污泥处理处置技术

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,*,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,*,4.1,国内外城镇污水处理厂污泥处理处置进展,4.2,污泥的分类及基本性质,4.3,污泥浓缩技术,4.4,污泥破解调质技术,4.5,污泥机械脱水技术,第四章 污泥处理处置技术,4.1,国内外城镇污水处理厂污泥处理处置进展,我国城市污水处理的发展历程,（,1,）,1984,年，天津纪庄子污水处理厂,(26,万,m3/d),投产运行带动新建数十座污水处理厂。,污泥直接农用，未考虑污泥处置；,（,2,）,1996,年,(,“,九五,”,期间,),，污水处理进入快速发展期，年净增污水处理厂,168,座。,污泥问题开始引起关注；,（,3,）目前，政府在,“,十一五,”,期间规划投资,3300,亿元用于水污染处理事业。,污泥问题制约污水处理事业发展；,（,4,）国家,“,十一五,”,规划的污水处理目标：到,2010,年，全国城镇污水处理率,50%,，城市污水处理率,60%,，重点城市污水处理率,70%,。,污泥处理处置将进入快速发展期,我国污泥的产生与污染现状,我国污水的产生与处置现状,我国污泥的产生与污染现状,4.1.2.3,污泥污染的形势严峻,4.1.3,国内外污泥处置现状,我国污泥的处置现状,我国典型污泥处置工艺,填埋,我国典型污泥处置工艺,堆肥,污泥的产生, 污泥消化, 污泥脱水, 污泥堆肥化, 粗加工有机肥, 精加工有机肥,堆肥要求：污泥混合,后的含固率,35%,，,因此需要添加大量的,辅料，导致污泥实际,处理能力有限,我国典型污泥处置工艺,焚烧,流化床焚烧装置,流化床干化处置,干化,-,焚烧联合处置,回转窑干化,焚烧联合处置,中国污泥处理投资只占污水处理厂总投资的,20%-45%,，而发达国家占污水处理厂总投资的,50%-70%,。,污泥填埋的投资和运行成本相对较低；机械化堆肥的成本适中；污泥干化焚烧的投资和运行成本较高，但无害化最彻底。,填埋、焚烧、堆肥、建材化等技术均需要将污泥的含水率降至,60%,左右，因此污泥的深度脱水是解决污泥问题的关键。,我国污泥的处置现状,国外污泥的处置现状,美国的污水处理量及污泥产生量,美国的污泥处理处置方式,欧洲的污泥处理处置方式,日本污泥处置比例,不同处理设施污泥类产生量,韩国污泥的处置现状,2006,年产生量,33,570,吨,/,日,-,废水处理污泥,18,466,吨,/,日,(55.0%),-,工程污泥,7,825,吨,/,日,(23.3%),-,净水处理污泥,2,507,吨,/,日,(7.5%),-,下水处理污泥,4,772,吨,/,日,(14.2%),下水处理污泥产生及处理现状,06,年下水处理污泥年度产生量是,2,742,万吨，比前一年增加,6.62%,处理方法以海洋倾倒为主占,73.38%,，再生,12.25%,焚烧,11.21%,填埋,1.55%,其他,1.58%,。,韩国污泥的处置现状,韩国污泥的处置现状,下水处理污泥再生现状,单位：吨,/,年,根据伦敦协定,96,议定书的生效建立下水处理污泥统筹对策 （,07.5,）,背景,：,根据伦敦协定,96,议定书生效大幅度加强了包括下水处理污泥的废弃物海洋排放标准,(,海洋污染防治法修订,06.2),以,2006,年,7,月建立的,下水处理污泥管理基本计划,为基础建立综合对策。,目标：,到,2011,年底完善下水处理污泥陆地处理设施，海洋排放从,2006,年底的,73%,推进为,2011,年底的,0%,。,韩国污泥的处置现状,推进方向,处理方法的多样化推进,(,适用符合地区特点的再生方法,),-,填埋场邻近地区,-,固化处理后用于覆土材料,-,少量产生及农村地区,-,推进堆肥化,-,有条件的地方政府生活废弃物焚烧场,-,混合焚烧,-,水泥公司临近地区,-,水泥原料化,韩国污泥的处置现状,下水处理污泥有关规定的制定及修订,-,禁止直接填埋制度改善,-,设置填埋气资源化设施的填埋场部分,允许直接填埋,(,水分含量,75%,以下，,1,天,500,万吨以内,),-,改善生活废弃物焚烧设施连接处理规定,-,根据脱水块儿的水分含量，约占生活废弃物的,20%,左右,2007-2011,年总投资,6821,亿韩元，首都圈广域资源化设施,1,座，,焚烧设施,22,座，再生设施,42,座等总推广,65,座,韩国污泥的处置现状,2011,年底下水污泥处理计划,单位：吨,/,日,2011,年底下水污泥再生计划,再生量,5,458,吨,/,日中覆土材料,3,678,吨,/,日,(67%),，水泥原料,599,吨,/,日,(11%),，播种土,489,吨,/,日,(9%),，堆肥化,385,吨,/,日,(7%),，碳化,271,吨,/,日,(5%),单位：吨,/,日,污泥处置的关键难点,4.1.4.1,污泥处置的问题分析,1,、污泥含水率,（,1,）污泥含水率是制约污泥处置和利用的关键问题,60%,是填埋与堆肥的起点，,50%,是焚烧的起点；,（,2,）干化环节是污泥处理处置系统耗能的主要环节；,（,3,）干化环节的新技术研发是实现污泥处理系统节能降耗的着力点。,含水率高是污泥处理处置的难点所在,污泥含水率从,95%,降至,80%,，,污泥体积减少,75%,，从,80%,降,至,50%,体积将再减少,60%,污泥含水率越高，热值越低，,当含水率低于,50%,时，才适合,焚烧,含水率与污泥热值,2,、微生物细胞和胶体物质造成处理困难,污泥中含有大量微生物,细胞和有机胶体物质，,脱水困难；􀂇,污泥中有机物主要,以固体形式存在，,生物降解困难。,污泥处置的技术难点是：,如何进行深度脱水降低,含水率。含水率,60%,的,污泥，其资源化潜力显著,增大。,原因：固体有机物的水解速率低；,水解为控制步骤。,我国污泥的管理现状,80,年代以前中国对污泥的处理处置始终未予以足够重视。由于没有严格的污泥排放监管，早期建设的污水处理厂未考虑污泥的最终处置问题，也未预留足够的污泥处置空间，污泥处理单元也与污水处理单元剥离开来。,1984,年,5,月,18,日，中国城乡建设环境保护部发布了,农用污泥中污染物控制标准,（,GB4284-1984,），这是中国最早的针对污泥处置的标准。该标准重点针对农用特点，对污泥中重金属含量进行了严格规定。,我国污泥管理发展历程,90,年代后，随着污水厂的大批投建，污泥的出路问题越来越凸显。由于污泥含水率高，体积量大，占地面积大，后续运输成本和处理处置成本高，成为制约污水处理厂正常运行的棘手问题。针对含水率问题，建设部和国家环境保护总局分别发布了：,城市污水处理厂污泥排放标准,（,CJ3025-1993,）,城镇污水处理厂污染物排放标准,（,GB18919-2002,）。,开始对排放的污泥含水率进行明确要求。这一阶段还是将污泥作为污水处理的一个排放指标来进行管理，,没有将污泥处理后的泥质要求与污水处理后的污水水质要求分开单独形成一个标准,。,进入新世纪，某些城市开始尝试污泥的各种最终处置技术。同时，为了在建设污水处理厂的同时解决污泥处置问题，防止二次污染，提高资源化利用水平，促进循环经济的发展，,建设部发布了四个系列泥质标准。,这些标准针对污泥不同的最终处置途径进行了详细而严格的要求，并且与污水处理分开，带有明确的指标和较强的独立性。改变了污泥处理依据于污水处理之中的状况，改善由于标准的不完善而形成重污水处理的现象，,使污泥处理在排水系统工程中与污水处理并驾齐驱，,又细分出一个专业性很强的项目，它的基本价值是填补了我国在污泥处理上无单独标准的一个空白。,农用污泥中污染物控制标准,(GB4284-84)(,修订中,),城市污水处理厂污水污泥排放标准,(CJ3025-1993),城镇污水处理厂污染物排放标准,(GB18918-2002),生活垃圾填埋场污染控制标准,(GB16889-2008),城镇污水处理厂污泥泥质, (CJ247-2007),城镇污水处理厂污泥处置分类, (CJ/T239-2007),城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质, (CJ248-2007),城镇污水处理厂污泥处置混合性填埋泥质, (CJ249-2007),城镇污水处理厂污泥处置农用, (,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置焚烧用泥质, (,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质, (,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质, (,征求意见稿,),我国污泥相关标准,1984.5.18, ,农用污泥中污染物控制标准,(GB4284-84),每年每亩污泥施用量,2000kg(,干污泥,),任何指标接近该标准时，连续施用量,20a,在沙质土壤和地下水位较高的农田不宜施用污泥,水源保护地不得施用污泥,1993.7.17,城市污水处理厂污水污泥排放标准,(CJ3025-1993),污泥应进行稳定化处理,污泥应进行脱水处理，含水率应,80%,处理后污泥农用时，应符合,GB4284-84,标准,污泥不得任意弃置,2002.12.24,城市污水处理厂污染物排放标准,(GB18918-2002),污泥稳定化控制指标,污泥农用控制指标,2005.12.30,城市污水处理厂污泥检验方法,(CJ/T221-2005),污泥中的,24,个检测项目，共,54,种检测方法,2007.1.29,城镇污水处理厂污泥处置分类,(CJ/T 239-2007),规定“污泥处理”, “,污泥处置”, “,污泥填埋”和“污泥焚烧”等术语按照最终消纳方式对污泥进行分类,(,土地利用、填埋、建材利用和焚烧,),2007.1.29, ,城镇污水处理厂污泥泥质,CJ/T 247-2007),2007.1.29, ,城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质,CJ/T 249- 2007),2007.3.1, ,城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质,(CJ/T 248-2007),2007.5.21,城镇污水处理厂污泥处置农用,(,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置焚烧用泥质,(,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置土地改良用泥质,(,征求意见稿,),城镇污水处理厂污泥处置制砖用泥质,(,征求意见稿,),4.1.6,我国污泥管理存在问题及建议,受城市污水处理建设发展水平和认识程度的限制，我国对污泥的处理处置始终未予以足够重视。,1,、污泥处理处置责任主体缺位,责任主体不明确有三个主要原因：,一是传统的污水处理厂并非一个民事法人主体，而是事业单位，是为政府义务服务的附属实施机构，无法独立承担有关责任；,二是污泥处理没有专门的经济支撑体系，一般城市污水收费尚不足以维系运行，污泥处理运行费更无着落，使得责任被旁置；,三是过分强调“资源化”技术路线，导致企和政府把污泥处理处置作为有价值的资源，而非一种责任。,我国污泥管理存在问题,2,、污泥监管严重缺位,对污泥的长期忽视以及污泥排放的间歇性造成了监控的难度，与污水处理的监管相比，政府对污泥处理处置的监管更为困难。,污泥处理处置的管理缺位还表现在缺少系统规划。中国各城市的总体规划中尚未涉及污泥处理处置内容，更无专项规划。目前仅深圳、上海、北京、广州、东莞等大城市初步尝试了污泥处理处置专项规划的编制，但还处于技术性规划阶段，真正实施还有一段时间。,3,、相关标准缺乏系统性、科学性,目前我国已经制定了一系列与污泥处理处置相关的标准。但中国标准的制定、评价、修改缺乏规范化和完整性的体系，标准制定不及时，各标准间缺乏协调性和统一性。,在污泥相关标准的修改与制定上，需重视污泥处理处置的安全问题，特别要注意对生态环境长期影响的监控。污泥的焚烧可以参考已有的垃圾焚烧标准；污泥的再利用，应分别参照相应行业的现行标准和规定，并结合城市污水处理厂污泥的特性补充现行标准和规定中缺少的指标；污泥土地利用中涉及农用的污染物控制标准必须重新修订，并增加污泥施用管理规定，包括施用地点、施用周期、最大施用量等内容，同时制订污泥质量和土壤质量监测的有关规定,。,4,、污泥技术路线的误区,对于污泥处理处置的技术路线，目前存在夸大其资源化和追求技术路线统一的两大认识误区。,（,1,）对资源化的认识,目前污泥处理处置技术的发展程度，尚不能高效地实现能量回收和物质回用，以实现经济效益和节约能源的效果。污泥的资源化必须总体考虑，不能分割整个处理处置过程而强调某一局部单元工艺的效果，从而得出污泥资源化的概念。,污泥处理处置是需要政府投入和建立收费体系来支撑的公益事业，,应该以,“,减量化、稳定化、无害化,”,为目的。,“,资源化,”,并不是目的，,而是一个重要的原则，要尽可能利用污泥处理处置过程中的能量和物质，以实现其资源价值。对于污泥处理处置的技术路线，,目前存在夸大其资源化和追求技术路线统一,的两大认识误区。,（,2,）因地制宜是重要原则,我国地域辽阔，不同地区的自然环境、人文环境、产业结构和经济发展水平都不同，各地区应从自身特点出发，采取适宜的技术路线。同时，国外技术必须和国内的具体国情相结合，切不可生搬硬套。,5,、生活污水和工业废水混合排放,随着城市的重新发展规划和企业的搬迁改造，应加强生活污水管网的改造和工业废水和生活污水的分开处理，降低污泥中重金属的含量，提高污泥资源化的潜力。,6,、技术政策基本空白,（,1,）建立污泥处理处置的评估体系。,立即开展我国污泥产量、污泥质量、污泥处理处置及再利用现状的调研与评价工作；加快城市污水处理厂污泥处理处置技术政策的编制工作；抓紧建立污泥处理处置技术的评价体系和方法。,􀁤,（,2,）,鉴于目前用于污泥处理处置的资金不足，,需制定有关建设和运行的保障性鼓励措施,，,污泥处理处置应与污水处理受到同等重视。根据当地实际状况，制定合理的污水收费政策和体系（应包括污泥处理处置运行费用）。,（,3,）需要财税政策的倾斜。,国家应对污泥处理处置过程中的资源化工程给以政策性引导。通过财政补贴、税收优惠等经济杠杆来引导企业积极采用能量回收和物质回用的工艺技术。,（,4,）建立接纳和鼓励外资、民营资本积极参与污泥,处理处置投资和运营的相关政策体系，因势利导地发展和探索适合我国国情的污泥处理处置工艺，促进污泥处置的市场化发展。,污泥事故案例一：,时间：,2006,年夏天,地点,:,地处三峡库区的重庆市长寿、云阳、忠县等区,事件：,由于当地的垃圾填埋场拒绝回收污水处理厂产生的污泥，导致这些来自县城的污泥或者随意堆放在山头果园，或者积聚在厂区的空地上，形成恶臭难闻的水凼（,一种有水的小的或者比较小的坑,）。,结果：,由重庆市政府和长寿区政府筹措了数百万元资金挖、运、回填,6,万多立方米土方来处理这一事故。,随着市政污水越来越多，污水厂越建越多，污泥也越来越多。据有关数据显示，目前我国每天产生的含水,80%,的污泥，重量上几乎占到城市产生垃圾总量的,20%,，而且年增长率大于,10,。根据预测，到,2010,年，全国年产生干污泥量将达到,880,万吨。这些污泥，不但含大量有机质、重金属、病原菌、寄生虫（卵）等污染物，而且极难处理。如何以最佳方式处理它们，已经是每一座城市需要面对的紧迫问题。,污泥事故案例二：,时间：,2008,年,5,月,起因：,有村民向中华环保联合会法律中心维权案件督查部投诉，反映有人向门头沟上岸村东侧两个砂坑里倾倒大量污泥。,调查结果：,经环保局监察人员现场调查取证发现，污泥中含有多种重金属，同时氨氮、粪大肠菌群数等指数都严重超标，对该地区造成重大环境污染。该污泥倾倒公司为北京环兴园环保科技有限公司,公诉机关意见：,环兴园环保科技有限公司非法处置含有传染病病原体的废物，造成重大环境污染事故，致使公私财产遭受重大损失，应当以重大环境污染事故罪追究其刑事责任。,该公司法人代表何涛认为：,在该行业中，大多数公司都这样做，因此并不构成犯罪，且污水厂给的污泥处理费根本不够无害化处理污泥，所以他只能联系当地村民和砂坑承包人，经他们同意，直接倾倒污泥。,何涛承认，,其公司压根也没有做无害化处理的能力。“你们没有能力，为什么污水厂还和你们合作？”对于法官的询问，何涛回答：“污水厂一般只要求法人承包，不做其他审查。”“那你知不知道你的行为已经严重污染了环境？”对此，何涛不置可否。,4.1.6.2,对策,中国地广、人多和污泥量大等特点决定了,污泥综合利用,是符合中国国情和现阶段发展要求的处置方法。,明确责任主体，建立市场运行机制；增加污泥处理处置的资金投入和渠道；对污泥处理处置企业给与政策倾斜。,制定污泥资源化和无害化处理处置的技术政策和相应的环境管理标准体系。􀂇,因地制宜地进行污泥处理处置的专项规划，开展污泥的综合利用。,政府的监管是有效解决污泥环境污染问题的关键。,污水污泥问题必将成为我国下一阶段重要的环境问题，各界需对污泥处理处置问题加以重视，认清污泥处理处置的若干认识误区，进而帮助和促进有关技术路线和技术政策的制定，使城市污水处理行业得以健康发展。,污泥定义及分类,1,、定义,污泥一般指介于,液体和固体之间的浓稠物,，可以用泵输送，但它很难通过沉降进行固液分离。,污泥中悬浮物浓度一般在,0.5%,5%,，低于此浓度常称为泥浆。,污泥：,在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等统称为污泥,（补充资料）。,如二级污水处理厂，污泥量约占总处理水量的,0.3-0.5%,（体积）。污泥经过浓缩和脱水处理，含水率可以从,99.3%,左右降低到,60-80%,，其体积约为原来的,1/15,1/10,。,4.2,污泥分类及性质,2,、污泥特点,有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，呈胶状结构的亲水性物质，易用管道输送。,3,、污泥分类,(1),按来源分：,给水污泥,、,生活污水污泥,和,工业废水污泥,三类。,（,2,）按成分和性质分：,有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。,（,3,）按污泥从水中分离过程分：,沉淀污泥,（包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥等）,及,生物污泥,（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）。,（,4,）按污泥在不同的处理阶段分：,生污泥,、,浓缩污泥,、,消化污泥（熟污泥）,、,脱水污泥,、,干污泥,、,干燥污泥,及,污泥焚烧灰,等。,4.2.2,污泥的性质,污泥的性质主要包括：,（,1,）污泥的含水率与含固率,（,2,）污泥的密度,（,3,）比阻和压缩系数（污泥的脱水性能）,（,4,）挥发性固体和固定碳,（,5,）污泥的可消化程度（可生化性）,（,6,）污泥的肥分,（,7,）污泥的燃烧价值等,1,、污泥含水率与含固率,初沉污泥含固率：,2,4,；,剩余污泥含固率：,0.5,0.8,；,脱水泥饼含固率：,15,25,。,p,1,、,p,2,分别为污泥含水率，,1,、,w,1,、,c,1,分别为,P,1,时的污泥体积、质量及固体物浓度；,2,、,w,2,、,c,2,分别为,P,2,时的污泥体积、质量及固体物浓度；,s,为干固体相对密度,为孔隙率，一般为,40-50%,消化污泥体积与含水率的变化关系,讨论：,1000L,含水率,95%,的生活污水污泥，如含水率,Pw,降到,85%,，其体积约为多少；降到,50%,，其体积又为多少；进一步降低到,20%,时，其体积又为多少；这说明什么问题,2,、污泥的密度,单位体积污泥的质量，其数值常用相对密度，即污泥与水的密度之比来表达。,3,、污泥比阻和压缩系数,污泥的脱水性能一般用污泥的比阻来衡量，比阻越大的污泥越难脱水。比阻,(,av,）为单位过滤面积上，滤饼上单位固体质量所受到的阻力，其单位为,m/kg,。,式中，,p,为过滤压力,(,滤饼上下表面间的压力差,),，,N,m,2,；,A,为过滤面积，,m,2,；,k,b,为过滤时间,/,滤液体积，,s/m,3,；,为滤液动力黏度，,N*s/m,2,；,为滤液所产生的滤饼干质量，,Kg/m,3,。,污泥比阻用来衡量,污泥脱水的难易程度,，它反映了水分通过污泥颗粒所形成的泥饼层时所受阻力的大小。比阻与过滤压力以及过滤面积的平方成正比，与滤液动力黏度和滤液所产生的滤饼干质量成反比，,并取决于污泥的性质,。,一般来说，比阻小于,10,11,m/kg,的污泥易于脱水，大于,10,13,m/kg,的污泥难于脱水。,压缩系数,s,用来反映污泥的,渗滤性质,，,压缩系数大的污泥，其比阻随过滤压力的升高而上升较快,。压缩系数可用来评价污泥,压滤脱水性能,。,压滤系数大,的污泥宜采用,真空过滤,或,离心脱水,的方法进行脱水，,压缩系数小,的污泥宜采用,板框或带式压滤机,进行脱水,(a,av,),1,、,(a,av,),2,压力分别为,p,1,、,p,2,时的比阻，,m/kg,；,4,、挥发性固体与灰分,挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物含量，又称为,灼烧减量。,灰分则表示无机物含量，又称为,固定固体,或,灼烧残渣。,挥发性固体含量的测定方法如下：将测完含水率的污泥样放在电炉上炭化（烧至不冒烟），再放入,600,高温炉中，灼烧,0.5h,，然后放冷或将温度降至,110,左右。取出放入,105,110,的烘箱中烘,0.5h,。取出放入干燥器内干燥,0.5h,，然后称量记录质量,W,3,，代入下式，即可求出挥发固体含量。,式中,Vs,：为挥发性固体含量，,%,；,W,1,：为空蒸发皿质量，,g,；,W,2,：为烘干污泥试样质量与蒸发皿总质量，,g,；,W,3,：为灼烧后的污泥样与蒸发皿总质量，,g,。,4.2.3,污泥水分布结构,根据污泥中所含水分与污泥结合的情况，污泥中所含水分可分为,自由水和结合水,。,自由水,指的是不直接与污泥结合，也不受污泥颗粒影响的那部分水，,可以通过浓缩去除,。污泥中大部分水分以自由水形式存在。,结合水,分为：间隙水、毛细水、水合水。间隙水存在于絮体或有机体的空隙之间，条件变化时可变成自由水。毛细水指结合力大、结合紧的多层水分子。重力浓缩不能去除这部分水，必须用人工干化、机械脱水或热处理方法去除。水合水存在于细胞内，只有热处理才能去除。,污泥在不同状况下去除水的能力可以用污泥的,浓缩性能,、,脱水性能,和,可压缩性能,三个指标衡量。,1,、间隙水,2,、毛细管水,3,、,表面吸附水,4,、内部水,固体废物中水 的存在形式,存在颗粒间隙中的水。约,占固体水分的,70%,左右,用,浓缩法,分离,在毛细管中充满的水分,.,约占水分的,20%,左右,，,采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水,吸附在颗粒表,面的水，约占水分,的,7%,，可用,加热法,脱除,在颗粒内部或微生物细胞内的水，约占水分的,3%,可采用,生物法,破坏细胞膜除去胞内水或,高温加热法、冷冻法,去除,4.2.4,污泥产生量,我国实行二级处理的城市污水厂污泥产生量中，初沉污泥约占,60%,70%,，生化污泥为,30,40,。,目前国内生活污水污泥产生量平均值约,1t,（干重）,/,万吨,废水，折合含水,80,的湿污泥为,5,吨,/,万吨废水,。,1,、城市污水处理厂污泥产生量,（,1,）理论计算法,活性污泥工艺剩余污泥量的计算目前大致有三种方法：传统计算法、污泥龄法和数学模型法。三种方法在实际运用中难易程度及计算结果的精确度均不相同，根据国内外资料统计，,采用污泥龄法计算最为准确可行,。,其中,k,：修正系数；根据不同工艺其,k,值不同；,SS,i,：进水,SS,浓度，,mg/L,；,Q,c,：污泥龄，,d,；,Q,i,：进水量，,m,3,/d,；,f,T,H,=1.072,（,T-15,）温度修正系数；,T,：平均气温；,BOD,i,、,BOD,e,分别为进水,BOD,5,浓度，,mg/L,；,（,2,）实测法,对污水处理厂污泥产量进行实际调查。,2,、混凝沉淀的污泥产生量,该部分由同学自己查找资料，然后讨论。,2,、给水厂污泥产生量计算,（,1,）污泥的来源,对常规净水工艺,(,混凝一沉淀一过滤一消毒,),而言，所排污水由沉淀池排泥水和滤池反冲洗水两部分组成，其中滤池反冲洗排泥水量较大,(,约占产水量的,3.5,5,),、泥的含水率较高,(99.9,左右,),，如果将其集中于排水池静置后大部分可以回流且沉泥较少；沉淀池排泥水约占产水量的,1.5, ,2, ，含水率相对较低,(99.7,左右,),，可将这部分排泥水收集于排泥池均和后再进入浓缩池，通过静沉其含水率一般为,99.0,左右。,净水厂的化学凝聚沉淀污泥主要由原水中的悬浮物、胶体物质、有机物以及胶状金属氢氧化物等组成。若原水中有机物含量不高，则净水厂污泥中的固体物含量大体上可由原水中,SS,总量加上投加的药剂量计算得到。,（,2,）产泥量计算公式选择,国内水厂产泥量计算大多参照英国、和美国公式：,英国公式,污泥处理指南,给出了排泥水中污泥含量计算公式，即：,DS= SS+0.2B +1.53C +1.9F,或：,DS=T.A+0.2B+1.53C+1.9F,净水厂污泥处理量为：,S=QDS10,-6,。,式中,DS,干污泥量，,mg,L,SS,原水中悬浮固体量，,mg,l,A,所去除的浊度，,NTU,B,所去除的色度，倍,C,投加的铝盐,(,以,Al,2,O,3,计,),，,mg,L,F,投加的铁盐,(,以,Fe,计,),，,mg,L,T,浊度与悬浮物的换算系数，需经取样测试后才能确定。,式中,S,计划处理的污泥干固体量，,t,d,Q,处理水量，,m,3,d,美国公式,M,J,小休默尼克认为干泥量主要由原水中的悬浮固体及由,Al,3+,或,Fe,3+,形成的氢氧化物组成，即总的干污泥,=,进水悬浮固体,+,沉淀物。,S= Sss +Sc,Sss=QSS10,-6,Sc=Q D W 10,-6,式中,S,计划处理的污泥干固体量，,t,d,。,Sss,原水中由悬浮物形成的污泥量，,t,d,Q,处理水量，,m,3,d,SS,进入沉淀池的原水悬浮物，,mg,L,Sc,由投加的药剂产生的污泥量，,t,d,D,投药量，,mg,L,W,药剂量和由药剂产生的污泥量的比值，即每加入,l mg,L Al,2,O,3,(,质量分数为,17,),会产生,0.44 mg,L,的干污泥。,4.3,污泥浓缩技术,污水处理过程中排出的污泥含水率和体积都很大，初次沉淀污泥含水率介于,96%,98%,，剩余活性污泥达,99%,以上。,污泥浓缩的主要目的和意义,在于减少污泥的体积，降低后续构筑物或处理单元的压力，如减少消化池的溶剂和加温污泥所需的热量。,污泥浓缩,主要是降低污泥中的自由水和部分空隙水，污泥浓缩采用的是,物理处理方法,，主要包括重力浓缩法、气浮浓缩法、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩,（机械浓缩法）,等。,几种浓缩方法的比能耗和含固浓度,初沉污泥用,重力浓缩法处理最为经济,。对于剩余污泥来说，由于剩余活性污泥浓度低，有机物含量高，浓缩困难，采用重力浓缩法效果不好，而采用气浮浓缩、离心浓缩，则设备复杂，费用高，也不适合中国国情。所以，,目前中国推行将剩余活性污泥送回初沉池与初沉污泥共同沉淀的重力浓缩工艺，利用活性污泥的絮凝性能，提高初沉池的沉淀效果，同时使剩余污泥得到浓缩。,1,、重力浓缩,重力浓缩的特征是,区域浓缩,，重力浓缩池中有四个基本区域：,（,1,）澄清区,为固体浓度极低的上层清液；,（,2,）阻滞沉降区,为该区悬浮颗粒以恒速向下运动，一层沉降固体从区域底部形成；,（,3,）过渡区,特征是固体沉降速率减小；,（,4,）压缩区,在该区由于污泥颗粒的集结，下一层的污泥支撑着上一层的污泥，上一层的污泥压缩下一层的污泥，污泥中间隙水被排挤出来，固体浓度不断提高直至达到所要求的底流浓度，并从底部排出。,2,、污泥气浮浓缩,气浮浓缩,是采用大量的微小气泡附着在污泥颗粒的表面，从而使污泥颗粒的相对密度降低而上浮，实现泥水分离的浓缩方法。,气浮浓缩适用于浓缩,活性污泥和生物滤池等颗粒,相对密度较低的污泥。,气浮浓缩可以是活性污泥的,含水率从,99.4,浓缩到,94,97,。,气浮浓缩的浓缩污泥含水率低于采用重力浓缩的浓缩污泥，可以达到较高的固体通量，但是运行费用比重力浓缩高，适合于人口密度高、土地稀缺的地区。,插入典型的气浮浓缩图片,气浮浓缩工艺,：,压力溶气气浮（,DAF),、生物溶气气浮、涡凹气浮、真空气浮、化学气浮、电解气浮等。,气浮浓缩,是采用大量的微小气泡附着在污泥颗粒的表面，从而使污泥颗粒的相对密度降低而上浮，实现泥水分离的浓缩方法。,气浮浓缩,适用于浓缩,活性污泥和生物滤池等颗粒,相对密度较低的污泥。,气浮浓缩,可以是活性污泥的,含水率从,99.4,浓缩到,94,97,。,3,、污泥机械浓缩,机械浓缩所需时间更短，以离心浓缩为例，仅需几分钟，浓缩污泥的浓度比重力浓缩要高，但是动力消耗大，设备价格高，维护管理工作量大。,从污泥浓缩的可靠、有效性，特别是尽量减少污泥的释磷量的要求来判断，应考虑机械浓缩。,机械浓缩包括：,（,1,）离心浓缩法,（,2,）带式浓缩机浓缩,（,3,）转鼓、螺压浓缩机浓缩,4.4,污泥破解与调质技术,4.4.1,污泥破解和污泥调质技术种类,1,、污泥破解,污泥破解,就是破坏污泥的结构及微生物细胞壁，使污泥絮体结构发生变化，细胞内的内含物流出，同时释放出酶，酶的作用使其余未被破解的微生物细胞失去环境适应能力，易被厌氧微生物消耗，变难降解的固体性物质为易降解的溶解性物质，促进污泥厌氧消化。,促进污泥破解的方法主要有三类：,物理方法、化学方法、生物方法,2,、污泥的调质,(1,）定义：,污泥调质或调理是为了提高污泥浓缩和脱水效率，采用多种方法，改变污泥的理化性质（减小与水的亲和力，调整固体粒子群的性质及其排列状态），使凝聚力增强，颗粒变大。它是污泥浓缩和脱水过程中不可缺少的工艺过程。,(2,）目的：,污泥调理的目的是为了提高污泥浓缩脱水的效率、经济地进行后续处理而有计划地改善污泥性质的措施。,有机质污泥（包括初沉污泥、腐殖污泥、活性污泥及消化污泥）均是以有机物微粒为主体的悬浊液。,颗粒大小不均且很细小，具有胶体特性。由于和水有很大的亲和力，可压缩性大，过滤比阻抗值也大，因而过滤脱水性能较差。其中活性污泥由各类粒径胶体颗粒组成，过滤比阻抗值高，脱水更为困难。,污泥调质的方法主要有三类：,物理方法、化学方法、生物方法,污泥调理方法,主要为,洗涤（淘洗调节）、加药（化学调节）、热处理及冷冻熔融法。,以往主要采用,洗涤法和以石灰、铁盐、铝盐等无机混凝剂为主要添加剂的加药法,，近年来，高分子混凝剂得到广泛采用，特别是,阳离子聚丙烯酸胺,的应用对强化污泥的脱水性能起了重要作用。,（,1,）化学调理,（,Chemical conditioning,）,在污泥中加入适量的混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。,（,2,）淘洗,（,Elutriation,）,将污泥与,3,4,倍污泥量的水混合而进行沉降分离。,（,3,）加热加压调理,（,Heating and pressure conditioning,）,对污泥进行加热加压调理，使,亲水性有机胶体物质,水解，改变其颗粒结构，同时也可使部分有机物分解。根据温度不同又可分为,高温加压调理,(170,200,，,1.0,1.5MPa),和,低温加压调理,(150,以下,),。,（,4,）冷冻融化调理,（,Freezing and thawing conditioning,）,将污泥交替进行冷冻与融化，通过改变其物理结构，使污泥易于浓缩脱水,4.4.2,污泥物理破解调质技术,珠磨法,高压喷射法,超声法,加热法,冷冻法,辐射法,淘洗法,1,、球磨法,主要用于污泥的破解和有机物的释放，促进污泥厌氧消化。,其主要设备是珠磨机。工作原理为在球磨法机内由于电机带动的圆盘高速旋转，将进入球磨法的细胞悬浮液与极细的玻璃珠一起搅拌，由于研磨作用，使细胞破碎，释放出内含物。细胞的破戒由剪切力层间的碰撞与珠的滚动引起。,研究结果表明，当能量输出为,10000kj/kgSS,时，,COD,的溶出率可达,90%,。,2,、,高压喷射法,高压喷射法主要用于污泥的破解，其工作原理是利用高压泵将污泥循环喷射到一个固定的碰撞盘上，通过该过程产生的机械力来破坏污泥内微生物细胞的结构，使得细胞内物质被释放出来，从而显著提高污泥中蛋白质含量，促进水解进行。,但是该法机械能损失较大，在实际工程应用中难以推广。,3,、超声波技术处理污泥,超声波的频率范围一般为,20kH,至,10MHz,，如图所示。当一定强度的超声波施于某一液体系统中时，,将产生一系列的物理和化学效应，并明显改变液体中溶解态和颗粒态物质的特性。,这些反应是由声场条件下大量空化气泡的产生和破灭引起的。,在很高的声强度下，特别是在低频和中频范围内，将产生大量气泡，这些气泡靠吸收液体中的空气和蒸汽变大。它们随声波改变大小并最终在瞬间破灭。这种气泡在瞬间破灭的现象称为,空化,。,污水污泥主要由颗粒有机物（微生物）组成。通常对原生污泥采用厌氧消化工艺进行稳定处理，其终产物是消化污泥，但其中仍包含,50,有机固体。,超声波反应器可与其他污泥处理工艺任意组合。采用这种新型工艺，可使污泥分解所需声化时间大大缩短。从图可看出，仅仅经过,96s,的声化反应，泥样的上清液,COD,即上升到,6000mg,L,-1,。,4,、加热法,在热处理的连续过程中，污泥在压力容器内加热至,260,，压力达到,275MPa,，经短暂的时间进行实质性的稳定过程和调理过程，使污泥处于不加化学药剂而能使固体脱水的状态。,当污泥经受高温和高压时，热的作用使污泥释出结合水，最终形成固体凝结物。此外，还使蛋白质水解，使细胞破坏，并放出可溶性有机化合物和氨氮。,热处理既是稳定过程，也是调理过程。,5,、冷冻法,冷冻处理法是将污泥降温至凝固点以下，然后在室温条件下融化的处理方法。,通过冷冻形成冰晶再融化的过程胀破细胞壁，使细胞内的有机物溶出，加速污泥厌氧消化过程的水解反应，同时使污泥中的胶体颗粒脱稳凝聚，颗粒粒径由小变大，失去毛细状态，从而有效提高污泥的沉降性能和脱水性能。,该法为不可逆过程，即使再用机械或水泵搅拌也不会重新变为胶体。,该法适用于寒冷地区。目前主要用于给水污泥的调质。,6,、,淘洗法,淘洗法主要用于消化污泥的调质，目的为降低污泥碱度。节省药剂用量。,淘洗法可采用单极、多极串联或逆流洗涤等多种形式。通过吹入空气或机械搅拌，使污泥处于悬浮状态，与水充分接触。淘洗法容积以最大表面负荷,40-50kgSS/m,2,.d,为宜，水力负荷不超过,28 m,3,/m,2,.d,。,淘洗时可将细颗粒和部分有机物微粒除去，降低污泥的黏度，提高污泥的浓缩和脱水性能。淘洗水可使用初沉池或二沉池的出水或自来水、河水，用量为污泥量的,2-3,倍。,1,、加碱法,碱处理可在常温下以较低用量达到溶解脂类物质促进细胞分解的目的，污泥经过碱处理后进行厌氧消化，底物去除速率明显增加。若消化的时间较短，则碱处理有助于提高污泥稳定性。,碱处理法的优点主要体现在：增加污泥,COD,和,VS,的降解率，增加产气量，提高甲烷含量，缩短污泥消化时间，同时使污泥处于适宜厌氧消化的,pH,。,4.4.3,污泥化学破解调质技术,在石灰稳定中，将足够数量的石灰加到处理的污泥中，将污泥的,pH,值提高到,12,或更高。高,pH,值所产生的环境不利于微生物的生存，则污泥就不会腐化、产生气味和危害健康。石灰稳定并不破坏细菌生长所需要的有机物，所以必须在污泥,pH,值显著降低或会被病原体再感染和腐化以前予以处理。,2,、氧化法,（,1,）臭氧氧化法,（,2,）过氧化氢氧化法,3,、湿式氧化法处理污泥,湿式氧化法（,WO,法）是一种物理,-,化学法。这种方法在高温下（临界温度为,150,370,）和一定压力下用来处理高浓度有机废水和不易生化的废水十分有效。,用湿式氧化法处理活性污泥，反应温度对总,COD,的降解效果影响很大。在,300,和,30 min,的停留时间下，总,COD,可去除,80%,，反应温度对剩余污泥氧化作用的影响大于活性污泥中溶解氧浓度的变化对湿式氧化效果的影响。,4,、超临界水氧化法,超临界水氧化法（,SCWO,）是处理有机废水废物的一种最具优势的新技术，作为一种新兴的环保技术受到广泛重视。,超临界流体状态是介于气体和液体之间的一种特殊状态，当温度和压力超过临界点（,Tc,、,pc,）时就形成超临界流体。,水的临界温度和压力为,374,和,22.5 MPa,，超临界水（,SCW,）具有高度选择性、极强的溶解能力和高度可压缩性。超临界水的密度、介电常数、氢键及其他一些物理性质和通常的水大不一样，超临界水能与非极性物质（烃类）和其他有机物完全互溶，能与正庚烷、苯、酚类以任意比例混溶，甚至某些木材也可以完全溶解在超临界水（,SCW,）中。相反无机盐溶解度却非常低，例如,NaCl,在超临界水中的溶解度低于,10010,-6,，当温度超过,723K,时，无机物的溶解度会急剧下降。,理论上，在超临界条件下，无需机械搅拌，有机物、空气（氧）和水均相混合就能开始自发氧化，无需外界供热，在很短的反应停留时间内，,99.99%,以上的有机物能被迅速氧化成,H,2,O,、,CO,2,、,N,2,等其他小分子。,超临界水氧化法过程可以完全消除有害物质，去除率高达,99%,，目前已经试验的物质有苯、多氯联苯、硝基苯、氰化物、酚类、重金属等。下图是超临界水氧化法处理纸浆厂污泥的流程示意。,1,、投加微生物物质,（,1,）生物酶溶胞技术,通过投加能够分泌细胞外酶的细菌或溶菌酶等抗生素水解细菌的细胞壁，达到溶胞目的，同时这些细菌还将不易生物降解的大分子有机物分解为小分子物质，有利于厌氧菌对底物的利用，促进厌氧消化进行。,（,2,）微生物絮凝调质技术,生物物质可以作为生物絮凝剂处理污泥，机理主要有三种：桥联作用、中和作用和卷扫作用。生物絮凝剂是带电荷的生物大分子。,生物絮凝剂具有无毒、无二次污染、可生物降解、污泥絮体密实、高效、价格较低、对环境和人类无害等优点。,4.4.4,污泥生物破解调质技术,2,、好氧消化和厌氧消化调质,（,1,）污泥厌氧消化,污泥厌氧消化即在无氧的条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解污泥中的有机污染物，使污泥中有机物最终矿化成一些无机物和气体。,（,2,）污泥好氧消化,好氧消化池内的微生物生长于内源代谢期，通过该法处理，使污泥中有机物被最终转化为,CO,2,和,H,2,O,以及,NO,3,-,、,SO,4,2-,、,PO,4,3-,等。好氧处理需供应足够的空气，保证污泥有至少,1,2 mg,L,-1,溶解氧，并有充分的搅拌使泥中颗粒保持悬浮状态。污泥的含水率需大于,95,左右，否则难于搅拌起来。污泥好氧处理系统的设计根据经验数据或反应动力学进行，消化时间根据试验确定。,（,3,）两相厌氧消化,两相厌氧消化是近年发展起来的一种高效稳定的新型污泥处理工艺，它将产酸相和产甲烷相分别在不同的生长环境内进行，形成各自的相对优势，以便提高整个消化过程的处理效率、反应速度及稳定性。,目前，国际上污泥稳定化处理的总的方向是以厌氧消化为主，欧美、日本、原独联体等国家和地区采用厌氧消化处理污泥已占所产污泥量的一半以上。中国城市污水处理厂污泥处理起步较晚，,20,世纪,80,年代中期才开始建设城市大型污水厂，污泥处理采用的也是中温厌氧消化，主要先进技术和设备都是引进的。近十多年来，中国城市污水厂的污泥处理技术和某些单项专用设备有较大发展，积累了不少中温厌氧消化技术方面的经验。,4.5,污泥机械脱水技术,污泥浓缩主要是分离污泥中绝大部分,空隙水,，但污泥经浓缩之后，其含水率仍在,95%,以上,，呈流动状态，体积庞大，且易腐败发臭，不利于运输和处置，给后续处理带来相当大的困难。,脱水主要是将污泥中的,表面吸附水和毛细水,分离出来，这部分水分只占污泥中总含水量的,15 %,25%,，但经过脱水以后，污泥呈固体状态，,体积减少为原来的,1/10,以下，大大降低了后续处理的难度。,污泥脱水性能的评价指标,污泥比阻,毛细吸水时间（,CST,）,污泥与滤纸接触时，在毛细管作用下，水分在滤纸上渗透,1cm,长度的时间，以,s,计。在一定范围内，毛细吸水时间与其比阻有一亿对应关系。,污泥过滤时间（,Time to Filtration,TTF,）,污泥过滤时间,TTF,，即滤液体积达到污泥体积一半时的过滤时间。,Vander- meyden,等对几种不同性质的污泥分别进行了,CST,（毛细吸附时间）、,TTF,和,SRF,（比阻）试验，结果如表,3,所示。,三种方法的结果都具有相似的趋势。石灰污泥的,CST,、,TTF,和,SRF,值最小，脱水难度由易到难的污泥依次为：石灰污泥、铁盐污泥、铝盐污泥和聚合氯化铝污泥。这说明三种方法对于污泥脱水性能的表征都是有效的。,表,3-2,净水厂污泥脱水参数统计汇总表,Tab.3-2 The parameters of sludge dehydration,污泥类型,CST(s),TTF(s),SRF(10,13,m/kg),样本数,中值,标准差,样本数,中值,标准差,样本数,中值,标准差,铝盐污泥,38,194.1,195.4,38,319.5,412.6,38,15.8,21.3,铁盐污泥,9,103.0,64.5,9,104.7,79.5,9,6.4,8.1,聚合氯化铝污泥,5,289.8,258.8,5,410.9,562.5,5,13.8,11,石灰污泥,9,70.0,34.5,9,34.3,20.4,9,0.5,0.82,真空抽滤装置,衡量污泥机械脱水,效果与,效率,的指标：,（,1,）脱水泥饼的含水率,（,2,）脱水过程的固体回收率,泥饼中固体量与原污泥中的固体量之比。,（,3,）脱水泥饼产率,单位时间内在单位过滤面积是产生的滤饼的干质量，,kg/m,2,.s,。,常用的脱水方法有,自然干燥,和,机械脱水,两种。,自然干燥,是利用自然力量（如太阳能）将污泥脱水干化。传统上常用的是污泥干化床。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。,芦苇,等沼生植物进行脱水引起人们的关注。该方法可将污泥干固体含量由排出时的,1,左右增加到,40%,，,还可富集过量的,重金属,。,4.5.2,常用污泥机械脱水方式,1,、,真空过滤脱水,（,Vacuum filtration dehydration/ dewatering,）,普遍使用的是转鼓式真空过滤脱机。,2,、,压滤脱水,（,Press filtration dehydration/ dewatering,）,主要有自动板框压滤机和厢式全自动压滤机两种。,3,、,滚压脱水,（,Squeegee dehydration/dewatering,）,有对置滚压式和水平滚压式两种。,4,、,离心脱水,（,Centrifugal dehydration/dewatering,）,按离心脱水原理可分为离心过滤机、离心沉降脱水机和沉降过滤式离心机三种。,5,、,造粒脱水机,（,Model grain dewatering,）,固体废物常用的脱水方法及效果,脱水方法,脱水装置,脱水后含水率（）,脱水后状态,浓缩脱水,重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩,95,97,近似糊状,自然干化法,自然干化场、晒砂场,70,80,泥饼状,机械脱水,真空过滤,真空转鼓、真空转盘等,60,80,泥饼状,压力过滤,板框压滤机,45,80,泥饼状,滚压过滤,滚压带式压滤机,78,86,泥饼状,离心过滤,离心机,80,85,泥饼状,干燥法,各种干燥设备,10,40,粉状、粒状,焚烧法,各种焚烧设备,0,10,灰状,一、带式压滤机,1、组成：带式压滤机主要由滤带、辊、絮凝反应器（污泥混合筒）、驱动装置、滤带张紧装置、滤带调偏装置、滤带冲洗装置、滤饼剥离及排水装置组成,2、原理：带式压滤机是把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水,3、工作过程：带式压滤机的脱水过程分为：,污泥絮凝、重力脱水、楔形脱水和压榨脱水,四步进行。,污泥浓缩与脱水设备,4、设备特点：带式压滤机是连续运转的污泥脱水设备，进泥的含水率一般为96,-,97%，脱水后滤饼的含水率为70,-,80%。操作简便，可维持稳定的运转，其脱水效果主要取决于滤带的速度和张力；结构紧凑、简单，低速运转，易保养；处理能力高、耗电少，允许负荷有较大范围的变化；无噪声和振动，易于实现密闭操作。,二、带式浓缩机,1、工作原理,:,根据沉淀池排出的污泥含水率高的特点利用带式压滤机重力脱水段的原理设计的一种新型的污泥浓缩设备。,2、特点：,工程上通常将带式浓缩机与带式压滤机配合使用，经带式浓缩机浓缩后的污泥可直接进入带式压滤机进行脱水。,带式浓缩机具有占地面积小、土建投资省的特点，可代替混凝土浓缩池及大型带浓缩栅耙的浓缩池,三、板框压滤机,1、组成：板框压滤机主要由滤板、滤框和滤布等组成。,2、工作原理：板框压滤机的脱水工作循环进行。一个工作周期包括：板框压紧、进料、压干滤渣、放空（排料卸荷）、正吹风、反吹风、板框拉开、卸料、洗涤滤布九个步骤。,3、特点：板框压滤机的优点是：结构简单，操作容易、运行稳定，故障少，保养方便，机器使用寿命长；过滤推动力大，所得滤饼的含水率低；过滤面积的选择范围较宽，且单位过滤面积占地较少；对物料的适应性强，适用于各种污泥；滤液澄清，固相回收率高。其主要的缺点是间歇操作，处理量小、产率低，劳动强度大，滤布消耗大.适合于中小型污泥处理场合。,四、隔膜板框压滤机,五、离心脱水机,1、组成