污泥的處理和處置教學(xué)教程

第二十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)污泥的處置及其前處理

第三節(jié)污泥濃縮

第四節(jié)污泥的穩(wěn)定

第五節(jié)污泥的調(diào)理

第六節(jié)污泥脫水

第七節(jié)污泥的干燥與焚化

第八節(jié)污泥的管道輸送

城市污水處理廠所產(chǎn)生的污泥約為處理的水的體積的0。5%-1。0%左右。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。在排水工程中，將改變污泥性質(zhì)稱為處理，而安排出路稱為處置。在城市污水處理廠中，污水處理和污泥處理的費(fèi)用相等。

基本概念：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)城市污水廠的污泥主要有：柵渣、沉淀池沉沉渣、初沉池污泥和二沉池生物污泥等。處理的目的在于：1、降低含水率，使其變流態(tài)為固態(tài)，同時(shí)減少數(shù)量；2、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。表征污泥性質(zhì)的主要參數(shù)或項(xiàng)目有：含水率與含固率、揮發(fā)性固體、有毒有害物含量以及脫水性能等。

1、含水率與含固率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)。濕泥量與含固量的乘積就是干污泥量。

2、揮發(fā)性固體揮發(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。

3、污泥中的有毒有害物質(zhì)

4、污泥的脫水性能常用指數(shù)比抗阻值（r)或毛細(xì)吸水時(shí)間（CST）評(píng)價(jià)污泥脫水性能。二、污泥量

計(jì)算城市污水廠的污泥量時(shí)，一般以表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)：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14-2595-97.51.015-1.02二次沉淀池污泥

生物膜法7-1996-981.02活性污泥法10-2199.2-99.61.005-1.0081.初沉污泥量

V=100C0?qv/103(100-P)ρ

式中：V——初沉污泥量m3/d；

qv——污水流量m3/d；

?——沉淀池中懸浮物的去除率，%P——污泥含水率，%

ρ——污泥密度，以1000kg/m3

或采用另一公式：V=SN/1000式中：V——初沉污泥量m3/d；

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)：

PX=Yqv(C0-Ce)-KdCxV

式中：PX——剩余活性污泥，kgVSS/d;Y——產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD5,一般采用0.5-0.6；

C0——曝氣池入流的BOD5，kg/m3;Ce——二沉池出流的BOD5，kg/m3;qv——曝氣池設(shè)計(jì)流量，m3/d;Kd——內(nèi)源代謝系數(shù)，一般采用0.06-0.1d-1;Cx——曝氣池的平均VSS濃度，kg/m3;V——曝氣池容積，m32）剩余活性污泥量以SS（懸浮固體）計(jì)：

PSS=PX/f

式中：PSS——剩余活性污泥量，m3/df——VSS/SS之值，一般采用0.6-0.75

3）

剩余活性污泥量以體積計(jì)：

VSS=100PSS/（100-P）ρ

式中：VSS——剩余活性污泥量，m3/dPSS——剩余活性污泥量，kgSS/d;P——

污泥含水率，%

ρ——污泥密度，以1000kg/m3

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

污泥中水的存在形式大致有三種：（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他離出來(lái)。（3）內(nèi)部水粘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。只有干化才能分離，但也不完全。第二節(jié)污泥的處置及其前處理

一、污泥的處置污泥處置的基本問(wèn)題是利用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，為污泥提供出路，同時(shí)要認(rèn)真考慮污泥處置所產(chǎn)生的各種環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，并按一定的要求（法規(guī)、條例等）妥善地解決。污泥的最終出路不外乎部分或全部利用，以及以某種形式返回到環(huán)境中去。在利用時(shí)，污泥中的部分物質(zhì)也有可能以某種形式返回到環(huán)境中。目前，較適合我國(guó)國(guó)情、常用的污泥處置方法有：農(nóng)業(yè)利用、填理、焚燒和投放海洋或廢礦等。

1.農(nóng)業(yè)利用污泥中的氮、磷、鉀是農(nóng)作物生長(zhǎng)所必需的養(yǎng)分，熟污泥中的腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑，因此，我國(guó)污泥的重要利用途徑是在農(nóng)業(yè)上的利用。但在施用前應(yīng)采取堆肥、厭氧消化等技術(shù)措施消除其中的病原體、寄生蟲(chóng)卵和重金屬，使其達(dá)到有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和農(nóng)要求。

2、填埋污泥單獨(dú)填埋或者與增圾混合填埋是常駐用的最終處置方法。

3、焚燒焚燒可使污泥體積大幅度減小，且可來(lái)菌。焚燒設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較大，在單純用作處置手段時(shí)需要慎重研究。

4、投放海洋為避免海岸線及近海污染，要求將污泥投入遠(yuǎn)洋。投入遠(yuǎn)洋雖暫時(shí)沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題，但后果可能極為嚴(yán)重，已在各國(guó)環(huán)保人員和公從當(dāng)中引起激烈的爭(zhēng)論，遭到嚴(yán)厲的批評(píng)；然而少數(shù)國(guó)家仍在沿用。

二、污泥處置的前處理

從沉淀池來(lái)的污泥呈液態(tài)，含水率常高于95%。降低污泥含水率的最簡(jiǎn)單有效的方法是濃縮。濃縮可使剩余活性污泥的含水約從99。2%下降，下降到97。5%左右，污泥體積縮到原來(lái)的1/3左右。但濃縮污泥仍呈液態(tài)。進(jìn)一步降低含水率的方法是脫水，經(jīng)過(guò)脫水污泥從液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)。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。經(jīng)過(guò)穩(wěn)定的污泥如果脫水性能差，則還需調(diào)理。經(jīng)過(guò)各級(jí)處理，100kg濕污泥轉(zhuǎn)化為干污泥時(shí)，重量常不到5kg。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。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法。在選擇濃縮方法時(shí)，除了各種方法本身的特點(diǎn)外，還應(yīng)考慮污泥的性質(zhì)、來(lái)源、整個(gè)污泥處理流程式及最終處置方式等。如沉降法用于濃縮初沉淀污泥和剩余活性污泥的混合污泥時(shí)效果較好；單純的剩余活性污泥一般用氣浮法濃縮，近年發(fā)展到部分采用離心法濃縮。

一、沉降法沉降法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。按其運(yùn)行方式可分為間歇式和連續(xù)式。

1）間歇式污泥濃縮池間歇濃縮池可建成矩形或圓形。

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）

二、氣浮濃縮法

氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(chǎn)生附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮，并得到濃縮。氣浮法對(duì)于濃縮密度接近于水的、疏水的污泥尤其適用，對(duì)于濃縮時(shí)易發(fā)生污泥膨脹的、易發(fā)酵的剩余活性污泥，其效果尤為顯著。目前，濃縮污泥最常用的方法是壓力溶氣氣浮。2.氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù)氣固比是指溶氣水經(jīng)減壓釋放出的空氣量與需濃縮的固體量之重量比，常用A表示?；亓鞅仁羌訅喝軞馑颗c需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示。氣固比（A）一般取0。01-0。04；回流比可按以下公式，根據(jù)所需空氣量計(jì)算：

AS=Aa/S=SaR(fp-1)/ρ0

式中：AS——?dú)夤瘫龋籄a——所需空氣量,g/h;S——進(jìn)入氣浮池的固體總量（不計(jì)回流水SS），g/h;Sa——一定溫度下，101325Pa時(shí)的空氣飽和溶解度，mg/L；

ρ0——入流污泥濃度，g/m3;R——回流比；

P——絕對(duì)大氣壓（表壓），Pa;f——溶解效率，當(dāng)溶氣罐內(nèi)加填料及溶氣時(shí)間為2-3min時(shí)，f=0.9，不加填料時(shí)，f=0.5。

三、離心濃縮法

離心濃縮法的原理是利用污泥中固、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。被分離的污泥和水分別由不同的通道導(dǎo)出機(jī)外。衡量離心濃縮效果的主要指標(biāo)有出泥含固率和固體回收率等。第四節(jié)污泥的穩(wěn)定

穩(wěn)定污泥的常用方法是消化法（厭氧生物處理法）。小型污水廠也有采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰穩(wěn)定法和熱處理等方法使污泥性質(zhì)得到穩(wěn)定。厭氧消化產(chǎn)生的甲烷能抵消污水廠所需要的一部分能量，并使污泥固體總量減少（通常厭氧消化使25%-50%的污泥固體被分解），減少了后續(xù)污泥處理的費(fèi)用。消化污泥是一種很好的土壤調(diào)節(jié)劑，它含有一定量的達(dá)分和有機(jī)物，能提高土壤的肥力和改善土壤的結(jié)構(gòu)。消化過(guò)和尤其是高溫消化過(guò)和（在50C-60C條件下），能殺死致病菌。厭氧消化也有缺點(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（污泥顆粒周?chē)屑淄榧捌渌麣怏w的氣泡），消化反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等。

一、污泥厭氧消化法的發(fā)展和分類：

根據(jù)操作溫度，污泥厭氧消化分為中溫消化（MesophilicDigestion)和高溫消化(ThermophilicDigestion)等。根據(jù)負(fù)荷率，又可分為低負(fù)荷率和高負(fù)荷率兩種。

二、影響污泥消化的主要因素：

1.pH值和堿度

2.溫度

3.負(fù)荷

4.消化池的攪拌

5.有毒有害物質(zhì)

三消化池的構(gòu)造

厭氧消化系統(tǒng)的主要設(shè)備是消化池及其附屬設(shè)備.

消化池一般是一個(gè)錐底或平底的圓池,四周為垂直墻體.平底或池底坡度較小時(shí)需要設(shè)置刮泥裝置.大型消化池由現(xiàn)澆鋼筋混凝土制成,體積較小的消化池一般用預(yù)制構(gòu)件或鋼板制成.整個(gè)池子由集氣罩,池蓋,池體與下錐體四部分組成.

消化池的加熱方法分為池外加熱和池內(nèi)加熱兩種.

消化池的攪拌方法主要有三種.螺旋漿攪拌的消化池.用鼓風(fēng)機(jī)或用射流器抽吸污泥氣進(jìn)行攪拌.

消化池表面積累的浮渣應(yīng)盡量減少,因渣占用消化池的有效容積,且妨礙污泥氣的釋放.消化池內(nèi)的浮渣應(yīng)不斷地打碎,或每天至少一次.破碎浮渣層可采用下列的方法:A用自來(lái)水或污泥上清液噴淋;B將循環(huán)污泥或污泥液送到浮渣打?qū)由?C用鼓風(fēng)機(jī)或用射流抽吸污泥氣進(jìn)攪拌時(shí),只要抽吸的氣體量足夠.

四消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算

消化池池體設(shè)計(jì)包括池體選型,確定池的數(shù)目和單池容積,確定池體各聞尺寸和布置消化池的各種管道.

目前國(guó)內(nèi)一般按污泥投配率確定消化池有效容積,可按每天處理污泥量及污泥投配率進(jìn)行計(jì)算.

V=V//P×100

式中：V——消化池有效容積，M3V/——每天要處理的污泥量，m3/dP——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300C-350C時(shí)，P可取6%-18%考慮到事故或檢修,消化池座數(shù)不得少于兩座,每座消化池的容積,可根據(jù)運(yùn)行的靈活性,結(jié)構(gòu)和地基基礎(chǔ)情況考慮決定.

亦可按有機(jī)負(fù)荷率(N)計(jì)算消化池的有效容積,N值與污泥的含固率,溫度有關(guān).

V=GS/NS

式中：V——消化池有效容積，M3;

GS——每天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;

確定消化池單池有效容積后,就可計(jì)算消化池的構(gòu)造尺寸.圓柱形池體的直徑一般為6-35m,柱體高與直徑之比為1:2,池總高與直徑之比約為0.8-1.0.池底圾度一般為0.08.池頂部突出的圓柱體,其高度和其直徑相同,常采用2.0m.池頂至少設(shè)兩個(gè)直徑為0.7m檢修口.

消化池必須附設(shè)各種管道,包括:污泥管(進(jìn)泥管,出泥管和循環(huán)攪拌管),上清液排放管,溢流管,沼氣管和取樣管等.

五沼氣(消化氣)的收集和利用

在設(shè)計(jì)消化池時(shí)必須同時(shí)考慮相應(yīng)沼氣收集,貯存和安全等配套設(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.

第五節(jié)污泥的調(diào)理

一概述

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.

所謂調(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.污泥的調(diào)理方法有加藥調(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)理法等.

二污泥脫水性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1比阻抗值r

過(guò)濾比陰抗r的物理意義是單位于重濾餅的阻力,比阻抗值越大的污泥,越難過(guò)濾,其脫水性能也越差.

2.毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)

毛細(xì)吸水時(shí)間常用符號(hào)CST表示,是英文CapillarySuctionTime的縮寫(xiě).其值等于污泥與濾紙接觸時(shí),在毛細(xì)管作用下,水分在濾紙上滲透1cm長(zhǎng)度的時(shí)間,以秒計(jì).

比阻抗值r與毛細(xì)吸水時(shí)間CST的對(duì)數(shù)具有線性關(guān)系.CST越大,污泥的脫水性能越差.

三加藥調(diào)理法

加藥調(diào)理法的原理就是用化學(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.所用藥品可稱調(diào)理劑.

1.調(diào)理劑種類:調(diào)理劑分無(wú)機(jī)調(diào)理和有機(jī)調(diào)理劑兩大類

(1)無(wú)機(jī)調(diào)理劑最有效,最便宜的無(wú)機(jī)調(diào)理劑是鐵鹽.鐵