水污染控制工程-污泥的处理与处置.ppt

第十八章第十八章 污泥的处理和处置污泥的处理和处置 第一节第一节 污泥的来源、特性及数量污泥的来源、特性及数量 第二节第二节 污泥的处理工艺污泥的处理工艺 第三节第三节 污泥浓缩污泥浓缩 第四节第四节 污泥稳定污泥稳定 第五节第五节 污污 泥泥 脱水脱水 第六节第六节 污污 泥泥 的最终处置的最终处置 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 。 第一节 污泥的来源、特性及数量 一、污泥的来源、性质及主要指标 来源 处理目的 栅渣 沉砂池沉渣 初沉池污泥 二沉池生物污泥 富含有机物，容易 腐化、破坏环境， 必须妥善处置 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。 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。 二沉池栅滤 污泥 性质 表征 参数 含水率与含 固率 挥发性固体 污泥固体的 组分 污泥相对密 度 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： 污泥 性质 表征 参数 含水率与含 固率 挥发性固体 污泥固体的 组分 污泥相对密 度 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 用指数比抗阻值(r)或毛细吸 水时间(CST)评价 污泥 性质 表征 参数 含水率与含 固率 挥发性固体 污泥固体的 组分 污泥相对密 度 污泥固体的组分与污泥的来 源密切相关。污泥固体组分不同 ，污泥的性质也就不同，与此对 应的处理及处置方法也就不同。 污泥 性质 表征 参数 含水率与含 固率 挥发性固体 污泥固体的 组分 污泥相对密 度 污泥相对密度主要取决于含 水率和污泥中固体组分的比例。 城镇污水处理系统的污泥相对密 度一般略大于1。工业污水处理系 统排出的污泥相对密度往往较大 。 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。 污泥种类污泥量/(Lm-3)含水率/%密度/(kgL-1) 沉砂池的沉砂0.03601.5 初次沉淀池污泥14259597.51.0151.02 生物膜法71996981.02 活性污泥法102199.299.6 1.0051.008 公式估算 1. 初沉污泥量 式中： V初沉污泥量，m3/d； qv污水流量， m3/d； 沉淀池中悬浮物的去除率，%； 0进水中悬浮物浓度，mg/L； P污泥含水率，%； 污泥密度，以1000kg/m3计； S每人每天产生的污泥量,一般采用0.30.8L/（d人）; N设计人口数，人。 2. 剩余活性污泥量(活性污泥法) (1) 剩余活性污泥量以VSS(挥发性固体)计: (2) 剩余活性污泥量以SS计: (3) 剩余活性污泥量以体积计: 公式估算 三、污泥中的水分及其对污泥处理的影响 1. 污泥中的水分 (1) 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。 (2) 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。 (3) 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。只有 干化才能分离，但也不完全。 2. 污泥中的水分对污泥处理的影响 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。 第二节 污泥的处理工艺 一、污泥的处置 二、 污泥处置的前处理 为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败, 污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过 稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。 农业利用 填埋 焚烧 投放海洋 建材 污泥处理与处置 第三节 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 沉降法主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩 余活性污泥的混合污泥。 1. 间歇式污泥浓缩池 设计参数为停留时 间，一般为912h。 浓缩池的上清液， 应回到初沉池前重新处 理。 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/(m2h)或kg/(m2d) 重力浓缩池的计算：At 1、沉降曲线简化计算法 求出临界面位置K（t2,H2）； 由关系式Hu=H0c0/cu求出Hu值 ； 由Hu引水平线，与过K点的切 线相交，交点的横坐标为tu； 由At=Q0tu/H0，即可求出浓缩 池的面积At。 2、固体通量曲线法 固体通量G=Gs+Gb kg/(m2h); Gs=vici，Gb=uci； Q0c0=AtG； 当Q0c0为定值时，G愈小， 则At愈大；即采用最小通量 GL，所对应面积AL为浓缩池 设计面积。总通量曲线上极 小值在M点。 二、 气浮浓缩法 气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作 用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。 1. 气浮浓缩系统的组成 气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装 置两部分组成。 2. 气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数: 污泥负荷 气固比 水力负荷 回流比 单位时间内，通过气浮池断面的干固体 量，单位为kg/（m2.h）或kg/（m2.d） 气浮池污泥负荷: 污泥种类负荷/（kg.m-2.d- 1) 空气曝气的活性污泥2575 空气曝气的活性污泥经沉淀 后 50100 纯氧曝气的活性污泥经沉淀 后 60150 50%的初沉污泥+50%的活性 污泥经沉淀后 100200 初次沉淀池污泥260 2. 气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数: 污泥负荷 气固比 水力负荷 回流比 溶气水经减压释放出的空气量与需浓 缩的固体量之质量比，常用As表示； 用于污泥浓缩一般取0.010.04 2. 气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数: 污泥负荷 气固比 水力负荷 回流比 单位时间内，通过气浮池断面的处 理水量，单位为m3/（m2.h）为 m3/ （m2.d），一般4080m3/（m2.d）或 23.5 m3/（m2.h)。 2. 气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数: 污泥负荷 气固比 水力负荷 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 理时取25%50% ，用于污泥浓缩需 计算确定，一般不小于1。 例：某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3/d， 含水率为99.3%，泥温20C。现采用回流加压溶气气 浮法浓缩污泥，要求含固率达到4%，压力容器罐的表 压p为3105Pa。试计算气浮浓缩池的面积A和回流比R 。若浓缩装置改为每周运行7d，每天运行16h，计算 气浮池面积。 解：设计一座矩形的平流气浮浓缩池 污泥流量qv=240m3/d=10m3/h 1. 气浮浓缩池面积A 2. 污泥负荷取75kg/(m2.d)，污泥密度为1000kg/m3,则 2. 回流比R 据经验，气固比As取0.02。 采用装设填料的压力罐，溶解效率f=0.9。 20时，空气饱和溶解度： 入流污泥浓度0为7000g/m3 代入（20-7）式： 回流水量： 溶气罐净体积（不包括填料）按溶气水停留3min计 算，则： 以水力负荷校核气浮池面积： 符合要求。 3. 若浓缩池每天运行16h，则流量 污泥负荷仍取75kg/(m2.d)=3.125kg/(m2.h)，则 回流比（R）仍为380%。 回流水量： 溶气罐净体积： 以水力负荷校核气浮池面积： 符合要求。 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，达到浓缩的目的 效果指标 出泥含固率，3min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 污泥种类入流污泥 含固率/% 浓缩后污泥 含固率/% 高分子聚合物需要量/ （g.kg-1污泥干固体） 固体物质 回收率/% 剩余活性污泥0.51.581008590 0.51.59095 厌氧消化污泥1381008090 0.51.59095 普通生物滤池污泥238909095 9110.751.59597 转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数 剩余污泥机械浓缩 第四节 污泥稳定 污泥稳定化的处理方法: 厌氧消化法 好氧消化法 氯化氧化法 石灰稳定法 热处理法 常用方法 厌氧消化 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 消化污泥不易沉淀消化反应时间长 两级高负荷率厌氧消化系统 二、 影响污泥消化的主要因素 1. pH和碱度 最佳为 7.07.3 厌氧消化 产生有机酸 pH 甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加 2. 温度 中温：3335C 高温：5055C 3. 负荷 厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。 表 达 方 式 容积负荷参数为投配率 日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程 度上反映了污泥在消化池中的停留时间 有机物负荷参数为有机负荷率 每日进入的干泥量与池子容积之比 消化时间进行复核 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。 5. 有毒有害物质 作用 使池内污泥浓度分布均匀，利于 微生物生长繁殖 释放有害气体 使环境因素在反应器内保持均匀 沼气风机搅拌 三、 消化池的构造 主 要 设 备 搅拌螺旋浆 鼓风机 射流器抽吸污泥气 破渣用自来水或污泥上清液喷淋 将循环污泥或污泥液送到浮渣层上 用鼓风机或用射流器抽吸污泥气进 行搅拌 集气 排液 溢流 监测防护装置 加料，排料附属设备 消化池浮动式顶盖固定式顶盖 加热池外加热池内加热 消化池构造 浮动式盖消化池 固定式盖消化池 螺旋浆搅拌的消化池 污泥消化池 大型厌氧生物处理 沼气搅拌压缩机 热交换器 贮气罐 四、消化池的设计计算 内容 池体设计 加热保温系统设计 搅拌设备设计 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 消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配 率进行计算： 消化池座数n： 消化池有效容积按有机负荷(Ns)计算： 式中：V消化池有效容积，m3； V每天要处理的污泥量，m3/d； p污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温 度为3035时，p可取6%18%； n消化池的座数； Gs每日要处理的污泥干固体量， kg VSS/d ； Ns单位容积消化池污泥（VSS）负荷率， kg VSS/（m3/d ）。 计算消化池的构造尺寸： 消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排 放管、溢流管、沼气管和取样管。 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 污泥脱水 一、污泥调理 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初 沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改 善污泥的脱水性能。 调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的 亲和力，改善污泥的脱水性能。 方 法 加药调理法 淘洗加药调理法 加热调理法 冷冻调理法 加骨粒调理法 加药调理法 原理 用化学药品破坏泥水间的亲和力 1、调理剂种类 无机调理剂 有机调理剂 2、影响污泥调理效果的因素 污泥性质 调理剂品种 污泥调理条件 温度 pH 调理剂配制浓度 混合条件 二、污泥脱水 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，减轻其质量。 （一）、 污泥的自然干化 1. 污泥干化床的构造 围堤和隔墙 输泥槽滤水层 排水系统不透水底层 支柱和透明顶盖轻便铁轨 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 三、 污泥的机械脱水及其设备 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。 (1) 带式压滤机的构造: (2) 带式压滤机的选用: 通常根据带式压滤机生产能力、污泥量来确 定所需滤机宽度和台数(一般不少于2台)，并需绘 制脱水车间设备布置图。 2. 污泥离心脱水和转筒式离心机 污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩 相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。 (1) 转筒式离心机的构造和脱水过程: 转筒式离心机构造图 污泥切割机 进泥螺杆泵 脱水用高分子絮凝剂 溶药与投加装置 加药螺杆泵 药液后稀释装置 卧螺离心脱水机 脱水上清液加入 污泥储罐 污泥离心脱水机 脱水后的干泥 脱水机加药装置 (2) 转筒离心机的选择: 根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理 湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克 数来决定的。 3. 板框压滤机 (1)板框压滤机的构