水污染控制工程第十八章實(shí)用教案

1、第一節(jié)第一節(jié) 污泥的來源污泥的來源(liyun)(liyun)、性、性質(zhì)和數(shù)量質(zhì)和數(shù)量第1頁/共90頁第一頁，共90頁。一、污泥的來源、性質(zhì)及主要(zhyo)指標(biāo)來源(liyun)處理(chl)目的柵渣沉砂池沉渣初沉池污泥二沉池生物污泥富含有機(jī)物，容易腐化、破壞環(huán)境，必須妥善處置降低含水率，使其變流態(tài)為固態(tài)，同時(shí)減少數(shù)量穩(wěn)定有機(jī)物，使其不易腐化，避免對(duì)環(huán)境造成二次污染。 城市污水廠所產(chǎn)生的污泥量約為處理水體積的1%左右（0.5%1.5%）,含水率99.2%左右。第2頁/共90頁第二頁，共90頁。二沉池柵濾第3頁/共90頁第三頁，共90頁。污泥性質(zhì)(xngzh)表征參數(shù)含水率與含固率揮發(fā)性固體污

2、泥中的有毒有害物質(zhì)污泥的脫水性能含水率是污泥中水含量的百分?jǐn)?shù)，含固率則是污泥中固體或干泥含量的百分?jǐn)?shù)含水率在85以上呈流態(tài),65 85時(shí)呈塑態(tài)，低于60呈固態(tài)當(dāng)含水率變化時(shí)，可近似地用下式計(jì)算濕污泥的體積：1212wwss21100100PPPPVV第4頁/共90頁第四頁，共90頁。污泥(w n)性質(zhì)表征參數(shù)含水率與含固率揮發(fā)性固體污泥中的有毒有害物質(zhì)污泥的脫水性能 揮發(fā)性固體(用VSS表示)，是指污泥中在600C的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體，反映污泥的穩(wěn)定化程度 用指數(shù)比抗阻值(r)或毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)評(píng)價(jià)第5頁/共90頁第五頁，共90頁。二、污泥(w n)量 計(jì)算城市污

3、水廠的污泥量時(shí)，一般以下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(shj)為基礎(chǔ)。第6頁/共90頁第六頁，共90頁。公式(gngsh)估算1. 初沉污泥量)100(1010030PQCV1000SNV 式中：V初沉污泥量，m3/d；Q污水(w shu)流量， m3/d；沉淀池中懸浮物的去除率，%；C0進(jìn)水中懸浮物濃度，mg/L；P污泥含水率，%；污泥密度，以1000kg/m3計(jì)；S每人每天產(chǎn)生的污泥量,一般采用0.30.8L/（d人）;N設(shè)計(jì)人口數(shù)，人。第7頁/共90頁第七頁，共90頁。2. 剩余(shngy)活性污泥量(活性污泥法) (1) 剩余活性污泥量以VSS(揮發(fā)性固體)計(jì):VXKSSYQXvvssde0)(

4、 (2) 剩余活性污泥量以SS計(jì):fXXvssss (3) 剩余活性污泥量以體積計(jì):PXV)100(100SSSS公式(gngsh)估算第8頁/共90頁第八頁，共90頁。三、污泥(w n)中的水分及其對(duì)污泥(w n)處理的影響1. 污泥(w n)中的水分(1) 游離水: 存在于污泥顆粒間隙中的水，稱為間隙水或游離水，約占污泥水分的70左右。這部分水一般借助外力可與泥粒分離。(2) 毛細(xì)水: 存在于污泥顆粒間的毛細(xì)管中，稱為毛細(xì)水，約占污泥水分的20左右。也有可能用物理方法分離出來。(3) 內(nèi)部水: 黏附于污泥顆粒表面的附著水和存在于其內(nèi)部(包括生物細(xì)胞內(nèi)的水)的內(nèi)部水，約占污泥中水分的10左右

5、。有干化才能分離，但也不完全。第9頁/共90頁第九頁，共90頁。第10頁/共90頁第十頁，共90頁。2. 污泥(w n)中的水分對(duì)污泥(w n)處理的影響 污泥處理的方法常取決于污泥的含水率和最終(zu zhn)的處置方式。第11頁/共90頁第十一頁，共90頁。第二節(jié)第二節(jié) 污泥污泥(w n)(w n)的處理工的處理工藝藝第12頁/共90頁第十二頁，共90頁。一、污泥(w n)的處置二、 污泥處置(chzh)的前處理 為了避免污泥進(jìn)入環(huán)境時(shí)，其有機(jī)(yuj)部分發(fā)生腐敗,污染環(huán)境，常在脫水之前先進(jìn)行降解，稱穩(wěn)定。經(jīng)過穩(wěn)定的污泥如果脫水性能差，則還需調(diào)理。農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒投放海洋建材第13頁/共

6、90頁第十三頁，共90頁。污泥處理與處置第14頁/共90頁第十四頁，共90頁。第三節(jié)第三節(jié) 污污 泥泥 濃濃 縮縮第15頁/共90頁第十五頁，共90頁。 污泥濃縮(nn su)是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。 污泥濃縮主要(zhyo)減縮污泥的間隙水。方法重力法氣浮法離心法第16頁/共90頁第十六頁，共90頁。一、重力(zhngl)濃縮 重力濃縮主要(zhyo)用于濃縮初沉污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。1. 間隙(jin x)式污泥濃縮池 設(shè)計(jì)參數(shù)為停留時(shí)間，一般為912h。 濃縮池的上清液，應(yīng)回到初沉池前重新處理。第17頁/共90頁第十七頁，共90頁。2. 連續(xù)式污泥(w

7、 n)濃縮池 連續(xù)運(yùn)行的濃縮(nn su)池可采用沉淀池的形式，一般為豎流式(或輻流式)。設(shè)計(jì)參數(shù):濃縮池的固體通量kg/(m2h)或kg/(m2d)水力負(fù)荷m3/(m2h)或m3/(m2d)水力停留時(shí)間(h或d)第18頁/共90頁第十八頁，共90頁。二、 氣浮濃縮(nn su)法 氣浮濃縮是依靠微小氣泡(qpo)與污泥顆粒產(chǎn)生黏附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮，并得到濃縮。1. 氣浮濃縮(nn su)系統(tǒng)的組成 氣浮濃縮系統(tǒng)主要由加壓溶氣裝置和氣浮分離裝置兩部分組成。第19頁/共90頁第十九頁，共90頁。2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)(shj)參數(shù)主要設(shè)計(jì)(shj)參數(shù):污泥(w n)負(fù)荷氣

8、固比水力負(fù)荷回流比單位時(shí)間內(nèi)，通過氣浮池?cái)嗝娴母晒腆w量，單位為kg/（m2.h）或kg/（m2.d）第20頁/共90頁第二十頁，共90頁。氣浮池污泥(w n)負(fù)荷:第21頁/共90頁第二十一頁，共90頁。2. 氣浮濃縮法的主要(zhyo)設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)(shj)參數(shù):污泥(w n)負(fù)荷氣固比水力負(fù)荷回流比溶氣水經(jīng)減壓釋放出的空氣量與需濃縮的固體量之質(zhì)量比，常用As表示；用于污泥濃縮一般取0.010.04第22頁/共90頁第二十二頁，共90頁。2. 氣浮濃縮法的主要(zhyo)設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)(shj)參數(shù):污泥(w n)負(fù)荷氣固比水力負(fù)荷回流比單位時(shí)間內(nèi)，通過氣浮池?cái)嗝娴奶幚硭?，單位為m3

9、/（m2.h）為 m3/（m2.d），一般4080m3/（m2.d）或 23.5 m3/（m2.h)。第23頁/共90頁第二十三頁，共90頁。2. 氣浮濃縮法的主要(zhyo)設(shè)計(jì)參數(shù)主要(zhyo)設(shè)計(jì)參數(shù):污泥(w n)負(fù)荷氣固比水力負(fù)荷回流比加壓溶氣水量與需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示，用于污水處理時(shí)取25%50% ，用于污泥濃縮需計(jì)算確定第24頁/共90頁第二十四頁，共90頁。三、離心(lxn)濃縮法原 理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)中受到不同的離心力而使兩者分離，達(dá)到濃縮的目的效果指標(biāo)出泥含固率，3min停留時(shí)間，含固率可達(dá)到4固體回收率濃縮后污泥的固體總

10、量與入流污泥中的固體總量的比值第25頁/共90頁第二十五頁，共90頁。污泥種類污泥種類入流污泥入流污泥含固率含固率/%濃縮后污泥濃縮后污泥含固率含固率/%高分子聚合物需要量高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固體）污泥干固體）固體物質(zhì)固體物質(zhì)回收率回收率/%剩余活性污泥剩余活性污泥0.51.5810085900.51.59095厭氧消化污泥厭氧消化污51.59095普通生物濾池污泥普通生物濾池污泥2389090959110.751.59597轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)用于污泥濃縮的運(yùn)行(ynxng)參數(shù)第26頁/共90頁第二十六頁，共90頁。剩余污泥(w n)離心濃縮第27頁/

11、共90頁第二十七頁，共90頁。第四節(jié)第四節(jié) 污泥污泥(w n)的穩(wěn)定的穩(wěn)定第28頁/共90頁第二十八頁，共90頁。污泥(w n)穩(wěn)定化的處理方法: 厭氧消化(xiohu)法 好氧消化(xiohu)法 氯化氧化法 石灰穩(wěn)定法 熱處理法第29頁/共90頁第二十九頁，共90頁。 常用方法 厭氧消化目 的污泥中的揮發(fā)性固體的量降低40左右過 程水解、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷控制過程固態(tài)物的水解、液化、產(chǎn)甲烷優(yōu) 點(diǎn)產(chǎn)生能量使污泥固體總量減少作土壤調(diào)節(jié)劑殺死致病菌缺 點(diǎn)投資大運(yùn)行易受環(huán)境條件的影響消化污泥不易沉淀消化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)第30頁/共90頁第三十頁，共90頁。第31頁/共90頁第三十一頁，共90頁。兩級(jí)高

12、負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng)(xiohu xtng)第32頁/共90頁第三十二頁，共90頁。第33頁/共90頁第三十三頁，共90頁。二、 影響污泥消化(xiohu)的主要因素1. pH和堿度最佳(zu ji)為7.07.3厭氧消化產(chǎn)生有機(jī)酸pH甲烷菌分解有機(jī)酸時(shí)產(chǎn)生的重碳酸鹽不斷增加2. 溫度中溫：3335C高溫：5055C第34頁/共90頁第三十四頁，共90頁。3. 負(fù)荷(fh) 厭氧消化(xiohu)池的容積決定于厭氧消化(xiohu)的負(fù)荷率。表達(dá)方式容積負(fù)荷參數(shù)為投配率日進(jìn)入的污泥量與池子容積之比，在一定程度上反映了污泥在消化池中的停留時(shí)間有機(jī)物負(fù)荷參數(shù)為有機(jī)負(fù)荷率每日進(jìn)入的干泥量與池子容積之比

13、消化時(shí)間進(jìn)行復(fù)核第35頁/共90頁第三十五頁，共90頁。4. 消化(xiohu)池的攪拌 在有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程中，讓反應(yīng)器中的微生物和營養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物)攪拌(jiobn)混合，充分接觸，將使得整個(gè)反應(yīng)器中的物質(zhì)傳遞、轉(zhuǎn)化過程加快。5. 有毒有害物質(zhì)作用使池內(nèi)污泥濃度分布均勻，利于微生物生長(zhǎng)繁殖釋放有害氣體使環(huán)境因素在反應(yīng)器內(nèi)保持均勻第36頁/共90頁第三十六頁，共90頁。沼氣風(fēng)機(jī)(fn j)攪拌第37頁/共90頁第三十七頁，共90頁。三、 消化(xiohu)池的構(gòu)造主要(zhyo)設(shè)備攪拌螺旋漿鼓風(fēng)機(jī)射流器抽吸污泥氣破渣用自來水或污泥上清液噴淋將循環(huán)污泥或污泥液送到浮渣層上用鼓風(fēng)機(jī)或用射流器

14、抽吸污泥氣進(jìn)行攪拌集氣排液溢流監(jiān)測(cè)防護(hù)裝置加料，排料附屬設(shè)備消化池浮動(dòng)式頂蓋固定式頂蓋加熱池外加熱池內(nèi)加熱第38頁/共90頁第三十八頁，共90頁。消化(xiohu)池構(gòu)造第39頁/共90頁第三十九頁，共90頁。浮動(dòng)式蓋消化(xiohu)池第40頁/共90頁第四十頁，共90頁。固定式蓋消化(xiohu)池第41頁/共90頁第四十一頁，共90頁。螺旋漿攪拌(jiobn)的消化池第42頁/共90頁第四十二頁，共90頁。污泥(w n)消化池第43頁/共90頁第四十三頁，共90頁。大型厭氧生物處理第44頁/共90頁第四十四頁，共90頁。沼氣(zhoq)攪拌壓縮機(jī)第45頁/共90頁第四十五頁，共90頁。熱

15、交換器第46頁/共90頁第四十六頁，共90頁。貯氣罐第47頁/共90頁第四十七頁，共90頁。四、消化(xiohu)池的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容(nirng)池體設(shè)計(jì)加熱保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)攪拌設(shè)備設(shè)計(jì)池體選型確定池的數(shù)目和單池容積確定池體各部尺寸布置消化池的各種管道第48頁/共90頁第四十八頁，共90頁。 消化池有效容積按每天處理污泥量及污泥投配率進(jìn)行計(jì)算：100pVV消化池座數(shù)n：0VVn 消化池有效容積按有機(jī)負(fù)荷(Ns)計(jì)算：sLcVV式中：V消化(xiohu)池有效容積，m3； V每天要處理的污泥量，m3/d； p污泥投配率，城市污水廠高負(fù)荷率消化(xiohu)池，當(dāng)消化(xiohu)溫度為3035時(shí)，p可

16、取6%18%； c揮發(fā)性固體濃度， VSS Ls單位容積消化(xiohu)池污泥（VSS）負(fù)荷率， kg VSS/（m3/d）。第49頁/共90頁第四十九頁，共90頁。計(jì)算(j sun)消化池的構(gòu)造尺寸： 消化池必須附設(shè)各種( zhn)管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼氣管和取樣管。第50頁/共90頁第五十頁，共90頁。第五節(jié)第五節(jié) 污泥污泥(w n)脫水脫水第51頁/共90頁第五十一頁，共90頁。 消化污泥(w n)、剩余活性污泥(w n)、剩余活性污泥(w n)與初沉污泥(w n)的混合污泥(w n)等在脫水之前應(yīng)進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥(w n)的脫水性能。 調(diào)理就是破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)、

17、減少(jinsho)泥水間的親和力，改善污泥的脫水性能。方法加藥調(diào)理法淘洗加藥調(diào)理法加熱調(diào)理法冷凍調(diào)理法加骨粒調(diào)理法 污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細(xì)水和表面附著水，從而(cng r)縮小其體積，減輕其質(zhì)量。第52頁/共90頁第五十二頁，共90頁。 加藥調(diào)理(tio l)法原理用化學(xué)藥品破壞泥水間的親和力，通過調(diào)理使污泥的比阻抗 (或CST)降低1. 調(diào)理(tio l)劑種類無機(jī)調(diào)理劑有機(jī)調(diào)理劑2. 調(diào)理(tio l)劑投加量的確定 作比阻抗r及CST與調(diào)理劑用量的關(guān)系曲線圖確定最佳調(diào)理劑用量和品種。第53頁/共90頁第五十三頁，共90頁。3. 影響污泥調(diào)理效果(xiogu)的因素污泥(w n

18、)性質(zhì)調(diào)理(tio l)劑品種污泥調(diào)理?xiàng)l件溫度pH調(diào)理劑配制濃度混合條件第54頁/共90頁第五十四頁，共90頁。二、 污泥(w n)的自然干化1. 污泥(w n)干化床的構(gòu)造圍堤和隔墻輸泥槽濾水層排水系統(tǒng)不透水底層支柱和透明頂蓋輕便鐵軌第55頁/共90頁第五十五頁，共90頁。污泥(w n)干化床第56頁/共90頁第五十六頁，共90頁。2. 污泥干化床脫水效果的影響因素氣候條件污泥性質(zhì)污泥調(diào)理3. 污泥干化床的設(shè)計(jì)決定面積劃分塊數(shù)干化床面積ThVA 第57頁/共90頁第五十七頁，共90頁。三、 污泥的機(jī)械(jxi)脫水及其設(shè)備脫水機(jī)械轉(zhuǎn)筒離心機(jī)板框壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)真空過濾機(jī)1. 帶式壓濾機(jī) 帶式

19、壓濾機(jī)工藝(gngy)的開發(fā)成功的關(guān)鍵是濾帶的開發(fā)，是合成有機(jī)聚合物發(fā)展的結(jié)果。第58頁/共90頁第五十八頁，共90頁。污泥脫水(tu shu)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)1. 比阻抗(zkng)值r 當(dāng)p為常數(shù)值時(shí)，可積分并整理成為下式：pARVpArVtm)2(2由此c22bpAr 比阻抗值的物理意義是單位干重濾餅(l bn)的阻力，比阻抗值越大的污泥，越難過濾，其脫水性能也差。bpAr2c2t/V與V呈直線關(guān)系，其斜率為：第59頁/共90頁第五十九頁，共90頁。(1) 帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造(guzo):第60頁/共90頁第六十頁，共90頁。第61頁/共90頁第六十一頁，共90頁。第62頁/共90頁第六十二

20、頁，共90頁。第63頁/共90頁第六十三頁，共90頁。第64頁/共90頁第六十四頁，共90頁。(2) 帶式壓濾機(jī)的選用(xunyng): 通常根據(jù)帶式壓濾機(jī)生產(chǎn)能力、污泥量來確定所需濾機(jī)寬度和臺(tái)數(shù)(一般不少于2臺(tái))，并需繪制脫水(tu shu)車間設(shè)備布置圖。2. 污泥(w n)離心脫水和轉(zhuǎn)筒式離心機(jī) 污泥離心脫水的原理與離心分離、離心濃縮相同，即利用轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥中的固體和液體分離。(1) 轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)的構(gòu)造和脫水過程:第65頁/共90頁第六十五頁，共90頁。轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)構(gòu)造(guzo)圖第66頁/共90頁第六十六頁，共90頁。污泥(w n)切割機(jī)第67頁/共90頁第六十七頁，共90頁。進(jìn)泥螺桿泵第68頁/共90頁第六十八頁，共90頁。脫水(tu shu)用高分子絮凝劑第69頁/共90頁第六十九頁，共90頁。溶藥與投加裝置(zhungzh)第70頁/共90頁第七十頁，共90頁。加藥螺桿泵第71頁/共90頁第七十一頁，共90頁。藥液后稀釋(xsh)裝置第72頁/共90頁第七十二頁，共90頁。臥螺離心(lxn)脫水機(jī)第73頁/共90頁第七十三頁，共90頁。脫水上清液加入(jir)污泥儲(chǔ)罐第74頁/共90頁第七十四頁，共90頁。污泥(w n)離心脫水機(jī)第75頁/共90頁第七十五頁，共90頁。脫水(tu shu)后的干泥第76頁/共90頁第七十六頁，共90頁。脫水機(jī)加藥裝置(zhung