無論哪種（zhǒng）廢水處理方法都會產生沉澱物、顆粒物和漂浮物，這些（xiē）物質與廢（fèi）水分離之後就形成了汙泥。汙泥是一種（zhǒng）介於液體和固體之間粘稠物，懸浮物濃度1～10%;不同的廢水處理工藝中汙泥的體積占所處理廢水的比例是不同（tóng）的，城市汙水活性汙泥法處理所產生的汙泥體積約占處理水量的0.5～1.0%，但處理和處置設施（shī）的投資卻占整（zhěng）個汙水處理廠的30～40%，有的甚至超過50%;
　　汙泥的處（chù）理與處置就是通過適當的技術（shù）措施，使汙泥無害化，得到利用或返（fǎn）回自然（rán）環境。汙泥處理與處置的方法包括：降低含水率，縮小體積（jī），變流態為固態，便於運送;穩定有機物，使其不易腐化，不（bú）造成二次汙染;作為有（yǒu）機（jī）肥（féi）料（liào）、製磚、養（yǎng）殖蚯蚓等（děng）綜合利用（yòng）;用於廢棄坑道、采石（shí）後留（liú）下（xià）窪地的回（huí）填等。
　　一、汙（wū）泥的來源、分類、性質
　　1、汙泥的來源
　　截（jié）留廢水（shuǐ）中懸浮物;
　　廢水（shuǐ）中有機物在生物處（chù）理工藝中轉化為生物體;
　　投加化學藥劑形成的沉澱物;
　　2、汙（wū）泥的分類
　　按來源分類：生活汙水汙泥;工業（yè）廢水汙泥;給水汙（wū）泥;按處理工（gōng）藝（yì）分類：沉澱汙泥：物理沉澱汙泥（ní），混（hún）凝沉澱汙泥，化學沉澱汙泥;生物處理汙泥（ní）：活性汙泥法剩（shèng）餘汙泥，生物膜（mó）法汙泥;
　　目前的城市汙水處理（lǐ）廠的汙泥是沉澱汙泥和生物處理汙泥的混合物;按汙泥成分分類：有機汙泥：有機物含（hán）量高(60～80%)，顆粒細(0.02～0.2㎜)，密（mì）度小(1.002～1.006g/mL)，呈膠體結構（gòu），親水性好，易管道輸送，脫水（shuǐ）性差;無機汙泥（ní）：有機物含量少，顆粒粗，密（mì）度大（dà），含水率低，一般呈疏水性，易脫水（shuǐ），流動性差，不易管道輸送。
　　3、表征汙（wū）泥性質的參（cān）數
　　含水率Pw：單位（wèi）質量（liàng）汙泥（ní）所含水分的質量百分數;
　　含固率Ps：單位質量汙（wū）泥（ní）所含固（gù）體物質的質量百分數（shù）;
　　揮發性固體(VSS)：600℃條件下燃燒並以氣體逸（yì）出的固體物質的量;一般作為汙泥中有機物含量的表征（zhēng）;
　　有毒有（yǒu）害物質：病菌、病毒、寄生蟲卵;重金屬，有毒有害有機物。
　　初沉汙泥量（liàng）： V=100ρ0ηqv /103(100-P)ρ;
　　V=SN/1000;
　　剩餘活性汙泥量：以VSS計： Px=Yqv(ρso-ρse)-KdρxV;
　　以SS計： Pss=Px/f;
　　以體積計：Vss=100Pss/(100-P)ρ
　　汙泥中的水分：遊離水：存在於汙泥顆粒（lì）間（jiān）隙中的水，約占汙泥水分70%;毛細水：存在於（yú）汙泥顆粒間的毛細管中的水，約占汙泥水分20%;內部水：粘附於（yú）汙泥顆（kē）粒表麵的附著水和存在於汙泥內部的水(包括細胞內水)，約占汙泥水分10%;濃（nóng）縮處理可去除一部分遊離（lí）水，其他遊離水和毛細水可通過其他物（wù）理（lǐ）方（fāng）法去除，但內部水隻能（néng）通過幹化除去一（yī）部分。
　　二、汙泥的處置及其前處理
　　1、汙泥處理處置的一般原則：
　　(1)減量（liàng）化：Pw大於 95% ，體積龐大，須濃（nóng）縮以縮小體積;Pw大於（yú）85%，可以用泵輸送;Pw小於80%失去流態，便於運輸。70～75%，呈柔（róu）軟狀;60～65%，呈固體狀;板框壓濾機可使Pw小於60%，適（shì）於填埋。34～40%，呈（chéng）離散狀;10～15%，則呈（chéng）粉末（mò）狀;右圖（tú）顯示汙泥含水率（lǜ）與汙泥狀態的關係。
　　(2)穩定化（huà）：汙（wū）泥中的有機物含量高達60～70%，易厭氧（yǎng）分解而（ér）產生惡臭;終止汙泥中微生（shēng）物（wù）的活動或使易分解的有機物轉化為穩定的物質（zhì）的措施稱穩定化;采用好氧或厭氧工藝（yì）使汙泥（ní）中（zhōng）可生物降解的有機物轉（zhuǎn）化為穩（wěn）定的無機物質;投加（jiā）石灰，提高汙泥pH，終止（zhǐ）汙泥中微生物的活動，同時殺滅病原體（tǐ）。但化學處理穩定的汙（wū）泥長時間放置後pH值下降仍會（huì）導致（zhì）微生物恢複（fù）活性，產生（shēng）汙泥腐敗而（ér）失去穩定性。
　　(3)無害化：汙泥中有害（hài）物質：病菌、病毒、寄生（shēng）蟲卵;重金屬，有毒有害有機物;汙水（shuǐ）中的病菌（jun1）在10分鍾內（nèi）95%吸附（fù）於活性汙泥，吸附過程（chéng）符合吸附等溫式;重金屬和有毒有害有機物（wù）會滲出汙泥產生二次汙染;無害化處理：殺菌、沉澱重金屬、固定有毒有害有（yǒu）機物。
　　2、汙泥的處置（zhì）
　　按照有關法規，采取適（shì）當的技術措（cuò）施，在環境和經濟允許的條件下（xià）妥善解決汙泥的出路，使汙泥得到綜合利用或安（ān）全地回到環境中去。
　　(1) 農業利用：汙泥中的N、P、K是農作物的肥料，腐殖質良好的土（tǔ）壤改良劑，采用堆肥、厭氧消化等（děng）技術措施消除病原體和寄生蟲卵，達到衛生要求後使用。重金屬是限製農業應用的主要因（yīn）素：
　　(2)填埋：穩定處理之後單獨填埋或與垃圾混合填埋;根據水文地質和土壤條件選擇（zé）填埋（mái）場位置，避免地下水汙染;填埋場滲濾液應妥善處理;定期檢（jiǎn）測填埋場附（fù）近的地表水、地下水和土壤的汙染狀況。
　　(3)焚燒（shāo）：可（kě）以大幅度減少體（tǐ）積，並可滅菌。灰分可填埋或利用;尾氣應處理;設備投資和運行費用高。
　　(4)投放海洋（yáng）：投（tóu）入遠洋，後（hòu）果尚無定論。
　　3、汙泥處理處置（zhì）的基本工藝流程
　　(1) 濃縮→前處理→脫水→好氧消化→土地還原;
　　(2) 濃縮→前處理→脫水→幹燥→土地還原;
　　(3) 濃縮→前處理→脫（tuō）水→焚燒（shāo）(或（huò）熱分解)→灰分填埋;
　　(4) 濃（nóng）縮→前處理→脫水→幹燥→熔融燒結→建材;
　　(5) 濃縮→前處理→脫水→幹燥→燃料;
　　(6) 濃（nóng）縮→厭氧消化→前處理→脫水→土地還原（yuán）;
　　(7) 濃縮→蒸發幹燥→燃料;
　　(8) 濃（nóng）縮→濕法氧化→脫水→填埋。
　　汙泥濃縮：減少汙泥的遊離水，降低含水率，減少汙泥（ní）體積，為後續處理（lǐ）創造有（yǒu）利條件，節省設備投資，降低運行費用，是（shì）常用的前處理工藝;常用的方法有：重力濃（nóng）縮（suō）、氣浮濃縮、離心濃（nóng）縮、和水力旋流濃（nóng）縮等。
　　沉降法：間歇式汙泥濃縮池，主要設（shè）計參數（shù）為停留時間(9～12h);時間（jiān）過長產生厭氧（yǎng）發酵（jiào）。連續時汙泥濃縮池;固體通量：單位時間內，通過濃縮（suō）池某一斷麵的幹固體量;主要設計參數有固體同（tóng）量、水力（lì）負荷（hé），停留時間等。氣浮濃縮法，適應條件：密度接近於水，疏水性;設計參數：汙泥負荷、氣固（gù）比、水力負荷、回流（liú）比（bǐ）。
　　離心濃（nóng）縮法：基本原理：利用汙泥中固（gù）、液兩相的密度差，在高速旋轉的離心力作用下使兩相分離，達到（dào）濃縮（suō）目的;固體回收率：離心機出口和進口汙泥中的固體總（zǒng）量的比值;改製反映離心分離效果和分（fèn）離（lí）液中的SS濃度;為提（tí）高分離效果，分（fèn）離前進行混凝處理;工作效率高，占地（dì）小，衛生條（tiáo）件好，但能耗大。
　　常（cháng）用離心濃縮機：
　　籠形立（lì）式離（lí）心濃縮機：圓錐形籠（lóng）框內側麵鋪上濾布。汙泥從籠筐底部（bù）流入，沿籠筐（kuāng）徐（xú）徐向上，分離（lí）水（shuǐ）通過濾布進入濾液時，濃縮液通過上邊沿排出，完成濃縮過（guò）程;過濾和離心雙重作用，效果好;
　　轉速較低(900r/min)，操作方便。
　　臥式螺旋離（lí）心濃縮機：以汙泥（ní）供給管為中心，外筒轉速快，起離心分離作用;內部螺杆轉（zhuǎn）速慢，起輸送濃縮汙泥作用;濃縮液從左邊出口（kǒu）排出，分離水從右邊（biān）出口排出。
　　水力旋流濃縮：基本原理：利用汙泥（ní）本身產生旋流的離心力和汙泥中固、液（yè）密度差（chà）達到固液分離目的;工作過程：汙泥從進泥管以切線方向高（gāo）速進入圓筒，形（xíng）成旋流，並沿錐體下降成為濃縮液;分離（lí）液沿旋流器中央形成漩渦竟中心管上升，由出水管溢出;處理量小，易堵塞，操作困難。
　　汙泥的穩定：采取措施使汙泥中易生物降解的有機物轉化為穩定物質或暫時不產生分（fèn）解的過程;汙泥的穩定（dìng）方法：(1)生物穩定法：汙泥中的有機物在微生物作（zuò）用下降解為穩（wěn）定的無機物或變（biàn）成不易生物降解的有機物的過程;(2)厭氧生物處理法;(3)好氧生（shēng）物處（chù）理法;(4)化學穩定法：采用化學藥劑（jì）殺滅導（dǎo）致汙泥腐敗的（de）微生物，使汙泥中的有機（jī）物短期（qī）內不致腐敗的過（guò）程（chéng）;如氯穩定法：殺滅微生物;石灰穩定法：提高pH，殺滅微生物，沉澱重金屬;
　　汙泥的好氧消化：在不投（tóu）加底物的條件下，對汙泥進（jìn）行（háng）較長時（shí）間的曝氣（qì），使汙泥中的微（wēi）生物處於內源呼階段進行自身氧化。該方法可以去除微生物體中的可生物降解部分(約占80%)，所以消化程度高，剩餘消化汙泥量少;
　　由（yóu）於有酸性物質（zhì）產生，汙泥必須有足夠的堿度以保持消化池內溶液中性，以維持反應正（zhèng）常進（jìn）行，控製消化液中DO≥2mg/L;控製95%左右，以便於攪拌;優點：汙泥中（zhōng）有（yǒu）機物降解程度高;上清液BOD濃度（dù）低;消化汙泥量少（shǎo）、穩定、易脫水、肥（féi）分高（gāo）、運行管理簡單、基建費用低;缺點：能（néng）耗和運（yùn）行費用高;不能回（huí）收沼氣;上清液SS濃度高;運行過程受氣溫影響大。
　　汙泥的厭氧消化：在無（wú）氧條件下，汙泥在厭氧微生物的作用下分（fèn）解成穩定物質，殺滅病菌和寄生蟲卵，達到汙泥穩定、減量和無害化。厭（yàn）氧微生物可分為兩類，分別在酸性消化階（jiē）段（duàn）和堿性消化階段（duàn）其作用：酸性消化階段：產酸菌(兼性厭氧菌)起作用，代謝產物（wù）都具酸（suān）性，且有大（dà）量的氫氣（qì）產生，故亦稱酸性（xìng）發酵或氫發（fā）酵;堿性消（xiāo）化階段：甲烷菌（jun1）(專性厭（yàn）氧菌)起作用，將酸性發酵階段的代謝產（chǎn）物分解為CO2、CH4和NH3， CO2、CH4大量溢出(故稱甲（jiǎ）烷（wán）發酵（jiào）)，而NH3則中和（hé）酸性消化階段產生的酸性物質，創造（zào）甲烷菌生（shēng）存的弱堿性環境（jìng）;
　　影響汙泥（ní）消化的因素（sù）：pH製和堿度;酸性發酵更（gèng）佳 pH值5.8，堿性發酵更佳 pH值7.8，其中甲烷菌對pH值敏感，pH值的微小變化都會抑製甲烷菌生長。因此（cǐ），兩（liǎng）個階段同時進行時（shí），控製（zhì）pH值7.0～7.6;為使消化液的pH值穩定，要求消化液有較大的堿度;堿性（xìng）發酵階（jiē）段的產生的CO2和NH3，可以提高消化液的（de）堿度，增（zēng）大消化液的酸（suān）堿緩衝（chōng）容量;溫度：由（yóu）於消化池的微生物(尤其是甲（jiǎ）烷菌)對溫度敏感，所以溫度是影響消化的重要因（yīn）素。溫度變化大於1℃/d時，就會對消化過程產生影響。一般設計溫度的變化範圍不大（dà）於0.5 ℃/d;消化（huà）池中（zhōng）各種微生物種群均有更佳 生長溫度範圍。因此，根（gēn）據利用微生（shēng）物種群的不同，可分為中溫消化和高溫消化，對應的溫（wēn）度範圍如圖20-10所示;高溫（wēn）消化反應速率（lǜ）快，產氣率高，殺（shā）滅病原菌的效果好，浮渣少，消（xiāo）化汙泥脫水性能好，但能耗高，設備結構複雜;中（zhōng）溫消化控製溫度35℃左右。，該溫度下產氣量比較大，生成浮（fú）渣也較少（shǎo），消化液與汙泥易分離（lí），能（néng）耗（hào）相對較低，是目前常用的汙泥消化係統。
　　影響汙泥消（xiāo）化的（de）因素：
　　投配率：每日處理新鮮汙（wū）泥體積與消（xiāo）化池體積之比，以百分數（shù）計;有機負荷率：每（měi）日處理新鮮汙泥中的幹汙泥量與消化池體積之比;投配（pèi）率的倒數是水力停留時間，有機負（fù）荷率才真正反映有機物的降解（jiě）速率。以有機負荷率作為設計依據時，要複核汙泥中固體的平均（jun1）停（tíng）留（liú）時（shí）間，以保證汙泥的降解時間（jiān）;工程設計時，有機負荷率小，有機物降解程度高，產氣率增加，但是（shì）所需消化池容積大（dà）;有機負荷率大（dà），有機物降解（jiě）程度低，產氣率減少，但是所需消化池容積（jī）小（xiǎo）;運行過程中，有機負荷濾過（guò）大，消化池中有機酸類機，pH值和池溫降低，甲烷菌生長受抑製，可能破壞消化（huà）池（chí）的正（zhèng）常運行。中溫消化式的生活汙泥（ní）投配率控製（zhì）6～8%。