1、污泥簡介
（1）污泥
城市污水處理是將污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)或溶解態(tài)的物質(zhì)（污水中的有機(jī)物或營養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)微生物處理轉(zhuǎn)化為活性污泥等）轉(zhuǎn)化為固體，并從水體中析出分離的過程，經(jīng)污水廠配套的帶式壓濾機(jī)、離心機(jī)脫水后得到含水率80%左右的污泥。因此從某種意義上講，城市污水處理廠只是對污水中有毒有害物質(zhì)的一種富集或轉(zhuǎn)化，而不是完全的處理過程，污水處理過程必然會產(chǎn)生污泥。
污泥所含固體物質(zhì)主要來源于污水中截留的懸浮物、污水中有機(jī)物在生物處理工藝中轉(zhuǎn)化而成的生物體以及污水處理過程中投加化學(xué)藥劑形成的沉淀物等。污泥通常具有含水率高、易腐敗、產(chǎn)生惡臭以及裝卸貯存運輸困難等特點。
污水處理廠產(chǎn)生的污泥，不同于以無機(jī)物為主的河湖淤泥和建筑泥漿等，污泥中含有30~60%的各類有機(jī)物與微生物活體，還通常含有大量有機(jī)物質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)、病原菌、寄生蟲卵、重金屬和某些有毒有害難降解有機(jī)物質(zhì)等，處理難度較大。
（2）污泥中的主要成分
①污泥中的水分
污泥中的水分按其狀態(tài)共分為四種：1）間隙水，是存在于污泥顆粒間隙中的游離水分，又稱自由水；2）毛細(xì)水，是污泥顆粒之間或顆粒裂隙中由于毛細(xì)作用與污泥顆粒結(jié)合在一起的水分；3）吸附水，是由于表面張力的作用吸附在污泥顆粒表面的水分，由于污泥顆粒小，所以具有極強(qiáng)的表面吸附力；4）結(jié)合水，是存在于污泥顆粒內(nèi)部或微生物細(xì)胞內(nèi)的水分，只有改變污泥顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)才能將結(jié)合水分離。
四種水分的結(jié)合強(qiáng)度依次為間隙水<毛細(xì)水<吸附水<結(jié)合水。理論上，間隙水相對容易脫除，可通過重力沉淀（濃縮壓密）而分離。毛細(xì)水可通過施加離心力、負(fù)壓力等外力，破壞毛細(xì)管表面張力和凝聚力的作用力而分離。吸附水可采用混凝方法，通過膠體顆粒相互絮凝來去除附著在表面的水分。
結(jié)合水則較難去除，特別是微生物細(xì)胞內(nèi)的結(jié)合水，必須從細(xì)胞內(nèi)滲出才能去除。一般的污泥重力濃縮法和機(jī)械方法僅能去除污泥中的間隙水和部分毛細(xì)水。污泥顆粒表面的吸附水和部分毛細(xì)水與污泥表面的結(jié)合力很強(qiáng)，無法簡單用機(jī)械方法去除。污泥深度脫水的重點在于對毛細(xì)水、吸附水和結(jié)合水的去除，有效改變污泥的化學(xué)、生化學(xué)、物理特性是去除這三部分水的重要方法和有效途徑。
②污泥中的固相成分
污泥中的固相成分較為復(fù)雜，可分為有機(jī)相和無機(jī)相，有機(jī)相包括微生物形成的菌膠團(tuán)及吸附的有機(jī)物、絲狀菌、微生物殘留固體、病原菌、寄生蟲卵等生物體，也包括來源于污水中的有機(jī)物如蛋白質(zhì)、糖類、脂肪、油脂等；無機(jī)相主要為泥沙、無機(jī)沉淀物等。固相成分會一定程度上決定污泥粒徑、沉降性、穩(wěn)定性等性質(zhì)。
其中，胞外聚合物是污泥固相成分中的重要部分，是微生物細(xì)胞外高分子物質(zhì)的總稱，其水合作用及復(fù)雜的表面極性會影響污泥絮體結(jié)構(gòu)和脫水性能。污泥中還含有眾多有毒有害物質(zhì)，其中以重金屬污染和有機(jī)污染物為主。
重金屬污染是污泥污染中的重要部分，不同種類的污泥中重金屬類別的分布有較大差異，工業(yè)污泥中的部分重金屬如Cu、Ni、Cr、Pb等重金屬含量通常高于生活污泥。污泥中的有機(jī)污染物種類繁多，不同來源的污泥由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、人民生活習(xí)慣等方面的差異所含污染物的種類和含量也存在較大差異。
2、污泥的分類
根據(jù)污水來源，污泥主要可分為：
（1）生活污泥，是指在城鎮(zhèn)污水處理廠處理生活污水過程中產(chǎn)生的污泥，有機(jī)物含量較高，顆粒較細(xì)，密度較小，且呈膠體結(jié)構(gòu)。
（2）工業(yè)污泥，是指工業(yè)污水處理廠和以工業(yè)污水處理為主的綜合污水處理廠產(chǎn)生的污泥，與生活污泥相比，工業(yè)污泥的來源更廣，成分更復(fù)雜，其具體的成分和特性與其來源密切相關(guān)。
（3）企業(yè)預(yù)處理污泥，是指工業(yè)企業(yè)污水預(yù)處理過程產(chǎn)生的物化、生化和深度氧化污泥等，常見的企業(yè)預(yù)處理污泥包括印染污泥、造紙污泥、制革污泥、食品污泥等。
（4）其他污泥，還包括給水水源凈化以及河道、湖泊、池塘等自然或人工水體疏浚等過程中產(chǎn)生的污泥。
3、污泥處理
污泥妥善處理處置是污水處理必要的末端環(huán)節(jié)，因此，污泥處理是城市污水處理廠環(huán)境功能的保障和深化。一方面，污泥能否及時得到處理將直接影響污水處理廠的穩(wěn)定運行，進(jìn)而影響城市的生態(tài)形象和人民的生活幸福感；另一方面，污泥中含有包括重金屬、有機(jī)污染物、寄生蟲卵、病原微生物等在內(nèi)的有毒有害物質(zhì)，若無法得到妥善處理處置，將會產(chǎn)生二次污染，影響環(huán)境安全。
因此，污泥處理是水污染控制和水環(huán)境保護(hù)的重要部分，也是污水處理廠和城市建設(shè)與發(fā)展面臨的重要問題。同時，污泥處理與人民生活亦息息相關(guān)，根據(jù)《中華人民共和國固體廢物污染環(huán)境防治法》規(guī)定：污水處理費征收標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)償范圍應(yīng)當(dāng)覆蓋污泥處理成本和污水處理設(shè)施正常運營成本，污泥處理成本將直接影響居民和企業(yè)繳納的污水處理費。當(dāng)前，如何通過經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方式將污泥脫水減量并使之滿足后續(xù)資源化處置利用要求，是污泥處理的核心難題之一，也是環(huán)保行業(yè)一個公認(rèn)的技術(shù)難題。
與污泥處理密切相關(guān)的另一概念為污泥處置。污泥處置是對污泥處理產(chǎn)生的脫水干泥的最終消納過程，通常污泥需先進(jìn)行減量化、穩(wěn)定化、無害化處理，才可進(jìn)行資源化處置。從整體來看，污泥處理是過程，污泥處置才是目的。
4、污泥的處理處置目標(biāo)
污泥處理處置的目標(biāo)是實現(xiàn)污泥的減量化、穩(wěn)定化和無害化，鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源，堅持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的前提下實現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
（1）污泥的減量化
減量化處理的目的是大幅縮減污泥的質(zhì)量和體積。污泥中水分的減少，污泥的形態(tài)會逐步從半流動狀變化到粘滯狀、塑性性狀、半干固體狀直到純固體狀，含水率較低的污泥有利于運輸、貯存和后續(xù)處置。
隨著含水率的下降，污泥的重量不斷減小。同時，污泥脫水過程呈現(xiàn)“邊際效益遞減”的特點，即隨著含水率的下降，含水率每下降10%，從污泥中脫除水分量的增速不斷減緩。同時，隨著含水率的下降，進(jìn)一步脫水減量的難度也不斷增大。
因此，在實際生產(chǎn)經(jīng)營過程中，為提高污泥處理處置全過程的經(jīng)濟(jì)性，通常認(rèn)為將污泥脫水減量至滿足后續(xù)處置要求的含水率即可。
通常而言，濕污泥處理處置過程是能量凈損耗的過程，高耗能導(dǎo)致的高成本是污泥處理處置項目運營過程中面臨的一大難題，特別是當(dāng)含水率為55%-65%時，污泥處于粘滯區(qū)，一方面，此時的污泥難以僅通過機(jī)械壓榨進(jìn)一步脫水減量，污泥含水率仍然較高，體積和重量仍較大，后續(xù)處置過程所需能耗較大；另一方面，污泥粘性大，輸送和處置過程所需的能耗較高。因此在處置之前將污泥的含水率降至粘滯區(qū)以下，有利于減少處置過程的能耗和成本。
此外，若無法在污泥處理環(huán)節(jié)大幅減小污泥的質(zhì)量和體積，將會面臨污泥難以存放、運輸困難以及易造成二次污染的問題，且不論后續(xù)采取何種處置方式，都會增加污泥處置過程所需的人工、設(shè)備、投資和運行成本。因此，污泥的減量化是污泥處理處置過程中必要的步驟。
（2）污泥的穩(wěn)定化和無害化
污泥的穩(wěn)定化和無害化是指降解污泥中的易腐有機(jī)物質(zhì)，減少或固化、鈍化重金屬成分，消除惡臭異味，殺滅污泥中的細(xì)菌、寄生蟲卵、病毒及病原體等，減輕或消除污泥對環(huán)境可能造成的二次污染。
（3）污泥的資源化
資源化是指將污泥經(jīng)合適工藝處理后，使其轉(zhuǎn)化為可以利用的資源。污泥資源化利用主要包括物質(zhì)回收或轉(zhuǎn)換與能量轉(zhuǎn)換，主要有以下形式：能源利用、土地利用和建材利用。
能源利用主要包括污泥燃料化利用和污泥沼氣利用。土地利用主要包括污泥農(nóng)用、林業(yè)利用和園林利用。建材利用主要包括污泥制磚、污泥制陶粒和污泥制水泥。
污泥“四化”之中，無害化處理是基本要求，減量化處理是基礎(chǔ)，穩(wěn)定化處理是核心，而資源化利用是終極目標(biāo)，是實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，是污泥處理處置技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)和未來繼續(xù)前進(jìn)的動力與方向。
《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》明確指出要積極推進(jìn)污泥資源化利用，鼓勵污泥能量資源回收利用。在“雙碳”目標(biāo)下，探索污泥資源化利用技術(shù)是污泥處理處置行業(yè)創(chuàng)新突破和“產(chǎn)能減碳”的發(fā)展方向。
