水污染控制 課件版 第十八章

第十八章污泥的處理和處置第一節(jié)污泥的來(lái)源、性質(zhì)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)污泥的最終處置污泥的處理和處置，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、性質(zhì)和數(shù)量一、污泥的來(lái)源、性質(zhì)及主要指標(biāo)來(lái)源柵渣沉砂池初沉池二沉池富含有機(jī)物，容易腐化、破壞環(huán)境，必須妥善處置分類初沉污泥：污水處理初沉池剩余污泥：二沉池或生物反應(yīng)池消化污泥：經(jīng)過(guò)厭氧和好氧消化處理后化學(xué)污泥：混凝、化學(xué)沉淀等處理后按處理工藝的不同處理目的降低含水率，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。污泥的特性污泥中的固體總固體溶解固體不溶解固體又依據(jù)其中有機(jī)物的含量穩(wěn)定性固體揮發(fā)性固體：600°C，VSS污泥固體組分組分初沉污泥消化污泥剩余污泥范圍典型值范圍典型值范圍總固體5-962-540.8-1.2揮發(fā)性固體60-806530-604059-88油脂6-30-5-2018-蛋白質(zhì)20-302515-201832-41纖維素8-15108-1510-氮（以N計(jì)）1.5-42.51.6-332.4-5.0磷(以P2O5計(jì))0.8-2.81.61.5-42.52.8-11鉀（以K2O）0-10.40-310.5-0.7城鎮(zhèn)污水處理廠污泥固體的典型組成含水率污泥中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)叫含水率，含固率則是污泥中固體質(zhì)量分?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)污泥相對(duì)密度污相對(duì)密度指污泥的質(zhì)量與同體積水質(zhì)量的比值。主要取決于含水率和污泥中固體組分的比例。γi－污泥中第i項(xiàng)組分的相對(duì)密度；

wi－污泥中第i項(xiàng)組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％。污泥體積、相對(duì)密度和含水率的關(guān)系式中：V－污泥體積，m3；ms－污泥中固體的質(zhì)量，kg；ρw－水的密度，kg/m3。城市污水廠的污泥量污泥種類污泥量/(L·m-3)含水率/%密度/(kg·L-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14~2595～97.51.015~1.02生物膜法7~996～981.02活性污泥法10~2199.2～99.61.005~1.008污泥量1.初沉污泥量式中：V—初沉污泥量，m3/d；Q—污水流量，m3/d；η—沉淀池中懸浮物的去除率，%；ρ0—進(jìn)水中懸浮物濃度，mg/L；P—污泥含水率，%；ρ—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0.3~0.8L/（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):四、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是污水處理的重要組成部分其處理目的是減少污泥量并使其穩(wěn)定，便于污泥的運(yùn)輸和最終處置。其處理工藝主要由污泥的性質(zhì)以及污泥最終處置的要求所決定。儲(chǔ)存濃縮穩(wěn)定調(diào)理脫水干化最終處置城鎮(zhèn)污水二級(jí)處理廠污泥處理典型流程儲(chǔ)存濃縮調(diào)理脫水最終處置以無(wú)機(jī)物為主的工業(yè)污泥處理典型流程最終處置儲(chǔ)存調(diào)理濃縮脫水帶有生物除磷的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理典型流程污泥最終處置方式衛(wèi)生填埋堆肥（綠化用肥、農(nóng)家肥）建筑材料焚燒第三節(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。方法重力濃縮氣浮濃縮離心濃縮一、重力濃縮重力濃縮主要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9~12h。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/(m2·h)或kg/(m2·d)]水力負(fù)荷[m3/(m2·h)或m3/(m2·d)]水力停留時(shí)間(h或d)二、氣浮濃縮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.氣浮濃縮的主要設(shè)計(jì)參數(shù)污泥負(fù)荷單位時(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）污泥種類負(fù)荷/（kg.m-2.d-1)空氣曝氣的活性污泥25～75空氣曝氣的活性污泥經(jīng)沉淀后50～100純氧曝氣的活性污泥經(jīng)沉淀后60～15050%的初沉污泥+50%的活性污泥經(jīng)沉淀后100～200初次沉淀池污泥至260氣固比溶氣水經(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0.01～0.04Qg－氣浮池釋放出的氣體量，等于進(jìn)、出池溶解氣體量之差值，kg/h；QS－流入的污泥固體量，kg/h；Q－流入的污泥量，m3/h;C0－流入的污泥濃度；kg/m3；R－回流比，加壓溶氣水量與需要濃縮的污泥量的體積比；Sa－常壓下空氣在回流水中的飽和濃度，kg/m3；P－溶氣灌壓力（絕對(duì)壓力），一般采用0.3MPa；f－溶解效率，當(dāng)溶氣灌內(nèi)加填料及溶氣時(shí)間為2-3min時(shí)，f取0.9，不加填料時(shí)，f取0.5。水力負(fù)荷單位時(shí)間內(nèi)，通過(guò)氣浮池?cái)嗝娴奶幚硭?，單位為m3/(m2.h)或m3/(m2.d)，一般40~80m3/(m2.d)或2~3.5m3/(m2.h)?；亓鞅燃訅喝軞馑颗c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入流污泥含固率/%濃縮后污泥含固率/%高分子聚合物需要量/(g.kg-1污泥干固體)固體物質(zhì)回收率/%剩余活性污泥0.5~1.58~10085~900.5~1.590~95厭氧消化污泥1~38~10080~900.5~1.590~95普通生物濾池污泥2~38~9090~95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)污泥穩(wěn)定污泥穩(wěn)定化的處理方法:厭氧消化法好氧消化法污泥的生物穩(wěn)定氯穩(wěn)定法石灰穩(wěn)定法臭氧穩(wěn)定法污泥的化學(xué)穩(wěn)定目的污泥中的揮發(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消化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)污泥的厭氧生物穩(wěn)定－最常用的方法兩級(jí)高負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng)二、影響污泥消化的主要因素1.pH和堿度最佳為7.0~7.3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：33~35oC高溫：50~55oC3.負(fù)荷厭氧消化池的容積決定于厭氧消化的負(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消化時(shí)間進(jìn)行復(fù)核4.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。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)保持均勻沼氣風(fēng)機(jī)攪拌三、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)熱交換器貯氣罐四、消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容池體設(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：消化池座數(shù)n：消化池有效容積按有機(jī)負(fù)荷(Ns)計(jì)算：式中：V——消化池有效容積，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)荷率消化池，當(dāng)消化溫度為30~35℃時(shí)，p可取6%~18%；n——消化池的座數(shù)；Gs——每日要處理的污泥干固體量，kgVSS/d；Ns——單位容積消化池污泥（VSS）負(fù)荷率，kgVSS/（m3/d）。計(jì)算消化池的構(gòu)造尺寸：消化池必須附設(shè)各種管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼氣管和取樣管。五、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。污泥的好氧生物穩(wěn)定污泥的石灰穩(wěn)定污泥的氯穩(wěn)定污泥的臭氧穩(wěn)定第五節(jié)污泥脫水一、污泥調(diào)理在污泥脫水前需要通過(guò)物理、化學(xué)或物理化學(xué)作用，改善污泥的脫水性能。通過(guò)調(diào)理可改變污泥的組織結(jié)構(gòu)，減小污泥的黏性，降低污泥的比阻，從而改善污泥的脫水性能的目的。污泥經(jīng)調(diào)理后，不僅脫水壓力可大大減少，而且脫水后污泥含水率可大大降低?；瘜W(xué)調(diào)理原理用化學(xué)藥品破壞泥水間的親和力，通過(guò)調(diào)理使污泥的比阻抗(或CST)降低1.調(diào)理劑種類無(wú)機(jī)調(diào)理劑有機(jī)調(diào)理劑2.調(diào)理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。3.影響污泥調(diào)理效果的因素污泥性質(zhì)調(diào)理劑品種污泥調(diào)理?xiàng)l件溫度pH調(diào)理劑配制濃度混合條件物理調(diào)理1.污泥干化床的構(gòu)造二、污泥脫水自然脫水污泥干化床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)干化床面積二、污泥脫水性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.比阻抗值r當(dāng)p為常數(shù)值時(shí)，可積分并整理成為下式：由此：比阻抗值的物理意義是單位干重濾餅的阻力，比阻抗值越大的污泥，越難過(guò)濾，其脫水性能也差。t/V與V呈直線關(guān)系，其斜率為：2.毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)其值等于污泥與濾紙接觸時(shí)，在毛細(xì)管的作用下，水分在濾紙上滲透1cm長(zhǎng)度的時(shí)間，以秒計(jì)。CST值測(cè)定裝置示意圖脫水機(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。機(jī)械脫水(1)帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造:(2)帶式