前言：

"随着国民经济的飞速发展和城市化进程的加快，城市工业废水与生活污水的排放量日益增多，其处理过程中必然产生大量含有害无机物质和有机物质的污泥，如果不经处理而直接排放和任意堆放，不但会对环境造成新的污染，而且还会浪费污泥中的有用资源。

早期，由于缺乏严格的污泥排放监管，我国污水处理厂建设存在严重的“重水轻泥”现象。近年来，飞速增长的污泥总量和巨大的潜在风险，使妥善处理处置污泥问题逐渐成为公众及业内人士共同关注的焦点。如何将产生的大量污泥进行因地制宜、因时制宜的处理处置与资源化利用是贯彻落实水资源保护和环境保护基本国策，推动战略性新兴产业的发展，进而实现可持续发展的最重要途径。对现代化的污水处理厂而言，污泥的处理与处置已成为污水处理系统运行中最复杂、成本最高的一部分。

一般地，根据污泥的泥质特性和应用领域，污泥资源化利用可分为污泥能源化利用、污泥材料化利用、污泥农业利用和污泥土地利用。污泥能源化利用是指在一定的温度条件下，将污泥中的有机组分转化为能源或能源物质而实现资源化利用，根据转化途径及产品，污泥能源化可分为污泥焚烧(产热或蒸汽或热电)、污泥水热氧化(产热或蒸汽)、污泥热化学液化(产生物油)、污泥热化学炭化(产生物炭)、污泥热化学气化(产可燃气)和污泥生物气化(产沼气)；污泥材料化利用是指在一定的温度条件下，以污泥中的无机质为原料制备具有某种使用价值的材料，根据制备产品的不同，污泥材料化利用可分为污泥制建筑材料和污泥制吸附材料；污泥农业利用是将污泥中所含的有机组分转化为能促进农业生产的产品，最常用的是污泥制肥料和污泥制蛋白质饲料；污泥土地利用是根据污泥中所含有机质和无机质的特性，将污泥施用于某些特定土壤促进作物生长或作为土地修复材料，根据污泥的泥质特性，污泥土地利用分为污泥农田利用、污泥林地利用、污泥土地修复利用和污泥用作填埋场覆土。

然而，我国污泥处理技术起步较晚，同发达国家相比，我国的污泥处理处置和资源化利用技术还存在一定的差距。为此，在结合目前国内外污泥处理处置技术现状的基础上，著写了这本《污泥资源化处理技术及设备》，对各种污泥资源化处理技术分别进行了系统的介绍，并对各种常用的前处理过程也进行了简要阐述，以期为从事污泥处理与资源化工程的技术人员、科研人员和管理人员提供一定的参考，进而推动我国污泥处理处置技术的发展与进步。

全书分五篇，共18章。第1章概述性地介绍了污泥的来源、分类、特性、危害及相应的处理处置方法和政策解读；第2～第7章为前处理篇，分别介绍了调理、浓缩、机械脱水、石灰稳定、干化、输送等污泥前处理过程；第8～第13章为污泥能源化利用篇，分别介绍了焚烧产热、水热氧化回收热能、热化学液化制液体燃料、热化学炭化制固体燃料、热化学气化制气体燃料和生物气化产沼气的工艺流程、机理和影响因素等内容；第14章和第15章为污泥材料化利用篇，分别介绍了污泥制建筑材料和吸附材料；第16章和第17章为污泥农业利用篇，分别介绍了污泥制肥料和污泥制蛋白质饲料；第18章为污泥土地利用篇，介绍了各种污泥土地利用的原则、方法及效果。

全书由南京工业大学廖传华、杨丽和郭丹丹著写，其中第1、第6、第7、第14、第15、第17、第18章由廖传华著写，第2、第3、第4、第5、第8、第12、第13章由杨丽著写，第9、第10、第11、第16章由郭丹丹著写。全书由廖传华统稿。

全书虽经多次审稿、修改，但污泥资源化处理过程涉及的知识面广，由于笔者水平有限，不妥及疏漏之处在所难免，恳请广大读者不吝赐教，笔者将不胜感激。

著者

目录：

"第1章　绪论 1

1.1　污泥的来源与分类 1

1.1.1　污泥的来源 1

1.1.2　污泥的分类 2

1.2　污泥的性质 4

1.2.1　污泥的物理性质 4

1.2.2　污泥的化学性质 7

1.2.3　污泥的生化性质 10

1.3　污泥的危害 11

1.3.1　污泥对水环境的影响 11

1.3.2　污泥对土壤环境的影响 11

1.3.3　污泥对大气环境的影响 12

1.4　污泥的处理处置方法 13

1.4.1　污泥处理处置的原则 13

1.4.2　污泥处理的方法 14

1.4.3　污泥处置的方法 15

1.5　污泥处理处置政策解读 17

1.5.1　污泥处理政策解读 17

1.5.2　污泥处置政策解读 19

参考文献 22

前处理篇

第2 章　污泥调理 25

2.1　物理调理 25

2.1.1　加热调理 25

2.1.2　冻融调理 27

2.1.3　淘洗调理 28

2.1.4　超声波调理 29

2.1.5　微波调理 29

2.1.6　加骨料调理 29

2.2　化学调理 30

2.2.1　化学调理的机理 30

2.2.2　化学调理剂 30

2.3　生物调理 31

2.3.1　微生物絮凝剂的种类 31

2.3.2　微生物絮凝剂的优缺点 32

2.4　联合调理 32

2.4.1　药剂联用调理 32

2.4.2　物化联用调理 33

2.4.3　污泥混合调理 33

参考文献 33

第3 章　污泥浓缩 36

3.1　重力浓缩 36

3.1.1　重力浓缩的基本原理 37

3.1.2　重力浓缩工艺与设备 37

3.1.3　重力浓缩效果的影响因素 45

3.1.4　重力浓缩池的设计计算 46

3.2　气浮浓缩 48

3.2.1　气浮浓缩的基本原理 48

3.2.2　气浮浓缩工艺与设备 48

3.2.3　气浮浓缩效果的影响因素 52

3.2.4　气浮浓缩池的设计计算 54

3.3　机械浓缩 57

3.3.1　离心浓缩机 57

3.3.2　带式浓缩机 59

3.3.3　螺压浓缩机 59

3.3.4　转筒浓缩机 60

3.4　其他浓缩方法 61

3.4.1　生物气浮浓缩 61

3.4.2　涡凹气浮浓缩 61

3.4.3　离心筛网浓缩 62

3.4.4　微孔滤机浓缩 63

参考文献 63

第4 章　污泥机械脱水 65

4.1　基本原理与方式 65

4.1.1　污泥机械脱水的原理 65

4.1.2　污泥机械脱水的方式 67

4.2　真空过滤脱水 68

4.2.1　真空过滤脱水的工艺流程 68

4.2.2　真空过滤脱水设备 68

4.2.3　真空过滤脱水效果的影响因素 70

4.3　加压过滤脱水 71

4.3.1　加压过滤脱水的工艺流程 71

4.3.2　加压过滤脱水设备 71

4.4　离心脱水 75

4.4.1　离心脱水的工艺流程 75

4.4.2　离心脱水设备 76

4.5　电渗透脱水 79

4.5.1　电渗透脱水的工作机理 80

4.5.2　电渗透脱水效果的影响因素 80

参考文献 81

第5 章　污泥石灰稳定 83

5.1　石灰稳定的机理 83

5.2　石灰稳定的工艺流程 84

5.3　石灰稳定技术的应用 86

参考文献 87

第6章　污泥干化 89

6.1　自然干化 89

6.1.1　太阳能干化 89

6.1.2　生物干化 91

6.1.3　芦苇床干化 92

6.2　人工干化 93

6.2.1　污泥干燥原理 93

6.2.2　干燥速率的影响因素 94

6.2.3　污泥干燥技术 95

6.2.4　污泥干燥设备 96

参考文献 105

第7章　污泥输送 108

7.1　污泥的状态与输送量 108

7.1.1　污泥中水分的存在形式 108

7.1.2　污泥的形态与输送方式 109

7.1.3　污泥的输送量 110

7.2　污泥管道输送 112

7.2.1　污泥管道输送的工艺流程 112

7.2.2　污泥管道输送系统 113

7.2.3　污泥输送管道 114

7.2.4　污泥输送用泵 116

7.2.5　污泥管道输送的问题及对策 119

7.3　胶带输送机 120

7.3.1　输送带 121

7.3.2　托辊 122

7.3.3　驱动装置 124

7.3.4　拉紧装置 124

7.3.5　装料及卸料装置 125

7.3.6　清扫装置 126

7.3.7　制动装置 126

7.4　螺旋输送机 128

7.4.1　有轴螺旋输送机 128

7.4.2　无轴螺旋输送机 131

7.5　链板输送机 132

7.5.1　板式输送机 132

7.5.2　刮板输送机 133

7.5.3　埋刮板输送机 135

7.5.4　FU 链式输送机 135

参考文献 136

能源化利用篇

第8章　污泥焚烧产热 141

8.1　污泥焚烧的原理与过程 141

8.1.1　污泥焚烧的原理 141

8.1.2　污泥焚烧的过程 144

8.1.3　污泥焚烧的影响因素 146

8.2　污泥焚烧工艺 147

8.2.1　污泥单独焚烧工艺 147

8.2.2　污泥混烧工艺 152

8.2.3　污泥焚烧的最佳技术 157

8.3　污泥焚烧设备　 159

8.3.1　多膛焚烧炉 159

8.3.2　流化床焚烧炉 160

8.3.3　回转窑式焚烧炉 163

8.3.4　炉排式焚烧炉 164

8.3.5　电加热红外焚烧炉 165

8.3.6　熔融焚烧炉 166

8.3.7　旋风焚烧炉 167

8.4　焚烧炉的设计 168

8.4.1　质量平衡分析 168

8.4.2　能量平衡分析 169

8.4.3　流化床焚烧炉的设计 170

8.4.4　多膛焚烧炉的设计 172

8.4.5　电加热焚烧炉的设计 172

8.5　污泥焚烧实例 173

8.5.1　造纸污泥的焚烧 173

8.5.2　电镀污泥的焚烧 179

8.5.3　制革污泥的焚烧 180

8.5.4　含油污泥的焚烧 181

8.5.5　污染河湖底泥的焚烧 182

参考文献 183

第9 章　污泥水热氧化回收热能 186

9.1　水热氧化技术的分类 186

9.1.1　湿式氧化 186

9.1.2　超临界水氧化 189

9.2　污泥湿式氧化 189

9.2.1　湿式氧化的工艺流程 189

9.2.2　湿式氧化效果的影响因素 193

9.2.3　湿式氧化的主要设备 196

9.3　污泥超临界水氧化 197

9.3.1　超临界水氧化的工艺流程 197

9.3.2　超临界水氧化反应器 199

参考文献 206

第10 章　污泥热化学液化制液体燃料 209

10.1　污泥热解液化 210

10.1.1　热解的基本原理 210

10.1.2　污泥热解液化过程的影响因素 211

10.1.3　污泥热解液化的工艺流程 213

10.1.4　污泥热解液化产物的特性 214

10.1.5　污泥热解液化产物的加工 216

10.1.6　污泥微波热解液化 218

10.2　污泥水热液化 220

10.2.1　污泥水热液化的工艺流程 220

10.2.2　污泥水热液化的设备 223

10.2.3　污泥水热液化过程的影响因素 223

10.2.4　污泥水热液化产物的特性 225

10.3　污泥水热液化与热解液化的比较 226

参考文献 227

第11章　污泥热化学炭化制固体燃料 230

11.1　污泥热解炭化 230

11.1.1　污泥热解炭化的工艺流程 230

11.1.2　污泥热解炭化过程的影响因素 231

11.1.3　污泥热解炭化产物的特性 232

11.2　污泥水热炭化 232

11.2.1　污泥水热炭化的工艺流程 232

11.2.2　污泥水热炭化过程的影响因素 234

11.2.3　污泥水热炭化废水的组成 235

11.2.4　污泥水热炭化产物的特性 237

参考文献 238

第12 章　污泥热化学气化制气体燃料 240

12.1　污泥热解气化 241

12.1.1　污泥热解气化的工艺流程 241

12.1.2　污泥热解气化过程的影响因素 241

12.1.3　污泥热解气化产物的特性 243

12.2　污泥微波热解气化 244

12.2.1　污泥微波热解的工艺流程 244

12.2.2　污泥微波热解过程的影响因素 245

12.2.3　污泥微波热解的机理 248

12.2.4　污泥微波热解产气特性的影响因素 249

12.3　污泥气化剂气化 252

12.3.1　污泥气化的工艺流程 252

12.3.2　污泥气化过程的影响因素 254

12.3.3　污泥气化设备 255

12.3.4　污泥气化过程的污染物控制 258

12.3.5　污泥气化产物的特性 258

12.3.6　污泥气化技术的应用 259

12.4　污泥水热气化 261

12.4.1　污泥水热气化的工艺流程 261

12.4.2　水热气化过程的影响因素 261

12.4.3　污泥超临界水气化过程的机理 262

12.4.4　污泥超临界水气化工艺 263

12.4.5　污泥超临界水气化过程的影响因素 264

参考文献 265

第13 章　污泥生物气化产沼气 267

13.1　污泥厌氧消化过程 267

13.1.1　污泥厌氧消化过程的机理 267

13.1.2　厌氧消化过程中的微生物菌群 270

13.1.3　厌氧菌群之间的关系及动态平衡 271

13.2　污泥厌氧消化工艺 272

13.2.1　一段式厌氧消化工艺 272

13.2.2　两相式厌氧消化工艺 274

13.2.3　三段式厌氧消化工艺 275

13.2.4　协同厌氧消化工艺 276

13.2.5　热水解+厌氧消化工艺 276

13.2.6　污泥厌氧消化存在的主要问题 277

13.3　污泥厌氧消化过程的影响因素 278

13.3.1　工艺条件的影响 278

13.3.2　环境因素的影响 282

13.4　厌氧消化反应器 286

13.4.1　常规型反应器 287

13.4.2　污泥滞留型反应器 288

13.4.3　附着膜型反应器 294

参考文献 296

材料化利用篇

第14 章　污泥制建筑材料 301

14.1　污泥制建筑材料的途径 301

14.2　污泥烧结制砖 302

14.2.1　污泥烧结砖的生产工艺 302

14.2.2　污泥烧结砖的产品性能 304

14.3　污泥制免烧砖 305

14.3.1　污泥免烧砖的生产原料 305

14.3.2　污泥免烧砖的生产工艺 306

14.3.3　污泥免烧砖强度形成原因 307

14.3.4　污泥免烧砖的产品性能 308

14.4　污泥烧制陶粒 308

14.4.1　污泥烧制陶粒的方法 309

14.4.2　污泥烧制陶粒的工艺路线 309

14.4.3　污泥陶粒的产品性能 312

14.5　污泥生产水泥 313

14.5.1　生产水泥的污泥原料 313

14.5.2　污泥生产水泥的工艺流程 314

14.5.3　污泥水泥的产品性能 315

14.6　污泥制生化纤维板 316

14.6.1　污泥制生化纤维板的工艺过程 316

14.6.2　污泥基生化纤维板质量的影响因素 317

14.7　污泥制轻质填充料和轻质发泡混凝土 317

14.7.1　污泥制轻质填充料 317

14.7.2　污泥制轻质发泡混凝土 318

14.8　污泥熔融制石料 319

14.8.1　污泥熔融石料的制备过程 319

14.8.2　污泥熔融石料的产品性能 319

14.9　污泥制聚合物复合材料 321

14.9.1　污泥聚合物复合材料的制备工艺 321

14.9.2　污泥聚合物复合材料性能的影响因素 321

14.10　污泥制木塑复合材料 322

14.10.1　污泥木塑复合材料的制备工艺 323

14.10.2　污泥木塑复合材料性能的影响因素 323

参考文献 325

第15 章　污泥制吸附材料 329

15.1　污泥活性炭的制备途径 329

15.1.1　单一污泥制备活性炭 329

15.1.2　污泥中添加生物质制备活性炭 330

15.1.3　污泥中添加矿物质制备活性炭 330

15.2　污泥活性炭的活化方法 331

15.2.1　热解活化法 331

15.2.2　物理活化法 332

15.2.3　化学活化法 333

15.2.4　化学物理活化法 335

15.3　污泥活性炭的性能表征 336

15.3.1　污泥活性炭的性能指标 336

15.3.2　ZnCl2 活化法制得污泥活性炭的性能 337

15.3.3　H2SO4 活化法制得污泥活性炭的性能 339

15.3.4　KOH 活化法制得污泥活性炭的性能 340

15.3.5　微波-H3PO4 活化法制得污泥活性炭的性能 340

15.3.6　水蒸气活化法制得污泥活性炭的性能 341

15.3.7　热解活化法制得污泥活性炭的性能 342

15.4　污泥活性炭性能的影响因素 343

15.4.1　活化温度的影响 343

15.4.2　活化时间的影响 344

15.4.3　活化剂浓度的影响 344

15.4.4　升温速率的影响 346

15.4.5　液固比的影响 346

15.5　污泥活性炭的应用 346

15.5.1　废水处理 346

15.5.2　大气污染防治 350

参考文献 353

农业利用篇

第16章　污泥制肥料 357

16.1　污泥堆肥 357

16.1.1　污泥堆肥的原理 357

16.1.2　污泥堆肥的方式 359

16.1.3　污泥堆肥过程的物质变化 359

16.1.4　污泥堆肥的工艺参数 361

16.1.5　堆肥中重金属含量的控制 364

16.1.6　污泥堆肥的农业利用效果 365

16.2　污泥制复混肥 366

16.2.1　污泥复混肥的制备工艺 367

16.2.2　污泥复混肥的技术指标及肥效 368

16.2.3　污泥复混肥的农业利用效果 369

参考文献 372

第17章　污泥制蛋白质饲料 374

17.1　污泥制蛋白质饲料的可行性 374

17.2　污泥蛋白的提取方法 375

17.3　污泥蛋白的加工技术 377

17.4　污泥蛋白的利用 377

参考文献 379

土地利用篇

第18章　污泥土地利用 383

18.1　污泥农田利用 383

18.1.1　污泥的肥效 384

18.1.2　污泥的施用方法 385

18.1.3　污泥农田利用的农业效果 385

18.2　污泥林地利用 387

18.2.1　污泥林业利用 387

18.2.2　污泥林业利用的林业效果 387

18.2.3　污泥园林利用 388

18.2.4　污泥园林利用的绿化效果 388

18.3　污泥土地修复利用 389

18.3.1　干旱半干旱土地的修复 389

18.3.2　严重扰动土地的修复 390

18.3.3　污染土壤的修复 390

18.3.4　牧场的恢复与重建 390

18.4　污泥土地利用的方法与要求 391

18.4.1　土地利用的污泥肥料类型 391

18.4.2　污泥肥料的施用方法 392

18.4.3　污泥土地利用的施用要求 393

18.5　污泥土地利用的控制因素 393

18.5.1　污泥中重金属的控制 393

18.5.2　污泥中有害物的控制 395

18.5.3　污泥中病原物的控制 397

18.5.4　污泥施用率的控制 398

18.5.5　污泥施用年限的控制 399

18.6　污泥用作填埋场覆土 400

18.6.1　填埋场覆土的作用 400

18.6.2　污泥用作日覆土的要求 401

18.6.3　污泥用作日覆土的优点 406

参考文献 406