污泥的處理與處置.doc

第九章 污泥的處理與處置第一節(jié) 概述一、污泥的來源 在水處理工程中，主要的污泥來源有以下幾種： 柵渣：格柵或?yàn)V網(wǎng)，呈垃圾狀，量少，易處理和處置； 浮渣：上浮渣和氣浮池，可能多含油脂等，量少； 沉砂池沉渣：沉砂池，比重較大的無機(jī)顆粒，量少； 初沉污泥：初沉池，以無機(jī)物為主，數(shù)量較大，易腐化發(fā)臭，可能含有蟲卵和病變菌，是污泥處理的主要對(duì)象； 二沉污泥：二沉池，剩余的活性污泥，有機(jī)物質(zhì)，含水率高，易腐化發(fā)臭，難脫水，是污泥處理的主要對(duì)象；另外，在給水處理過程中，在原水被凈化時(shí)也會(huì)產(chǎn)生各種污泥，主要是各種化學(xué)污泥，即經(jīng)化學(xué)處理后，除含有原廢水中的懸浮物外，還含有化學(xué)藥劑所產(chǎn)生的沉淀物，易于脫水與壓實(shí)。二、表征污泥性質(zhì)的主要指標(biāo)表征污泥性質(zhì)的主要指標(biāo)有：含水率和含固率、揮發(fā)性固體、有毒有害物質(zhì)的含量以及脫水性能等，下面將分別加以描述。1、含水率與含固率含水率是污泥中含水量的百分?jǐn)?shù)；含固率則是污泥中固體或干污泥含量的百分?jǐn)?shù)；濕泥量與含固率的乘積就是污泥量；含水率降低（即含固量提高）將大大降低濕泥量（即污泥體積）；含水率發(fā)生變化時(shí)，可近似計(jì)算濕污泥的體積；通常：含水率 85%，污泥呈流狀；6585%，污泥呈塑態(tài)； 12時(shí)，可提供Ca(OH)2絮凝體。二、有機(jī)調(diào)理劑：陽粒子型聚丙烯酰胺等三、調(diào)理劑投加量的確定四、調(diào)理效果的影響因素 污泥性質(zhì)； 調(diào)理劑的品種； 投加量； 環(huán)境條件：水溫，pH； 調(diào)理劑的投加順序； 污泥與調(diào)理劑的混合。第四節(jié) 污泥的脫水與干化工藝污泥脫水和干化的目的是除去污泥中的大量水分，縮小其體積，減輕其重量；一般經(jīng)過脫水、干化處理后，污泥含水量能從90%左右下降到6080%，體積減小到僅為原來的1/101/5。自然干化多采用于干化床；機(jī)械脫水多采用板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)、離心脫水機(jī)等。一、自然干化自然干化主要采用的是污泥干化床，其中主要的干化機(jī)理是自然蒸發(fā)與滲透。一般經(jīng)過自然干化處理后的出泥的含水率可接近65%。但由于自然干化床的占的面積較大，一般僅適用于中小規(guī)模的污水處理廠。二、機(jī)械脫水據(jù)統(tǒng)計(jì)，西歐國(guó)家經(jīng)脫水處理的污泥占其污泥總量的69.3%，其中機(jī)械脫水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；主要的脫水機(jī)械有：轉(zhuǎn)筒離心機(jī)、板框壓濾機(jī)、壓式壓濾機(jī)、真空過濾機(jī)，分別占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。1、真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)是早期使用的連續(xù)機(jī)械脫水機(jī)械。2、板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)是最早應(yīng)用于污泥脫水的機(jī)械；間歇操作、基建投資大，過濾能力低；但其濾餅的含固率高、濾液清、藥劑用量少。3、帶壓式壓濾機(jī)合成有機(jī)聚合物(高分子絮凝劑)發(fā)展的結(jié)果；連續(xù)工作、制造容易、操作管理簡(jiǎn)單、附屬設(shè)備較少；但由于絮凝劑較貴，使得其運(yùn)行費(fèi)用較高。4、污泥離心機(jī)技術(shù)和轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)利用離心機(jī)使污泥中的固、液分離；離心力場(chǎng)可達(dá)到重力場(chǎng)的1000倍以上；處理量大，基建和占地少，操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高；可不投入或少投入化學(xué)調(diào)理劑；動(dòng)力費(fèi)用較高。主要有轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)。第五節(jié) 污泥的消化穩(wěn)定工藝所謂的污泥穩(wěn)定化處理是指降低污泥中有機(jī)物的含量，使污泥在后續(xù)處理與處置過程中不致發(fā)生腐敗或變化。主要的穩(wěn)定化技術(shù)包括：污泥的厭氧消化技術(shù)、污泥的好氧消化技術(shù)等。一、污泥的厭氧消化 污泥的厭氧消化技術(shù)已經(jīng)在前面第六章中進(jìn)行了較詳細(xì)的介紹，可以參見其中的厭氧消化池部分。二、污泥的好氧穩(wěn)定污泥的好氧消化技術(shù)對(duì)污泥中揮發(fā)性固體量的降低可接近于厭氧消化法；但需要大量供氧，因而能耗較大，運(yùn)行費(fèi)用高，所以一般只適用于小規(guī)模的廢水廠。其機(jī)理是促使活性污泥進(jìn)入內(nèi)源呼吸階段，通過自身氧化降低污泥中的有機(jī)物的含量，使污泥達(dá)到穩(wěn)定化。其反應(yīng)方程式如下：C5H7NO25CO2+NO3-+3H2O+H+ 只有約80%的細(xì)胞組織能被氧化，剩余的20%則是不能被生物降解的根據(jù)所采用的氧氣來源的不同，又可分為空氣好氧穩(wěn)定和純氧穩(wěn)定法。第六節(jié) 污泥的干燥與焚化污泥的干燥是將脫水污泥通過處理，使污泥中的毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部水得到大部分去除的方法，可以使污泥含水率從6080%降低至1030%左右；污泥焚化是將干燥的污泥中的吸附水和內(nèi)部水以及有機(jī)物全部去除，使含水率降至零，污泥變成灰塵；二者使非常可靠二有效的污泥處理方法，但其設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用都很昂貴。各種干燥器和焚化爐的選擇。第七節(jié) 污泥的利用與最終處置1990年，我國(guó)濕泥量約為500萬m3 ；1995年，我國(guó)濕泥量約為1000萬m3 ；城市污泥利用與最終處置的可能途徑；水處理工程實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目清華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系2003年6月一、必修實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：混凝實(shí)驗(yàn)二：自由沉淀實(shí)驗(yàn)三：氣浮實(shí)驗(yàn)四：過濾實(shí)驗(yàn)五：廢水可生化性實(shí)驗(yàn)六：厭氧污泥活性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)七：污泥過濾脫水二、選擇實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)八：臭氧脫色實(shí)驗(yàn)九：吸附三、演示實(shí)驗(yàn) 虹吸濾池 脈沖澄清池 活性污泥工藝 UASB反應(yīng)器 膜分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)一混凝一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解混凝的現(xiàn)象及過程，凈水作用及影響混凝的主要因素；2、 學(xué)會(huì)求水樣最佳混凝條件（包括投藥量、pH值、水流速度梯度）的基本方法；3、 了解助凝劑對(duì)混凝效果的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理膠體顆粒帶有一定電荷，它們之間的電斥力是膠體穩(wěn)定性的主要因素。膠體表面的電荷值常用電動(dòng)電位表示，又稱為Zeta電位。Zeta電位的高低決定了膠體顆粒之間斥力的大小和影響范圍。一般天然水中的膠體顆粒的Zeta電位約在-30mV以上，投加混凝劑之后，只要該電位降到-15mV左右即可得到較好的混凝效果。相反，當(dāng)Zeta電位降到零，往往不是最佳混凝狀態(tài)。投加混凝劑的多少，直接影響混凝效果。水質(zhì)是千變?nèi)f化的，最佳的投藥量各不相同，必須通過實(shí)驗(yàn)方可確定。在水中投加混凝劑如Al2(SO4)3、FeCl3后，生成的Al(III)、Fe(III)化合物對(duì)膠體的脫穩(wěn)效果不僅受投加的劑量、水中膠體顆粒的濃度、水溫的影響，還受水的pH值影響。如果pH值過低（小于4），則混凝劑水解受到限制，其化合物中很少有高分子物質(zhì)存在，絮凝作用較差。如果pH值過高（大于9-10），它們就會(huì)出現(xiàn)溶解現(xiàn)象，生成帶負(fù)電荷的絡(luò)合離子，也不能很好地發(fā)揮絮凝作用。投加了混凝劑的水中，膠體顆粒脫穩(wěn)后相互聚結(jié)，逐漸變成大的絮凝體，這時(shí)，水流速度梯度G值的大小起著主要的作用。在混凝攪拌實(shí)驗(yàn)中，水流速度梯度G值可按下式計(jì)算：式中：P攪拌功率（J/s）；水的粘度（Pas）；V被攪動(dòng)的水流體積（m3）；本實(shí)驗(yàn)G值可直接由攪拌器顯示板讀出。當(dāng)單獨(dú)使用混凝劑不能取得預(yù)期效果時(shí)，需投加助凝劑以提高混凝效果。助凝劑通常是高分子物質(zhì)，作用機(jī)理是高分子物質(zhì)的吸附架橋，它能改善絮凝體結(jié)構(gòu)，促使細(xì)小而松散的絮粒變得粗大而結(jié)實(shí)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 梅宇SC2000-6智能型六聯(lián)攪拌機(jī)（附6個(gè)1000ml燒杯）；2、 轉(zhuǎn)速表（用于校正攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速）；3、 ORION 828型pH計(jì)；4、 溫度計(jì)；5、 HANNA LP2000濁度儀。四、實(shí)驗(yàn)水樣各組自定實(shí)驗(yàn)水樣。水樣參考：自配水（高嶺土懸濁液）、生活污水、河水等。五、實(shí)驗(yàn)藥劑1、 精制硫酸鋁Al2(SO4)318H2O溶液；2、 氯化鐵FeCl36H2O溶液；3、 聚合氯化鋁Al2(OH)mCl6-mn溶液；4、 聚丙烯酰胺PAM溶液（助凝劑）；5、 濃度為10%的HCl溶液（化學(xué)純）；6、 濃度為10%的NaOH溶液（化學(xué)純）。本實(shí)驗(yàn)提供較高濃度的混凝劑和助凝劑，各組可根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行稀釋。六、實(shí)驗(yàn)方案1、 觀察礬花：于燒杯中加入一定體積的原水并用玻璃棒慢速攪拌，向燒杯中緩慢投加混凝劑并仔細(xì)觀察，直到礬花的出現(xiàn)。2、 實(shí)驗(yàn)水樣千差萬別，對(duì)不同的水樣、不同的混凝劑或助凝劑其最佳混凝條件也各不相同。各組可根據(jù)自己的興趣從以下參考實(shí)驗(yàn)方案中進(jìn)行選擇，也可發(fā)揮創(chuàng)造力自行確定實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案參考：（1） 選取某種混凝劑，比較其對(duì)不同實(shí)驗(yàn)水樣的混凝效果（2） 選取某種實(shí)驗(yàn)水樣，比較不同混凝劑的混凝效果（3） 選取某種實(shí)驗(yàn)水樣，確定某種混凝劑的最佳投加量（4） 選取某種實(shí)驗(yàn)水樣，確定某種混凝劑的最佳pH值（5） 選取某種實(shí)驗(yàn)水樣和混凝劑投加量，確定助凝劑的最佳投加量（6） 選取某種實(shí)驗(yàn)水樣和混凝劑投加量，確定混凝最佳速度梯度注意事項(xiàng)：1、 混凝一般分慢速攪拌和快速攪拌階段，其攪拌速度和攪拌