污水处理设备处理后污泥的基本特征
① 污水处理设备处理后污泥的来源
污泥是污水处理工程中产生的含水率不同的半固态或者固态物质[11]。有的从污水中直接分离出来的，有的产生于污水处理过程。城市污水处理设备处理后污泥主要有三个来源：首先是污水中的悬浮物被格栅、初沉池拦截沉淀产生的，格栅可以截留污水中较大的悬浮物，初沉池可以去除水中 40%~55%的悬浮物质，初沉池污泥含水率一般在 96%左右，并且容易腐烂变臭；其次是在城市二级污水处理厂中，生物法将高能量的污染物转换为低能量的物质，其中较少一部分高能量有机物转变为二氧化碳和水，更多的有机物用于微生物增殖。微生物利用碳源进行生命活动并繁殖后代，必将会产生过剩的微生物，产生剩余污泥，这类污泥含有的有机物较多，并且不易脱水；第三由于生物除磷工艺需要排出富磷活性污泥必然会产生大量污泥，若用化学除磷也会导致沉淀的产生[12]。
② 污水处理设备处理后污泥的分类
1）按照处理方法和分离过程
按照处理方法和分离过程，污泥可以分为沉淀污泥和生物处理污泥。其中沉淀污泥包括物理沉淀污泥、混凝沉淀污泥和化学沉淀污泥，生物处理污泥指在污水处理设备处理后二级处理过程中产生的污泥，包括活性污泥法产生的剩余污泥以及生物膜法、生物滤池产生的腐殖质污泥。
2）按照化学成分
按照化学成分，污泥分为无机污泥和有机污泥，疏水污泥与亲水污泥。
a.有机污泥指有机物为主的污泥。这种污泥的特性是有机物含量高，容易腐烂发臭，粒径较小，密度小并且含水率高不易脱水。
b.无机质污泥是以无机物为主的污泥。这种污泥的粒径比较大，密度大，含水率低并且比较容易脱水。
3）按照污水处理工艺和阶段
按照污水处理的不同工艺和不同阶段，污泥可以分为以下几类：
a.浮渣 浮渣主要来自格栅、除渣池、初沉池、二沉池等工艺流程，主要包括食物残渣、塑料制品和动植物油脂等物质。
b.生污泥 生污泥指从沉淀池排出来的沉淀物或者悬浮物的总称。这种污泥的含水率高达 95%~97%，有机物含量较高，不易脱水。
c.活性污泥 活性污泥指生物反应池中繁殖的含有各种微生物群体的絮状物。这种污泥含水率高达 99%以上，粒径较小。
d.膨胀污泥 污泥膨胀通常是由丝状菌过度繁殖引起的，使沉淀池中的活性污泥上浮。一般膨胀污泥的污泥指数较高，固体物含量较低。
e.消化污泥 消化污泥指经过厌氧消化或者好氧消化的污泥。如果污泥是在氧充足的条件下进行消化，则称为好氧消化污泥，通常为褐色至深褐色的絮状物体， 并且有陈腐污泥的气味，消化好的污泥易于脱水。好氧消化污泥含水率一般为96%~98%，如果污泥在厌氧条件下进行消化反应，被称为厌氧消化污泥，为深褐色至黑色，并含有大量的气体。消化良好的污泥气味较轻。厌氧消化后的污泥含水率一般为 90%~97%。
f.浓缩污泥 是指生污泥经浓缩处理后得到的污泥。污泥浓缩主要是减缩污泥的间隙水从而降低污泥含水率、减少污泥体积。污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法和离心法等。
g.脱水污泥 脱水污泥是指经脱水处理后的污泥。污泥脱水是将流态的原生、浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种污泥处理方法。经过脱水后，污泥含水率可降低到 55%~80%。污泥脱水方法主要有自然干化法、机械脱水法、造粒法等。自然干化法和机械脱水法适用于污水污泥，造粒法通常用于混凝沉淀的污泥。
h.干化污泥 干化污泥是指经干化处理后得到的污泥。一般干化污泥的含水率低于 10% 。
③ 污水处理设备处理后污泥的性质
污水处理设备处理后污泥的性质通常用以下指标表示：
1）污泥含水率[13]
污泥中所含的水分的重量与污泥的重量之比的百分数称为污泥含水率。下面的式子表示污泥的体积、重量和所含固体物浓度之间的关系
式中 𝑝 , 𝑉 , 𝑊 , 𝐶 —污泥含水率为𝑝 时污泥体积、重量、固体物的浓度。
𝑝 , 𝑉 , 𝑊 , 𝐶 —污泥含水率为𝑝 时污泥体积、重量、固体物的浓度。污水处理设备处理后污泥的含水率取决于污泥中固体的种类和颗粒的大小，一般污泥中故
土颗粒越小，所含的有机物越多，污泥的含水率就越高。
2）挥发性固体和灰分
挥发性固体指污泥在 600℃的马弗炉中燃烧，以气体形式逸出的那部分固体。它近似于污泥中有机物的含量。经过灼烧后残留的那部分固体的质量为灰分，它用来表示污泥中无机物的含量。
3）可消化程度
污泥的可消化程度指污泥中可被消化降解的有机物的数量。污泥中的有机物
一部分是可以被消化降解的，一部分不易或者不能被消化降解。可消化程度可以用下式来表示。
( ) (1.2)
式中， —可消化程度，%；
𝑝 ，𝑝 —分别表示生污泥及可消化污泥的无机物含量，%；
𝑝 ，𝑝 —分别表示生污泥及消化污泥的有机物含量，%； 因此消化污泥量可以用下式计算：
𝑉 ( )V ( ) ( ) (1.3)
式中 𝑉 —消化污泥量， ;
𝑝 —消化污泥的含水率，%，取周平均值；
𝑉 —生污泥量， ，取周平均值；
𝑝 —生污泥含水率，%，取周平均值；
𝑝 —生污泥有机物的含量，%；
—可消化程度，%，取周平均值。
4）湿污泥比重与干污泥比重[13]
湿污泥的质量等于污泥中所含的水分与固体物质的质量之和。湿污泥比重等于湿污泥重量与同体积的水质量之比值。由于水的比重为 1，所以湿污泥比重γ可以用下式计算：
( )
(1.4)
( )
式中 γ—湿污泥比重；
𝑝—湿污泥的含水率，%；
—污泥中干固体物质的平均比重，即干污泥比重。
5）污泥的肥分
污泥中含有大量可供植物生长所必需的肥分（氮、磷、钾）、微量元素和有机腐殖质。其中可供植物生长的植物营养成分的组成主要取决于污水水质和处理工艺。表 1.5 为我国部分城市污水污泥的肥分表[14]：
表 1.5 我国部分城市污水污泥肥分含量（%）
Tab 1.5 The fertilizing ingredient of sewage sludge in some cities of China
污泥种类 总氮 总磷（P2O5） 钾 有机物 灰分
初沉池污泥 2.0 1.0-0.3 0.1-0.3 50-60 40-50
消化污泥（初沉池） 1.6-3.5 0.5-0.7 0.24 25-30 70-75
消化腐殖污泥 2.8-3.1 1.0-1.9 0.1-0.7 - -
活性污泥 3.5-7.1 3.3-4.9 0.2-0.4 50-60 -
6）污泥重金属离子
由于污水处理设备处理后污泥来源于各种生活污水和工业废水，不可避免的会含有一些重金属离子。一般金属离子的含量取决于城市中工业废水的含量与工业性质。表 1.6 是我国城市污水处理设备处理后污泥中重金属含量范围[15]：
表 1.6 中国城市污泥中重金属含量
Tab 1.6 Heavy metal concentration in sewage sludge of China
重金属 样本数 变化范围(mg/kg) 平均值(mg/kg)
Hg 33 0~9.3 2.84
Cd 54 0.05~16.8 2.97
As 26 0.29~47.0 16.1
Ni 35 10.4~374.0 77.5
Pb 55 0.6~669.0 131
Cr 37 0.4~728.0 185
Cu 59 28.4~3068.0 486
Zn 57 168~7384.0 1450
7）污泥的热值
污泥中含有大量的有机物，具有一定的燃烧价值。污水及污泥处理工艺通过影响污泥挥发分的含量而影响污泥热值。陈萌[16]等人对重庆市内的市政污泥进行了研究，发现污泥中挥发分含量对污泥高位热值具有明显影响，含碳氢元素较高的污泥具有较高的热值，排水体质、污水和污泥处理工艺会影响污泥挥发分的含量而影响污泥热值。