水污染控制工程
第 12章 污泥的处理和处置
内蒙古科技大学环境工程教研室
污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术
措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的
形式重新返回到自然环境中。
在排水工程中，将改变污泥性质成为处理，
而安排出路称为处置。
在城市污水处理厂，污水处理和污泥处理所
需的费用基本相等。
第一节
污泥的来源、性质和数量
一, 污泥的来源、性质及主要指标
? 城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的 1％左右（ 0.5-
1.5%），含水率 99.2%左右。
? 来源：栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥。
? 性质：栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中比重较大的无机颗粒含
量较高，所以这二者一般作为垃圾处置。初沉池污泥、二沉
池生物污泥，因富含有机物，容易腐化，破坏环境必须妥善
处理，初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物。
? 处理目的：①降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量
②稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。
1,含水率与含固率：能含水率是污泥中水含量的百分数，含固
率则是污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在 85％以上呈
流态,65％ ~85％时呈塑态，低于 60％呈固态。当含水率变
化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积,
2,挥发性固体：挥发性固体 (用 VSS表示 )，是指污泥中在 600oC
的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污
泥的稳定化程度。
3,污泥中的有毒有害物质：污泥中含有相当数量的氮、磷、钾，
有一定的肥效，但其中也含有有病菌、病毒、寄生虫卵、重
金属等有毒有害物质。
4,污泥的脱水性能：用指数比抗阻值 (r)或毛细吸水时间 (CST)评
价。
w1
w2
s2
s1
2
1
P1 0 0
P1 0 0
P
P
V
V
?
???
? 污泥的表征参数,
二, 污泥量
? 计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为
基础。
三,污泥中的水分及其污泥处理的影响
? 游离水：存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，
约占污泥水分的 70％左右。这部分水一般借助外力可与泥粒
分离。
? 毛细水：存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占
污泥水分的 20％左右。也有可能用物理方法分离出来。
? 内部水：黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部 (包括
生物细胞内的水 )的内部水，约占污泥中水分的 10％左右。有
干化才能分离，但也不完全。
1,污泥中的水分
? 污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。
2.污泥中的水分对污泥处理的影响
第二节
污泥的处置及其前处理
一, 污泥的处置
焚烧
投入大海 建材
填埋
农业利用
污泥的
处置
二, 污泥处置的前处理
为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败，污染环
境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果
脱水性能差，则还需调理。
第三节 污泥浓缩
? 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体
积的有效方法。
? 污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。
? 方法：沉降法、气浮法、离心法
一, 沉降法
? 设计参数为停留时间，一般 9－ 12h。浓缩池的上清液，应回
到初沉池前重新处理。
1,间歇式污泥浓缩池
2,连续式污泥浓缩池
? 连续运行的浓缩池可
采用沉淀池的形式，
一般为竖流式 (或辐
流式 )。
设计参数
? 浓缩池的固体通量
[kg/(m2·h)或
kg/(m2·d)]
? 水力负荷 [m3/(m2·h)
或 m3/(m2·d)]
? 水力停留时间 (h或 d)
? 1.气浮浓缩系统的组成：主要由加压溶气装置和气浮分离装
置两部分组成。
二,气浮浓缩池
? 2.气浮浓缩法的主要设计参数
? 污泥负荷：单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单
位,kg/m2.h,kg/m2.d。
? 气固比：溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之
重量比，常用 As表示；用于污泥浓缩一般取,0.01-0.04。
? 水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单
位,m3/m2.h,m3/m2.d,一般 40-80m3/m2.d,2-3.5 m3/m2.h。
? 回流比：加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常
以 R表示，用于污水处理 25－ 50％，用于污泥浓缩需计算确
定。
三, 离心浓缩法
? 原理：利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心
机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩短目的。
? 效果指标,
? 出泥含固率,3分钟停留时间，含固率可达到 4％。
? 固体回收率：浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总
量的比值。
高速旋转的离心机
第四节 污泥的稳定
稳定污泥常用的方法是消化法（厌氧生物处理
法），小型污水处理厂也可采用好氧消化法、氯化
氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得
到稳定。
一, 污泥厌氧消化法的发展和分类
? 目的：污泥中的挥发性固体的量降低 40％左右。
? 过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷。
? 控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷。
? 优点：产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤调节剂、杀
死致病菌。
? 缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，
消化污泥不易沉淀。
? 分类：按操作温度分为常温消化、中温消化、高温消化；根
据负荷率分低负荷率、高负荷率。
图 20-8 两级高负荷率厌氧消化系统
? 1,pH值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使污泥的 PH值
下降，随着甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加，
使消化液以保持在一个较为稳定的范围内。由于酸化菌对
PH的适用范围较宽，而甲烷菌对 PH变化非常敏感，消化池
的运行经验表明，最佳的 PH值为 7.0-7.3，消化液的碱度保
持在 2000mg/l以上（以 CaCO3计）。
二, 影响污泥消化的主要因素
? 2.温度：中温消化 33 ℃ ～ 35℃,
高温消化 50 ℃ ～ 55 ℃ 。
? 3.负荷；厌氧消化池的容积取决于厌氧消化的负荷率。
? 4,消化池的搅拌,在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中
的微生物和营养物质 (有机物 )搅拌混合，充分接触，将使得
整个反应器中的物质传递、转化过程加快。一般在消化池的
实际运行中，采用每隔 2h搅拌一次，约搅拌 25min左右，每
天搅拌 12次，共搅拌 5h左右。搅拌方式有螺旋桨搅拌、用鼓
风机或射流器抽吸甲烷气进行搅拌三种。
? 5.有毒有害物质
图 20-15 鼓风机搅拌
三, 消化池的构造
? 消化池：一般是一个锥体或平底的圆池，四周为垂直墙体。
包括集气罩、密封池盖（浮动式、固定式）、池体与下锥体
四部分。
? 消化池的附属设备：加料、排料、加热、搅拌、破渣、集气、
排液、溢流及其他监测防护装置。
图 20-11 消化池构造
图 20-13 固定式盖消化池
图 20－ 12 浮动式盖消化池
设计内容,
? 池体设计：池体选型、确定池的数目和单池容积、确定
池体各部尺寸、布置消化池的各种管道。
? 加热保温系统设计。
? 搅拌设备设计。
四, 消化池的设计计算
五, 沼气 (消化气 )的收集和利用
? 污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。
? 在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全
等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。
? 污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，主要取决于被消
化的挥发固体量。
第五节 污泥的调理
一、概述
? 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合
污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。
? 调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善
污泥的脱水性能。
调
理
方
法
加药调理法
淘洗加药调理法
加热调理法
冷冻调理法
加骨粒调理法
二, 污泥脱水性能的评价指标
2,毛细吸水时间 (CST)
? 其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤
纸上渗透 1cm长度的时间，以秒计。
图 20-17 CST值测定装置示意图
三, 加药调理法
? 原理：用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的
比阻抗 (或 CST)降低。
1.调理剂种类
无机调理剂：铁盐、铝盐、石灰
有机调理剂：高聚合度的聚丙烯酰胺
2,调理剂投加量的确定
做比阻抗 r及 CST与调理剂用量的关系曲线图,确定最佳调理剂
用量和品种。
? 污泥性质：污泥颗粒越小，含固率越大，本身越难脱水的污
泥，其调理剂用量越大。
? 调理剂品种：应根据实验比较选择调理剂品种及用量。
? 污泥调理条件：温度在 10℃ 以上进行； pH影响无机盐类调
理剂的水解产物形态，使调理效果发生变化；调理剂配制浓
度影响高分子调理剂调理效果。污泥与调理剂的完全混合是
非常必要的。
3,影响污泥调理效果的因素
第六节 污泥脱水
一、概述
? 污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而
缩小其体积，减轻其重量。经过脱水处理后，污泥含水率能
从 96%降低到 60%-80%，其体积为原体积 1/10～ 1/5。
二, 污泥的自然干化
围堤和隔墙
输泥槽
滤水层
排水系统
不透水底层
1,污泥
干化床
的构造
支柱和透明顶盖
轻便铁轨
图 20-20 污泥干化床
2,污泥干化床脱水效果的影响因素：气候条件、污泥性质、污
泥调理。
3,污泥干化床的设计
? 决定面积
? 划分块数
干化床面积
?
WS
1 ?
S1— 干化床的有效面积,m2
W— 每年的总排污量,m2/a
δ — 在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度,m
三, 污泥的机械脱水及其设备
机械脱水是污泥脱水的主要方向。主要的脱水机械,
? 转筒离心机
? 板框压滤机
? 带式压滤机
? 真空过滤机
1,带式压滤机
带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有
机聚合物发展的结果。
带式压滤机的构造
带式压滤机的构造
2,污泥离心脱水和转筒式离心机
3,板框压滤机
图 20-26 滤布、滤框和滤布
图 20-27 滤布、滤框和滤布
组合后的工作状况示意图
第七节 污泥的干燥与焚化
? 污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细
管水、吸附水和颗粒内部水的方法。
? 污泥的干燥与焚化设备,
1,转筒式干燥器和焚化炉
2.流化床焚化炉
3,Sevar干燥器
图 20-29 转筒式干燥器流程图
图 20-30 流化床焚化炉流程图
Sevar干燥器
图 20-31 Sevar干燥器构造和流程图
第八节 污泥的管道输送
? 污泥输送中的阻力与流速和粘滞力有关，且粘滞力不为常数，
为非牛顿流体。
? 污泥在输送时的流态分为层流和紊流。
? 层流区的摩阻损失随着污泥的含固率、挥发固体的含量提高
和温度降低而增大。
? 紊流区时可以认为摩阻损失对污泥和水相同而不致产生有影
响的误差。
图 20-32 不同类型的污泥的压头损失的乘数
ν— 流速,m/s
CH— 海森 — 威廉系数。
第 12章 污泥的处理和处置
内蒙古科技大学环境工程教研室
污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术
措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的
形式重新返回到自然环境中。
在排水工程中，将改变污泥性质成为处理，
而安排出路称为处置。
在城市污水处理厂，污水处理和污泥处理所
需的费用基本相等。
第一节
污泥的来源、性质和数量
一, 污泥的来源、性质及主要指标
? 城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的 1％左右（ 0.5-
1.5%），含水率 99.2%左右。
? 来源：栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥。
? 性质：栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中比重较大的无机颗粒含
量较高，所以这二者一般作为垃圾处置。初沉池污泥、二沉
池生物污泥，因富含有机物，容易腐化，破坏环境必须妥善
处理，初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物。
? 处理目的：①降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量
②稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。
1,含水率与含固率：能含水率是污泥中水含量的百分数，含固
率则是污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在 85％以上呈
流态,65％ ~85％时呈塑态，低于 60％呈固态。当含水率变
化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积,
2,挥发性固体：挥发性固体 (用 VSS表示 )，是指污泥中在 600oC
的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污
泥的稳定化程度。
3,污泥中的有毒有害物质：污泥中含有相当数量的氮、磷、钾，
有一定的肥效，但其中也含有有病菌、病毒、寄生虫卵、重
金属等有毒有害物质。
4,污泥的脱水性能：用指数比抗阻值 (r)或毛细吸水时间 (CST)评
价。
w1
w2
s2
s1
2
1
P1 0 0
P1 0 0
P
P
V
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?
???
? 污泥的表征参数,
二, 污泥量
? 计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为
基础。
三,污泥中的水分及其污泥处理的影响
? 游离水：存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，
约占污泥水分的 70％左右。这部分水一般借助外力可与泥粒
分离。
? 毛细水：存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占
污泥水分的 20％左右。也有可能用物理方法分离出来。
? 内部水：黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部 (包括
生物细胞内的水 )的内部水，约占污泥中水分的 10％左右。有
干化才能分离，但也不完全。
1,污泥中的水分
? 污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。
2.污泥中的水分对污泥处理的影响
第二节
污泥的处置及其前处理
一, 污泥的处置
焚烧
投入大海 建材
填埋
农业利用
污泥的
处置
二, 污泥处置的前处理
为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败，污染环
境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果
脱水性能差，则还需调理。
第三节 污泥浓缩
? 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体
积的有效方法。
? 污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。
? 方法：沉降法、气浮法、离心法
一, 沉降法
? 设计参数为停留时间，一般 9－ 12h。浓缩池的上清液，应回
到初沉池前重新处理。
1,间歇式污泥浓缩池
2,连续式污泥浓缩池
? 连续运行的浓缩池可
采用沉淀池的形式，
一般为竖流式 (或辐
流式 )。
设计参数
? 浓缩池的固体通量
[kg/(m2·h)或
kg/(m2·d)]
? 水力负荷 [m3/(m2·h)
或 m3/(m2·d)]
? 水力停留时间 (h或 d)
? 1.气浮浓缩系统的组成：主要由加压溶气装置和气浮分离装
置两部分组成。
二,气浮浓缩池
? 2.气浮浓缩法的主要设计参数
? 污泥负荷：单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单
位,kg/m2.h,kg/m2.d。
? 气固比：溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之
重量比，常用 As表示；用于污泥浓缩一般取,0.01-0.04。
? 水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单
位,m3/m2.h,m3/m2.d,一般 40-80m3/m2.d,2-3.5 m3/m2.h。
? 回流比：加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常
以 R表示，用于污水处理 25－ 50％，用于污泥浓缩需计算确
定。
三, 离心浓缩法
? 原理：利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心
机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩短目的。
? 效果指标,
? 出泥含固率,3分钟停留时间，含固率可达到 4％。
? 固体回收率：浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总
量的比值。
高速旋转的离心机
第四节 污泥的稳定
稳定污泥常用的方法是消化法（厌氧生物处理
法），小型污水处理厂也可采用好氧消化法、氯化
氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得
到稳定。
一, 污泥厌氧消化法的发展和分类
? 目的：污泥中的挥发性固体的量降低 40％左右。
? 过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷。
? 控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷。
? 优点：产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤调节剂、杀
死致病菌。
? 缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，
消化污泥不易沉淀。
? 分类：按操作温度分为常温消化、中温消化、高温消化；根
据负荷率分低负荷率、高负荷率。
图 20-8 两级高负荷率厌氧消化系统
? 1,pH值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使污泥的 PH值
下降，随着甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加，
使消化液以保持在一个较为稳定的范围内。由于酸化菌对
PH的适用范围较宽，而甲烷菌对 PH变化非常敏感，消化池
的运行经验表明，最佳的 PH值为 7.0-7.3，消化液的碱度保
持在 2000mg/l以上（以 CaCO3计）。
二, 影响污泥消化的主要因素
? 2.温度：中温消化 33 ℃ ～ 35℃,
高温消化 50 ℃ ～ 55 ℃ 。
? 3.负荷；厌氧消化池的容积取决于厌氧消化的负荷率。
? 4,消化池的搅拌,在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中
的微生物和营养物质 (有机物 )搅拌混合，充分接触，将使得
整个反应器中的物质传递、转化过程加快。一般在消化池的
实际运行中，采用每隔 2h搅拌一次，约搅拌 25min左右，每
天搅拌 12次，共搅拌 5h左右。搅拌方式有螺旋桨搅拌、用鼓
风机或射流器抽吸甲烷气进行搅拌三种。
? 5.有毒有害物质
图 20-15 鼓风机搅拌
三, 消化池的构造
? 消化池：一般是一个锥体或平底的圆池，四周为垂直墙体。
包括集气罩、密封池盖（浮动式、固定式）、池体与下锥体
四部分。
? 消化池的附属设备：加料、排料、加热、搅拌、破渣、集气、
排液、溢流及其他监测防护装置。
图 20-11 消化池构造
图 20-13 固定式盖消化池
图 20－ 12 浮动式盖消化池
设计内容,
? 池体设计：池体选型、确定池的数目和单池容积、确定
池体各部尺寸、布置消化池的各种管道。
? 加热保温系统设计。
? 搅拌设备设计。
四, 消化池的设计计算
五, 沼气 (消化气 )的收集和利用
? 污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。
? 在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全
等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。
? 污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，主要取决于被消
化的挥发固体量。
第五节 污泥的调理
一、概述
? 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合
污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。
? 调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善
污泥的脱水性能。
调
理
方
法
加药调理法
淘洗加药调理法
加热调理法
冷冻调理法
加骨粒调理法
二, 污泥脱水性能的评价指标
2,毛细吸水时间 (CST)
? 其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤
纸上渗透 1cm长度的时间，以秒计。
图 20-17 CST值测定装置示意图
三, 加药调理法
? 原理：用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的
比阻抗 (或 CST)降低。
1.调理剂种类
无机调理剂：铁盐、铝盐、石灰
有机调理剂：高聚合度的聚丙烯酰胺
2,调理剂投加量的确定
做比阻抗 r及 CST与调理剂用量的关系曲线图,确定最佳调理剂
用量和品种。
? 污泥性质：污泥颗粒越小，含固率越大，本身越难脱水的污
泥，其调理剂用量越大。
? 调理剂品种：应根据实验比较选择调理剂品种及用量。
? 污泥调理条件：温度在 10℃ 以上进行； pH影响无机盐类调
理剂的水解产物形态，使调理效果发生变化；调理剂配制浓
度影响高分子调理剂调理效果。污泥与调理剂的完全混合是
非常必要的。
3,影响污泥调理效果的因素
第六节 污泥脱水
一、概述
? 污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而
缩小其体积，减轻其重量。经过脱水处理后，污泥含水率能
从 96%降低到 60%-80%，其体积为原体积 1/10～ 1/5。
二, 污泥的自然干化
围堤和隔墙
输泥槽
滤水层
排水系统
不透水底层
1,污泥
干化床
的构造
支柱和透明顶盖
轻便铁轨
图 20-20 污泥干化床
2,污泥干化床脱水效果的影响因素：气候条件、污泥性质、污
泥调理。
3,污泥干化床的设计
? 决定面积
? 划分块数
干化床面积
?
WS
1 ?
S1— 干化床的有效面积,m2
W— 每年的总排污量,m2/a
δ — 在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度,m
三, 污泥的机械脱水及其设备
机械脱水是污泥脱水的主要方向。主要的脱水机械,
? 转筒离心机
? 板框压滤机
? 带式压滤机
? 真空过滤机
1,带式压滤机
带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有
机聚合物发展的结果。
带式压滤机的构造
带式压滤机的构造
2,污泥离心脱水和转筒式离心机
3,板框压滤机
图 20-26 滤布、滤框和滤布
图 20-27 滤布、滤框和滤布
组合后的工作状况示意图
第七节 污泥的干燥与焚化
? 污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细
管水、吸附水和颗粒内部水的方法。
? 污泥的干燥与焚化设备,
1,转筒式干燥器和焚化炉
2.流化床焚化炉
3,Sevar干燥器
图 20-29 转筒式干燥器流程图
图 20-30 流化床焚化炉流程图
Sevar干燥器
图 20-31 Sevar干燥器构造和流程图
第八节 污泥的管道输送
? 污泥输送中的阻力与流速和粘滞力有关，且粘滞力不为常数，
为非牛顿流体。
? 污泥在输送时的流态分为层流和紊流。
? 层流区的摩阻损失随着污泥的含固率、挥发固体的含量提高
和温度降低而增大。
? 紊流区时可以认为摩阻损失对污泥和水相同而不致产生有影
响的误差。
图 20-32 不同类型的污泥的压头损失的乘数
ν— 流速,m/s
CH— 海森 — 威廉系数。
