第五章固體廢物堆肥技術(shù)

1、第五章第五章 污泥的處理污泥的處理第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n在工業(yè)廢水和生活污水的處理過程中，通常要截留相當(dāng)數(shù)量的 懸浮物質(zhì)，這些物質(zhì)統(tǒng)稱為污泥固體污泥固體。形成污泥固體的懸浮物質(zhì)，可以是廢水中早已存在的，也可以是廢水處理過程中逐漸形成的。前者如各種自然沉淀池中截留的懸浮物質(zhì)；后者如生物處理和化學(xué)處理過程中，由原來的溶解性物質(zhì)和膠體物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來的懸浮物質(zhì)。此外，在進(jìn)行化學(xué)處理時(shí)，投加的化學(xué)藥劑還會帶來各種固體物質(zhì)。污泥固體與水的混合體通稱為污泥污泥，但有時(shí)把含有機(jī)物為主的叫污泥，而把合無機(jī)物為主的叫泥渣。污泥的種類和性質(zhì)污泥的種類和性質(zhì)n污泥的組成、性質(zhì)和數(shù)量主要取決于廢水的來源，同時(shí)還和廢 水

2、處理工藝有密切關(guān)系。按廢水處理工藝的不同，污泥可分為以下幾種：n(1)初次沉淀污泥初次沉淀污泥 來自初次沉淀池，其性質(zhì)隨廢水的成分而異。n(2)腐殖污泥與剩余活性污泥腐殖污泥與剩余活性污泥 來自生物膜法與活性污泥法后的二次沉淀池。前者稱腐殖污泥，后者稱剩余活性污泥。n(3)消化污泥消化污泥 初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥經(jīng)厭氧消化處理后的污泥。n(4)化學(xué)污泥化學(xué)污泥 用混凝、化學(xué)沉淀等化學(xué)法處理廢水，所產(chǎn)生的污泥稱為化學(xué)污泥。污泥的主要特性n(1)污泥固體污泥固體 污泥中的總固體包括溶解物質(zhì)和不溶解物質(zhì)兩部分。前者叫溶解固體，后者叫懸浮固體?？偣腆w、溶解固體和懸浮固體，又各分為穩(wěn)定固體

3、和揮發(fā)固體。揮發(fā)固體是指在600下能被氧化，并以氣體產(chǎn)物逸出的那部分固體，它通常用來表示污泥中的有機(jī)物含量。污泥固體濃度常用mg/L表示，也可用重量百分?jǐn)?shù)表示。n(2)含水率含水率 污泥中水的百分含量叫含水率。固體百分含量和含水率的關(guān)系：固體()十水量(%)100(%)，例如固體濃度為7%，則含水率為93。由于多數(shù)污泥都由親水固體組成，因此含水率一般都很高。不同污泥，其含水率差異很大，對污泥特性有重要影響。n(3) 污泥比重污泥比重 污泥比重指污泥的重量與同體積水重量的比值。 污泥比重主要取決于含水率和固體的比重。固體比重愈大，含水率愈低，則污泥的比重就愈大。生活污泥及類似的工業(yè)污泥的比重一般

4、略大于1。工業(yè)污泥的比重往往很大。n(4)污泥比阻污泥的處理污泥的處理n 污泥含水率高，體積龐大，常含有高濃度有機(jī)物，很不穩(wěn)定，易在微生物作用下腐敗發(fā)臭，并常常含有病原微生物、寄生蟲卵及重金屬離子等有害物質(zhì)，必須進(jìn)行相應(yīng)的處理。n污泥處理的主要內(nèi)容包括穩(wěn)定處理穩(wěn)定處理(生物穩(wěn)生物穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定定、化學(xué)穩(wěn)定)，去水處理去水處理(濃縮、脫水、干化濃縮、脫水、干化)和最最終處置與利用終處置與利用(填地、投海、焚化、濕式氧化及綜填地、投海、焚化、濕式氧化及綜合利用合利用等)。污泥處理與廢水處理相比，設(shè)備復(fù)雜、管理麻煩、費(fèi)用昂貴。第二節(jié)第二節(jié) 污泥水的分類與去除方法污泥水的分類與去除方法 n 按存在狀態(tài)

5、的不同，可分為四種：游離游離水、毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部結(jié)合水水、毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部結(jié)合水。存在于污泥絮體空隙之間的游離水(間隙水)，可借助污泥固體的重力沉降可部分分離出。毛細(xì)水粘附于單個(gè)粒子之間，必須施加更大的外力，使毛細(xì)孔發(fā)生變形后，才能將其部分去除?；瘜W(xué)結(jié)合水，需要通過化學(xué)作用或高溫處理，改變污泥固體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和水分子狀態(tài)，方能將其去除。至于微生物細(xì)胞內(nèi)存在的微量水分，只有在細(xì)胞破裂后，始能去除。污泥濃縮污泥濃縮 n 濃縮的主要目的是減少污泥體積，例如，活性污泥的含水率高達(dá)99.5%，若含水率減到99%，則其體積減為原體積的二分之一。若后續(xù)處理為厭氧消化，則可使消化池容積大大縮?。蝗艉罄m(xù)處

6、理為好氧消化或化學(xué)穩(wěn)定，則可節(jié)約空氣量及藥劑用量。此外，當(dāng)進(jìn)行濕式氧化時(shí)，為了提高污泥的熱值，也需濃縮以增加固體的百分含量。污泥濃縮的技術(shù)界限大致為：活性污泥含水率可降至9798，初次沉淀污泥可降至8590%。 n濃縮有間歇式和連續(xù)式兩種操作方式。濃縮方法分重力濃縮重力濃縮、氣浮濃縮氣浮濃縮和離心濃縮離心濃縮，其中重力濃縮應(yīng)用最廣。n 重力濃縮屬于分層沉降分層沉降。最上面為清水層；其下為濃度均勻的勻降層；再下面為濃度漸變的過渡層；最下面是濃度又趨均勻的壓縮層。四層之間有三個(gè)界面。隨著時(shí)間的轉(zhuǎn)移，界面I(渾液面)以等速v下沉；界面和界面分別以變速v和v上升。到某一時(shí)刻，界面和首先重合，勻降層消失

7、，渾液面由勻速下降轉(zhuǎn)入變速下降，并且速度逐漸減慢。此后不久，界面又與渾液面重合，此時(shí)的渾液面叫臨界面，其上為清水區(qū)，下面是濃度為C2和高度為H2的壓縮層。一般認(rèn)為，臨界面的出現(xiàn)，標(biāo)志著濃縮過程的開始，之前屬于澄清過程。氣浮濃縮n 顯然，重力濃縮法最適于重質(zhì)污泥(如初次原污泥)，對于比重接近于1的輕質(zhì)污泥，如活性污泥，效果不佳，在此情況下，最好采用氣浮濃縮法。澄清水從池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通過水射流器或壓氣機(jī)將空氣引入，然后在溶氣罐內(nèi)溶入水中。溶氣水經(jīng)減壓閥進(jìn)入混合池，與流入該池的新污泥混合。減壓析出的空氣便攜帶固體上浮，形成浮渣層，用刮板刮出使得到分離。采用回流充氣的優(yōu)點(diǎn)是

8、節(jié)省新水、管理方便；缺點(diǎn)是增加回流系統(tǒng)電耗。 其他濃縮方法n 若處理輕質(zhì)污泥，采用離心機(jī)能獲得良好的效果。一些試驗(yàn)表明，盤式離心機(jī)能將濃度為0.5的活性污泥濃縮到56%，其特點(diǎn)是效率高、時(shí)間短、占地少、衛(wèi)生條件好。反滲透法也開始應(yīng)用于濃縮污泥。 污泥的脫水與干化 n 將污泥的含水率降低到8085%以下的操作叫脫水。脫水后的污泥具有固體特性，成泥塊狀，能繼車運(yùn)輸，便于最終處置利用。 n 將脫水污泥的含水率進(jìn)一步降低到5065%以下(最低達(dá)10%)的操作叫干化干化(或稱干燥干燥)?？蓪⒏苫勰喟b成袋，以商品出售。 n 常用的污泥脫水設(shè)施有干化場、過濾機(jī)和離心機(jī)等。 過濾機(jī)過濾機(jī)n 過濾機(jī)過濾機(jī)是

9、應(yīng)用最廣泛的污泥機(jī)械脫水設(shè)備。過濾脫水時(shí)，在外力作用下，污泥中的水分透過濾布，與團(tuán)體分離。分離的污泥水送回廢水處理設(shè)備，截流的固體剝落后運(yùn)走。n污泥過濾性能主要決定于濾餅的阻力。過濾機(jī)的脫水能力可用下式表示：r為單位重量干濾餅的過濾阻力，稱為比阻 n 由上式可知，在過濾壓力、面積、濾布材料已定的條件下，單位時(shí)間濾過的水量與濾液的粘性和濾餅的阻力成反比，也就是說，濾液的粘性和濾餅的比阻決定了污泥的過濾性能。一般而言，污泥顆粒小，粒徑不均勻，有機(jī)顆粒和有機(jī)溶質(zhì)多時(shí)，粘性和比阻就大， 過濾性能就差；反之，就好。 n將上式積分，得：n 這樣，可通過過濾試驗(yàn)測定不同時(shí)間t的濾過水體積V，將t/V與V值繪

10、得一直線，則b為斜率，a為截距，由此得： 顯然，污泥的比阻還與濾餅的可壓縮性有直接關(guān)系。濾餅本身松散，受壓時(shí)易變形成致密者，比阻自然就大；反之，濾餅顆粒有較強(qiáng)硬的空間結(jié)構(gòu)，受壓時(shí)不易變形，比阻自然就小。 n 壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)表示濾餅的可壓縮程度。對于難壓縮的污泥，例如砂等，其s=0，即比阻與壓力無關(guān)；增加過濾壓力并不會同時(shí)增加比阻，因此，增壓對提高過濾機(jī)的生產(chǎn)能力尚有意義。但象活性污泥那樣的易壓縮的污泥，增大壓力，比阻也隨之增加，對提高生產(chǎn)能力并無顯著效果。 污泥的調(diào)理n 為了改善污泥的過濾性能，亦即降低比阻和粘性，減小壓縮系數(shù)，通常采用調(diào)理措施。調(diào)理的作用在于改變污泥的物理結(jié)構(gòu)，使之有利于過

11、濾操作的進(jìn)行。調(diào)理分物理調(diào)理物理調(diào)理、水力調(diào)理水力調(diào)理和化學(xué)調(diào)理化學(xué)調(diào)理3種。 化學(xué)調(diào)理n 化學(xué)調(diào)理采用得較為普遍，其實(shí)質(zhì)是向污泥中投加各種絮凝劑，使污泥形成顆粒大、孔隙多和結(jié)構(gòu)強(qiáng)的濾餅。無機(jī)調(diào)理劑有三氯化鐵、三氯化鋁、硫酸鋁、聚合鋁等；有機(jī)調(diào)理劑有聚丙烯酰胺等。無機(jī)調(diào)理劑價(jià)廉易得，但用量大，pH值的影響大；而有機(jī)調(diào)理劑則與之相反。綜合應(yīng)用23種絮凝劑，混合投配或依次投配，能提高效能。 水力調(diào)理n 水力調(diào)理也叫淘洗，就是先利用處理過的廢水與污泥混合，然后再澄清分離，以此沖洗和稀釋原活泥中的高堿度，帶走細(xì)小固體。消化污泥中的堿度很高，投加三氯化鐵，與之反應(yīng)，需要消耗大量藥劑，因此必須通過淘洗來降

12、低堿度。細(xì)小固體是化學(xué)藥劑的主要 消耗者，且易堵塞濾餅，經(jīng)過淘洗將其沖走，也能降低藥耗，提高過濾性能。淘洗常采用 多級逆流方式進(jìn)行。淘洗液中的BOD和COD含量都很高，需回流到廢水處理設(shè)備去處理。 物理調(diào)理n 物理調(diào)理有加熱。冷凍、添加惰性助濾劑等方法。污泥經(jīng)過160200和115MPa的高壓處理后，不但破壞了肢體結(jié)構(gòu)，提高了脫水性能，而且還能徹底殺滅細(xì)菌，解決衛(wèi)生問題；缺點(diǎn)是氣味大、設(shè)備易腐蝕。反復(fù)冷凍能破壞固體與結(jié)合水的聯(lián)系，提高過濾能力。人工冷凍法成本高，自然冷凍法受氣候條件的影響，故采用較少。污泥中投加無機(jī)助濾劑后，能在濾餅里形成孔隙粗大的骨架，可減少比阻。污泥焚化時(shí)的灰燼、飛灰、鋸末

13、等均可用作助濾劑。 真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)n 真空過濾機(jī)真空過濾機(jī)的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)、連續(xù)運(yùn)行、操作平穩(wěn)、全過程機(jī)械化。它的缺點(diǎn)是多數(shù)污泥須經(jīng)調(diào)理才能過濾，且工序多、費(fèi)用高。 n 轉(zhuǎn)筒式真空過濾機(jī)是應(yīng)用最廣的一種。 壓濾機(jī)n 壓力過濾機(jī)壓力過濾機(jī)簡稱壓濾機(jī)，其特點(diǎn)是作用壓力要比真空抽力大，濾餅含水率低(最低達(dá)50%)。它的缺點(diǎn)是間斷運(yùn)行、拆裝頻繁、濾布易壞、管理麻煩。 滾壓帶式過濾機(jī)n 它由上下兩組同向移動(dòng)的回結(jié)帶組成，上面為金屬絲網(wǎng)作成的壓榨帶，下面為濾布作成的過濾帶。污泥由一端配入，在另一端移動(dòng)的過程中，先經(jīng)過濃縮段，主要依靠重力過濾，使污泥失去流動(dòng)性，然后進(jìn)入壓榨 段。由于上、下兩排支承滾壓

14、軸的擠壓而得到脫水。濾餅含水率可降至7580%。這種脫水設(shè)備的特點(diǎn)是把壓力直接施加在濾布上，用濾布的壓力或張力使污泥脫水，而不需真空或加壓設(shè)備，因此它消耗動(dòng)力少，并可以連續(xù)運(yùn)行。離心脫水機(jī)離心脫水機(jī)n 離心脫水機(jī)離心脫水機(jī)簡稱離心機(jī)，種類很多，其中以中、低速轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)在污泥脫水中應(yīng)用最普遍。該機(jī)的主要構(gòu)件是轉(zhuǎn)筒和裝于筒內(nèi)的螺旋輸泥機(jī)。污泥通過中空軸連續(xù)進(jìn)入衙內(nèi)，由轉(zhuǎn)筒帶動(dòng)污泥高速旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用下，泥水分離形成兩層。螺旋輸泥機(jī)與轉(zhuǎn)筒同向旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速略有差異，即輸泥機(jī)的螺旋刮刀對轉(zhuǎn)筒有相對轉(zhuǎn)動(dòng)，將泥餅由左端推向右端，最后從排泥口排出，澄清水則由另一端排水口流出。 污泥干化n 通常采用加熱法

15、使污泥干化，常用的設(shè)施為回轉(zhuǎn)式圓筒干燥爐回轉(zhuǎn)式圓筒干燥爐。 n干燥爐系統(tǒng)的主體部分是回轉(zhuǎn)爐，爐體為略帶傾斜的回轉(zhuǎn)圓筒。脫水污泥經(jīng)粉碎后，與旋流分離返送回來的細(xì)粉混合，由高端進(jìn)入回轉(zhuǎn)圓筒。高溫空氣從轉(zhuǎn)筒中流過，使污泥干燥。轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)可使污泥團(tuán)塊升起和落下，不斷地被拌和及粉碎，促使其與熱空氣充分 接觸。干化場干化場n 干化場干化場也叫干化床干化床或曬泥場曬泥場，是一種自然脫水設(shè)施。干化場的脫水作用包括：上部蒸發(fā)、底部滲透、中部放泄。蒸發(fā)受自然條件的影響很大，氣溫高、干燥、風(fēng)速大、日曬多的地區(qū)效果好，寒冷多雨地區(qū)效果差。滲透作用主要與滲水層的結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)自然條件和滲水層特征，干化期由數(shù)周至數(shù)月，干

16、化污泥的含水率可降至6575%。n人工濾層干化場第三節(jié)第三節(jié) 污泥穩(wěn)定污泥穩(wěn)定n 二級處理和多數(shù)一級處理的污泥都合有大量有機(jī)物，投放到自然界，仍將受微生物的作用，繼續(xù)對環(huán)境造成危害，所以需采取措施降低其有機(jī)物含量或使其暫時(shí)不產(chǎn)生分解，通常稱之為污泥穩(wěn)定。n污泥穩(wěn)定的方法有生物法和化學(xué)法。生物生物穩(wěn)定穩(wěn)定就是在人工條件下加速微生物對有機(jī)構(gòu)的分解，使之變成穩(wěn)定的無機(jī)物或不易被生物降解的有機(jī)物的過程；化學(xué)穩(wěn)定化學(xué)穩(wěn)定就是采用化學(xué)藥劑殺死微生物，使有機(jī)物在短期內(nèi)不致腐敗的過程。n污泥的好氧消化污泥的好氧消化 n好氧消化是對二級處理的剩余污泥或一、二級處理的混合污泥進(jìn)行持續(xù)曝氣，促使生物細(xì)胞(包括一部分

17、構(gòu)成BOD的有機(jī)物)分解，從而降低揮發(fā)性懸浮固體的含量的方法。在好氧消化過程中，有機(jī)污泥經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化成CO2、NH3、H2等氣體產(chǎn)物，好氧消化包含有完全的生物鏈和復(fù)雜的生物群，和厭氧消化比較，反應(yīng)速率快，在150c條件下，一般只需1520d即可減少揮發(fā)物4050%，而厭氧消化卻需3040d。同時(shí)，好氧消化不易受條件變化的沖擊而破壞，故效果比較穩(wěn)定。 污泥的厭氧消化污泥的厭氧消化n 常見的厭氧消化池有傳統(tǒng)消化池傳統(tǒng)消化池和高速消高速消化池化池，二者的主要區(qū)別在于后者要求攪拌，由此產(chǎn)生了兩種完全不同的運(yùn)行工況。傳統(tǒng)消化池的缺點(diǎn)是，由于分層現(xiàn)象明顯，使細(xì)菌和營養(yǎng)物得不到充分接觸，因而負(fù)荷小、產(chǎn)氣量低，

18、兼之形成浮渣層占去有效容積，造成操作困難。高速消化池污泥處于完全混勻狀態(tài)，克服了前者的缺點(diǎn)，增加了負(fù)荷和產(chǎn)氣率。污泥的化學(xué)穩(wěn)定污泥的化學(xué)穩(wěn)定n化學(xué)穩(wěn)定是向污泥中投加化學(xué)藥劑，以抑制和殺死微生物，消除污泥可能對環(huán)境造成的危害(產(chǎn)生惡臭及傳染疾病)，一般采用的方法有：n(1)石灰穩(wěn)定法石灰穩(wěn)定法 用石灰使污泥的pH提高到1111.5，15下接觸4h，能殺死全部大腸桿菌及沙門氏傷寒桿菌。若采用石灰乳投加則制備麻顱、產(chǎn)生的渣量大，但其脫水性好。n(2)氯穩(wěn)定法氯穩(wěn)定法 氯能殺死病菌，有較長期的穩(wěn)定性。但pH低，過濾性差，而且氯化過程中常發(fā)生有毒的氯胺，給后續(xù)處置帶來一定困難。第四節(jié)第四節(jié) 污泥的綜合利用 用作肥料和改良土壤 有機(jī)污泥中合有豐富的植物營養(yǎng)物質(zhì)，用有機(jī)污泥施肥，既有良好肥效，又能使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，起到改良土壤的作用。其它用途 從工業(yè)廢水泥渣中可以回收工業(yè)原料；低溫干餾有機(jī)污泥能獲得可燃?xì)怏w、氨及焦油，許多有機(jī)污泥還可作為鋪路、制磚、制纖維板和水泥原料。 第五節(jié)第五節(jié) 污泥的最終處置 n(1)堆存堆存 在可資利用的低凹地域，將污泥貯存，不斷排除上清液，使污泥含水宰率降至5060%。 n(2)焚燒焚燒 這是一種常用的處置方法，即借助輔助燃料引火，使焚燒爐內(nèi)溫度升至燃點(diǎn)以上，令其自燒，所產(chǎn)生