污泥生物沥浸技术简介

四、典型案例——无锡芦村污水处理厂污泥处理工艺改造工程项目 该项目采用的工艺是“污泥生物沥浸处理——高温发酵——园 林用肥和营养基质工艺” ，日处理污泥 200 吨（折成含水 80%污泥） 。 该工程为 BOT 项目，污泥生物沥浸深度脱水部分由中科国通投资建 设，投资额约 3500 万元，生物沥浸污泥饼高温堆肥园林肥料化和营 养基质化部分由无锡绿化建设集团下属的公司投资建设和运营。 整个 工程于 2012 年 5 月 30 日投产运行。 （一）污泥生物沥浸深度脱水部分 由于该厂处理的污水全部为生活污水，重金属并不超标，因此 该示范工程的主要工艺包括污泥生物沥浸处理单元、 隔膜厢式压滤脱 水单元、省却了重金属去除与回收单元。示范工程建设在无锡芦村污 水处理厂原厌氧消化池区域，构筑物占地约 2500M2，处理该厂 1,2,3 期的污水所产生的污泥。图 3-7 和表 1 是污泥生物沥浸处理结果。
图 3、污泥生物沥浸反应池（池容 1500M3） 正在处理浓缩液态污泥
2.污染防治效果 现行处理方法：污泥饼含水率多数 80%以上，有恶臭，难处置。
图 4 用于生物沥浸污泥脱水的普通隔膜厢式压滤机
图 5、压出的生物沥浸污泥饼(含水 55%-60%，无恶臭)
图 6、生物沥浸污泥饼厚度一般在 20-30mm
内部已接种 鼓风机 营养剂 隔膜厢式 生物沥浸微 无需絮凝剂 压滤机 生物 高干度生物 沥浸污泥饼
（含水60%）
压滤液
处理 出水
条垛式高温 发酵堆肥 园林肥料、基 质、营养土
焚烧 建材
图 1 污泥生物沥浸处理与利用工艺流程图（当重金属不超标时）
2、当污泥中重金属超标，需要去除时，其工艺流程见图 2。 适合处理：重金属超标的市政污泥、制革污泥、某些化工污泥、 电镀行业污泥、IT 行业污泥、机械加工及冶炼等行业含金属污泥等。 对无机污泥，处理后污泥含水率可低至 45%以下。
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由于自养菌不分解有机质，因此，处理后污泥饼有机质热值仍 然很高。 （二）生物沥浸法去除污泥重金属、消除恶臭、杀灭病原物的 基本原理 污泥中重金属主要以难溶态形式存在，包括金属硫化物形态， 有机质结合态等等，因此，一般很难通过脱水机脱出这些重金属。但 污泥生物沥浸微生物中自养菌主要具有明显的生物氧化作用和生物 酸化作用。即能将难溶态的金属硫化物氧化成易溶性的金属硫酸盐， 同时由于生物沥浸导致污泥 pH 的下降， 可进一步溶出污泥中重金属， 使其进入水相。经过沉淀后，收取上清液，沉淀泥通过压滤脱水收获 压滤液。污泥重金属就全部进入这些上清液和压滤液中，污泥则变干 净。 水中重金属采用石灰中和到 pH6.5 左右即可变成金属氢氧化物沉 淀，压滤脱水收获金属泥饼（可直接压滤，操作容易且压滤所需时间 很短，因为它是无机物几乎不含有机质，故极易脱水） ，金属泥饼可 外卖给冶炼公司或直接安全填埋。 中和后的水可直接排到污水处理厂 处理。 由于生物沥浸微生物本身就可氧化致臭物质（如硫醇、硫醚、 硫化氢、氨气、……）,是非常好的除臭微生物，因此，生物沥浸过 程不存在任何恶臭，最终生成的污泥饼也无恶臭。由于酸化和氧化作 用，污泥中病原菌杀灭率可达到 99%以上。
脱水污泥
（含水 80%） 或者
液化池
（液化污泥）
沉 淀 药 剂
加药后澄清水
压滤液
污水 处理厂
污泥
上清液
内部已接种 鼓风机 营养剂 隔膜厢式 生物沥浸微 无需絮凝剂 压滤机 生物 “洁净”生物 沥浸污泥饼
（含水60%）
重金 属废 液收 压滤液 集池
沉淀金属泥
处理 出水

联系方式：南京农业大学固体废物研究所，周立祥教授 （13805184813, lxzhou@） ；北京中科 国通环保公司，张卫华总经理(13701168425, zhwh@)
个工程已经或即将正式投入运行。 一、项目背景 截止 2011 年底，我国城市污水处理厂已达 3083 座，年产生脱 水污泥（含水 80%）近 4000 万吨。由于我国城市污泥主要是污水处 理厂二级生化处理后排出的剩余污泥或与一沉池混合而成的混合污 泥，有机质含量高，亲水性强，加之进行机械脱水前均采用聚丙烯酰 胺（PAM）絮凝，因此脱水污泥含水率高（80%-85%），给后续处置或 利用增加了极大难度（如堆肥极不方便，需要大量的辅料、有恶臭、 占地大；干化焚烧热成本高；不能直接填埋；做建材原料时难混合均 匀，且有恶臭，影响产品质量等等）。同时部分污泥中重金属等有害 物质明显超标，因此实现污泥深度脱水、以及去除重金属等有害物质 （当污泥重金属超标时）是破解污泥处置难题的重要途径。 要实现污泥含水率由 80%-85%进一步降低到 60%以下， 必须进行 以增强污泥的脱水性能为目标的污泥机械脱水前的预处理技术的研 发。而目前一些正在研究或投入生产应用的污泥预处理深度脱水方 法，如采用物理方法（如高温高压的水热处理技术、冻融处理、微波 处理、超声波处理等等）或化学方法（如以添加大量石灰或粉煤灰三氯化铁或聚合氯化铝 PAC-PAM 为代表的改性方法） 预处理然后再隔 膜厢式压滤脱水的方法，也能使脱水污泥含水量降低到 60%以下。但 它们都不能去除重金属，而且物理方法成本相对较高，压滤液 COD 和 氨氮高，增加水处理负荷。化学法则因大量引入无机物质，实际上增 加了污泥干物质量，降低了污泥有机质和热值，影响污泥的后续资源 化利用的性质。 针对上述实际情况，我们采用微生物沥浸处理技术可有效弥补 上述方法的不足。其最大特点是即能污泥实现深度脱水（含水率低于 60%）、也能实现污泥无害化（污泥中重金属 80%以上脱出回收、病 原物 99%以上杀灭、恶臭完全消除），更重要的是，经过微生物处理， 污泥有益成分（有机质、热值等）并不损失。生物沥浸后之污泥饼非
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浸微生物是以自养菌（不分解有机物如 COD 等）为主，而原污泥中活 性污泥则以异养菌 （分解污水污泥中 COD 或有机物） 为主。 研究表明， 自养菌分泌的 EPS 量不到异养细菌的 1/10；且自养菌的个体较异养 菌明显减少。因此，菌的替代有如下效果： （1）原浓缩污泥中水分 70%为间隙水， 20%为毛细管水， 7%为表面结合水， 3%为细胞内结合水。 由于个体较小的菌完全替代原来个体较大的菌， 原来菌死亡或新陈代 谢停止，因此原来毛细管水等束缚水将容易释放出来变成自由水，故 生物沥浸处理后，污泥还可进一步重力浓缩滗出部分水。 （2）个体较 小的自养菌替代原来污泥中异养菌后， 由于前者分泌的 EPS 较原污泥 中异养菌少得多， 因此， 污泥脱水性能得到大大增强。 因为 EPS 越多， 污泥越难脱水。研究表明，传统活性污泥法中活性污泥 EPS 大约可达 100mg/g VSS,而生物沥浸污泥 EPS 约不到 10mg/g VSS。生物酸化效 应： 生物沥浸处理因微生物会氧化污泥或营养剂中少量 S 会导致污泥 pH 的下降，在生物沥浸池中污泥 pH 可降低到大约 4 左右，pH 降低意 味着 H 浓度的增加。由于带正电荷的 H 的增加，会中和污泥颗粒表面 的负电荷。 其结果是污泥颗粒表面的 Zeta 电位由负电位 （-30-50mV） 趋近于 0，达到电中性。因此，污泥颗粒因表面不带电荷而不会互相 排斥，有利于污泥聚沉和脱水。其他效应：污泥中金属元素尤其是铁 铝钾等， 在生物沥浸微生物作用后会生成少量的羟基硫酸铁铝等次生 矿物，如黄钾铁矾和施氏矿物，他们对污泥脱水有一定贡献。
（三）工艺流程 1、当污泥中重金属不超标时，其工艺流程见图 1。 适合处理重金属不超标的市政污泥、毛纺与印染废水污泥、某 些化工污泥、化纤污泥、石化污泥、制浆造纸污泥、制药污泥、酿造 与食品加工污泥、养殖行业污泥等
脱水污泥
（含水 80%）
液化池
（液态污泥）
或者 污水 处理厂 污泥浓 缩池 生物沥浸 反应器 沉淀池 上清液
图 7、生物沥浸污泥隔膜厢式压滤机压滤出水情况
表 1 原始污泥经过生物沥浸处理前后性质的变化 处理前液态污泥 有机质（干基%） 干基热值(MJ/kg) 含水率% pH TN(干基%) TP(干基%） 气味 病原物 压 滤 水 COD(mg/L) TP(mg/L) TN(mg/L) 50.0-53.0 11 95-97 6.8 3.3-4.1 1.3-1.7 污泥恶臭 大量存在 ------生物沥浸污泥饼 49-53.2 10.5 55-60 5.2-5.5， 存放 1 天后 pH6 3.2-4.0 1.3-1.7 无恶臭，土腥味 杀灭率 99.3% <200 <1,多数在 0.5 以下 60-120
9、 有机质热值高： 处理后污泥干基热值和有机质含量不受影响， 污泥干物质重量几乎不变。 10、环境安全：处理过程无臭味；压滤水水质（pH5.56， COD200mg/L， TP0.5mg/L,SS100mg/L） 好， 不影响污水处理厂运行； 经第三方检验，菌种生态安全 11、经济高效：运行费用低，直接处理成本仅为 100 元/吨污泥 （折合含水 80%） 左右； 且可节省常规脱水需添加 PAM 等絮凝剂成本。 12、设备稳定成套：反应设备成套化系列化，运行稳定。 13、生物沥浸污泥饼可直接堆肥，彻底解决了现行含水 80%污 泥堆肥占地、需要大量辅料以及存在恶臭的弊端。所需要的调理剂仅 为常规脱水污泥堆肥的 1/5-1/10,而且占地大幅度减少，恶臭消除。
以污泥深度脱水、无害化和资源化为目标的 生物沥浸处理新技术及工程应用
南京农业大学固体废物研究所 北京中科国通环保工程技术有限公司 南京农业大学是中央直管、教育部直属的国家“211 工程”重 点建设的全国重点大学，现有 16 个学院、13 个博士后流动站、14 个 博士学位一级学科授权点、14 个国家级重点学科（包括 4 个国家一 级重点学科） ， 23 个省 （部） 级重点学科。 拥有专门从事市政废物 （城 镇污泥和垃圾等） 、 工业废物 （各类工业企业污泥） 、 和农业废物 （畜 禽粪便等）处理的“江苏省固体有机废弃物高附加值资源化高技术研 究重点实验室”。在有机废物无害化与资源化方面，特别是在污泥处 理处置与利用方面已有持续近年 30 年的研究经历，是国内最早也最 系统研究污泥减量化、无害化和资源化的单位之一。以污泥高干度脱 水、 重金属去除以及后续资源化为目标的生物沥浸处理新技术先后获 得教育部高等学校科技发明奖 （2009 年） 、 环境保护科学技术奖 （2007 年） ，并于 2010 年 8 月在无锡太湖新城污水处理厂正式工程化应用。 北京中科国通环保工程技术有限公司（简称中科国通）是专业 从事市政和工业污泥等废弃物减量化、无害化、资源化处理处置的高 新技术企业，由我国固体废弃物处理处置领域领先企业---北京中科 通用能源环保有限责任公司发起投资设立。公司是集投资、设计、制 造、建设、运营于一体，具有总承包能力的专业公司，致力于提供安 全、高效、经济的废弃物处理处置整体解决方案。2011 年，公司与 南京农业大学进行产学研紧密合作， 共同推广污泥生物沥浸处理新技 术。目前，包括无锡芦村污水处理厂污泥生物沥浸处理-高温发酵园 林基质化项目（200 吨/天）、宁波三菱化学有限公司的 PTA 污泥生 物沥浸处理—开发成低值燃料与垃圾混烧项目（40 吨/天）在内的 5