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污水处理过程中污泥的处置及利用摘要：污水处理的过程就是将污水进行净化的过程，在现代社会生活环境下，产生污水的途径不断增加，建筑行业、餐饮行业以及工业能源行业等等，各种领域在每时每刻都不断地产生不定量的污水，随着环保意识的不断加强，污水的处理不断成为社会民众关注的重要话题，污水的处理不断受到人们的重视。
在这篇文章中主要探讨污泥的处理及回收再利用，对污泥的处理方式进行简单性介绍，探讨在新的科技条件下，污泥的资源回收再利用方式方法。
关键词：污水处理；污泥类型；污泥处理；污泥再利用前言：在污水的处理过程中，要根据污水的不同来源将污水分为不同的类别之后，分类进行处理，只有这样，才能够保证污水得到合理的处理，处理的结果才具有保障。
根据来源的不同，污水可以具体分为工业污水、生活污水、商业污水以及表面径流污水四类，但是无论是哪种类别的污水，在处理的过程中，对于常年积淀而形成的污泥的处理都是重要环节之一。
污泥的处理是污水处理中的关键部分之一。
一、污泥处理简介污水处理过程中的污泥处理，主要指的是对常见积淀的污泥进行处理的环节，将浑浊的污水进行脱水处理、干化处理，对最后形成的固体污泥进行焚烧，达到污泥减量或污泥无害化的效果，降低污泥污染影响。
在通常的情况下，污水处理过程中，存在大量的污泥需要解决是常有的，因此，如何处理这些长期积淀下来的污泥就需要被高度重视。
就如上文提到的污水分类处理一样，在污泥的处理过程中，对于污泥的分类进行简单了解也是十分有必要的。
只有掌握其分类，才能够确定最合理的处理方式。
污泥的分类由生活和工业污水产生的污泥为主要标准，分成两大类。
首先，生活污水排出的污泥分为两大类，物化污泥和活性污泥，其中物化污泥无机混合性污泥，这类污泥的可压缩性和脱水性都属于一般水平，在处理过程中都要更为注重；活性污泥比物化污泥更甚，该种污泥属于微细粒有机污泥，具有亲水性，该污泥的可压缩性能和脱水性能都比较差。
工业废水产生的污泥类别更为繁杂，量也较大。
污水处理厂污泥特性分析一、背景随着城市化进程的加快，城市生活污水的排放量不断增加，但同时也带来了大量的污泥生成。
污水处理厂污泥是指加工城市污水后，产生的固体废弃物。
随着污水处理厂的普及，污泥处理已经成为了一个不可避免的问题。
污泥处理的目的是将污泥稳定化，降低其对环境的影响，实现资源化利用。
二、污泥特性污泥是指经过沉淀、生物反应等过程后从污水中分离出的固体废弃物。
污泥特性是指污泥的成分、含水量、有机物含量、颗粒大小等方面的性质。
2.1 成分污泥成分主要包括水分、无机盐和有机物。
其中水份含量大致在70%-98%之间，无机盐大致占干重的15%-30%，主要为矿化物和膨润土等，有机物主要来源于城市污水，包括悬浮物、生物污泥、沉淀物等。
2.2 含水量污泥含水量是指污泥干重和总重量的比值，通常用百分数表示。
污泥含水量决定了污泥的处理和利用方式。
一般，含水量低的污泥体积小，资源化利用的潜力大。
2.3 有机物含量污泥的有机物含量是指有机质含量的百分数。
一般来说，含水量低的污泥，有机质含量越高，可以作为农田和园林的有机肥料，而含水量高的污泥则更适合作为沼气发酵原料。
2.4 颗粒大小污泥颗粒大小对处理工艺和利用方案都有影响。
粒径较小的污泥可以更容易地流向处理装置中，在处理过程中比较容易进行混合，而粒径较大的污泥则需要进行更多的机械处理才能达到处理要求，如压缩、筛分、干燥等。
三、处理方法污泥处理通常包括体积减少、资源化利用和无害化处理三个方面。
随着科学技术的不断发展，新的污泥处理技术也不断涌现。
3.1 压缩压缩是指对污泥进行机械压缩，使其体积得到压缩和减小，从而达到减少废物体积的目的。
一般采用滤压技术和离心压缩技术。
滤压技术的优点在于需要的电力和资金都比离心压缩技术少，但操作一般需要更多人力，压缩效果也不如离心压缩技术。
离心压缩技术的压缩效果比较好，但机器费用高昂，耗电量大，操作时也会有污泥颗粒飞溅的问题。
3.2 热处理热处理是指将污泥加热到一定温度，使污泥在高温、高压环境中分解，释放出有价值的气体和液体，从而达到无害化处理和资源化利用的目的。
热处理环境污染及其治理2009-11-6 作者: 赵步青关键字: 热处理,环境污染改革开放以来，特别是近10年，民营热处理厂点象雨后春笋般一个个冒了出来。
在浙江某个小镇，从事模具加工和模具热处理的有几十家；一些县市，有汽、摩配、泵业热处理厂点上百家；某一不太发达的小镇，几乎一半人家搞刀具加工制造；个别山区村村点火，处处冒烟，形成一派炽热的热处理气氛。
热处理行业的发展举世瞩目，但对环境造成的危害也有目共睹。
不少民企老总只要金山银山，不要绿水青山，热处理废渣乱倒，废水横流，废气、浓烟、粉尘、噪声扰乱了人们的正常生活。
“稻花香里说丰收，听取蛙声一片”的景象已很少有。
环境污染，城乡均受其害。
2007年10月，中国共产党第十七次全国代表大会把“科学发展观和建设资源节约型、环境友好型社会”写入党章，把建设生态文明作为实现全面小康社会的目标之一，这是非常鼓舞人心的决策。
环境保护是一项基本国策，“节能减排是硬任务，各级政府负总责”。
经过国际金融风暴的洗礼，不景气的热处理厂点倒了不少，而专业化的热处理厂更加壮大，但对环境的污染依然不可小视。
目前各级政府对热处理污染治理正初见成效，但还不尽如人意，仍需各方面齐抓共管，才能实现“碧水、蓝天、绿色”的环保要求。
一、热处理生产对环境的危害热处理生产对环境的危害主要表现在4个方面：废水、废气、废渣、噪声。
人们习惯上称之为“城市四害”。
1. 废水热处理废水大概有8～10种，归纳起来有钡盐废水、硝盐废水、含油酸碱废水。
（1）钡盐废水 主要来自盐浴热处理，高温炉成分为100%氯化钡，中温盐浴大多数单位为氯化钡和氯化钠的混合物，高速钢分级淬火低温盐浴配比为氯化钡∶氯化钾∶氯化钠=5∶3∶2（质量分数）。
淬火后有残盐粘附在工件上要经热水或开水浸泡清洗，其废水中含有钡盐。
不少企业对其不进行处理，而直接进入排水沟，最后流入江河湖海。
有些企业为了掩人耳目，虽也有污水处理池，但只是偶尔向池内加一点硫酸钠，这不是达标排放，而且为应付环保部门检查用的。
水热处理温度对污泥中碳、氮、磷溶出的影响查湘义【摘要】为了提高污泥中有机物和无机物的溶出率,改善污泥的厌氧消化效果,研究了水热温度对污泥中碳、氮、磷溶出的影响.结果表明:水热预处理加速了污泥固体有机物的溶出和水解,提高了污泥中碳、氮、磷的溶出效率.在水热温度为200℃的条件下,可溶性化学需氧量(SCOD)提高了168.76％,氨氮和总氮达到最大溶出率.污泥经过厌氧消化后,污泥中磷酸根和总磷的含量明显降低.【期刊名称】《中国环境管理干部学院学报》【年(卷),期】2018(028)003【总页数】4页(P63-66)【关键词】水热处理温度;剩余污泥;碳、氮、磷【作者】查湘义【作者单位】辽宁省交通高等专科学校建筑工程系,辽宁沈阳110122【正文语种】中文【中图分类】X703我国污泥产生量巨大，并且呈现逐年递增的趋势。
污泥中含有大量的有机物质、氮磷等无机物质以及一些病原菌和重金属等，随意排放易对环境造成污染[1-2]。
因此，污泥的处理和处置所带来的数量大、费用高、难度大问题已经成为污水处理厂的一种负担[3]。
为了解决污泥处理过程中的难题，可以对污泥先进行预处理，以解决污泥中含水率高、泥水不易分离以及污泥有机物水解困难的难题。
而水热处理则能满足以上要求，能够分解污泥中的细胞壁，提高污泥水解效率，进而改善污泥的厌氧消化性能[4-6]。
笔者以剩余污泥作为研究对象，研究了不同水热温度条件下污泥碳、氮、磷的溶出规律，并比较水热处理污泥厌氧消化后其浓度变化规律。
1 实验材料污泥取自某污水处理厂脱水后的污泥，将其配制好固液比5%的泥水混合液后，其各项初始参数见表1，其中含水率、pH、TCOD、TP、TN为污泥混合液的各项指标，SCOD、NH3-N，PO43-均为上清液的各项指标。
表1 污泥的各项指标pH值含水率/%PO43-/（mg·L-1）7.58 76.48 30 625 8 750 1 970.8 579.2 1 302 67.4 TCOD/（mg·L-1）SCOD/（mg·L-1）TN/（mg·L-1）NH3-N/（mg·L-1）TP/（mg·L-1）2 实验装置及方法2.1 实验装置水热预处理装置采用1 L的高压反应釜（型号CJF-1，上海予英仪器有限公司生产，升温速率为5℃/min，温度上升到实验温度后保温0.5 h），厌氧产气装置为实验室自制装置。
污泥处理处置的主要方法1、污泥浓缩浓缩是常用的固液分离方法，可通过两种方式完成：固体上浮至混合液上端，或沉降至混合液底部。
前者一般称为气浮，后者则称为重力浓缩。
污泥浓缩的目的主要是在进行污泥消化或脱水之前，尽量将多余的水分从污泥中分离。
一般来说，污泥浓缩可有效减少污泥处理后续单元如消化、脱水所需的处理容量，而后续单元因容积减少所节省的成本，远高于污泥浓缩单元的设置与运行费用，因此设置污泥浓缩单元有助于降低污泥处理过程的总成本。
2、污泥调理化学调理污泥调理的主要目的是促进污泥的固液分离。
在目前可利用的技术中，最常用的方式是是在污泥中添加混凝剂，如氯化铁、石灰或有机高分子絮凝剂，污泥焚化灰渣也可用作污泥调理剂。
在混浊的液体如污泥中加入混凝剂，可促进固体物质的凝聚，使其更容易与水分离。
近年来有机高分子絮凝剂在污泥调理方面的应用日渐广泛，有机高分子絮凝剂易于处理，所占体积小，使用起来操作简单，且非常有效。
絮凝剂一般在脱水之前注入污泥中，并与污泥充分混合。
热处理另一种污泥调理方法是将污泥在高温（175~230℃）及高压（1000~2000kPa）下加热，污泥固体中的结合水被释放出来，因此可改善污泥的脱水特性。
热处理的优点是污泥调理后的脱水性比使用化学调理剂更佳；缺点是系统的操作与维护较为复杂，同时污泥热处理也会产生高浓度的蒸煮液，当其回流至污水处理厂时，将明显增加处理单元的负荷。
3、污泥稳定污泥稳定的主要目的是利用生化方法降解污泥中的有机固体物质，使污泥更为稳定（减少臭味及腐败），且更容易脱水，同时减少污泥质量。
一般而言，如果直接进行污泥脱水和焚烧，则不需要稳定处理。
污泥稳定有两种基本方式：一种是在密闭的反应器中隔绝氧气下进行，称为厌氧消化；另一种则是在污泥中通入空气，称为好氧消化。
4、污泥脱水真空脱水机真空脱水机由覆盖有过滤材料或滤布的圆柱形滚筒构成，滚筒旋转时部分侵入污泥槽中，而槽中污泥已经过调理。
当滚筒内部有一定真空度时，污泥中的水分便被吸入滚筒，并在滤布表面留下固体物质而形成滤饼。
污油泥处理技术
污油泥处理技术
一、概述
污油泥是一种由油被强烈搅拌组合而成的类似稠糊状物质，又称稠油状污泥或油垢。
污油泥拥有很多危害性，其中包括堵塞管道，因其不能轻易挥发，形成水底污染，耗费较多的清洁维护费用等等。
因此，如何处理好污油泥成为一大挑战，研发处理污油泥的技术也在迅猛发展中。
二、分类
1、热处理法：热处理法是将污油泥通过变温的方式进行清洗，其过程是将污油泥放入加热容器中，并通过不断加热，加速老化，最后将污油泥分离出来形成油和污泥悬浮液。
2、化学处理法：化学处理其实就是采用化学反应净化稠油状污泥，最常用的方法就是采用一种叫“水流旋式油藻处理”的方法，这种方法可以有效地将懒惰型油分解成油脂和油酸，然后分离出悬浮于水中的油和污泥液。
3、电化学除油法：这种处理法把油水混合物在含油环境中的碱电解液中，把碱性离子（氢离子）替代有机物的氢离子，从而达到把油分离出来的目的。
三、优缺点
1、热处理法优点：整个处理过程简单、方便，不会污染环境，可把油水混合物分离出来，可大量处理。
2、化学处理法优点：该方法效果好，能有效分离污油泥，能省去大量的清洁维护费用；
3、电化学除油法优点：处理油水混合能量效率高，节约了处理过程的时间，可以减少流程的污染，增加了维护油和污泥的效率。
四、总结
处理污油泥是一个及其重要的任务，这个任务可以采取不同的技术手段来完成，有热处理法、化学处理法和电化学除油法等。
与每种技术手段各有千秋，优缺点也各具特色。
此外，要想更好、更有效地处理污油泥，还需要建立合理有效的污油泥处理及治理体系。
热水解对污泥厌氧消化可降解性的影响及其机理探究张琦东【摘要】This paper has explored the effect of thermal hydrolysis pretreatment on anaerobic digestion of waste activa-ted sludge(WAS). The results show that,the optimum temperature for thermal hydrolysis is170 ℃,the thermal hy-drolysis pretreatment can promote the production of methane from WAS anaerobic digestion,and its production is 2 561 mL,1.5 times of the raw sludge test group. In addition,the thermal hydrolysis pretreatment can promote the accumula-tion of volatile fatty acids and the reduction of volatile suspended solids(VSS)and the maximum reduction rate of VSS is 34%. The thermal hydrolysis promotes the activity of key enzymes associated with methane generation. The microbial community structure analysis shows that the relative abundance of Firmicutes and Actinobacteria is 35.6% and 3.9% respectively.%本文探究了热水解预处理对剩余污泥(WAS)厌氧消化性能的影响.结果表明170℃是热水解的最佳温度,热水解预处理能够促进污泥厌氧消化产甲烷2561 mL,是原污泥实验组的1.5倍.此外,热水解预处理能够促进挥发性脂肪酸的积累和挥发性悬浮固体的减量化,挥发性悬浮固体(VSS)的最大减量率为34%.热水解促进与甲烷有关关键酶的活性.微生物群落结构分析表明热水解促进Firmicutes和Actinobac-teria的相对丰度,其相对丰度分别为35.6%和3.9%.【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2018(044)002【总页数】4页(P57-60)【关键词】剩余污泥;热水解;甲烷;微生物【作者】张琦东【作者单位】四川建筑职业技术学院四川德阳618000【正文语种】中文0 引言活性污泥法由于其处理效率高、运行成本低等优点而被污水厂广泛采用，然而该工艺会产生大量的剩余污泥(WAS)，WAS中含有大量的病原体，重金属等有毒有害物质，若是剩余污泥得不到有效地处置会对生态环境造成潜在危害[1-3]。
降低污泥比阻的方法有几种
降低污泥比阻的方法有以下几种：
1. 污泥浓缩：通过浓缩污泥，减少污泥体积，从而降低污泥比阻。
常用的浓缩方法有离心浓缩、压滤浓缩、真空过滤浓缩等。
2. 污泥脱水：脱水是指去除污泥中的水分，使污泥变得更干燥。
常用的脱水方法有压滤脱水、离心脱水、真空过滤脱水、化学脱水等。
3. 化学处理：应用化学试剂对污泥进行处理，能够有效改善污泥的特性，降低比阻。
如加入絮凝剂、絮凝剂、凝固剂等。
4. 机械疏松：通过机械手段，如搅拌、搅拌、振动等来疏松污泥，使其颗粒分散，从而降低比阻。
5. 热处理：通过加热污泥，可以达到挥发水分，减少污泥体积，从而降低比阻。
6. 生物处理：利用微生物或生物质对污泥进行处理，可以分解污泥中的有机物质，从而减少污泥的粘稠度，降低比阻。
这些方法可以单独使用，也可以组合使用，根据实际情况选择合适的方法降低污泥比阻。
热处理环境污染及其治理2009-11-6 作者: 赵步青关键字: 热处理,环境污染改革开放以来，特别是近10年，民营热处理厂点象雨后春笋般一个个冒了出来。
在浙江某个小镇，从事模具加工和模具热处理的有几十家；一些县市，有汽、摩配、泵业热处理厂点上百家；某一不太发达的小镇，几乎一半人家搞刀具加工制造；个别山区村村点火，处处冒烟，形成一派炽热的热处理气氛。
热处理行业的发展举世瞩目，但对环境造成的危害也有目共睹。
不少民企老总只要金山银山，不要绿水青山，热处理废渣乱倒，废水横流，废气、浓烟、粉尘、噪声扰乱了人们的正常生活。
“稻花香里说丰收，听取蛙声一片”的景象已很少有。
环境污染，城乡均受其害。
2007年10月，中国共产党第十七次全国代表大会把“科学发展观和建设资源节约型、环境友好型社会”写入党章，把建设生态文明作为实现全面小康社会的目标之一，这是非常鼓舞人心的决策。
环境保护是一项基本国策，“节能减排是硬任务，各级政府负总责”。
经过国际金融风暴的洗礼，不景气的热处理厂点倒了不少，而专业化的热处理厂更加壮大，但对环境的污染依然不可小视。
目前各级政府对热处理污染治理正初见成效，但还不尽如人意，仍需各方面齐抓共管，才能实现“碧水、蓝天、绿色”的环保要求。
一、热处理生产对环境的危害热处理生产对环境的危害主要表现在4个方面：废水、废气、废渣、噪声。
人们习惯上称之为“城市四害”。
1. 废水热处理废水大概有8～10种，归纳起来有钡盐废水、硝盐废水、含油酸碱废水。
（1）钡盐废水 主要来自盐浴热处理，高温炉成分为100%氯化钡，中温盐浴大多数单位为氯化钡和氯化钠的混合物，高速钢分级淬火低温盐浴配比为氯化钡∶氯化钾∶氯化钠=5∶3∶2（质量分数）。
淬火后有残盐粘附在工件上要经热水或开水浸泡清洗，其废水中含有钡盐。
不少企业对其不进行处理，而直接进入排水沟，最后流入江河湖海。
有些企业为了掩人耳目，虽也有污水处理池，但只是偶尔向池内加一点硫酸钠，这不是达标排放，而且为应付环保部门检查用的。
水热处理对污泥的影响随着我国经济和城镇化进程的快速发展，城市污泥发生量迅速增加，对环境的压力也越来越大. 目前污泥的处置方式主要是填埋、焚烧和堆肥，但由于城市污泥含水率高、脱水性能差和重金属含量高等原因[1]，致使60%左右的污泥仍未得到有效处理处置. 另一方面，由于城市污泥中含有大量的有机物和N、 P、 K等对植物生长有益的营养成分，它又是一种廉价的可利用资源[2, 3]. 因此如何有效提高城市污泥脱水性能和固化重金属是污泥资源化利用的关键问题.水热处理作为一种高效的污泥脱水技术受到越来越多的关注. 水热处理技术是通过高温高压饱和蒸汽作用使污泥颗粒碰撞几率增大，使微生物细胞破碎、破坏胶体结构，束缚水含量显著降低并析出为自由水，最终使污泥的脱水性能得到大幅提高. 目前国外系统开展污泥水热脱水应用研究的代表之一是日本东京工业大学的吉川邦夫教授团队[4, 5, 6, 7, 8, 9]. 该团队研究得到的最佳水热处理工艺条件是：反应终温在170~190℃范围内和反应时间为30 min[8]，利用板框压滤机可以将水热处理后的污泥含水量降至50%以下，压滤后的污泥自然风干24 h后含水量低于20%，而且污泥经水热处理后所得固体中碳含量和热值均随着水热反应终温和反应时间的递增而增加. 国内的典型代表，清华大学王伟教授团队详细分析了水热改性污泥水分布特性与脱水性能的变化关系，发现在170℃下水热改性的污泥压滤脱水后含水率可降低至50%左右[10, 11, 12]，在10 t·d-1的示范工程上运行18个月发现180℃下反应30 min后的市政污泥经板框压滤后直接脱水到37%左右. 另一方面，孙雪萍等[13]研究污泥热水解前后Zn、 Cu、 Cd和Pb的形态分布时发现，经热水解后的污泥中重金属主要存在于固相中，且主要以残渣态形式存在，迁移性较水解前有明显的降低. Liang 等[14]也发现经水热处理后污泥中的重金属主要保留在固相中. 由此可见，水热处理技术不但能够显著提高污泥的脱水性能，还具有使污泥中的重金属以残渣态存在的倾向. 但是，目前的污泥水热脱水实验研究和中试基本都在相对较高的水热反应终温(180~200℃)下开展，会导致运行成本偏高，特别是污泥中的营养元素N、 P及K在水热处理过程中的迁移行为还未见有系统的研究报道.因此，本文在较低的水热反应终温160℃下，研究水热处理时间对污泥脱水性能影响，系统考察了污泥中N、 P、 K在水热处理过程中从固相向液相中的迁移规律，以及Zn、 Cu、Pb、 Cr、 Ni、 Cd和As重金属的迁移行为.1 材料与方法1.1 实验材料原污泥(含水率85.25%)采自厦门市某污水处理厂，污水厂采用DE氧化沟处理工艺，污泥处理采用重力浓缩后离心脱水. 污泥在搅拌机上高速均质化后于4℃冰柜中保存待用.实验污泥的基本性质见表 1.表 1 试验污泥的物化性质1.2 水热实验装置及方法污泥水热处理实验在2 L的高压反应釜内(河南巩义市英峪博研仪器设备厂，FCF-2L型)进行，装置示意图如图 1所示. 污泥水热处理方法为：称取样品污泥1.3 kg(记为m1)转移到高压反应釜中，反应釜升温前，通入99.99%的氩气以排除其中氧气，形成惰性气氛，然后拧紧气阀，使反应釜处于密闭状态. 在反应过程中，采用电加热的方式在200 r·min-1的搅拌速度下使物料升温，待反应釜中心温度升至设定温度160℃(0.8 MPa)，维持一定恒温时间(分别为30、 60、 90 和120 min)后关闭电源并降温到室温. 打开反应釜收集釜内的水热处理产物，利用板框压滤机(山东景津环保设备有限公司，XAYG0.6/250-U型)将液体与固体压滤分离，操作条件为10 MPa下压滤10 min. 压滤所得的固相产物在鼓风箱中105℃恒温烘干至恒质量(记为m2)，计算固体回收率(α=[m2/(m1×0.852 5)]×100，以%计). 再将干燥固体研磨后过0.15 mm筛子，保存于干燥箱中备用.图 1 水热处理实验装置示意1.3 产物分析实验样品的工业分析参照《煤的工业分析方法》(GB/T 212-2001)[15]进行. C、 H、 N、S用元素分析仪测定[16]. 水热液的氨氮、亚硝酸盐氮和硝态氮检测分别采用纳氏试剂法、重氮化偶合法和麝香草本法完成，水热液的总氮(TN)用碱性过硫酸钾消解后再采用紫外分光光度法测定. 实验样品中的常量元素，包括K和P等，通过ICP-OES 测定. 微量重金属元素，包括Zn、 Cu、 Cr、 Ni、 Pb、 As和Cd等，通过ICP-MS测定. 为了能够满足ICP-OES 与ICP-MS对样品的要求，对约0.2 g左右的样品在微波消解系统上进行HNO3/HClO4消解[17]，从而得到浓度均一的液态样本. 实验样品中磷的形态的测定采用SEM法测定，SEM法[18]将所提取的磷分为5种：总磷、无机磷、有机磷、非磷灰石无机磷和磷灰石无机磷.2 结果与讨论2.1 水热处理时间对污泥脱水性能的影响为了降低工程上水热处理成本，本研究试图在相对较低的水热处理温度160℃下，通过优化处理时间来达到较好的污泥脱水性能. 图 2为污泥在160℃下不同水热处理时间处理后的脱水性能变化. 与其他研究者相似[19]，污泥含水率均随水热处理时间延长而降低. 从中可知，水热处理后的污泥经压滤脱水后含水率在30 min时为53.46%，60 min时降低到43.17%，60 min以上污泥含水率下降缓慢，120 min时含水率降至36.63%，因此污泥在160℃下的最佳水热处理时间为60 min. Jiang等[8]研究发现，污泥在最佳水热工艺条件(190℃和30 min时间)下处理所得污泥液经机械脱水后含水率大约在55%左右. Neyens等[20]也报道了相类似的结果. 而本研究在适合水热工艺条件(160℃和60 min时间)下处理经板框压滤后的污泥含水率能够降到接近40%，这个程度的含水污泥已经可以满足后续资源化利用，如作为燃料的要求. 其原因可能是各污泥的性质有所不同所致.图 2 水热处理时间对污泥脱水性能的影响2.2 水热处理时间对污泥中氮磷钾的影响2.2.1 水热处理时间对N元素迁移的影响污泥中氮的存在形态主要是蛋白质氮[21]，其次是吡啶氮. 表 2为污泥水热处理后固相产物的元素分析. 对照表 1发现，经水热处理后固相产物中N元素含量较原污泥均有降低，并随着水热处理时间的增加而递减. 水热处理时间为60 min时的N元素含量为3.07%，比原污泥中的4.51%降低了31.82%. 原因为蛋白质在高温高压下首先水解为氨基酸，氨基酸再经过一系列反应分解为氨等含氮类化合物进入液相[22]. 并随着水热时间的延长，蛋白质和氨基酸的分解量逐渐增加，更多的氨等含氮类化合物进入液相.表 2 水热处理后污泥固相产物的元素分析水热液中总氮一般包括无机氮和有机氮，无机氮又包括氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮. 本研究中亚硝酸盐氮(NO2--N)采用重氮化偶合法测定，其检测下限是0.01 mg·L-1. 本研究水热液中亚硝酸盐氮浓度低于检出值，因为具有一定还原性的NO2-不稳定，在水热过程中少量的NO2-氧化为NO3-. 表 3给出了不同水热处理时间后所得水热液中总氮、氨氮和硝酸盐氮的变化情况，其中有机氮的浓度是由总氮浓度减去无机氮浓度计算所得. 可以看出，随着水热处理时间的增加，水热液中总氮浓度不断增加，例如当处理时间由30 min增加到120 min时，水热液中总氮浓度由3 788 mg·L-1增加到5 637 mg·L-1. 这与之前固体产物中氮元素含量不断降低的结果相吻合. 氨氮浓度在60 min前基本保持不变，但在120 min时有所增加. 是因为蛋白质水解所得的氨基酸与糖类物质的水解物发生Maillard反应，并生成含氨杂环化合物. 蛋白质氮是污泥中氮的主要存在形态，处理时间增加使更多的蛋白质水解为氨基酸并进一步转化为氨氮等化合物，致使氨氮浓度增加. 硝酸盐氮的浓度远低于总氮和氨氮的浓度，在87~120 mg·L-1之间变化，说明水热处理时间对硝酸盐氮浓度影响不大. 有机氮浓度的增加是由于Maillard反应产生的含氨杂环化合物和吡啶氮水解所得可溶性含氮有机物不断增加所致.表 3 水热液中的N元素的组成分析从图 3(a)所示的水热处理后N元素在污泥固相和液相中的分布发现，污泥中N元素从固相转移到液相中的量随着水热处理时间的增加而增大，转移率从30 min的39.85%增加到120 min的53.38%.图 3 水热处理后污泥中的氮元素、钾元素和磷元素在固相和液相中的分布2.2.2 水热处理时间对K元素迁移的影响污泥中钾的形态按照溶于水的难易程度可分为水溶性和代换性钾(速效性钾)、非代换性钾(缓效性钾)以及矿物质钾(难溶性钾). 图 4(a)所示为水热处理时间对污泥固体产物和水热液中K的浓度影响情况. 可以看出，经水热处理后，固相产物中的K含量均低于原污泥固体中K的浓度. 在60 min之前，固体产物中K的浓度基本保持不变，而后则逐渐缓慢降低. 对应地，水热液中K的浓度则随水热处理时间的增加逐渐缓慢增加，例如从30 min时的0.46 g·L-1增加到120 min时的0.54 g·L-1. 说明在水热处理过程中，污泥中速效性K几乎完全溶入水热液中，且随着时间的增加，缓效性K也缓慢转变为速效性K进入水热液. 因此从图 3(b)中不难看出，污泥中K元素从固体产物转移到水热液的转移率随着时间的增加而缓慢增加，但仍有57.70%以上K元素残留在固体产物中.图 4 固体产物和水热液中钾和磷浓度的变化情况2.2.3 水热处理时间对P元素迁移的影响污泥中P含量通常高达1%~10%，P元素是污泥中营养元素的重要组成部分[23]. 若污泥作为肥料或者土壤改良剂长期施用会导致P在土壤中的大量富集，增加生物可利用态P向地表水流失的风险. 污泥中P的含量和稳定性决定P的环境风险性. 非磷灰石无机磷(NaOH-P)与Fe、 Mn、 Al氧化物及其氢氧化物结合的磷，属于不稳定态磷. 磷灰石无机磷(HCl-P)一般为与Ca结合的稳定磷. 有机磷(OP)由磷脂、 DNA和磷酸单酯组成，并在环境中呈现出不同的稳定性. Hamdan等[24]研究发现，与含有大量含氧烃基有机物结合的OP稳定性较差，而与含有烃基和芳香族有机物结合的OP稳定性较强. 通常NaOH-P和OP 的含量之和可粗略认为是潜在的可释放P，即生物有效P. 生物有效P是指能够以溶解态磷酸盐释放，并被植物生长所吸收利用的那部分P，也是易向地表水流失的P.水热处理时间对污泥固体产物和水热液中P的浓度影响如图 4(b)所示. 污泥固相产物中P的含量较原污泥固体中均有所增加，如在60 min时，固体产物中的P含量较原污泥固体中增加了12.40%. 在处理时间范围内，固体产物中P的含量在81.01~84.86 g·kg-1之间变化，说明水热处理时间的增加对固体产物中P的含量影响不大. 而水热液中P的浓度有缓慢增加的趋势，例如从30 min时的0.91 g·L-1增加到120 min时的1.09 g·L-1，说明污泥中不稳定性P从固相转移到液相中的量有所增加. 这与固体产物中P的含量随处理时间增加而变化不大有点不一致. 可能是由于固体回收率随着水热处理时间的增加而降低所致，本文中处理时间30、 60、 90和120 min时对应的固体回收率分别为82.87%、 82.47%、81.03%和77.82%. 进一步从图 3(c)中可知，污泥中P元素绝对量从固体产物转移到水热液中的比率随着时间缓慢增加，但有93.06%以上的P元素残留在固体产物中. 污泥在水热处理前，细胞内主要由无机元素和有机物组成，无机元素主要有Na、 Mg、 Ca、 P、 K、 Fe 等，P元素较易与Fe、 Mn、 Al氧化物及其氢氧化物结合为沉淀物残留在固体中，而大量的Na、 Mg、 K等无机元素会随着细胞的破裂释放到液体中. 对于细胞中的有机物在水热过程中发生一系列反应，主要以小分子化合物(如氨氮等)进入液相. 可见水热处理时间对P元素的迁移影响不大.图 5为固体产物中各种形态P的分布情况. 经水热处理后，污泥固体中的OP和HCl-P 所占TP的比例均降低，但水热处理时间的增加对其占比影响不大. 由此可见，污泥中的P在水热处理后虽然几乎全部富集在固体产物中，但是稳定性P占TP的比例有所增加，意味着水热处理有利于将部分不稳定性P转化为稳定性P.图 5 各种形态P在固体产物中的分布2.3 水热反应时间对污泥中重金属迁移的影响污泥中的重金属是制约污泥资源化利用的重要因素，其在固相产物中的含量随水热处理时间的变化如图 6(a)所示. 可以看出，随着水热处理时间的延长，污泥固相中的重金属含量呈现出不一致的变化规律：水热处理时间越长，Cu、 Zn、 Cr和Pb在固相中的富集程度越高，相对于原污泥分别增加23.87%~25.38%、 14.94%~17.33%、 12.25%~23.85%和7.37%~24.68%. As的含量增加缓慢，相对于原污泥增加了0.18%~0.53%.图 6 固体产物和水热液中重金属浓度的变化情况而对于Ni和Cd的含量在水热处理90 min之前均低于原污泥中的含量，随处理时间的继续延长出现增加趋势. 由图 6(b)可知，水热液中重金属含量均低于30 mg·L-1，水热处理后进入液相中的重金属很少.表 4给出不同水热处理时间后污泥中的重金属在固相和液相中的质量分数. 可以看出，经水热处理后，污泥中Cu、 Zn、 Cr和Pb有90%以上留在固相中，As和Cd也有80%以上残留在固相中，而Ni有77%以上留在固相中. 有关研究发现，污泥中重金属的分布与热处理过程和金属元素的特性等因素有关. Yoshida等[25]在研究生活污泥炭化实验中发现低挥发分的As和Hg在炭化过程中易于挥发，而高沸点的重金属如Pb、 Zn、 Cu等则保存在污泥炭中. 本研究中，可能由于水热处理温度较低，因此污泥中重金属基本全部保留在污泥固相中，并随着反应时间的增加呈现出不同的提高趋势. 综上所述，污泥中重金属在水热过程中的迁移行为与元素本身的性质有关. 对于水热处理对重金属元素的固化作用和不同水热条件下的复杂变化，将在今后的工作中进一步明确.具体参见污水宝商城资料或更多相关技术文档。
