排泥水处理教程PPT课件

欢迎大家参与污泥处理的讨论！1欢迎大家参与污泥处理的讨论！1一、背景材料v排泥水的定义由于水处理工艺不同，国内外存在差别在国内，排泥水主要是指沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水在国外一般指水厂生产过程中的废弃物(Residual)，例如，还有石灰软法产生的污泥2一、背景材料排泥水的定义由于水处理工艺不同，国内外存在差别2排泥水中污泥的主要成份3排泥水中污泥的主要成份3排泥水中的污染物最主要的污染物是悬浮固体(SS和VSS)，总固体含量在0.1%1.0%之间。资料报道排泥水BOD5在30150mg/L之间CODMn在50015000mg/L 之间另外，由于水处理过程中的浓缩作用，污泥中还有各种重金属离子4排泥水中的污染物最主要的污染物是悬浮固体(SS和VSS)，总排泥水直接排放对环境的影响粗略估计，上海市全部水厂每年向水体排放的悬浮固体达30万吨以上，有机物在3万吨左右对地表水体造成污染悬浮物沉积，淤塞河道，影响行洪和航运高浓度Al(OH)3污泥对水生生物有毒性5排泥水直接排放对环境的影响粗略估计，上海市全部水厂每年向水体二、自来水厂排泥水处理的历史19371938年，美国芝加哥一个实验水厂中首次进行了水厂废弃物处理研究。1946年，AWWA任命一个8人委员会，分别对水厂的三类废弃物处理进行研究五、六十年代，在日本和英国也有人对水厂废弃物处理技术进行研究1965年，美国颁布水质法案，将水厂废弃物等同于一般工业废弃物看待，并要求进行处理6二、自来水厂排泥水处理的历史19371938年，美国芝加哥1972年，美国又颁布了水质法案的修正案，加强了包括水厂排泥水在内的污水排放控制。七十年代污泥脱水机械技术的发展对实施排泥水处理直到了很大的推动作用八、九十年代，国外排泥水处理工艺已形成较为完善的系统，并展开有关的理论研究我国在八十年代末，由原上海市自来水公司首次开展了水厂排泥水处理小试研究到目前为止，我国实施的水厂排泥水处理工程很少，对此进行的研究也很有限71972年，美国又颁布了水质法案的修正案，加强了包括水厂排泥可供选择的水厂排泥水处理方法沉淀池排泥水沉淀池排泥水滤池反冲洗废水机械浓缩机械浓缩重力浓缩重力浓缩污泥调节污泥调节混凝剂回收混凝剂回收脱水污泥塘脱水污泥塘离心脱水离心脱水板框压滤机板框压滤机干化床脱水干化床脱水真空过滤机真空过滤机带式压滤机带式压滤机直接排放直接排放土地施用土地施用制造有用产品制造有用产品卫生填埋卫生填埋城市污水处理厂城市污水处理厂永久性污泥塘永久性污泥塘污泥来源污泥来源污泥调节污泥调节污泥脱水污泥脱水污泥处置污泥处置污泥浓缩污泥浓缩存放水量调节存放水量调节铝盐8可供选择的水厂排泥水处理方法沉淀池排泥水滤池反冲洗废水机械浓三、排泥水处理工艺9三、排泥水处理工艺9闵行排泥水处理的工艺流程图 10闵行排泥水处理的工艺流程图 101.污泥收集沉淀池间隙性排泥，浓度不均匀滤池间隙性反冲洗，瞬间流量很大q设置污泥收集系统的目的是：v均衡流量v适当调匀排泥水水质v缓冲作用111.污泥收集沉淀池间隙性排泥，浓度不均匀11闵行水厂的污泥收集池12闵行水厂的污泥收集池122.污泥浓缩污泥浓缩的方法重力浓缩机械浓缩，主要是离心机浓缩132.污泥浓缩污泥浓缩的方法13污泥浓缩的目的l提高排泥水的含固率，便于脱水机械进行污泥脱水l减少排泥水的容积，从而缩小脱水机械的规模l特殊情况下，对污泥量进行适当的调节14污泥浓缩的目的提高排泥水的含固率，便于脱水机械进行污泥脱水1污泥浓缩能显著减少泥水容积l根据物料平衡，有：V1C1V2 C2则有V2V1 C1/C2l假定浓缩前污泥浓度为1，浓缩后污泥浓度为4，则浓缩后污泥容积将为浓缩前的1/415污泥浓缩能显著减少泥水容积根据物料平衡，有：15污泥浓缩的要求l出泥含固率达到脱水机械对进泥的要求l固液分离效率高，上清液达到排放标准l运行稳定，能抵抗一定的冲击负荷l浓缩池占地面积较小l不发生浓缩池积泥现象16污泥浓缩的要求出泥含固率达到脱水机械对进泥的要求16闵行Lamella浓缩池17闵行Lamella浓缩池17石家庄第八水厂浓缩池18石家庄第八水厂浓缩池18石家庄第八水厂浓缩池积泥情况19石家庄第八水厂浓缩池积泥情况19北京水源九厂浓缩池20北京水源九厂浓缩池20国内几家水厂浓缩池比较比较内容水厂名称北京市第九水厂石家庄市润石水厂闵行水厂一车间深圳市梅林水厂构筑物名称排泥池浓缩池SUPAFLOLamella回收水沉淀池浓缩池平面形状正方形正方形圆形长方形长方形正方形格数331165平面尺寸(mm)242424241885.94081010有效池深(m)4.54.54.85.43.55总平面面积(m2)3456254.547.22420总浓缩容积(m3)155521221.6254.99220设计水厂规模(万m3/d)150406.7120设计干污泥产量(ton/d)39.31212单位水厂规模占浓缩池面积(m2/万m3/d)236.47.020.2单位水厂规模占浓缩池容积(m3/万m3/d)103.730.538.076.8单位干污泥量占浓缩池面积(m2/ton/d)87.921.23.9单位干污泥量占浓缩池容积(m3/ton/d)395.7101.821.221国内几家水厂浓缩池比较比较内容水厂名称北京市第九水厂石家庄市3.污泥调质（调节）定义在经过浓缩的泥水中加入某种化学药剂或对其进行适当的处理，使污泥水中的固体成份性质发生改变而更加易于脱水的一种处理方法方法物理法化学法223.污泥调质（调节）定义方法22物理调质法加热调质法在较高的压力(250400psi)下将污泥加热到350400F。分离水色、浊度较高，使用少硅藻土预涂法在脱水机械滤布上预涂硅藻土，阻止污泥颗粒与滤布接触，改善脱水性能冰冻解冻法将泥水冻结后再将其融化，污泥脱水性能会得到显著改善23物理调质法加热调质法23化学调质法加酸、加碱调质法向泥水中加入适量的酸或碱，脱水性能改善石灰调节法石灰也是一种碱，同时石灰颗粒较粗，可使泥饼产生较大孔隙，有利于脱水高分子絮凝剂调质(使用最多PAM)向泥水中加入有机高分子絮凝剂，使污泥颗粒结成较大絮体，大大改善脱水性能24化学调质法加酸、加碱调质法24PAM污泥调质机理lPAM主要是利用其长分子链，在污泥颗粒间架桥形成多孔、稳定且粒径很大的结构。这种结构可让水分通过，且将污泥颗粒稳定在既定的位置上，从而提高了污泥的脱水性能。25PAM污泥调质机理PAM主要是利用其长分子链，在污泥颗粒间架污泥颗粒直径随絮凝剂投加率的变化26污泥颗粒直径随絮凝剂投加率的变化26闵行阴离子型PAM比阻试验结果27闵行阴离子型PAM比阻试验结果27闵行非离子型PAM比阻试验结果28闵行非离子型PAM比阻试验结果28闵行阳离子型PAM比阻试验结果29闵行阳离子型PAM比阻试验结果29注意PAM单体的毒性lPAM聚合物基本没有毒性，但试验证明其单体有毒老鼠、兔、豚鼠半致死量LD50为150180 mg/kg对鼠、猫、猴在剂量施用，症状有进行性后肢硬化和蜕化、后肢平衡控制功能丧失、尿潴留、前肢运动失调等试验大鼠饮用含有丙烯酰胺的水后，增加了多处良性或恶性肿瘤的发病率PAM单体对人体有一定刺激作用，易被人体皮肤吸收30注意PAM单体的毒性PAM聚合物基本没有毒性，但试验证明其单各国对PAM单体的有关标准l日本：PAM产品单体含量0.05%，污泥处理分离水中PAM含量0.01ppml美国：PAM投药量1mg/l时其单体含量0.05%lWHO：饮用水中PAM单体指标值为0.5g/ll欧盟：饮用水中丙烯酰胺指标值为0.10g/ll中国：用于饮用水的PAM产品单体含量应0.05%31各国对PAM单体的有关标准日本：PAM产品单体含量0.05闵行PAM溶解设备32闵行PAM溶解设备32闵行PAM投加设备33闵行PAM投加设备334、污泥脱水344、污泥脱水34污泥中水分的分类分类分类人员MollerSmollenVesilind自由水间隙自由水(Interspace/Free Water)自由水(Free Moisture)自由水(Free Water)束缚水毛细水(Capillary Water)固着水(Immobilized Water)毛细水(Capillary Water)粘结水(Adhesion Water)吸附水(Adsorption Water)束缚水(Bound Water)束缚水(Bound Water)内部水(Internal Water)化学束缚水(Chemically Bound Water)矾花水(Floc Water)35污泥中水分的分类分类分类人员MollerSmollenVes污泥中水分的分类l自由水(Free Water)与污泥中的固体成份没有关系，不受污泥颗粒的影响l间隙水(Interstitial Water)污泥颗粒间隙中，矾花结构破坏可转化为自由水l表面水(Vicinal Water)存在于污泥颗粒表面，有数层分子的厚度，以氢键与污泥颗粒相结合，总是黏附在污泥颗粒表面l化学结合水(Water of Hydration)q以化学键同污泥颗粒相结合，只有消耗热能才能将它们分离36污泥中水分的分类自由水(Free Water)36污泥脱水的目标确定37污泥脱水的目标确定37污泥脱水的方法l非机械式污泥脱水v污泥干化床v污泥干化塘l机械式污泥脱水v真空过滤机v污泥造粒机v板框压滤机v带式压滤机v离心机38污泥脱水的方法非机械式污泥脱水机械式污泥脱水38带底部排水系统污泥干化床示意图39带底部排水系统污泥干化床示意图39污泥干化床的优缺点l优点q运行费用低q不需要特殊设备q土地价格低时，投资少q可获得较高含固率的泥饼l缺点q占地面积大q脱水效果受气候影响大q脱水时间长q泥饼起运麻烦40污泥干化床的优缺点优点缺点40转鼓式真空过滤机优缺点l优点q能耗较低l缺点真空系统复杂，维护困难滤布易损坏，更换频繁操作环境卫生条件差泥饼含固率不高l真空过滤机属淘汰机型，新建项目已基本不采用41转鼓式真空过滤机优缺点优点缺点41离心脱水机构造示意图1、螺旋输送器；2、转筒；3、空心转轴(污泥入流管)；4、变速箱；5、驱动轮；6、罩盖；7、轴承42离心脱水机构造示意图1、螺旋输送器；2、转筒；3、空心转轴(离心机的原理l离心机作用于污泥颗粒的离心力为：l污泥颗粒所受的离心力和重力的比值，称为分离因数：l目前常用的离心机分离因数可高达15004000 43离心机的原理离心机作用于污泥颗粒的离心力为：43影响离心机脱水效果的因素l机械因素转筒长度与直径转筒转速差速水池深度与容积岸区锥角与岸区长度B 污泥供给点螺旋输送器的磨损l工艺因素污泥投配速率与停留时间 污泥性质与调节 脱水后的处置方法 44影响离心机脱水效果的因素机械因素工艺因素44离心机的机械因素及尺寸L、转筒长度；B、锥体长（即岸区长度）；Z、水池深度；S、螺距；、锥角；b、转筒旋转角速度；s、螺旋输送器旋转角速度；Y、泥饼厚度；D、转筒直径；D1、锥端直径；r1、水池表面半径；r2、转筒半径 45离心机的机械因素及尺寸L、转筒长度；B、锥体长（即岸区长度）离心脱水机照片46离心脱水机照片46离心机的脱水泥饼47离心机的脱水泥饼47离心机的优缺点l优点占地面积小能全自动连续运行新型离心机适用于各种污泥脱水污泥在封闭系统中处理，卫生条件好l缺点设备高速运转，容易磨损，维护费用较高噪音较高电耗也较高48离心机的优缺点优点缺点48带式压滤机构造示意图1絮凝/混合器；2沉淀浓缩区；3梳耙（可移动）；4熨平轮（可移动）；5过滤转鼓；6气动附加压力轮；7张紧皮带轮；8刮泥刀；9气动滤布校准装置；10封闭清洗系统；11气动滤布张紧器；12絮凝剂加注点。49带式压滤机构造示意图1絮凝/混合器；2沉淀浓缩区；3梳有过滤浓缩段的带式压滤机 50有过滤浓缩段的带式压滤机 50无过滤浓缩段带式压滤机 51无过滤浓缩段带式压滤机 51带式压滤机脱水泥饼 52带式压滤机脱水泥饼 52带式压滤机的优缺点l优点能连续运行能耗低噪音小l缺点卫生条件较差跑泥严重，回收率低PAM耗用多，费用高泥饼含水率较高53带式压滤机的优缺点优点缺点53板框压滤机构造示意图54板框压滤机构造示意图54膜式板框压滤机照片55膜式板框压滤机照片55板框压滤机形成的泥饼 56板框压滤机形成的泥饼 56板框压滤机的优缺点l优点适用于各种污泥脱水脱水泥饼的含固率高对污泥调质要求低能耗较低l缺点只能间隙性运行设备较复杂泥饼卸料困难，可能需要人工操作57板框压滤机的优缺点优点缺点575、泥饼处置585、泥饼处置58泥饼处置的方法l卫生填埋l土地利用l综合利用59泥饼处置的方法卫生填埋59城市生活垃圾卫生填埋技术标准(CJJ517-88)第4.0.4条 l填埋作业应符合下列规定：1每层垃圾压实后必须覆土2030cm 2填埋场之上应覆一层2030cm、渗透率不大于10-7cm/s的粘土，其上再覆盖4550cm的自然土，并均匀压实60城市生活垃圾卫生填埋技术标准(CJJ517-88)第4.目前，垃圾填埋场的覆土作业，主要有三方面的需求：1日覆土：每日垃圾填埋作业完成时，为达到已填埋垃圾裸露时间不超过24小时，要求在垃圾作业面上覆土1520cm。2中间覆土：有些已填埋过生活垃圾的作业单元，由于需自然压实或其它原因，需间隔一段时间再继续填埋作业。这些作业单元需覆土30cm。3最终覆盖：已达饱和的垃圾填埋单元，需进行最终覆盖。最终覆盖要求第一层覆土厚度需达60cm，然后再覆盖一层1530cm的营养土，以利于垃圾填埋面的生态恢复。61目前，垃圾填埋场的覆土作业，主要有三方面的需求：1日覆土：垃圾填埋场对覆土的土质要求 l要达到卫生填埋的要求 l要兼顾垃圾填埋场土地的最终利用，恢复土地的利用价值 l自来水厂脱水泥饼土质一般能够满足垃圾填埋场的覆土要求 62垃圾填埋场对覆土的土质要求 要达到卫生填埋的要求 62上海市闵行水厂一车间脱水泥饼成分分析结果 重 金 属 指 标(mg/kg干固体）项目总铜总锌总铅总镉总铬总镍总汞总锰总砷总硒监测值9.853.133.40.28811.213.10.37858830.5常 规 指 标(mg/kg干固体）项目pH总氰化物硫化物挥发酚甲醛苯胺类硝基类石油类动植物类总烃(mg/l)监测值7.30.0728.450.047 0.091 0.876 0.76462737.1443其 他(mg/kg干固体）项目苯并(a)芘总(Bq/kg)总(Bq/kg)总大肠菌群数(个/克)细菌总数(个/克)监测值0.11100.70721.862.31043.110563上海市闵行水厂一车间脱水泥饼成分分析结果 重 金 属 土壤环境质量标准(GB156181995)级别一 级二 级三 级土壤pH值自然背景7.56.5镉0.200.300.300.601.0汞0.150.300.501.01.5砷水田1530252030旱地1540302540铜农田3550100100400果园150200200400铅35250300350500铬水田90250300350400旱地90150200250300锌100200250300500镍4040506020064土壤环境质量标准(GB156181995)级别一 级二农用污泥中污染物控制标准(GB428484)项目最 高 允 许 含 量在酸性土壤上pH6.5在中性或碱性土壤上pH6.5镉及其化合物(以Cd计)520汞及其化合物(以Hg计)515铅及其化合物(以Pb计)3001000铬及其化合物(以Cr计)*6001000砷及其化合物(以As计)7575硼及其化合物(以水溶性B计)150150铜及其化合物(以Cu计)*250500锌及其化合物(以Zn计)*5001000镍及其化合物(以Ni计)*100200矿物油30003000苯并(a)芘3365农用污泥中污染物控制标准(GB428484)项目最 高 污泥资源化利用还存在的问题 1制造陶瓷、砖和建筑材料的原料有一定的品质要求，因而对泥饼成份品质要求较高，多数情况下需要加入一定量的添加剂才能满足要求。2污泥的性质会不断变动，给制造质量稳定的产品带来困难。3制造过程复杂，成本较高。4用自来水厂脱水泥饼制作产品时，自来水厂污泥的数量就显得不足，不能形成规模生产，在价格上同市场上现有的同种产品就无法竞争。66污泥资源化利用还存在的问题 1制造陶瓷、砖和建筑材料的原料四、污泥处理课题研究的内容67四、污泥处理课题研究的内容671、确定污泥量681、确定污泥量68确定污泥量的内容l水厂排泥水总量确定排泥水总量对污泥处理工艺中的截留池、污泥浓缩池大小决定有重要意义l水厂总干污泥产量确定干污泥产量决定污泥处理工艺中脱水机械规模的确定69确定污泥量的内容水厂排泥水总量确定69排泥水总量确定的内容l沉淀池排泥水量的确定根据沉淀池排泥每天排泥历时、排泥秒流量确定每天的排泥水总量l滤池反冲洗废水量确定根据滤池反冲洗周期、历时、秒流量计算出每天滤池反冲洗废水总量在特定的排泥水处理工艺流程下，可不考虑滤池反冲洗70排泥水总量确定的内容沉淀池排泥水量的确定70减少沉淀池排泥水量71减少沉淀池排泥水量71影响干污泥产量的因素l原水中总悬浮固体的浓度l原水色度的高低l水厂混凝剂的投加量l水厂其它水处理剂的投加量，如PAC、PAM、石灰、水玻璃等72影响干污泥产量的因素原水中总悬浮固体的浓度72干污泥量的确定方法l计算法l混凝剂物料平衡分析法 l现场测定法以上方法中计算法使用最为广泛73干污泥量的确定方法计算法73计算法确定干污泥量的原理l原水中的悬浮固体以1:1比例产生污泥l混凝剂(以硫酸铝为例)根据化学公式计算投加量与污泥产生量之间的关系：lAl2(SO4)314H2O+6HCO3-=2Al(HO)3+6CO2+14H2O+3SO42-l其它水处理中的添加物也可认为以1:1的比例产生污泥 l色度认为以1:0.2的比例产生污泥74计算法确定干污泥量的原理原水中的悬浮固体以1:1比例产生污泥干污泥量的计算公式l日本水道协会推荐采用下式计算干污泥量：lS=Q(TE1+CE2)10-6 l英国水研究中心推荐用下式计算污泥量lS=2T+0.2C+1.53A+1.9Fl美国Cornwell推荐用如下两式lS=8.34Q(0.44Al+SS+A)lS=8.34Q(2.9Fe+SS+A)75干污泥量的计算公式日本水道协会推荐采用下式计算干污泥量：75月浦水厂原水浊度SS相关性76月浦水厂原水浊度SS相关性76月浦水厂混凝剂投加量77月浦水厂混凝剂投加量77月浦水厂混凝剂投加量分布情况78月浦水厂混凝剂投加量分布情况78月浦水厂两年的浊度变化曲线79月浦水厂两年的浊度变化曲线79月浦水厂原水浊度概率分布80月浦水厂原水浊度概率分布80月浦水厂干污泥产量分析结果81月浦水厂干污泥产量分析结果812、浓缩池模型动态试验822、浓缩池模型动态试验82Lamella浓缩池的优点l闵行污泥处理中浓缩池为引进国外的专利技术，它具有以下优点：占地面积小固分离与污泥浓缩分在不同的区域，互不干扰浓缩效率高，上清液水质好便于实现自动化83Lamella浓缩池的优点闵行污泥处理中浓缩池为引进国外的专动态试验的目的l获取Lamella浓缩池的水力负荷和固体负荷l浓缩池的相关物理尺寸l浓缩池能名达到的上清液水质和底泥含固率84动态试验的目的获取Lamella浓缩池的水力负荷和固体负荷83、其它的试验内容lPAM选型试验研究l确定优化排泥水处理工艺流程l泥饼处置的出路选择l静太污泥浓缩试验l生产性试验l其它有关的研究等853、其它的试验内容PAM选型试验研究85谢谢大家！86谢谢大家！86