《水污染控制工程》污泥的處理與處置

1、第十章 污泥的處理和處置第一節(jié) 污泥的來(lái)源、特性和數(shù)量第二節(jié) 污泥的處理工藝第三節(jié) 污泥濃縮第四節(jié) 污泥穩(wěn)定第五節(jié) 污 泥 脫 水第六節(jié) 污泥的最終處理 污泥的處理和處置，就是要通過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，使污泥得到再利用或以某種不損害環(huán)境的形式重新返回到自然環(huán)境中。第一節(jié) 污泥的來(lái)源、特性和數(shù)量一、污泥的來(lái)源、性質(zhì)及主要指標(biāo)來(lái)源處理目的初沉池污泥二沉池生物污泥消化污泥化學(xué)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)減小體積穩(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

2、。污泥特性含水率與含固率揮發(fā)性固體污泥相對(duì)密度和污泥體積污泥固體的組分 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 城鎮(zhèn)污水處理廠污泥固體組分主要為蛋白質(zhì)、纖維素、油脂、氮、磷等污泥特性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)含水率含固率100含水率與含固率揮發(fā)性固體污泥相對(duì)密度和污泥體積污泥固體的組分污泥特性含水率與含固率揮發(fā)性固體污泥相對(duì)密度和污泥體積V污泥固體的組分 指污泥質(zhì)量與同體積水的比值(18-2)污泥特性含水率與含固率揮發(fā)性

3、固體污泥相對(duì)密度和污泥體積V污泥固體的組分式中：V污泥體積，m3；mS污泥中固體的質(zhì)量， kg；對(duì)于含水率為P0，體積為V0，密度為0的污泥，經(jīng)濃縮后含水率變?yōu)闉镻，體積為V，密度為的污泥，則根據(jù)質(zhì)量守恒定律有：污泥特性含水率與含固率揮發(fā)性固體污泥相對(duì)密度和污泥體積V污泥固體的組分(18-6)二、污泥量 計(jì)算城市污水廠的污泥量時(shí)，一般以下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。污泥種類(lèi)污泥量/(Lm-3)含水率/%密度/(kgL-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14259597.51.0151.02二次沉淀池污泥生物膜法7996981.02活性污泥法102199.299.61.0051.008

4、公式估算1. 初沉污泥量式中：V初沉污泥量，m3/d；Q污水流量， 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。2. 剩余活性污泥量(活性污泥法) (1) 剩余活性污泥量以VSS(揮發(fā)性固體)計(jì): (2) 剩余活性污泥量以SS計(jì): (3) 剩余活性污泥量以體積計(jì):公式估算三、污泥中的水分及其對(duì)污泥處理的影響1. 污泥中的水分三、污泥中的水分及其對(duì)污泥處理的影響1. 污泥中的水分(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

5、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(lái)。(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。有干化才能分離，但也不完全。2. 污泥中的水分對(duì)污泥處理的影響 污泥處理的方法常取決于污泥的含水率和最終的處置方式。第二節(jié) 污泥的處理工藝污泥處理與處置濃縮穩(wěn)定脫水干化第三節(jié) 污 泥 濃 縮 污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。 污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。方法沉降法氣浮法離心法一、沉降法 沉降法主要

6、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。2. 連續(xù)式污泥濃縮池 連續(xù)運(yùn)行的濃縮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)二、 氣浮濃縮法 氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(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。2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù):污泥

7、負(fù)荷氣固比水力負(fù)荷回流比單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)氣浮池?cái)嗝娴母晒腆w量，單位為kg/（m2.h）或kg/（m2.d）氣浮池污泥負(fù)荷:污泥種類(lèi)負(fù)荷/（kg.m-2.d-1)空氣曝氣的活性污泥2575空氣曝氣的活性污泥經(jīng)沉淀后50100純氧曝氣的活性污泥經(jīng)沉淀后6015050%的初沉污泥+50%的活性污泥經(jīng)沉淀后100200初次沉淀池污泥至2602. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù):污泥負(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0.010.042. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù):污泥負(fù)荷氣固比水力負(fù)荷回流比單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)氣浮池

8、斷面的處理水量，單位為m3/（m2.h）為 m3/（m2.d），一般4080m3/（m2.d）或 23.5 m3/（m2.h)。2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù):污泥負(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)算確定三、離心濃縮法原 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量與入流污泥中的固體總量的比值污泥種類(lèi)入流污泥含固率/%濃縮后污泥含固率/%高分子聚合物需要量/（

9、g.kg-1污泥干固體）固體物質(zhì)回收率/%剩余活性污泥0.51.5810085900.51.59095厭氧消化污51.59095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)行參數(shù)剩余污泥機(jī)械濃縮第四節(jié) 污泥的穩(wěn)定 為了避免污泥進(jìn)入環(huán)境時(shí)，其有機(jī)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。污泥穩(wěn)定化的處理方法: 厭氧消化法 好氧消化法 氯穩(wěn)定法 石灰穩(wěn)定法 臭氧穩(wěn)定法 生物法 化學(xué)法好氧消化法 好氧消化法出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代，對(duì)污泥進(jìn)行持續(xù)曝氣，通過(guò)微生物的內(nèi)源代謝分解有機(jī)物，從而降低污泥中有機(jī)物含量。細(xì)胞組織

10、在好氧條件下的內(nèi)源代謝產(chǎn)物為CO2、NH3、H2O。污泥好氧消化的反應(yīng)可以用下面的方程式表達(dá): C5H7NO2+5O25CO2+NH3+2H2O 上式中C5H7NO2為細(xì)胞組織的元素組成。此法反應(yīng)速度快，降解程度高,不易受條件變化的沖擊，消化效果比較穩(wěn)定無(wú)臭穩(wěn)定,易脫水,肥份高,運(yùn)行管理簡(jiǎn)單,基建費(fèi)用低。但運(yùn)行費(fèi)用高,消化污泥量少,長(zhǎng)時(shí)間曝氣易使污泥指數(shù)增大而難以濃縮好氧消化法 厭氧消化目 的污泥中的揮發(fā)性固體的量降低40左右過(guò) 程水解、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷控制過(guò)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

11、消化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)兩級(jí)高負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng)高速消化池傳統(tǒng)消化池 消化池的構(gòu)造主要設(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(lái)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)加熱消化池構(gòu)造浮動(dòng)式蓋消化池固定式蓋消化池螺旋漿攪拌的消化池污泥消化池大型厭氧生物處理沼氣攪拌壓縮機(jī)熱交換器貯氣罐消化池的攪拌 在有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過(guò)程中，讓反應(yīng)器中的微生物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物)攪拌混合，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(guò)程加快。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

12、氣體使環(huán)境因素在反應(yīng)器內(nèi)保持均勻沼氣風(fēng)機(jī)攪拌沼氣(消化氣)的收集和利用 污泥和高濃度有機(jī)廢水的厭氧消化均會(huì)產(chǎn)生大量沼氣。 在設(shè)計(jì)消化池時(shí)必須同時(shí)考慮相應(yīng)的沼氣收集、儲(chǔ)存和安全等配套設(shè)施，以及利用沼氣加熱入流污泥和池液的設(shè)備。 污泥消化所產(chǎn)生的以甲烷為主的消化氣量，主要取決于被消化的揮發(fā)固體量。污泥的化學(xué)穩(wěn)定 石灰穩(wěn)定法始于20世紀(jì)50年代,在投加石灰的條件下,保持一定pH值及一定時(shí)間,可以殺滅傳染病菌,并防腐與抑制臭氣的產(chǎn)生。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單、成本較低,處理后較容易脫水。污泥最終處置可采用農(nóng)用或者衛(wèi)生填埋。但石灰中的鈣易生成沉淀，使得污泥量增大。 氯穩(wěn)定法常用于醫(yī)院污水產(chǎn)生的污泥 臭氧穩(wěn)定法適合

13、一些危險(xiǎn)性很高的污泥第五節(jié) 污 泥 脫 水一、污泥調(diào)理 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥與初沉污泥的混合污泥等在脫水之前應(yīng)進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥的脫水性能。 調(diào)理就是破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)、減少泥水間的親和力，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)理法二、污泥脫水 污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細(xì)水和表面附著水，從而縮小其體積，減輕其質(zhì)量。1、 污泥的自然干化污泥干化床的構(gòu)造圍堤和隔墻輸泥槽濾水層排水系統(tǒng)不透水底層三、 污泥的機(jī)械脫水及其設(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(guò)濾機(jī)1. 帶式壓濾機(jī) 帶式壓濾機(jī)工藝的開(kāi)發(fā)成功的關(guān)鍵是濾帶的開(kāi)發(fā)，是合成有機(jī)聚合物發(fā)展的結(jié)果。(1) 帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造:2. 真空過(guò)濾機(jī)3. 污泥離心脫水和轉(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(guò)