污水处理中污泥的产生及处理途径详解

一、污泥的产生途径

污泥是污水处理过程中的产物，主要由水和污水处理过程中产生的固体沉淀物质组成，呈半固态或固态。污泥的来源广泛，主要包括以下几个方面：

1.生活污水：生活污水中的悬浮物、有机物等在沉淀、生物处理等环节会形成污泥。家庭生活污水经过污水处理厂的处理，其中的固体杂质和微生物代谢产物会积累形成污泥。

2.工业废水：不同工业行业的废水处理过程中会产生各种类型的污泥。例如，造纸工业废水会产生含有纤维、化学药剂和有机物的污泥；化工行业废水可能产生含有重金属、有毒有机物的污泥。

3.雨水处理：雨水也会携带一定的固体颗粒和污染物，在一些合流制排水系统中，雨水经过处理后会产生少量污泥。

4.污水处理过程：

（1）初沉池：初沉池是污水处理的第一道工序，主要作用是对污水进行初步的物理处理。在这个阶段，污水中的可沉降污泥，包括泥沙、未降解的固体颗粒等，会被一级处理系统排出，形成初沉污泥。这些污泥通常会被进一步处理，如脱水、干燥等，以便于后续的处置和利用。

（2）二级生物处理单元：二级生物处理是污水处理的重要环节，主要通过微生物的新陈代谢作用对污水进行处理。在这个过程中，微生物会不断生长和繁殖，形成活性污泥。然而，随着时间的推移，一部分老化的微生物体会逐渐失去活性，成为剩余活性污泥。这部分污泥需要定期从二级生物处理系统中排出，以保证系统的正常运行。

（3）悬浮物和生物膜：悬浮物是指污水中的细小颗粒，如沙、泥、有机物等。这些颗粒在污水处理的初次过滤和固液分离步骤中会被拦截，成为污泥的一部分。此外，生物膜污泥也是污水处理过程中重要的污泥来源。生物膜是指废水中的有机物被细菌和微生物附着在合适的基质表面形成的一层薄膜这些膜通常被用于污水中有机物的去除，随着时间的推移，生物膜会逐渐积累并形成生物膜污泥。    

二、污泥的种类

污泥是污水处理过程中的副产物，根据其来源、性质和处理方式的不同，可以将其分为多种类型。

1.根据污泥的来源和处理过程，可以将污泥分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥。给水污泥主要来自于给水处理过程中的沉淀和过滤环节，生活污水污泥则主要来自于生活污水生物处理过程，而工业废水污泥则主要来自于工业废水处理过程中的沉淀、过滤和生物处理等环节。

2.根据污泥的生成方式和性质，可以将污泥分为沉淀污泥和生物处理污泥混合物。沉淀污泥主要是通过物理或化学方法将废水中的悬浮物和胶体颗粒沉淀下来的产物，其中包括物理沉淀污泥、混凝污泥和化学污泥。生物处理污泥混合物则是经过生物处理过程后，微生物与污水中的有机物发生反应，形成的混合物。

3.根据污泥的组成成分，可以将污泥分为有机污泥和无机污泥。有机污泥主要以有机物为主要成分，如生活污水污泥或混合污水污泥，它们都属于有机污泥。无机污泥则主要以无机物为主要成分，如给水处理沉砂池中的沉渣，以及某些工业废水物理、化学处理过程中的沉淀物，它们都属于无机污泥。

4.根据污泥的处理过程和状态，可以将污泥分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥和污泥焚烧灰等。生污泥是指刚刚从污水处理过程中产生的未经处理的污泥；浓缩污泥是指经过物理或化学方法将生污泥中的水分去除一部分后得到的产物；消化污泥是指经过生物发酵过程后得到的产物；脱水干化污泥是指经过机械脱水或化学脱水过程后得到的产物；干燥污泥则是指经过进一步干燥处理后得到的产物；而污泥焚烧灰则是指经过焚烧处理后得到的灰烬。    

三、污泥的性质

污泥是一种复杂的非均质体，其组成和性质受到污水来源、处理工艺以及环境条件等多重因素的影响。它由多种成分构成，包括有机残留物、细菌、无机颗粒、胶体等。以下是对污泥主要性质的详细介绍：

1.含水率：污泥中的水分含量极高，通常占据污泥总重量的70%-99%，这是由于其成分中包含了大量的微生物细胞、有机残片以及吸附的无机盐类等物质，这些组分自身就含有丰富的水分。水的存在形式多样，包括间隙水（存在于污泥固体颗粒之间的自由水）、毛细结合水（通过毛细管作用吸附在污泥颗粒表面的水分）、表面吸附水（被污泥颗粒表面吸附的水分子）和内部结合水（通过化学键合作用与污泥内部物质紧密结合的水分子）。

2.固体颗粒：污泥中的固体颗粒主要包括有机固体和无机固体。有机固体主要由微生物细胞、有机残片、蛋白质、多糖等组成，这些是有机污染物在微生物分解过程中的产物；无机固体则包括泥沙、矿物质、金属氧化物等，这些通常来源于污水处理过程中无机盐类的沉淀或来自污水本身的杂质。

3.颜色与气味：污泥通常呈现出黑色或深褐色，这是因为其含有大量的有机物在厌氧或好氧微生物的作用下分解产生的。同时，由于其中含有的硫化氢、氨等气体，使得污泥具有难闻的臭味，这也是污水处理过程中需要重点关注的问题之一。

4.密度与粘度：污泥的密度通常比水大，一般在1.0-1.5g/cm?之间，这与其高含水率和固体颗粒的密度有关。同时，由于污泥中存在的微生物代谢产物和有机质，使其具有较高的粘度，容易粘附在设备和管道内壁上，这不仅增加了处理的难度，还可能造成管道堵塞等问题。    

5.酸碱度：污泥的pH值通常在6-8之间，呈弱酸性或中性。但不同来源的污泥pH值可能会有所差异，这取决于污水成分和处理工艺等因素。在污水处理过程中，对污泥的pH值进行调节和控制是十分重要的，这有助于维持微生物的正常代谢活动并提高处理效率。

6.重金属含量：随着工业的发展，许多重金属如铜、锌、铅、镉、汞等被排放到生活污水和工业废水中，这些重金属在污泥中得以累积。因此，在污水处理过程中，对重金属的去除和回收也是重要的处理目标之一。

7.微生物群落：污泥中含有大量的微生物，包括细菌、真菌、原生动物和后生动物等。这些微生物在污水处理过程中起到了重要的作用，它们通过分解有机物和氧化还原反应等过程将污水中的污染物转化为无害的物质。

四、污泥的处理途径

污泥的处理是一个复杂的过程，旨在通过一系列技术手段减少污泥的体积、去除有害物质，并尽可能实现污泥的资源化利用。以下是污泥处理的主要方法及其详细描述：

1.浓缩：是污泥处理的初步阶段，通过机械或重力作用将污泥进行初步脱水，缩小污泥体积，使后续处理过程更加高效。

2.消化：在厌氧或缺氧条件下，借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质分解成稳定的物质，如甲烷和二氧化碳。这个过程可以去除臭味，杀死寄生虫卵，进一步减少污泥体积。

3.脱水与干化：通过化学或物理方法进一步去除污泥中的水分。常用的脱水干化方法包括自然蒸发法和机械脱水法。机械脱水法包括离心脱水、带式压滤和板框压滤等，可以使污泥的含水率显著降低，便于运输和处置。    

4.焚烧：通过高温燃烧技术将污泥烧成灰渣，以达到无害化处理的目的。焚烧处理可以有效减少污泥体积，并杀死病原体，但投资大，处理费用高，且可能产生有害气体和粉尘污染。

5.堆肥：将污泥与其他有机物质如秸秆、畜禽粪便等混合起来，经过堆肥处理后可制成有机肥料，用于农业或园林绿化。堆肥处理是一种环保且经济的污泥处理方式，但需要注意污泥中的重金属和病原体问题，确保产品符合安全标准。

6.土地利用：污泥中含有的氮、磷、钾、微量元素等是农作物生长所需的营养成分，有机腐殖质是良好的土壤改良剂。将污泥用于农田林地利用，不仅可以实现资源的循环利用，还可以改善土壤结构，提高土壤肥力。但需要注意的是，土地利用前应对污泥进行无害化处理，确保其符合相关标准和要求。

7.生产复混肥：将污泥堆肥产品与市售的无机氮、磷、钾化肥配合生产有机无机复混肥。这种肥料集生物肥料的长效、化肥的速效和微量元素的增效于一体，可以提高农作物的产量和品质。

8.回收能源：污泥的主要成分是有机物，其中部分能够被微生物分解产生水、甲烷和二氧化碳。此外干污泥还具有热值可以燃烧。因此可以通过直接燃烧、制沼气及制燃料等方法回收污泥中的能量实现资源的循环利用同时降低处理成本

五、污泥处理需要注意的问题

1.重金属含量问题

污泥中的重金属主要来源于工业废水、生活污水以及污水处理过程中使用的化学药剂。这些重金属如铜、锌、铅、镉、汞等，在污泥中以不同形式存在，具有一定的生物毒性和环境持久性。当污泥应用于土地时，其中的重金属可能通过淋溶、挥发等方式进入土壤，进而污染地下水，对人体健康和生态系统构成潜在风险。因此，在污泥利用前，必须对其进行重金属稳定化处理，降低其生物可利用性，并严格控制施用剂量，确保土壤中重金属含量符合安全标准。    

2.病原体问题

污泥中存在的病原体包括细菌、病毒、寄生虫卵等，它们在适宜条件下具有极高的繁殖能力。这些病原体如果未经有效处理直接应用于农田或环境释放，将可能引发疾病传播，对人类和其他生物的健康构成威胁。因此，在污泥处理过程中，必须采取严格的卫生处理措施，如高温堆肥、化学消毒等，确保病原微生物得到有效杀灭。

3.环境安全问题

在污泥处理和处置过程中，产生的渗滤液和气体（如甲烷）若处理不当，将对环境造成显著影响。其中，渗滤液可能含有高浓度的有机物和重金属，一旦渗漏到地下或地表水体中，将严重破坏水生生态系统并可能威胁饮用水安全。而产生的甲烷等温室气体，如果不加以控制，将加剧全球气候变化。因此，需要设计合理的污泥处理系统，采取有效的防渗措施和气体收集系统，确保污泥处理过程的安全环保。

4.资源化利用问题

污泥作为一种富含有机质和植物营养元素的资源，其处理过程中应充分考虑资源化利用。通过厌氧消化产气、好氧堆肥、生产有机肥料或复混肥料等方式，将污泥转化为可再生资源，既可以减少填埋和焚烧带来的环境压力，又有助于改善土壤结构，提高土壤肥力。同时，还可以探索利用污泥生产生物质能源，如生物柴油、沼气等，实现废物的循环利用和能量回收。 

综上所述，污泥的处理与处置是一个涉及多学科知识、多环节操作且对环境和社会可持续发展具有重大影响的复杂过程。其复杂性主要体现在对污泥来源的多样化考量上，污泥可能来源于生活污水、工业废水、农业废水等多种渠道，且其成分和性质会因原料、生产工艺、地域特色等因素而异，这要求在处理过程中必须进行细致的分类和特性分析，以制定针对性的处理方案。

在处理方法上，目前常见的有物理化学法（如脱水、干燥、焚烧等）、生物法（好氧堆肥、厌氧消化等）、以及两者的结合等多种技术路径。每一种方法都有其适用范围和局限性，实际操作中往往需要综合考虑污泥特性、处理成本、二次污染防治以及资源回收效益等因素，进行技术经济分析和优选。

同时，环境安全是污泥处理全过程中必须严格遵守的原则，无论是运输、存储还是最终处置阶段，都应采取严密措施防止污泥中的有害物质扩散污染环境，确保公众健康和生态安全。

通过科学合理的污泥处理途径，可以实现污泥的减量化、无害化和资源化利用。减量化是指通过适当的处理技术减少污泥的体积和质量，降低后续处置的难度和成本；无害化则是消除或降低污泥中的病原微生物、寄生虫卵以及重金属等有害物质对环境和人体的潜在危害；而资源化利用则是在保证环境安全的前提下，将污泥中的有机物、氮磷养分、无机物等转化为可再利用的资源，如用于制造肥料、能源回收或者作为土地利用的土壤改良剂等