污泥的處理與處置

1、污泥的處理與處置污泥的處理與處置中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所朱果逸朱果逸污泥處理目的 處理污泥占全部建設(shè)費(fèi)用的20%50%，甚至70%。 污水處理廠產(chǎn)生的污泥占處理水量的0.3%0.5%左右。 污泥含大量有害有毒物質(zhì)，如寄生蟲卵、病原微生物、細(xì)菌、合成有機(jī)物及重金屬離子等；有用物質(zhì)如植物營養(yǎng)素(氮、磷、鉀)、有機(jī)物及水分等。 污泥處理與處置達(dá)到如下目的： (1)使污水處理廠能夠正常運(yùn)行，確保污水處理效果； (2)使有毒有害物質(zhì)得到妥善處理或利用； (3)使容易腐化發(fā)臭的有機(jī)物得到穩(wěn)定處理； (4)使有用物質(zhì)能夠得到綜合利用，變害為利。1.1污泥的分類、性質(zhì)與產(chǎn)生量污

2、泥的分類、性質(zhì)與產(chǎn)生量1.1.1 分類分類1)按成分不同分為：污泥 有機(jī)物為主要成分，初次沉淀池與二次沉淀池的沉淀物均屬污泥。易腐化發(fā)臭，顆粒細(xì)，比重小(約為1.021.006)，含水率高且不易脫水，膠狀結(jié)構(gòu)。沉渣 以無機(jī)物為主要成分的稱沉渣。沉渣的主要性質(zhì)是顆粒較粗，比重較大(約為2左右)，含水率較低且易于脫水，流動性差。沉砂池與某些工業(yè)廢水處理沉淀池的沉淀物屬沉渣。2)按來源不同分為：初次沉淀污泥 來自初次沉淀池。剩余活性污泥 來自活性污泥法后的二次沉淀池。腐殖污泥 來自生物膜法后的二次沉淀池。 （以上3種污泥可統(tǒng)稱為生污泥或新鮮污泥）消化污泥 生污泥經(jīng)厭氧消化或好氧消化處理后，稱為消化污

3、泥或熟污泥?；瘜W(xué)污泥 用化學(xué)沉淀法處理污水后產(chǎn)生的沉淀物稱為化學(xué)污泥或化學(xué)沉渣： 1.1.2 污泥的性質(zhì) 1、污泥含水率 污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。 P1,V1,W1,C1污泥含水率為p2時的污泥體積、重量與固體物濃度； P2,V2,W2,C2污泥含水率變?yōu)閜2時的污泥體積、重量與團(tuán)體物濃度;12122121100100CCppWWVV2、污泥的脫水性能、污泥的脫水性能 污泥的脫水性能可用污泥比阻來衡量，污泥比阻（r）系指在一定壓力下，在單位過濾界面上，單位重量的干污泥所受到的阻力。3、灼燒減量和灼燒殘量、灼燒減量和灼燒殘量4、污泥比重和干物質(zhì)比重、污泥比重和

4、干物質(zhì)比重5、pH值值6、堿度、堿度7、有機(jī)物的含量、有機(jī)物的含量8、有機(jī)酸的含量、有機(jī)酸的含量9、污泥顆粒組成、污泥顆粒組成10、污泥熱值、污泥熱值11、污泥肥分、污泥肥分12、污泥的沉淀、濃縮性能、污泥的沉淀、濃縮性能13、污泥的離心分離性能、污泥的離心分離性能1.2污泥處置基本方法污泥處置基本方法 1.2.1污泥處理處置的原則 污泥的處理處置與其他固體廢物的處理處置一樣，都應(yīng)遵循減量化、穩(wěn)定化、無害化的原則。 1減量化 2穩(wěn)定化 3無害化 污泥處理處置時應(yīng)綜合考慮各種因素，杜絕不確定因素對環(huán)境可能造成的沖擊和意想不到的污染物在不同介質(zhì)之間的轉(zhuǎn)移，對環(huán)境整體而言，要具有安全性和可持續(xù)性。1

5、.2.2污泥處理處置基本工藝流程污泥處理處置基本工藝流程 污泥處理處置的方法很多，污泥處理處置的基本工藝可分為以下幾類：（1）濃縮前處理脫水好氧消化土地還原；（2）濃縮前處理脫水干燥土地還原；（3）濃縮前處理脫水焚燒（或熱分解）灰分填埋；（4）濃縮前處理脫水干燥熔融燒結(jié)做建材；（5）濃縮前處理脫水干燥做燃料；（6）濃縮厭氧消化前處理脫水土地還原；（7）濃縮蒸發(fā)干燥做燃料；（8）濃縮濕法氧化脫水填埋；1.3 污泥濃縮1.3.1重力濃縮重力濃縮 重力濃縮的基本原理是污泥重力濃縮的基本原理是污泥-水懸浮液中的固體在重水懸浮液中的固體在重力作用下沉淀和進(jìn)一步固化的物理過程。力作用下沉淀和進(jìn)一步固化的物

6、理過程。 重力濃縮池上 清 液濃 縮 污 泥進(jìn) 泥進(jìn) 泥濃縮污泥上 清 液圖 26-4間 歇 式 濃 縮 池 示 意 圖圖3間歇式濃縮池示意圖圖4 連續(xù)式重力濃縮池1.3.2機(jī)械濃縮 機(jī)械濃縮設(shè)備主要形式有： 轉(zhuǎn)鼓式濃縮機(jī) 螺旋式濃縮機(jī) 帶式濃縮機(jī) 離心式濃縮機(jī) 前三種是借助于自然重力場的作用(重力式濃縮機(jī))通過投加化學(xué)絮凝藥劑(一般投加有機(jī)高分子絮凝藥劑來抵消水分子間結(jié)合力的。 后一種是借助于人工重力場的作用進(jìn)行污泥“液相”和“固相”分離的機(jī)械。 轉(zhuǎn)鼓濃縮機(jī) 貯泥斗轉(zhuǎn)鼓式濃縮機(jī)污泥泵 混合器濾液沖洗水藥劑污泥濃縮污泥轉(zhuǎn)鼓式濃縮機(jī)工作系統(tǒng)圖螺旋式濃縮機(jī) 螺旋式濃縮機(jī)示意圖 圖26-6 螺旋式濃

7、縮機(jī)示意圖絮凝反應(yīng)器污泥進(jìn)口濾液排出口濃縮污泥泵螺旋式濃縮機(jī)帶式濃縮機(jī) 帶式濃縮機(jī)示意圖 進(jìn)泥濾液真空泵絮凝反應(yīng)器污泥帶式濃縮機(jī)沖洗水噴頭濃縮污泥泵離心機(jī) 離心式濃縮機(jī)示意圖 1.3.3氣浮濃縮 氣浮濃縮是利用固體與水的密度差而產(chǎn)生的浮力，使固體上浮，達(dá)到固液分離，實(shí)現(xiàn)固體濃縮的目的。 對于密度小于1 g/cm3固體，可以直接進(jìn)行上浮分離； 對密度大于1g/cm3的固體，則可通過減小其密度，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。 一般采用將氣泡附著在污泥顆粒周圍的方法，降低固體密度，產(chǎn)生上浮的動力，達(dá)到濃縮的目的。 氣浮濃縮的裝置 氣浮濃縮裝置主要由三部分組成，即布?xì)饣蛉軞庀到y(tǒng)、溶氣釋放系統(tǒng)（存在于加壓溶氣氣浮中

8、）及氣浮分離系統(tǒng)。布?xì)饣蛉軞庀到y(tǒng)指通過布?xì)饣蛉軞庋b置如水泵、葉輪、曝氣裝置、空壓機(jī)、溶氣罐及一些附屬設(shè)備等向水中沖入或溶入氣體的一類系統(tǒng)裝置。溶氣釋放系統(tǒng)設(shè)備一般由溶氣釋放器(或穿孔管、減壓閥)及溶氣水管路組成。溶氣釋放器的功能是將壓力溶氣水通過消能、減壓，使溶入水中的氣體以微氣池的形式釋放出來，并能迅速又均勻地附著到污泥絮體上。氣浮分離系統(tǒng)一般可分為三種類型，即平流式、豎流式及綜合式。（詳見廢水氣浮一章） 氣浮濃縮工藝控制影響氣浮濃縮的因素很多，主要有：壓力循環(huán)比流入污泥濃度停留時間氣固比、污泥種類和性質(zhì)固體負(fù)荷和水力負(fù)荷絮凝劑的使用與否1.5污泥的調(diào)理 1.5.1 污泥調(diào)理概念 污泥水與污

9、泥固體顆粒的結(jié)合力是很強(qiáng)的，如果沒有預(yù)先的處理，即通過化學(xué)的、物理的或者熱工的方法進(jìn)行預(yù)處理，絕大多數(shù)污泥的脫水是非常困難的，這種污泥預(yù)先處理的過程稱為污泥調(diào)理。調(diào)理的目的就是改善污泥脫水的性質(zhì)，減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力，加速污泥脫水過程。 污泥中所含水分大致分為4類：顆粒間的空隙水，約占總水分的70%；毛細(xì)水，即顆粒間毛細(xì)管內(nèi)的水，約占20%，污泥顆粒吸附水和顆粒內(nèi)部水，約占10%。 污泥調(diào)理對于所有污泥都適用，但不同的污泥所能夠達(dá)到的調(diào)理效果不同。污泥調(diào)理的方法很多，但主要的方法有化學(xué)調(diào)理法物理調(diào)理和。1.5.2污泥調(diào)理方法1、化學(xué)調(diào)理方法 化學(xué)調(diào)理就是在需要脫水的污泥中加入化學(xué)混凝藥

10、劑，使污泥顆粒，包括細(xì)小的顆粒及膠體顆粒凝聚、絮凝，以改善其脫水性能。所以需要設(shè)置藥劑溶解、配制、投加設(shè)備。2、物理調(diào)理法 物理調(diào)理是向被調(diào)理的污泥中投加不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，如投加焚燒后的污泥，或者粉煤灰，作為污泥的“支架”結(jié)構(gòu)，以降低或者改善污泥的可壓縮性。物理調(diào)理主要采用的物質(zhì)有：煙道灰、硅藻土、焚燒后的污泥灰、粉煤灰等，其中以煙道灰效果最好。3、熱工調(diào)理法（1）熱處理法 對污泥加熱可加速粒子的熱運(yùn)動，提高粒子碰撞和結(jié)合的頻率，達(dá)到粒子相互間的凝聚。同時污泥中的細(xì)胞體受熱膨脹而破裂，釋放出蛋白質(zhì)和膠質(zhì)、礦物質(zhì)和細(xì)胞膜碎片。膠體結(jié)構(gòu)被破壞，大量釋放出內(nèi)部結(jié)合水，產(chǎn)生脫水收縮作用。進(jìn)而釋放

11、出的有機(jī)物在高溫下受熱水解、溶化，形成由可溶性聚縮氨酸、氨氮、揮發(fā)酸及碳水化合物組成的茶褐色液體。熱調(diào)質(zhì)效果取決于污泥的性質(zhì)、溫度和處理時間等條件。（2）冷凍法 冷凍熔解法是將含大量水分的污泥冷凍，使溫度下降到凝固點(diǎn)以下，污泥開始凍結(jié)，然后加熱熔解。污泥經(jīng)過冷凍-熔解過程，由于溫度發(fā)生大幅度變化，使膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚，顆粒由細(xì)變大，失去了毛細(xì)狀態(tài)。 1.6 污泥脫水 污泥經(jīng)濃縮和消化之后，其含水率仍在96左右，體積很大，不便于運(yùn)輸和使用，為了綜合利用和最終處置，需要進(jìn)一步脫水，提高泥餅的含固率，以減少污泥堆置的占地面積，污泥脫水是整個污泥處理工藝的一個重要步驟或者環(huán)節(jié)。 目的是使固體部分得到富集

12、，減少污泥體積，為污泥的最終處置創(chuàng)造條件。其主要方法有自然干化法和機(jī)械脫水法兩種。污泥的自然干化 圖16 人工濾層干化場污泥的機(jī)械脫水 圖18 滾壓帶式脫水機(jī)（對置滾壓式）圖19 滾壓帶式脫水機(jī)（水平滾壓式）圖20 離心脫水機(jī)圖21 板框式壓濾機(jī)圖22 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)工藝流程圖23 轉(zhuǎn)鼓真空過濾機(jī)1.7污泥的干燥與焚燒污泥的干燥與焚燒 污泥脫水干化后，體積仍較大，為了便于利用與處理，可以進(jìn)一步作干燥處理或焚燒。 干燥處理后，污泥含水率可降至20以下，體積可大大減小，便于運(yùn)輸、利用或最終處理。 通過焚燒可將污泥中水分和有機(jī)雜質(zhì)完全去除，并殺滅病原微生物。污泥干燥與焚燒各有專用設(shè)備，也可以在同一設(shè)備中進(jìn)行。圖24 回轉(zhuǎn)圓筒式干燥器工藝流程1.7.污泥的干燥污泥的干燥常用的污泥干燥設(shè)備有回轉(zhuǎn)圓筒干燥機(jī)、急驟干燥器和帶式干燥器。裝袋秤盤滑動閘門貯倉旋風(fēng)分離器貯倉通風(fēng)機(jī)焚燒爐鏈條爐蓖加泥機(jī)風(fēng)機(jī)加泥倉安全閥蒸汽鼓風(fēng)機(jī)干泥分配器氣閘旋風(fēng)分離器伸縮接頭進(jìn)泥斗混合器熱氣體導(dǎo)管及籠式磨機(jī)排灰至煙囪急驟干燥管圖25 急驟干燥器與焚燒爐圖26 帶式干燥器1.7.2污泥的焚燒設(shè)備污泥的焚燒設(shè)備 污泥焚燒可分為兩種：完全焚燒和濕式燃燒(即不完全使燒)。 污泥所含水分被完全蒸發(fā)、有機(jī)物質(zhì)被完全焚燒，焚燒的最終產(chǎn)