城市污水污泥的干燥处理是其各类处理处置技术的基础,但城市污水污泥的高含水

　　率使其干燥处理颇为困难。超声波预处理由于功率大、穿透能力强、可引起空化作用等

　　特性而在污泥干燥预处理方面具有独特的优势。本文即针对超声波预处理对污泥干燥特

　　通过,,,,滴定法测定了经不同超声条件处理后污泥的,,,、,,,,溶出浓度,发现

　　超声波处理对离子有较明显的促溶作用,说明了超声波对污泥絮体结构的破坏作用。在

　　超声波功率,,,,和超声处理,,,,,的条件下,,,,,、,,,,溶出浓度达到最大,分别比

　　通过污泥干燥实验研究了超声波处理时间、超声波功率、超声水温和干燥温度对污

　　泥干燥特性的影响。结果表明,超声波处理能有效提高污泥干燥效率,且随超声功率、

　　超声水温和干燥温度的升高而更加明显,超声波预处理能够加速表面自由水分蒸发和快

　　速结束污泥恒速干燥阶段,本次实验发现低温干燥环境下短时间,,,,,,,的超声处理对

　　污泥干燥特性的改善效果最好,而高温干燥环境下长时间,,,,,,,,,的超声处理的改

　　善效果较好,但超声处理时间过长可能会增大污泥的黏度,反而不利于污泥脱水干燥。

　　关键词,污水污泥,超声预处理,污泥干燥,传热传质沈阳航空工业学院硕士学位论文

　　城市污水污泥是污水处理厂在污水净化过程中产生的含水率很高的絮状泥粒,它实

　　际上是由污水中的悬浮物、微生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物所

　　形成的聚集物,作为生物代谢的必然产物,污泥是污水处理系统无法避免的副产物。

　　在城市污水处理厂中,污水经过微生物处理得以达标排放,而污水中的悬浮物、微

　　生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物被富集、浓缩进而形成污泥。城

　　市污泥含有大量的有机污染物, 同时含有病原菌、重金属、致癌化学物质等潜在的有毒

　　水处理程度的提高,必将导致污泥数量的增加。据,,,,年《中国环境状况公报》统计,

　　,,,,年全年新建成城市污水处理厂,,,座,新增污水处理能力,,,,万吨,日,城镇污水

　　处理率由上年的,,,提高到,,,, ,,,,家重点工业企业新建了废水深度治理工程,仅

　　,,,,年全国就产生污泥约,,,,万吨,,,,含水率泥饼, 【 ,,。污泥产生量的与曰俱增与

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　　污泥处理能力的严重不足、处理手段的严重落后形成尖锐的矛盾,污泥的处理处置成为

　　从二级生物处理工艺排出的污泥主要由悬浮污泥絮体构成,而絮体主要由大量的分

　　散微生物细胞通过胞外多聚物,,,,,、钙、镁等阳离子和其他细颗粒架桥而组成。除此

　　以外,污泥还包含有十分复杂的成分,不仅有可被利用的有益成分,如有机物、腐殖质

　　和矿物质等,还含有对环境和动植物都会产生危害的成分,如重金属、难降解的有机物缝寸,

　　污水厂生物处理工艺产生的新鲜剩余污泥的最主要成分就是水分。未经处理的原始沈阳航空工业学院硕士学位论文

　　城市污水污泥是污水处理厂在污水净化过程中产生的含水率很高的絮状泥粒,它实

　　际上是由污水中的悬浮物、微生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物所

　　形成的聚集物,作为生物代谢的必然产物,污泥是污水处理系统无法避免的副产物。

　　在城市污水处理厂中,污水经过微生物处理得以达标排放,而污水中的悬浮物、微

　　生物、微生物所吸附的有机物以及微生物代谢活动产物被富集、浓缩进而形成污泥。城

　　市污泥含有大量的有机污染物, 同时含有病原菌、重金属、致癌化学物质等潜在的有毒

　　水处理程度的提高,必将导致污泥数量的增加。据,,,,年《中国环境状况公报》统计,

　　,,,,年全年新建成城市污水处理厂,,,座,新增污水处理能力,,,,万吨,日,城镇污水

　　处理率由上年的,,,提高到,,,, ,,,,家重点工业企业新建了废水深度治理工程,仅

　　,,,,年全国就产生污泥约,,,,万吨,,,,含水率泥饼, 【 ,,。污泥产生量的与曰俱增与

　　污泥处理能力的严重不足、处理手段的严重落后形成尖锐的矛盾,污泥的处理处置成为

　　从二级生物处理工艺排出的污泥主要由悬浮污泥絮体构成,而絮体主要由大量的分

　　散微生物细胞通过胞外多聚物,,,,,、钙、镁等阳离子和其他细颗粒架桥而组成。除此

　　以外,污泥还包含有十分复杂的成分,不仅有可被利用的有益成分,如有机物、腐殖质

　　和矿物质等,还含有对环境和动植物都会产生危害的成分,如重金属、难降解的有机物缝寸,

　　污水厂生物处理工艺产生的新鲜剩余污泥的最主要成分就是水分。未经处理的原始沈阳航空工业学院硕士学位论文

　　污泥中含有大量的水分,含水率通,常达到,,,以上,原始污泥经机械脱水处理后可使得

　　含水率降低至,,,左右。污泥中的,大量水分,使得污泥的体积增大,从而给后续的运输

　　和处理处置带来很大困难。研究显示,在通常的情况下, 当污泥的含水率降低到,,,时,

　　污泥的体积可以降低到原来的,, ,, 当含水率降低到,,,时,体积也会相应的降低到原

　　来的,, ,,污泥含水率进一步降低到,,,时,体积也只剩下原来的,, ,,,,,。污泥含水率

　　降低的同时也可以降低污泥处理及最终处置的费用。除此以外, 由于水分的存在,使得

　　污泥容易发生变质反应,带来恶臭、土壤污染等一系列的环境问题。因而,有效减少污

　　械脱水,只能脱除以自由形式存在的水分,而其它存在形式的水分,就需要通过干燥、

　　焚烧等手段来脱除。评价水分与污泥结合形式的正确方法是测定结合能的数值,所谓结

　　在同一温度下,结合水的蒸汽分压小于自由水分的蒸汽分压。根据,,,,,, ,,,,,,,,,

　　,,,间隙水。这是由大小污泥颗粒包围着的游离水。它并不与固体直接结合, 因

　　而很容易被分离。间隙水一般占污泥总含水量的,,,,,,,,是污泥浓缩的主要对象。

　　,,,表面吸附水。这是由于表面张力作用所吸附的水分。表面吸附水用普通的浓

　　缩脱水方法去除比较困难,用混凝电解质使胶体颗粒的电荷中和,颗粒凝聚, 比表面减

　　,,,毛细结合水。两固体颗粒接触表面之间、 固体颗粒自身裂缝中存在着各类毛

　　细结合水, 占污泥总含水量,,,,,, ,,。重力浓缩不能将毛细结合水分离,而需借助机

　　,,,内部结合水。指主要包含在污泥中微生物细胞体内的水分。 由于微生物的数

　　量不同,初沉泥内部结合水少于二沉泥。要去除这部分水,必须破坏细胞膜,而机械法

　　去除较困难,需采用生物分解、高温加热或冷冻法脱水, 内部结合水约占污泥含水总量

　　污水中含有大量的病原体,病原微生物和寄生虫,,实验室研究表明,污泥悬浮液

　　中的病毒能与活性污泥絮体结合从而进入污泥中,并且这一过程符合,,,,,,, ,,,吸附等

　　温方程。在新鲜的污泥中,检测得到的病原体多达千种。不仅剩余污泥中含有大量的细

　　菌、大肠菌群、蛔虫卵和肠道致病菌等, 即使经过中温消化后的污泥,除肠道致病菌可

　　被杀灭外,细菌、大肠菌群、蛔虫卵等的残留数量仍很可观。 以天津纪庄子污水厂为例,

　　其生污泥、剩余污泥和消化污泥中的肠道致病菌检出率分别为,,,,、 ,,, ,,、 ,,细菌

　　在污水处理过程中,大概,,,,,,,的重金属元素通过吸附或沉淀而转移到污泥中。

　　城市污水处理厂污泥中重金属的种类和含量变化很大,无一定规律可寻,主要取决于工

　　业废水排入的情况。重金属是限制污泥大规模农用的主要因素。 由于重金属在土壤中是

　　不可降解的,所以污泥作为肥料施用时,其中的重金属大部分积存在耕作层,重金属水

　　溶性部分将随水进入植物的器官和细胞,危害植物【 ,,。重金属毒性作用的轻重程度与重

　　金属的种类和浓度、土壤性质、 ,,值、污泥及土壤的有机物质、 ,,、,,的含量以及植

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　　物的种类都有密切的关系两,。鉴于重金属的毒性,各国都在污泥排放和农用标准中,对

　　表,, ,中列出了我国,,个城市污水处理厂污泥中的重金属含量以及国标中规定的重

　　‘前后分别为国标中对酸性土壤,,,,,, ,,和中碱性土壤,,,,,, ,,中重金

　　目前可确定的主要有机有害物质有多环芳香族碳氢化合物、多氯代联苯、氯化二苯

　　并二嗯英、氯化二苯并呋哺、有机氯农药和氯化苯、有机卤化物等【 ,,。根据国外有关检

　　除以上有害物质以外,污泥中还含有其它物质也将对环境带来危害。污泥中的氮、

　　方面,过多的存在又有可能对环境产生污染。特别是在土质疏松的地区, 当污泥中的有

　　机物分解速率大于植物对氮、磷的吸收速度时,这些过量的物质就会随着水力循环进入

　　另外, 当污泥中含盐量较高时,会明显提高土壤的电导率,破坏该地区植被养分平

　　衡,甚至直接伤害植物的根系,造成农业和林业的损失。鉴于以上对污泥中各种成分的

　　分析,可以看出,污泥中既有丰富的营养物质,可以被植物等利用,又含有大量的重金

　　属等有毒有害物质,会对环境和动植物造成极大伤害。因而,对于污泥必须采取有效的

　　对污水处理厂污泥中有机有害物质主要来源于化学工业,特别是与碳和氯有关的化

　　学工业。例如,多氯代联苯多来源于塑料生产和加工工业, 以及胶合剂生产工业,氯化

　　苯曾作为农药的主要成分而在,,世纪,,年代以前广泛使用。虽然这一类的农药已经在

　　世界许多国家禁用,但是其作为化二,生产的副产品或废弃品仍将长期存在,氯化二苯并

　　二嗯英和氯化二苯并呋喃则存在于农药工业和化工工业废水,并经由污水处理转移到污

　　泥中。这些有机物质的一个共同点就是对人体和动物有极大的危害,对环境也具有很高

　　的危害性,所以国外及世界卫生组织在, ,,,年将它们列入污水处理厂污泥需检测的物

　　污泥是一种性质复杂、污染物含量高、潜在环境风险巨大的污染物,对它的处理必

　　须实现污染物的减量化、稳定化和无害化。在此基础上再进一步考虑资源化的可能性,

　　从污水生物处理构筑物排放出,来的污泥含水量高达,,,以上,不利于后续处理,所

　　以要首先进行浓缩,去掉一部分水分。而经过浓缩的污泥含水率依然达到,,,,不利于

　　其它处理, 【艺,需要进一步去除水,分,且污泥中含有大量的有机物和病原菌等,很不稳

　　定,在放置过程中会产生物理和化学变化, 出现细菌和藻类的繁殖, 因此污泥要经过必

　　污泥处,生是指污泥经过单元工艺组合处理,达到“减量化、稳定化、无害化” 目的

　　的全过程。污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要的步骤,其目的就是使固体富集、

　　到,,,,,,,。有时为了提高脱水的效果会在脱水之前对污泥调制,改善污泥脱水的性

　　为了进一步降低脱水后污泥的含水率需采用干化工艺。干化,就是利用热能将污泥

　　,,,干污泥形成小球状,产品无臭,无病原体,使得经处理后的污泥更容易被后

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　　苯曾作为农药的主要成分而在,,世纪,,年代以前广泛使用。虽然这一类的农药已经在

　　世界许多国家禁用,但是其作为化二,生产的副产品或废弃品仍将长期存在,氯化二苯并

　　二嗯英和氯化二苯并呋喃则存在于农药工业和化工工业废水,并经由污水处理转移到污

　　泥中。这些有机物质的一个共同点就是对人体和动物有极大的危害,对环境也具有很高

　　的危害性,所以国外及世界卫生组织在, ,,,年将它们列入污水处理厂污泥需检测的物

　　污泥是一种性质复杂、污染物含量高、潜在环境风险巨大的污染物,对它的处理必

　　须实现污染物的减量化、稳定化和无害化。在此基础上再进一步考虑资源化的可能性,

　　从污水生物处理构筑物排放出,来的污泥含水量高达,,,以上,不利于后续处理,所

　　以要首先进行浓缩,去掉一部分水分。而经过浓缩的污泥含水率依然达到,,,,不利于

　　其它处理, 【艺,需要进一步去除水,分,且污泥中含有大量的有机物和病原菌等,很不稳

　　定,在放置过程中会产生物理和化学变化, 出现细菌和藻类的繁殖, 因此污泥要经过必

　　污泥处,生是指污泥经过单元工艺组合处理,达到“减量化、稳定化、无害化” 目的

　　的全过程。污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要的步骤,其目的就是使固体富集、

　　到,,,,,,,。有时为了提高脱水的效果会在脱水之前对污泥调制,改善污泥脱水的性

　　为了进一步降低脱水后污泥的含水率需采用干化工艺。干化,就是利用热能将污泥

　　,,,干污泥形成小球状,产品无臭,无病原体,使得经处理后的污泥更容易被后

　　,,,产品具有多种最终用途,例如,作为肥料和土壤改良剂农业利用,作为建材

　　添加剂,作为焚烧填埋处置的原料,作为能源回收或进一步回收化工产品的原料。

　　随着设备性能的提高以及其它处置方式社会矛盾的突出,污泥干化装置的高效、灵

　　活、安全、稳定的优势逐渐被认同,并在十年的时间里,在欧美市政行业迅速扩展。 由

　　于海洋处置已被禁止,填埋标准越来越严,在国外近年来迫使人们更多的考虑采用污泥

　　热干化技术作为污泥处理处置的一个环节。据资料显示, ,,,,年全世界干污泥产量是

　　,,,,年的,,倍,但污泥干化过程产生的大量的废气净化费用问题、运行费用,都是使

　　总之,污泥热干化是污泥最终处置和利用前的重要一步。污泥热干化技术在整个污

　　污泥焚烧是指在高温,,,,,,,,,℃,下,污泥固形物在氧气充足条件下分解的过程。

　　污泥焚烧的对象主要是脱水泥饼。污泥脱水后的滤饼含水率仍达,,,,,,,,干燥处理

　　后污泥含水率可降至,,,,,,,,焚烧处理后的残余物体积很小,便于运输与处置。

　　目前,污泥焚烧是同本、奥地利、丹麦、法国、瑞士、德国等国污泥处理的主要方

　　法。据统计,发达国家大约,,, ,,的剩余污泥采用焚烧法的手段来处理【引。在我国,污

　　,,,焚烧可以使剩余污泥的体积减少到最小, 因而最终需要处置的物质很少,是

　　虽然焚烧法与其它方法相比具有突出的优点,但是另一方面随着焚烧工艺的使用,

　　不断上涨,焚烧的成本和运行费均很高,其二,存在烟气污染问题,噪声、震动、热和

　　辐射以及产生成为环境热点的二噫英污染问题。各发达国家都在制定更严格地固体焚烧

　　炉烟气的排放标准,这也将给剩余污泥的焚烧提出更高的要求。所以,开发热效率高,