浓度、体积及组成的突然变化都会抑制消化池性能。理想的进出料操作是24h 稳定进料。