污泥的处理和处置

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第6章 污泥的处理和处置,污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。,将改变污泥性质称为,污泥处理,，而安排出路称为,污泥处置,。,在城市污水处理厂，污水处理和污泥处理所需的费用基本相等。,一.污泥的分类、性质及主要指标,城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的1左右（0.5-1.5%），含水率99.2%左右。,来源：栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥。,第一节 污泥的分类、性质与排除,性质：栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中比重较大的无机颗粒含量较高，所以这二者一般作为垃圾处置。初沉池污泥、二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化，破坏环境必须妥善处理，初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物。,处理目的：降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。,污泥的表征参数,1.含水率与含固率,含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数,含水率在85以上呈流态，65,85时呈塑态，低于60呈固态。,当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：,2.挥发性固体,挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600C的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度。,3.污泥中的有毒有害物质,污泥中含有相当数量的氮、磷、钾，有一定的肥效，但其中也含有有病菌、病毒、寄生虫卵、重金属等有毒有害物质。,4.污泥的脱水性能,用污泥比阻(R)或毛细吸水时间(CST)评价。,污泥比阻（SRF Special Resistant Filter）是指在一定的压力下，在单位过滤介质面积上，单位重量的干污泥所受到的阻力，常用R（m/kg）表示。计算公式如下：,式中：,P脱水过程中的推动力（N/m,2,）,A过滤面积（m,2,）,滤液的粘度（N,S/m,2,）,W单位体积滤液所产生的干污泥重量（kg/m,3,）,b比阻测定中的一个斜率系数（S/m,6,）,测定步骤,1）取50200ml待测泥样。先测该泥样的含固率或含水率。,2）在布氏漏斗金属承托网上铺一层滤纸，并用少量蒸馏水润湿。,3）将污泥样均匀倒入漏斗内的滤纸上，静置一段时间。,4）开启真空泵，至额定真空度时（如380mmHg）时，开始记录滤液体积，每隔一定时间记录一次，直到漏斗污泥层出现裂缝，真空被破坏为止。在此过程中不断调节控制阀，使真空度保持恒定。,5）从滤纸上取出部分泥样，测其含固率，从滴定管中取出部分滤液，测其含固率，并测其温度,6）将记录的过滤时间t除以对应的滤液体积，得t/V值，以t/V值为纵坐标，以V值为横坐标作图，得一直线，该直线的斜率为b值,7）W值可用下式计算：,8）粘度（N,S/m,2,）可取相应温度下水的粘度（N,S/m,2,。,水的动力粘度表,水温（）,（N,S/m,2,）,0,1.81410,-3,5,1.54910,-3,10,1.33510,-3,15,1.16410,-3,20,1.02910,-3,30,0.82510,-3,二.污泥量,计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为基础。,1 初沉污泥量,V=100CoQ/10,3,（100P）,其中：V沉淀污泥量 m,3,/d,Q污水流量 m,3,/d,SS的去除率,Co进水悬浮物的浓度 mg/l,P污泥含水率,沉淀污泥密度 约1000kg/m,3,污泥量,2 剩余活性污泥量,Xv=YQ SrK,d,XvV,其中：Y系数,Q污水流量 m,3,/d,SrSr=SoSe,XvMLVSS,V曝气池容积 m,3,三.污泥中的水分及其污泥处理的影响,游离水：存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。,毛细水：存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20左右。也有可能用物理方法分离出来。,内部水：黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10左右。有干化才能分离，但也不完全。,1.污泥中的水分,污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。,2.污泥中的水分对污泥处理的影响,2、结合水,1）附着水、毛细水 1022：机械脱水,（机械浓缩）,2）吸附水、内部水 58：干燥或焚烧,污泥中的水分,1、自由水（空隙水）7080：,重力浓缩,第二节 污泥浓缩,污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。,污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。,方法：沉降法、气浮法、离心法,一.沉降法,设计参数为停留时间，一般912h。浓缩池的上清液，应回到初沉池前重新处理。,1.间歇式污泥浓缩池,图6-2 间歇式污泥浓缩,2.连续式污泥浓缩池,连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，一般为竖流式(或辐流式)。,设计参数,浓缩池的固体通量kg/(m,2,h)或kg/(m,2,d),水力负荷m,3,/(m,2,h)或m,3,/(m,2,d),水力停留时间(h或d),图6-3 连续式污泥浓缩池,1.气浮浓缩系统的组成：主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。,二.气浮浓缩池,2.,气浮浓缩法的主要设计参数,污泥负荷：单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位:kg/m,2,.h,kg/m,2,.d。,气固比：溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之重量比，常用As表示；用于污泥浓缩一般取：。,水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位:m,3,/m,2,.h,m,3,/m,2,.d,一般40-80m,3,/m,2,.d,2-3.5 m,3,/m,2,.h。,回流比：加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R表示，用于污水处理2550，用于污泥浓缩需计算确定。,三.离心浓缩法,原理：利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩短目的。,效果指标：,出泥含固率：3分钟停留时间，含固率可达到4。,固体回收率：浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值。,表6-4 转筒式离心机用于污泥浓缩的运行,一、概述,二.污泥的自然干化,围堤和隔墙,输泥槽,滤水层,排水系统,不透水底层,1.污泥干化床的构造,支柱和透明顶盖,轻便铁轨,第三节 污泥的机械脱水,污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其重量。经过脱水处理后，污泥含水率能从96%降低到60%-80%，其体积为原体积1/101/5。,图6-14 污泥干化床,2.污泥干化床脱水效果的影响因素：气候条件、污泥性质、污泥调理。,3.污泥干化床的设计,决定面积,划分块数,干化床面积,S,1,干化床的有效面积，m,2,W每年的总排污量，m,2,/a,在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度，m,三.污泥的机械脱水及其设备,机械脱水是污泥脱水的主要方向。主要的脱水机械：,转筒离心机,板框压滤机,带式压滤机,真空过滤机,1.带式压滤机,带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。,图6-15 带式压滤机的构造,图6-16 带式,压滤机的构造,2.污泥离心脱水和转筒式离心机,图6-17 转筒式离心机构造图,3.板框压滤机,图6-18 滤布、滤框和滤布,图6-19滤布、滤框和滤布组合后的工作状况示意图,第四节 污泥的厌氧消化法,稳定污泥常用的方法是消化法（厌氧生物处理法），小型污水处理厂也可采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得到稳定。,一.污泥厌氧消化法的发展和分类,目的：污泥中的挥发性固体的量降低40左右。,过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷。,控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷。,优点：产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤调节剂、杀死致病菌。,缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，消化污泥不易沉淀。,分类：按操作温度分为常温消化、中温消化、高温消化；根据负荷率分低负荷率、高负荷率。,图6-20 低负荷率厌氧消化池,图6-21 两级高负荷率厌氧消化系统,图6-22 两相厌氧消化系统,1.pH值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使污泥的pH值下降，随着甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加，使消化液以保持在一个较为稳定的范围内。由于酸化菌对pH的适用范围较宽，而甲烷菌对pH变化非常敏感，消化池的运行经验表明，最佳的pH值为，消化液的碱度保持在2000mg/l以上（以CaCO,3,计）。,二.影响污泥消化的主要因素,2.温度：中温消化33 35，,高温消化50 55。,3.负荷;厌氧消化池的容积取决于厌氧消化的负荷率,4.消化池的搅拌：,在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。一般在消化池的实际运行中，采用每隔2h搅拌一次，约搅拌25min左右，每天搅拌12次，共搅拌5h左右。搅拌方式有螺旋桨搅拌、用鼓风机或射流器抽吸甲烷气进行搅拌三种。,5.有毒有害物质,图6-23 鼓风机搅拌,三.消化池的构造,消化池：一般是一个锥体或平底的圆池，四周为垂直墙体。包括集气罩、密封池盖（浮动式、固定式）、池体与下锥体四部分。,消化池的附属设备：加料、排料、加热、搅拌、破渣、集气、排液、溢流及其他监测防护装置。,图6-24 消化池构造,图6-26 固定式盖消化池,图625 浮动式盖消化池,设计内容：,池体设计：池体选型、确定池的数目和单池容积、确定池体各部尺寸、布置消化池的各种管道。,加热保温系统设计。,搅拌设备设计。,四.消化池的设计计算,五.沼气(消化气)的收集和利用,污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。,在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。,污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，主要取决于被消化的挥发固体量。,第五节 污泥的干燥焚化与最终处置,污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。,污泥的干燥与焚化设备：,1.转筒式干燥器和焚化炉,2.流化床焚化炉,3.Sevar干燥器,图6-27 转筒式干燥器流程图,图6-28 流化床焚化炉流程图,Sevar干燥器,图6-29 Sevar干燥器构造和流程图,