专业课件水处理工程教案12

1、水污染控制工程水污染控制工程 第第12章章 污泥的处理和处置污泥的处理和处置 武汉理工大学环境工程教研室武汉理工大学环境工程教研室 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。 在排水工程中，将改变污泥性质成为处理， 而安排出路称为处置。 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。 第一节第一节 污泥的来源、性质和数量污泥的来源、性质和数量 一. 污泥的来源、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

2、污泥。 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。 1. 含水率与含固率：能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，6585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

3、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：用指数比抗阻值(r)或毛细吸水时间(CST)评 价。 w1 w2 s2 s1 2 1 P100 P100 P P V V 污泥的表征参数： 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。 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

4、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污泥中的水分对污泥处理的影响 第二节第二节 污泥的处置及其前处理污泥的处置及其前处理 一. 污泥的处置 污泥的 处置 农业 利用 填埋 建材 投入 大海 焚烧 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，

5、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。 第三节第三节 污泥浓缩污泥浓缩 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 一一. 沉降法沉降法 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 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) 水力负荷m3/(m2h) 或m3/(m2d) 水力停留时间(h或d) 1.气浮浓缩系统的组

6、成：主要由加压溶气装置和气浮分离装 置两部分组成。 二二.气浮浓缩池气浮浓缩池 n 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/m2.h, kg/m2.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：0.01-0.04。 水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单 位:m3/m2.h, m3/m2.d,一般40-80m3/m2.d, 2-3.5 m3/m2.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。 三三. 离

7、心浓缩法离心浓缩法 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： l出泥含固率：3分钟停留时间，含固率可达到4。 l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。 高速旋转的离心机 第四节第四节 污泥的稳定污泥的稳定 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

8、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。 图图20-8 两级高负荷率厌氧消化系统两级高负荷率厌氧消化系统 1. pH值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使污泥的值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使污泥的PH值值 下降，随着甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加，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。由于酸化菌对使消化液以保持在一个较为稳定的范围内。由于

9、酸化菌对 PH的适用范围较宽，而甲烷菌对的适用范围较宽，而甲烷菌对PH变化非常敏感，消化池变化非常敏感，消化池 的运行经验表明，最佳的的运行经验表明，最佳的PH值为值为7.0-7.3，消化液的碱度保，消化液的碱度保 持在持在2000mg/l以上（以以上（以CaCO3计）。计）。 二. 影响污泥消化的主要因素 2.温度：中温消化温度：中温消化33 35， 高温消化高温消化50 55 。 3.负荷；厌氧消化池的容积取决于厌氧消化的负荷率。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：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

10、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.有毒有害物质有毒有害物质 图20-15 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20-11 消化池构造 图20-13 固定式盖消化池 图2012 浮动式盖消化池 设计内容：

11、 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。 第五节第五节 污泥的调理污泥的调理 一、概述一、概述 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、

12、减少泥水间的亲和力，改善 污泥的脱水性能。 调 理 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 二二. 污泥脱水性能的评价指标污泥脱水性能的评价指标 2. 毛细吸水时间毛细吸水时间(CST) 其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤 纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。 图20-17 CST值测定装置示意图 三三. 加药调理法加药调理法 原理：用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的 比阻抗(或CST)降低。 1.调理剂种类 无机调理剂：铁盐、铝盐、石灰 有机调理剂：高聚合度的聚丙烯酰胺 2. 调理剂投加量的确定 做比阻抗r及CST与调理剂用量的关

13、系曲线图,确定最佳调理剂 用量和品种。 污泥性质：污泥颗粒越小，含固率越大，本身越难脱水的污 泥，其调理剂用量越大。 调理剂品种：应根据实验比较选择调理剂品种及用量。 污泥调理条件：温度在10以上进行；pH影响无机盐类调 理剂的水解产物形态，使调理效果发生变化；调理剂配制浓 度影响高分子调理剂调理效果。污泥与调理剂的完全混合是 非常必要的。 3. 影响污泥调理效果的因素 第六节第六节 污泥脱水污泥脱水 一、概述一、概述 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。 二二.

14、 污泥的自然干化污泥的自然干化 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 图20-20 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 W S 1 S1干化床的有效面积，m2 W每年的总排污量，m2/a 在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度， m 三三. 污泥的机械脱水及其设备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。 带式压滤机的构造 带式压滤机的构造 2. 污泥离心脱水和转筒式离心机 3. 板框压滤机 图20-26 滤布、滤框和滤布 图20-27 滤布、滤框和滤布 组合后的工作状况示意图 第七节第七节 污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化 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20-29 转筒式干燥器流程图 图