內(nèi)科大水污染控制工程課件12污泥的處理和處置

水污染控制工程第12章污泥的處理和處置

污泥的處理和處置，就是要通過適當(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)成為處理，而安排出路稱為處置。在城市污水處理廠，污水處理和污泥處理所需的費(fèi)用基本相等。第一節(jié)

污泥的來源、性質(zhì)和數(shù)量一.污泥的來源、性質(zhì)及主要指標(biāo)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。來源：柵渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物污泥。性質(zhì)：柵渣呈垃圾狀，沉砂池沉渣中比重較大的無機(jī)顆粒含量較高，所以這二者一般作為垃圾處置。初沉池污泥、二沉池生物污泥，因富含有機(jī)物，容易腐化，破壞環(huán)境必須妥善處理，初沉池污泥還含有病原體和重金屬化合物。處理目的：①降低含水率，使其變流態(tài)為固態(tài)，同時減少數(shù)量②穩(wěn)定有機(jī)物，使其不易腐化，避免對環(huán)境造成二次污染。1.含水率與含固率：能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)含水率在85％以上呈流態(tài)，65％~85％時呈塑態(tài)，低于60％呈固態(tài)。當(dāng)含水率變化時，可近似地用下式計算濕污泥的體積：2.揮發(fā)性固體：揮發(fā)性固體(用VSS表示)，是指污泥中在600oC的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體，反映污泥的穩(wěn)定化程度。3.污泥中的有毒有害物質(zhì)：污泥中含有相當(dāng)數(shù)量的氮、磷、鉀，有一定的肥效，但其中也含有有病菌、病毒、寄生蟲卵、重金屬等有毒有害物質(zhì)。4.污泥的脫水性能：用指數(shù)比抗阻值(r)或毛細(xì)吸水時間(CST)評價。污泥的表征參數(shù)：二.污泥量計算城市污水廠的污泥量時，一般以下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。三.污泥中的水分及其污泥處理的影響游離水：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。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。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。1.污泥中的水分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。2.污泥中的水分對污泥處理的影響第二節(jié)

污泥的處置及其前處理一.污泥的處置焚燒投入大海建材填埋農(nóng)業(yè)利用污泥的處置二.污泥處置的前處理

為了避免污泥進(jìn)入環(huán)境時，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)過穩(wěn)定的污泥如果脫水性能差，則還需調(diào)理。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：沉降法、氣浮法、離心法一.沉降法設(shè)計參數(shù)為停留時間，一般9－12h。濃縮池的上清液，應(yīng)回到初沉池前重新處理。1.間歇式污泥濃縮池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)]水力停留時間(h或d)1.氣浮濃縮系統(tǒng)的組成：主要由加壓溶氣裝置和氣浮分離裝置兩部分組成。二.氣浮濃縮池

2.氣浮濃縮法的主要設(shè)計參數(shù)污泥負(fù)荷：單位時間內(nèi)，通過氣浮池斷面的干固體量，單位:kg/m2.h,kg/m2.d。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重量比，常用As表示；用于污泥濃縮一般取：0.01-0.04。水力負(fù)荷：單位時間內(nèi)，通過氣浮池斷面的處理水量，單位:m3/m2.h,m3/m2.d,一般40-80m3/m2.d,2-3.5m3/m2.h。回流比：加壓溶氣水量與需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示，用于污水處理25－50％，用于污泥濃縮需計算確定。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)到濃縮短目的。效果指標(biāo)：出泥含固率：3分鐘停留時間，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。高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)第四節(jié)污泥的穩(wěn)定

穩(wěn)定污泥常用的方法是消化法（厭氧生物處理法），小型污水處理廠也可采用好氧消化法、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。一.污泥厭氧消化法的發(fā)展和分類目的：污泥中的揮發(fā)性固體的量降低40％左右。過程：水解、酸化、產(chǎn)乙酸、產(chǎn)甲烷。控制過程：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，消化反應(yīng)時間長，消化污泥不易沉淀。分類：按操作溫度分為常溫消化、中溫消化、高溫消化；根據(jù)負(fù)荷率分低負(fù)荷率、高負(fù)荷率。圖20-8兩級高負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng)1.pH值和堿度：厭氧消化首先產(chǎn)生有機(jī)酸，使污泥的PH值下降，隨著甲烷菌分解有機(jī)酸時產(chǎn)生的重碳酸鹽不斷增加，使消化液以保持在一個較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)。由于酸化菌對PH的適用范圍較寬，而甲烷菌對PH變化非常敏感，消化池的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，最佳的PH值為7.0-7.3，消化液的堿度保持在2000mg/l以上（以CaCO3計）。二.影響污泥消化的主要因素2.溫度：中溫消化33℃～35℃，

高溫消化50℃～55℃。3.負(fù)荷；厭氧消化池的容積取決于厭氧消化的負(fù)荷率。4.消化池的攪拌：在有機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程中，讓反應(yīng)器中的微生物和營養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物)攪拌混合，充分接觸，將使得整個反應(yīng)器中的物質(zhì)傳遞、轉(zhuǎn)化過程加快。一般在消化池的實(shí)際運(yùn)行中，采用每隔2h攪拌一次，約攪拌25min左右，每天攪拌12次，共攪拌5h左右。攪拌方式有螺旋槳攪拌、用鼓風(fēng)機(jī)或射流器抽吸甲烷氣進(jìn)行攪拌三種。5.有毒有害物質(zhì)圖20-15鼓風(fēng)機(jī)攪拌三.消化池的構(gòu)造消化池：一般是一個錐體或平底的圓池，四周為垂直墻體。包括集氣罩、密封池蓋（浮動式、固定式）、池體與下錐體四部分。消化池的附屬設(shè)備：加料、排料、加熱、攪拌、破渣、集氣、排液、溢流及其他監(jiān)測防護(hù)裝置。圖20-11消化池構(gòu)造圖20-13固定式蓋消化池圖20－12浮動式蓋消化池設(shè)計內(nèi)容：池體設(shè)計：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。加熱保溫系統(tǒng)設(shè)計。攪拌設(shè)備設(shè)計。四.消化池的設(shè)計計算五.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產(chǎn)生大量沼氣。在設(shè)計消化池時必須同時考慮相應(yīng)的沼氣收集、儲存和安全等配套設(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。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。調(diào)理方法加藥調(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)理法二.污泥脫水性能的評價指標(biāo)2.毛細(xì)吸水時間(CST)其值等于污泥與濾紙接觸時，在毛細(xì)管的作用下，水分在濾紙上滲透1cm長度的時間，以秒計。圖20-17CST值測定裝置示意圖三.加藥調(diào)理法原理：用化學(xué)藥品破壞泥水間的親和力，通過調(diào)理使污泥的比阻抗(或CST)降低。1.調(diào)理劑種類無機(jī)調(diào)理劑：鐵鹽、鋁鹽、石灰有機(jī)調(diào)理劑：高聚合度的聚丙烯酰胺2.調(diào)理劑投加量的確定做比阻抗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。污泥性質(zhì)：污泥顆粒越小，含固率越大，本身越難脫水的污泥，其調(diào)理劑用量越大。調(diào)理劑品種：應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)比較選擇調(diào)理劑品種及用量。污泥調(diào)理?xiàng)l件：溫度在10℃以上進(jìn)行；pH影響無機(jī)鹽類調(diào)理劑的水解產(chǎn)物形態(tài)，使調(diào)理效果發(fā)生變化；調(diào)理劑配制濃度影響高分子調(diào)理劑調(diào)理效果。污泥與調(diào)理劑的完全混合是非常必要的。3.影響污泥調(diào)理效果的因素第六節(jié)污泥脫水一、概述污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細(xì)水和表面附著水，從而縮小其體積，減輕其重量。經(jīng)過脫水處理后，污泥含水率能從96%降低到60%-80%，其體積為原體積1/10～1/5。二.污泥的自然干化圍堤和隔墻輸泥槽濾水層排水系統(tǒng)不透水底層1.污泥干化床的構(gòu)造支柱和透明頂蓋輕便鐵軌圖20-20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)計決定面積劃分塊數(shù)干化床面積S1—干化床的有效面積，m2W—每年的總排污量，m2/aδ—在一年內(nèi)排放在干化床上的污泥層總厚度，m三.污泥的機(jī)械脫水及其設(shè)備

機(jī)械脫水是污泥脫水的主要方向。主要的脫水機(jī)械：轉(zhuǎn)筒離心機(jī)板框壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)真空過濾機(jī)1.帶式壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)工藝的開發(fā)成功的關(guān)鍵是濾帶的開發(fā)，是合成有機(jī)聚合物發(fā)展的結(jié)果。帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造2.污泥離心脫水和轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)3.板框壓濾機(jī)圖20-26濾布、濾框和濾布圖20-27濾布、濾框和濾布組合后的工作狀況示意圖第七節(jié)污泥的干燥與焚化污泥干燥是將脫水污泥通過處理，去除污泥中絕大部分毛細(xì)管水、吸附水和顆粒內(nèi)部水的方法。

污泥的干燥與焚化設(shè)備：1.轉(zhuǎn)筒式干燥器和焚化爐2.流化床焚化爐3.Sevar干燥器圖20-29轉(zhuǎn)筒式干燥器流程圖圖20-30流化床焚化爐