净水厂污泥在污水处理中的应用研究_崔寒

净水厂污泥在污水处理中的应用研究

崔

寒，任

新，赵雪松，崔崇威

（哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室，黑龙江哈尔滨150090）

摘

要：

净水厂在生产过程中会产生大量的污泥，污泥处置增加了水厂的运营成本，而且如

果处置不当会引发环境问题。因此，探寻有实际应用价值的回收和再利用方法是缓解污泥造成环

境污染和经济压力的有效途径。结合近些年国内外对净水厂污泥回收再利用的研究成果，系统评述了净水厂污泥的来源、物理化学性质以及在污水处理中的应用研究，并指出了污泥资源化利用的研究方向，为净水厂污泥应用于污水处理应用提供理论依据。

关键词：污泥；净水厂；污水处理；回用

中图分类号：X705

文献标识码：B

文章编号：1000－4602（2015）06－0016－06

Application of Sludge from Water Purification Plant to Wastewater Treatment

CUI Han ，ＲEN Xin ，ZHAO Xue-song ，CUI Chong-wei

（State Key Laboratory of Urban Water Ｒesource and Environment ，Harbin Institute of Technology ，

Harbin 150090，China ）

Abstract ：

A large amount of sludge can be generated during production process in water purifica-tion plants ，the disposal of the sludge will increase operating costs ，and the improper disposal can cause environmental problems．Therefore ，to explore a practical and valuable method for recycling is an effec-tive approach to alleviate environmental pollution caused by sludge and economic pressures．The research achievements of sludge recycling in water purification plants at home and abroad in recent years were re-viewed ，an overview of sludge source ，physical and chemical properties as well as application in wastewater treatment was conducted systematically ，and the direction of sludge utilization was pointed out to provide a theoretical basis for applying sludge from water purification plants to wastewater treatment．

Key words ：

sludge ；

water purification plant ；

wastewater treatment ；

reuse

基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（2009ZX07318－008－006）

通信作者：崔崇威

E －mail ：cuichongwei1991@126．com 在饮用水生产过程中会产生大量污泥，

主要来自沉淀池的排泥水和反冲洗装置的冲洗废水。目前，我国净水厂污泥的处理方式一般是将含泥污水直接排放或者脱水后填埋，这样会造成收纳水体污染，从而引发环境问题，因此，对于净水厂污泥回收和再利用的研究变得尤为重要。随着研究的深入，发现净水厂污泥是一种可回收利用资源，存在着巨

大的经济效益和环境效益，通过净水厂污泥的再利

用解决污泥的处理处置问题，节省水厂运行成本，而且在其他领域取得了很好的应用效果，如土壤改良［1］、建筑材料［2］、回收铁盐和铝盐［3］等方面。目前，将净水厂污泥应用于污水处理中是国内外研究的热点之一。为此介绍了净水厂污泥的来源、物理化学性质及其在污水处理中的应用进展情况。

第31卷第6期2015年3月

中国给水排水

CHINA WATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．6Mar．2015

1净水厂污泥的物理化学性质

净水厂污泥主要包含土壤颗粒、金属氢氧化物、腐殖质及少量藻类细菌等物质，以无机成分为主，有机成分含量较少。水厂净水过程中一般使用铝盐或铁盐混凝剂，因此污泥中的铝含量和铁含量相对较高，硅酸盐也是主要成分，污泥的性质见表1［4 7］（表内数值均为引用参考文献中数值的平均值）。

表1给水厂污泥的物理化学性质

Tab．1Physical and chemical characteristics of sludge in

water supply works

由表1可知，不同污泥的元素成分相差很大，这是由于净水厂生产原水的水质状况不同以及混凝剂使用种类和用量不相同所致。原水的高色度或高浊度会增加混凝剂投加量，增加污泥中元素成分及含量。一般来说，净水厂污泥中铝铁氢氧化物是无定型非晶质结构。Ippolito等［8］利用X射线衍射对净水厂含铝污泥进行了分析，结果发现污泥中没有铝矿物晶体相存在。通过进一步研究得到了污泥中的主要矿物成分是石英、长石、方解石、伊利石/蒙脱石以及高岭土，没有结晶Al（OH）3，这说明铝是以无定型非晶质结构存在，含铁污泥中铁的存在形式也是如此，这在其他研究结果中已经得到了证实［9］。还有学者对给水厂污泥的表面结构进行了研究，如Babatunde等［10］的结果表明污泥表面存在各种形状和尺寸的孔洞，孔隙发达。

2净水厂污泥在污水处理中的应用

2.1污水处理的混凝剂

由于纯度和经济效益的原因限制了混凝剂的回收和再利用，因此有学者开始研究直接将净水厂污泥作为混凝剂来处理各种废水。

Basibuyuk等［11］研究了净水厂含铁污泥作为混凝剂处理含植物油废水。研究结果表明，单独使用含铁污泥作为混凝剂，在pH值=6、污泥用量为1100mg/L时，含铁污泥对于炼油厂工业废水中油脂、COD和总悬浮物都有非常好的去除效率；当1000mg/L污泥用量与12．5mg/L氯化铁联合使用时，对油脂、COD和总悬浮物的去除率可分别达到99%、83%和99%，这说明含铁污泥与氯化铝有相同的处理效果，并且在与氯化铁联用时效果会增强。Guan等［12］进行了净水厂含铝污泥去除污水中颗粒污染物的研究，结果表明，在污水一级处理中添加含铝污泥可以提高污水中悬浮物和COD的去除率，原因是污泥中的氢氧化铝沉淀物在化学混凝过程去除了污水中48 200mmol尺寸的细小微粒，最佳污泥用量约为18 20mg/L；增加搅拌速度或者减小污泥絮体尺寸可以增强悬浮物和COD的去除效果，在颗粒污染物去除过程中没有涉及电荷中和作用，污水和含铝污泥表面都存在负电荷，主要是絮凝体捕获作用和物理吸附相结合。Xu等［13］研究了从净水厂含铝污泥中回收铝盐的最有效方法和最佳操作条件，并将回收后的铝盐用在化学强化一级处理中。研究结果显示，污泥中铝盐的最高回收率可达到84．5%，在化学强化一级处理中对浊度、UV

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和COD的去除率分别为96%、46%和53%。这表明回收后的铝盐能够应用在化学强化一级处理中，处理效率与新鲜混凝剂相似，虽然在回收的铝盐中包含了许多其他物质，但是对污水处理效果几乎没有影响。Moghaddam等［14］利用净水厂含铁污泥作为混凝剂去除水溶液中AＲ199染料，采用响应曲面法优化混凝过程中pH值、混凝剂用量和染料初始浓度等反应条件，研究结果表明，在污泥用量最大时，pH值小有利于染料的去除，最优反应条件是pH值=3．5、污泥用量为236．68mg/L，染料浓度为65．91 mg/L；去除机理是含铁污泥中的氢氧化铁可以中和或者捕获染料分子表面的负电荷。Siriprapha等［15］研究了给水厂污泥作为混凝剂处理表面活性剂废水。研究结果表明，净水厂污泥作为辅助絮凝剂与明矾联合处理废水的效果高于单独使用明矾过程，其中COD去除率超过80%，远超过单独使用明矾处理的效果。

2.2污水处理的吸附剂

当前，低成本－高效能的吸附材料是研究热点，

www．watergasheat．com崔寒，等：净水厂污泥在污水处理中的应用研究第31卷第6期