《排水工程》(下册)第四版课件

1、1Municipal Sludge Digesters污泥的处理处置与利用 23111211211221951005 .97100100100VVppVV可见污泥含水率从可见污泥含水率从97.597.5降低至降低至9595，体积减少一半。体积减少一半。上式适用于含水率上式适用于含水率大于大于6565的污泥。因的污泥。因含水率低于含水率低于6565以后，体积内出现很多以后，体积内出现很多气泡，体积与重量不再符合上式关系。气泡，体积与重量不再符合上式关系。 100)1 (2112SVSVdppppR)1001 (100)1001(100)100(1111dVVddRpppVpVs)(1001001

2、00100VfVVVfsfVVVsppp)100(100100)100(ppppppsssVsp5 . 1100250)5 . 1100)(100(25025000Vppp26. 1655 . 11002505 . 1100250Vsp008. 1)95100(26. 19526. 1100)100(100ppss我国城市污水处理厂污泥肥份表我国城市污水处理厂污泥肥份表2021223. 3. 污泥量、污泥的水力特性及输送的计算污泥量、污泥的水力特性及输送的计算n（1 1）污泥量）污泥量n初次沉淀污泥量初次沉淀污泥量 )100(1010030pQCVn式中式中 V V：初次沉淀污泥量，：初次沉淀

3、污泥量，mm3 3/d/d；nQQ：污水流量；：污水流量；mm3 3d d； ：去除率，；：去除率，；nC C0 0：进水悬浮物浓度，：进水悬浮物浓度，mg/Lmg/L；p p：污泥含水率，；：污泥含水率，；n ：沉淀污泥密度，以：沉淀污泥密度，以1000kg/m1000kg/m3 3计。计。n上式适用于初次沉淀池，二次沉淀池的污泥量也可近上式适用于初次沉淀池，二次沉淀池的污泥量也可近似地按该式计算，似地按该式计算， 以以8080计。计。 rsfXXQ)1001 (100)1001(100)100(1111dVVddRpppVpV24252785. 117. 1)(82. 6HfCvDLh 3

4、0313233mCvDLhHf5 .238)812)(2 . 05000(82. 6)(82. 685. 117. 185. 117. 138第二节第二节 污泥浓缩污泥浓缩一、概述一、概述初次沉淀池泥含水率介于初次沉淀池泥含水率介于9597，剩剩余活性污泥余活性污泥达达99以上以上。因此污泥的体积。因此污泥的体积非常大，对污泥的后续处理造成困难。非常大，对污泥的后续处理造成困难。污泥浓缩的目的在于减容污泥浓缩的目的在于减容。污泥中所含水分大致分为污泥中所含水分大致分为4类：类：（1）颗粒间的空隙水；）颗粒间的空隙水；（2）毛细水，即颗粒间毛细管内的水；）毛细水，即颗粒间毛细管内的水；（3）污泥

5、颗粒吸附水；）污泥颗粒吸附水；（4）颗粒内部水。）颗粒内部水。40Gao J.F.CEEE;Beijing Tech污泥水分示意图污泥水分示意图毛细水毛细水吸附水吸附水内部水内部水空隙水空隙水约占约占70约占约占20约占约占l041Gao J.F.CEEE;Beijing Tech降低含水率的方法有：降低含水率的方法有：(1)浓缩法浓缩法 用于降低污泥中的空隙水；用于降低污泥中的空隙水；(2)自然干化法和机械脱水法自然干化法和机械脱水法 主要主要脱除脱除毛细水毛细水；(3)干燥与焚烧法干燥与焚烧法 主要主要脱除吸附水与内脱除吸附水与内部水部水42Gao J.F.CEEE;Beijing Tec

6、h浓缩方法重力浓缩气浮浓缩离心浓缩43Gao J.F.CEEE;Beijing Tech二、二、 重力浓缩重力浓缩重力浓缩构筑物称重力浓缩池。重力浓缩构筑物称重力浓缩池。根据运行方式不同。可分为根据运行方式不同。可分为连续式连续式重力浓重力浓缩池、缩池、间歇式间歇式重力浓缩池两种。重力浓缩池两种。44Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1.固体通量固体通量 单位时间内单位时间内,通过单位面积的固体重量叫通过单位面积的固体重量叫固体通固体通量量,kg/(m2 h)。 当浓缩池运行正常时，池中固体量处于动当浓缩池运行正常时，池中固体量处于动平衡状态，见下图所示。平衡状态，见下图所示。

7、45Gao J.F.CEEE;Beijing Tech46Gao J.F.CEEE;Beijing Tech单位时间内进入浓缩池的固体重量，等于单位时间内进入浓缩池的固体重量，等于排出浓缩池的固体重量排出浓缩池的固体重量(上清液所含固体重量上清液所含固体重量忽略不计忽略不计)。通过浓缩池任一断面的固体通量，由两部通过浓缩池任一断面的固体通量，由两部分组成，分组成，一部分一部分是浓缩池底部连续排泥所造是浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量；成的向下流固体通量；另一部分另一部分是污泥自重是污泥自重压密所造成的固体通量。压密所造成的固体通量。即：即： G=Gu+Gi47Gao J.F.CEEE;

8、Beijing Tech（1）向下流固体通量）向下流固体通量 : Gu=uCiGu_向下流固体通量向下流固体通量。kg(m2h)；u向下流流速，即由于底部排泥导致产生向下流流速，即由于底部排泥导致产生的界面下降速度的界面下降速度。mh。Ci断面断面II处的污泥固体浓度处的污泥固体浓度，kgm3。由上式由上式(Gu=uCi )可见，当可见，当u为定值时，为定值时，Gu与与Ci成直线关系。见图成直线关系。见图87(b)中的直线中的直线1。48Gao J.F.CEEE;Beijing TechGLCub3(Cu,CL)a a CLCmu =5m/d210020030040001020304050固体

9、通量（固体通量（kg/m2 d)固体浓度固体浓度(kg/m3)（b）49Gao J.F.CEEE;Beijing Tech（2）自重压密固体通量）自重压密固体通量 ： Gi=viCi Gi自重压密固体通量，自重压密固体通量，kg(m2h)； vi污泥固体浓度为污泥固体浓度为Ci时的界面沉速，时的界面沉速，m/h。50Gao J.F.CEEE;Beijing Tech根据式根据式(Gi=viCi)，可作，可作GiCi关系曲线，见关系曲线，见图图87(b)中的曲线中的曲线2。固体浓度低于固体浓度低于500mg/L时，不会出现泥水界时，不会出现泥水界面，故曲线面，故曲线2不能向左延伸。不能向左延伸。

10、Cm即等于形成即等于形成泥水界面的最低浓度。泥水界面的最低浓度。（3）总固体通量）总固体通量浓缩他任一断面的总固体通量等于式浓缩他任一断面的总固体通量等于式(Gu=uCi )和式和式(Gi=viCi )之和，之和，G=Gu+GiuCiviCiCi(u+vi)即图即图8-7中曲线中曲线1与与2叠加得曲线叠加得曲线3。51Gao J.F.CEEE;Beijing Tech图图8-7(b)，曲线，曲线3即用静态试验的方法，表即用静态试验的方法，表征连续式重力浓缩池的工况。征连续式重力浓缩池的工况。经曲线经曲线3的最的最低点低点b作切线截纵坐标于作切线截纵坐标于GL点，最低点点，最低点b的的横坐标为横

11、坐标为CL称为极限固体浓度称为极限固体浓度，其物理意义是：固体浓度如果大于其物理意义是：固体浓度如果大于CL，就，就通不过这个截面。通不过这个截面。GL就是极限固体通量，就是极限固体通量，其物理意义是：其物理意义是：在在浓缩池的深度方向，必存在着一个控制断浓缩池的深度方向，必存在着一个控制断面，这个控制断面的固体通量最小，即面，这个控制断面的固体通量最小，即GL。其他断面的固体通量都大于其他断面的固体通量都大于GL。52Gao J.F.CEEE;Beijing Tech根据固体通量可以计算浓缩池的设计断面面积：根据固体通量可以计算浓缩池的设计断面面积：LGCQA00A浓缩池设计表面积，浓缩池设

12、计表面积，m2；Q0入流污泥量，入流污泥量，m3/h；C0入流污泥固体浓度，入流污泥固体浓度，kgm3；GL极限固体通量，极限固体通量，kg(m2h)。Q0 ， C0 是已知数，是已知数， GL值可通过试验或参值可通过试验或参考同类性质污水厂的浓缩池运行数据。考同类性质污水厂的浓缩池运行数据。53Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2.重力浓缩池的构造形式重力浓缩池的构造形式（1）间歇式重力浓缩池）间歇式重力浓缩池54Gao J.F.CEEE;Beijing Tech（2）连续式重力浓缩池）连续式重力浓缩池55Gao J.F.CEEE;Beijing Tech56Gao J.F.

13、CEEE;Beijing Tech 连续式重力浓缩池的其他形式连续式重力浓缩池的其他形式 多层辐射式浓缩池，适多层辐射式浓缩池，适用于土地紧缺的地区用于土地紧缺的地区 多斗式浓缩池多斗式浓缩池 57Gao J.F.CEEE;Beijing Tech3.设计计算设计计算1） 间隙式污泥浓缩池 设计参数：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。58Gao J.F.CEEE;Beijing Tech3.设计计算设计计算A.面积计算面积计算B.水深水深有效水深一般采用有效水深一般采用4m，竖流式的水深按沉，竖流式的水深按沉淀部分上升流速不大于淀部分上升流速不大于0.1mm/s

14、进行核算。进行核算。浓缩池的容积应按浓缩浓缩池的容积应按浓缩1016小时核算。小时核算。LGCQA002）连续式污泥浓缩池59Gao J.F.CEEE;Beijing Tech二、气浮浓缩法二、气浮浓缩法气浮浓缩法主要适用于密度接近于气浮浓缩法主要适用于密度接近于1、疏、疏水的污泥，或容易发生膨胀的污泥，一水的污泥，或容易发生膨胀的污泥，一般多采用的是压力溶气气浮法。般多采用的是压力溶气气浮法。 60Gao J.F.CEEE;Beijing Tech61Gao J.F.CEEE;Beijing Tech三、离心浓缩法三、离心浓缩法离心浓缩法是利用污泥中的固体即污泥与其中离心浓缩法是利用污泥中的

15、固体即污泥与其中的液体即水之间的密度有很大的不同，因此在的液体即水之间的密度有很大的不同，因此在高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而可以使二者分离。一般离心浓缩机可以连续工可以使二者分离。一般离心浓缩机可以连续工作，污泥在离心浓缩机中的作，污泥在离心浓缩机中的HRT仅为仅为3 min，而出泥的含固率可达而出泥的含固率可达4%以上，即出泥的含水以上，即出泥的含水率可以达到率可以达到96%以下。以下。 62Gao J.F.CEEE;Beijing Tech离心筛网浓缩器离心筛网浓缩器63Gao J.F.CEEE;Beijing Tech微孔滤机浓缩微孔滤

16、机浓缩64Gao J.F.CEEE;Beijing Tech第三节第三节 污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化主要内容：主要内容：（1）厌氧消化的机理）厌氧消化的机理（2）厌氧消化动力学）厌氧消化动力学（3）厌氧消化的影响因素）厌氧消化的影响因素（4）厌氧消化池池形、构造与设计）厌氧消化池池形、构造与设计（5） 消化池的运行与管理消化池的运行与管理重点难点：重点难点：（1）厌氧消化的机理）厌氧消化的机理（2）厌氧消化的影响因素）厌氧消化的影响因素（3）厌氧消化池池形、构造与设计）厌氧消化池池形、构造与设计65Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1.三阶段消化理论三阶段消化理论一、厌氧消化

17、的机理一、厌氧消化的机理（1）第一阶段）第一阶段碳水化合物（脂肪、蛋白质）在碳水化合物（脂肪、蛋白质）在水解发酵菌水解发酵菌作用下作用下糖糖类、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；类、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳； 参与反应的微生物：细菌、原生生物和真菌参与反应的微生物：细菌、原生生物和真菌 纤维素分解菌纤维素分解菌最重要的一步；产物最重要的一步；产物CO2，H2，已醇；，已醇； 碳水化合物分解菌碳水化合物分解菌产物是葡萄糖；产物是葡萄糖； 蛋白质分解菌蛋白质分解菌-生成氨基酸生成氨基酸 脂肪分解菌脂肪分解菌脂肪酸脂肪酸66Gao J.F.CEEE;Beijing Tech（2）第二阶段）第二阶段脂

18、肪酸在脂肪酸在产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌作用下作用下H2、CO2、乙、乙 酸；酸；参与反应的微生物：参与反应的微生物：产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌产物：产物：乙酸、甲烷、乙酸、甲烷、CO2、H267Gao J.F.CEEE;Beijing Tech（3）第三阶段）第三阶段通过两组生理不同的通过两组生理不同的产甲烷菌的作用产甲烷菌的作用，产生产生CH4 1）一组把）一组把 H2和和CO2转化为转化为CH44H2+CO2CH4+2H2O （1/3）CO2还原还原 2）一组对乙酸脱羧产生）一组对乙酸脱羧产生CH4 2CH3COOH2CH4+2CO2 （2/3）乙酸脱羧）乙酸脱羧

19、参与反应的微生物：参与反应的微生物：产甲烷细菌产甲烷细菌主要产物：主要产物：CH4产甲烷细菌属于绝对厌氧菌产甲烷细菌属于绝对厌氧菌68Gao J.F.CEEE;Beijing Tech复杂有机物复杂有机物较高级有机酸较高级有机酸H2乙酸乙酸CH4水解与发酵水解与发酵4%76%20%24%52%28%72%生成甲烷生成甲烷生成乙酸与脱氢生成乙酸与脱氢第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段 有机物厌氧消化模式图有机物厌氧消化模式图2.模式图模式图69Gao J.F.CEEE;Beijing Tech二、厌氧消化动力学二、厌氧消化动力学在厌氧消化条件在厌氧消化条件下，下，BOD5的去除也遵

20、循的去除也遵循一级反应动力学规律。一级反应动力学规律。由于甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控由于甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素，因此，厌氧消化反应动力学是制因素，因此，厌氧消化反应动力学是以该阶段作为基础建立的以该阶段作为基础建立的。70Gao J.F.CEEE;Beijing Tech厌氧消化反应动力学方程式：厌氧消化反应动力学方程式：bXdtdSYdtdXSKkSXdtdSSbSKYkSXdtdXS-dS/dt底物去除速率，质量底物去除速率，质量/体积体积.时时间；间； k单位质量底物的最大利用速率，质单位质量底物的最大利用速率，质量量/细菌质量；细菌质量； S可降解的底物，质量可降解的

21、底物，质量/体积；体积；Ks半速度常数，质量半速度常数，质量/底物体积，即底物体积，即在生长速率等于最大生长速率在生长速率等于最大生长速率1/2时的时的底物浓度；底物浓度； X细菌浓度，质量细菌浓度，质量/体积；体积；dx/dt细菌增长速率，质量细菌增长速率，质量/体积体积时间；时间；Y细菌产率，细菌质量细菌产率，细菌质量/底物质量；底物质量； b细菌衰亡速率系数，细菌衰亡速率系数，d-1 细菌净比增殖速率）细菌净比增殖速率）1/d71Gao J.F.CEEE;Beijing Tech用上式进行物料衡算，可推导出细菌增用上式进行物料衡算，可推导出细菌增殖速率与生物体平均停留时间殖速率与生物体平

22、均停留时间 之间的之间的关系式，即：关系式，即：解上式得解上式得C72Gao J.F.CEEE;Beijing Tech底物降解效率底物降解效率E按下式计算按下式计算73Gao J.F.CEEE;Beijing Tech三、三、 厌氧消化的影响因素厌氧消化的影响因素因甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，因甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素，因此厌氧反应的各项影响因素也以因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌对甲烷菌的影响因素为准。的影响因素为准。74Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1温度温度甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类，即甲烷菌对于温度的适应性，可分为两类，即中中温

23、甲烷菌温甲烷菌(适应温度区为适应温度区为3036)；高温甲烷菌高温甲烷菌(适应温度区为适应温度区为5053)。厌氧消化分为厌氧消化分为中温消化和高温消化。中温消化和高温消化。消化反应与温度之间的关系是不连续的。消化反应与温度之间的关系是不连续的。温度与有机物负荷、产气量关系见下图温度与有机物负荷、产气量关系见下图75Gao J.F.CEEE;Beijing Tech76Gao J.F.CEEE;Beijing Tech中温消化条件下，挥发性有机物负荷中温消化条件下，挥发性有机物负荷为为0.61.5kg(m3d)，产气量约，产气量约l1.3m3(m3d)；高温消化条件下，挥发性有机物负荷为高温消

24、化条件下，挥发性有机物负荷为2.02.8kg(m3d)，产气量约，产气量约3.04.0m3(m3d)。77Gao J.F.CEEE;Beijing Tech中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为1.52.0。当有当有3的变化时，就会抑制消化速率，有的变化时，就会抑制消化速率，有5的急剧变化时，就会突然停止产气，使的急剧变化时，就会突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化。有机酸大量积累而破坏厌氧消化。消化温度与消化时间的关系，消化时间是指消化温度与消化时间的关系，消化时间是指产气量达到总量的产气量达到总量的90所需时间。两者关系所需时间。两者关系下图。

25、下图。78Gao J.F.CEEE;Beijing Tech79Gao J.F.CEEE;Beijing Tech由图可见，中温消化的消化时间约为由图可见，中温消化的消化时间约为20d-30d，高温消化约为，高温消化约为10d-15d。因中温消化的温度与人体温接近，故对因中温消化的温度与人体温接近，故对寄生虫卵及大肠菌的杀灭率较低；寄生虫卵及大肠菌的杀灭率较低；高温消化对寄生虫卵的杀灭率可达高温消化对寄生虫卵的杀灭率可达99，对大肠菌指数可达对大肠菌指数可达10-100，能满足卫生，能满足卫生要求要求(卫生要求对蛔虫卵的杀灭率卫生要求对蛔虫卵的杀灭率95以以上，大肠菌指数上，大肠菌指数10一一

26、100).80Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2.生物固体停留时间生物固体停留时间(污泥龄污泥龄)与负荷与负荷 c=Mr/e Mr 消化池内总生物量消化池内总生物量 e=Me/t 消化池每日排出的生物量；消化池每日排出的生物量； Me排出消化池的总生物量排出消化池的总生物量,kg t排泥时间，排泥时间，d厌氧消化效果的好坏与污泥龄有直接关系厌氧消化效果的好坏与污泥龄有直接关系消化池的容积负荷和水力停留时间消化池的容积负荷和水力停留时间(即消化时即消化时间间)的关系见下图。的关系见下图。81Gao J.F.CEEE;Beijing Tech82Gao J.F.CEEE;Beij

27、ing Tech有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进水有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进水有机物的函数。有机物的函数。消化池的容积设计应按有机负荷污泥龄或消化消化池的容积设计应按有机负荷污泥龄或消化时间设计。时间设计。所以只要提高进泥的有机物浓度，所以只要提高进泥的有机物浓度，就可以更充分地利用消化池的容积。就可以更充分地利用消化池的容积。由于甲烷菌的增殖较慢对环境条件的变化十由于甲烷菌的增殖较慢对环境条件的变化十分敏感，因此，要获得稳定的处理效果就需要分敏感，因此，要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥龄。保持较长的污泥龄。 83Gao J.F.CEEE;Beijing Tech消化

28、池的有效容积消化池的有效容积V=Sv/S，Sv新鲜污泥中挥发有机物重量，新鲜污泥中挥发有机物重量，kg/d S挥发性有机物负荷挥发性有机物负荷 中温：中温：0.6-1.5kg/m.d 高温：高温：2.0-2.8kg/m.d84Gao J.F.CEEE;Beijing Tech消化池的投配率消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。积占消化池有效容积的百分数。投配率是消化时间的倒数。投配率是消化时间的倒数。投配率过高，消化时间短，消化池内脂投配率过高，消化时间短，消化池内脂肪酸可能积累，肪酸可能积累，pH下降，污泥消化不完下降，污泥消化不完全，产气率降低；

29、全，产气率降低；投配率过低，消化时间长，污泥消化较投配率过低，消化时间长，污泥消化较完全，产气率较高，消化池容积大，基完全，产气率较高，消化池容积大，基建费用增高。建费用增高。85Gao J.F.CEEE;Beijing Tech根据我国污水处理厂的运行经验，城市污水处根据我国污水处理厂的运行经验，城市污水处理厂污泥中温消化的投配率以理厂污泥中温消化的投配率以58为宜，为宜，相应的消化时间为相应的消化时间为1/5%=20d-1/8%=12.5d高温消化投配率高温消化投配率（10-16%）86Gao J.F.CEEE;Beijing Tech3.搅拌和混合搅拌和混合作用：作用：（1）细菌与污泥充

30、分混合）细菌与污泥充分混合（2）使整个消化池内的温度、底物、甲烷细）使整个消化池内的温度、底物、甲烷细菌分布均匀菌分布均匀（3）避免在消化池的表面结成泥壳，加速消）避免在消化池的表面结成泥壳，加速消化气的释放化气的释放搅拌的方法搅拌的方法般有：般有： 泵加水射器搅拌法；泵加水射器搅拌法； 消化气循环搅拌法消化气循环搅拌法 混合搅拌法等。混合搅拌法等。87Gao J.F.CEEE;Beijing Tech4.碳氮比碳氮比 污泥细胞的分子式：污泥细胞的分子式：C5H7NO3 即即C/N=5：1，一般一般C/N在在(1020) ： 1时，消化效果比时，消化效果比较好。较好。 C/N高，细胞的氮不足，

31、缓冲能力下降，高，细胞的氮不足，缓冲能力下降，PH下降下降 C/N低，氮量上升，铵盐积累，抑制消化低，氮量上升，铵盐积累，抑制消化88Gao J.F.CEEE;Beijing Tech 初次沉淀池的碳氮比为初次沉淀池的碳氮比为10：1，剩余，剩余污泥的碳氮比为污泥的碳氮比为5：1。因此剩余污泥单。因此剩余污泥单独消化时效果较差。独消化时效果较差。 农村沼气池，用粪便消化时，含氮量农村沼气池，用粪便消化时，含氮量过高，碳氮比太低。因此必须投加杂草、过高，碳氮比太低。因此必须投加杂草、茎杆等提高碳氮比，增加产气量茎杆等提高碳氮比，增加产气量89Gao J.F.CEEE;Beijing Tech 消

32、化池中有机酸累积时，要消耗大量消化池中有机酸累积时，要消耗大量的的HCO3-，使消化液的缓冲能力下降甚，使消化液的缓冲能力下降甚至丧失。至丧失。 碱度降低，即预示着碱度降低，即预示着pH值要下降。值要下降。所以测定碱度可以预知消化进行的情况所以测定碱度可以预知消化进行的情况如何如何OHCORCOOOHHCORCOOH2223290Gao J.F.CEEE;Beijing Tech5.氮的守恒与转化氮的守恒与转化 消化系统的硝酸盐氮都将被还原成氮气而消化系统的硝酸盐氮都将被还原成氮气而存在于消化气中。存在于消化气中。 由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞

33、转化为细胞(C5H7NO3)，大部分可生物降解的，大部分可生物降解的氮转化为消化液中的氮转化为消化液中的NH3， 因此，消化液中因此，消化液中的氮的浓度都高于进入消化池的原污泥。的氮的浓度都高于进入消化池的原污泥。91Gao J.F.CEEE;Beijing Tech6.有毒物质有毒物质任何一种物质对甲烷消化都有两方面的任何一种物质对甲烷消化都有两方面的作用作用(1)促进甲烷细菌生长的作用促进甲烷细菌生长的作用(2)抑制甲烷细菌生长的作用。抑制甲烷细菌生长的作用。关键在于它们的浓度界限，即关键在于它们的浓度界限，即毒阈浓度毒阈浓度。低于毒阈浓度下限，对甲烷细菌生长行低于毒阈浓度下限，对甲烷细菌

34、生长行促进作用；促进作用；在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用;92Gao J.F.CEEE;Beijing Tech如果浓度是逐渐增加，则甲烷细菌可被驯如果浓度是逐渐增加，则甲烷细菌可被驯化，超过毒阈浓度上限，对甲烷细菌有强化，超过毒阈浓度上限，对甲烷细菌有强烈的抑制作用。烈的抑制作用。有毒物质主要有：有毒物质主要有： 重金属离子；重金属离子； 阴离子，阴离子，主要是主要是S2； 氨氨93Gao J.F.CEEE;Beijing Tech7、pH值与酸碱度值与酸碱度甲烷细菌的适宜甲烷细菌的适宜pH为为6.67.8，最佳，最佳pH在在6.87.2之间。之间。pH下降

35、至下降至5以下，对甲烷细菌有毒害作用以下，对甲烷细菌有毒害作用。 如果有一段如果有一段pH较低，甲烷细菌会大量较低，甲烷细菌会大量死亡，即使死亡，即使pH恢复至中性，厌氧消化效率恢复至中性，厌氧消化效率也不易恢复。也不易恢复。 而在高而在高pH值时（如高于值时（如高于7.8），只要恢），只要恢复到中性，甲烷消化的效率就能很快恢复。复到中性，甲烷消化的效率就能很快恢复。94Gao J.F.CEEE;Beijing Tech高碑店污水处理厂1池形池形消化池的基本池形有圆柱形和蛋形两种。消化池的基本池形有圆柱形和蛋形两种。四、四、 厌氧消化池池形、构造与设计厌氧消化池池形、构造与设计95Gao J.

36、F.CEEE;Beijing Tech德国柏林某污水处理厂96Gao J.F.CEEE;Beijing Tech97Gao J.F.CEEE;Beijing Tech98Gao J.F.CEEE;Beijing Tech大型消化池可采用蛋形大型消化池可采用蛋形，容积可做到，容积可做到10000m3以上以上.蛋形消化池的优点：蛋形消化池的优点：搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底固结；在池底固结；池内污泥的表面积小，即使生成浮渣，池内污泥的表面积小，即使生成浮渣，也容易清除；也容易清除；在池容相等的条件下，池子总表面积在池容相等的条件下，池子总表面积比圆柱形小，

37、故散热面积小，易于保温；比圆柱形小，故散热面积小，易于保温；99Gao J.F.CEEE;Beijing Tech蛋形的结构与受力条件最好，如采用蛋形的结构与受力条件最好，如采用钢筋混凝土：结构，可节省材料；钢筋混凝土：结构，可节省材料；防渗水性能好，聚集沼气效果好。防渗水性能好，聚集沼气效果好。蛋形壳体曲线蛋形壳体曲线做法如下图所示。做法如下图所示。100Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2构造与设计构造与设计消化池的构造主要包括污泥的投配、排消化池的构造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备、搅拌设备及加温设备等。设备

38、、搅拌设备及加温设备等。101Gao J.F.CEEE;Beijing Tech(1)投配、排泥与溢流系统投配、排泥与溢流系统1)污泥投配：污泥投配： 生污泥需生污泥需先排入消化池的污泥投配池，先排入消化池的污泥投配池，然后用污泥泵抽送至消化池。然后用污泥泵抽送至消化池。 污泥投配池一般为矩形、至少设两个，污泥投配池一般为矩形、至少设两个，池容根据生污泥量及投配方式确定，常池容根据生污泥量及投配方式确定，常用用12h的贮泥量设计。的贮泥量设计。 投配池应加盖、设排气管及溢流管。投配池应加盖、设排气管及溢流管。如果采用消化池外加热生污泥的方式，如果采用消化池外加热生污泥的方式，则投配池可兼作污泥

39、加热池。则投配池可兼作污泥加热池。102Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2)排泥：排泥： 消化池的排泥管设在池底，依靠消化池消化池的排泥管设在池底，依靠消化池内的静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理内的静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。装置。3)溢流装置：溢流装置： 消化池必须设置溢流装置，及时溢流，以消化池必须设置溢流装置，及时溢流，以保持沼气室压力恒定。保持沼气室压力恒定。 溢流装置必须绝对避免集气罩与大气相通。溢流装置必须绝对避免集气罩与大气相通。溢流装置常用形式有倒虹管式、大气压式及溢流装置常用形式有倒虹管式、大气压式及水封式等水封式等3种。种。103Gao J.

40、F.CEEE;Beijing Tech溢流装置的管径一般不小于溢流装置的管径一般不小于200mma.倒虹管式倒虹管式 b.大气压式大气压式 c. 水封式水封式104Gao J.F.CEEE;Beijing Tech(2)沼气收集与贮存设备沼气收集与贮存设备 105Gao J.F.CEEE;Beijing Tech(3)搅拌没备搅拌没备搅拌的目的搅拌的目的:(1)使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层，形成浮渣层，(2)缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。混合缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。混合均匀的标志：池内各处污泥浓度相差小于均匀的标志

41、：池内各处污泥浓度相差小于10。搅拌方法：沼气搅拌，泵加水射器搅拌及联合搅搅拌方法：沼气搅拌，泵加水射器搅拌及联合搅拌。拌。搅拌方式：搅拌方式：（1）连续搅拌；）连续搅拌；（2）间歇搅拌，在间歇搅拌，在510h内将全池污泥搅拌一内将全池污泥搅拌一次。次。106Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1)泵加水射器搅拌泵加水射器搅拌107Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2)联合搅拌法联合搅拌法就是把生污泥加温、沼气搅拌联合在一个装置就是把生污泥加温、沼气搅拌联合在一个装置内完成。内完成。推荐推荐使用使用这种这种搅拌搅拌方法方法。108Gao J.F.CEEE;Beij

42、ing Tech3)沼气搅拌沼气搅拌优点：优点：搅拌比较搅拌比较充分，可充分，可促进厌氧促进厌氧分解，缩分解，缩短消化时短消化时间。间。109Gao J.F.CEEE;Beijing Tech(4)加温设备及计算加温设备及计算自学自学110Gao J.F.CEEE;Beijing Tech3、两级厌氧消化、两级厌氧消化两级消化是根据消化过程沼气产生的规两级消化是根据消化过程沼气产生的规律进行设计。目的是节省污泥加温与搅律进行设计。目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。拌所需的能量。111Gao J.F.CEEE;Beijing Tech在消在消化的化的前前8d，产，产生的生的沼气沼气量约量约占全

43、占全部产部产气量气量的的80%112Gao J.F.CEEE;Beijing Tech因此，可以把消化池设计成两级因此，可以把消化池设计成两级第一级消化池：第一级消化池：有加温、搅拌设备，并有有加温、搅拌设备，并有集气罩收集沼气，然后把排出的污泥送入集气罩收集沼气，然后把排出的污泥送入第二级消化池。第二级消化池。第二级消化池：第二级消化池：没有加温与搅拌设备，依没有加温与搅拌设备，依靠靠一级消化的一级消化的余热继续消化，消化温度约余热继续消化，消化温度约为为2026，产气量约占，产气量约占20，可收集或，可收集或不收集，由于不搅拌，所以第二级消化池不收集，由于不搅拌，所以第二级消化池有浓缩的功

44、能。有浓缩的功能。一级与二级的体积比为：一级与二级的体积比为：1:1，2:1，3:2113Gao J.F.CEEE;Beijing Tech4、两相厌氧消化、两相厌氧消化把第一、二阶段与第三阶段分别在两个把第一、二阶段与第三阶段分别在两个消化池中进行，消化池中进行，使各相消化池具有更适使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境。长繁殖的环境。优点：优点：池容积小，加温与搅拌能耗少，运行管池容积小，加温与搅拌能耗少，运行管理方便，消化更彻底。理方便，消化更彻底。114Gao J.F.CEEE;Beijing Tech自学自学5、消化池的运

45、行与管理、消化池的运行与管理6、自然消化、自然消化双层沉淀池双层沉淀池(殷霍夫池殷霍夫池)115Gao J.F.CEEE;Beijing Tech116Gao J.F.CEEE;Beijing Tech117Gao J.F.CEEE;Beijing Tech第四节第四节 污泥的好氧消化污泥的好氧消化污泥的好氧消化技术对污泥中挥发性固污泥的好氧消化技术对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法；但需体量的降低可接近于厌氧消化法；但需要大量供氧，因而能耗较大，运行费用要大量供氧，因而能耗较大，运行费用高，所以一般只适用于小规模的废水厂。高，所以一般只适用于小规模的废水厂。 （了解）（了解）118

46、Gao J.F.CEEE;Beijing Tech其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段，通其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段，通过自身氧化降低污泥中的有机物的含量，使污过自身氧化降低污泥中的有机物的含量，使污泥达到稳定化。其反应方程式如下：泥达到稳定化。其反应方程式如下：C5H7NO25CO2+NO3-+3H2O+H+ 只有约只有约80%的细胞组织能被氧化，剩余的的细胞组织能被氧化，剩余的20%则是不能被生物降解的则是不能被生物降解的根据所采用的氧气来源的不同，又可分为空气根据所采用的氧气来源的不同，又可分为空气好氧稳定和纯氧稳定法。好氧稳定和纯氧稳定法。119Gao J.F.CEEE;Be

47、ijing Tech第五节第五节 沼气利用沼气利用主要用途：主要用途：（1）用于消化池污泥加温）用于消化池污泥加温（2）发电）发电 （自学）（自学）120Gao J.F.CEEE;Beijing Tech污泥干化与脱水污泥干化与脱水主要内容：主要内容：1.1.污泥干化场污泥干化场2.2.污泥机械脱水方法与设备污泥机械脱水方法与设备重点难点：重点难点：1.1.污泥机械脱水方法污泥机械脱水方法2.脱水造成压力差推动力的方法脱水造成压力差推动力的方法121Gao J.F.CEEE;Beijing Tech第六节 污泥自然干化污泥自然干化污泥经浓缩或消化后，尚有污泥经浓缩或消化后，尚有9597含水率，

48、含水率，体积很大，如不用管道输送，应降低含水率。体积很大，如不用管道输送，应降低含水率。污泥脱水与干化方法：污泥脱水与干化方法：（1）自然干化；）自然干化；（2）机械脱水。）机械脱水。122Gao J.F.CEEE;Beijing Tech一、污泥自然干化场的分类与构造一、污泥自然干化场的分类与构造干化场可以分为自然滤层干化场与人干化场可以分为自然滤层干化场与人工滤层干化场两种。工滤层干化场两种。前者适用于自然土质渗透性能好，地前者适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区下水位低的地区（注意对地下水的污（注意对地下水的污染）染）后者的滤层，是人工铺设的，又可分后者的滤层，是人工铺设的，又可分

49、为敞开式干化场与有盖式干化场两种为敞开式干化场与有盖式干化场两种123Gao J.F.CEEE;Beijing Tech124Gao J.F.CEEE;Beijing Tech人工滤层干化场的构造示于下图，它由人工滤层干化场的构造示于下图，它由不透水底层、排水系统、滤水层、输泥不透水底层、排水系统、滤水层、输泥管、隔墙及围堤等部分组成。有盖式的，管、隔墙及围堤等部分组成。有盖式的，设有可移开设有可移开(晴天晴天)或盖上或盖上(雨天雨天)的顶盖。的顶盖。125Gao J.F.CEEE;Beijing Tech126Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1.脱水途径脱水途径 主要依靠主

50、要依靠渗透，蒸发，撇除渗透，蒸发，撇除 渗透（渗透（23d完成）完成） 含水率下降到含水率下降到85% 蒸发（约蒸发（约1周完成）周完成） 含水率下降到含水率下降到75%。 2.影响因素影响因素 （1）气候条件（降雨量，蒸发量）气候条件（降雨量，蒸发量） （2）污泥性质）污泥性质 消化污泥渗透性能好；消化污泥渗透性能好； 初沉池污泥主要依靠蒸发脱水。初沉池污泥主要依靠蒸发脱水。 127Gao J.F.CEEE;Beijing Tech三、干化场的设计三、干化场的设计 1 .确定总面积数与分块数确定总面积数与分块数 2 . 设计参数：面积负荷设计参数：面积负荷 m3/（m2a） 3 .分块数大于

51、等于干化天数（保证每天排泥用分块数大于等于干化天数（保证每天排泥用1块块干化场）干化场）128Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1.巴氏消毒法（低热消毒法）巴氏消毒法（低热消毒法）2.石灰稳定法石灰稳定法3.加氯消毒法加氯消毒法 （自学）（自学）第七节第七节 污泥消毒污泥消毒129Gao J.F.CEEE;Beijing Tech 一、一、 机械脱水前的调理机械脱水前的调理 1. 调理的目的调理的目的 改善污泥脱水性能，减少水与污泥固体颗粒之间改善污泥脱水性能，减少水与污泥固体颗粒之间的结合力，加速污泥脱水过程。的结合力，加速污泥脱水过程。2.调理的方法调理的方法 化学法（有机

52、，无机，微生物混凝剂）；化学法（有机，无机，微生物混凝剂）； 热热处理法热热处理法 冷冻法冷冻法 其他方法（超声波处理，淘洗法）其他方法（超声波处理，淘洗法） 第八节第八节 污泥的机械脱水污泥的机械脱水130Gao J.F.CEEE;Beijing Tech二、机械脱水的基本原理与比阻二、机械脱水的基本原理与比阻1.原理原理污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从而达到脱水的目的。而达

53、到脱水的目的。造成压力差推动力的方法有造成压力差推动力的方法有4 4种：种：依靠污泥本身厚度的静压力依靠污泥本身厚度的静压力( (如干化场脱水如干化场脱水) )；在过滤介质的一面造成负压在过滤介质的一面造成负压( (如真空吸滤脱水如真空吸滤脱水) )；加压污泥把水分压过介质加压污泥把水分压过介质( (如压滤脱水如压滤脱水) )；造成离心力造成离心力( (如离心脱水如离心脱水) )。131Gao J.F.CEEE;Beijing Tech卡门过滤基本方程式卡门过滤基本方程式 V滤液体积，滤液体积，m3 t过滤时间，过滤时间，s p过滤压力，过滤压力，kg/m2 A过滤面积，过滤面积，m2 滤液的

54、动力粘滞度滤液的动力粘滞度，kgs/m2 滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量重量, kg/m3 r比阻，比阻，m/kg,单位过滤面积上，单位干重滤饼所具单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力称比阻；有的阻力称比阻； Rf过滤介质的阻抗，过滤介质的阻抗，1/m2132Gao J.F.CEEE;Beijing Tech 2 .比阻比阻 在压力一定的情况下，在压力一定的情况下，t/V与与V成直线关系成直线关系 t/V abv0 (斜率斜率) (截距截距)比阻值：比阻值：133Gao J.F.CEEE;Beijing Tech134Gao J.F

55、.CEEE;Beijing Tech三、脱水方法与设备三、脱水方法与设备污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。其基本原理相同。法和离心法等。其基本原理相同。135Gao J.F.CEEE;Beijing Tech1.真空过滤脱水真空过滤脱水真空过滤脱水目前应用较少，使用的机真空过滤脱水目前应用较少，使用的机械称为真空过滤机，可用于经预处理后械称为真空过滤机，可用于经预处理后的初次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥的初次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥等的脱水。等的脱水。真空过滤机脱水的特点是能够连续生产，真空过滤机脱水的特点是能够连续生产，运行平稳，可自动控制

56、。主要缺点是附运行平稳，可自动控制。主要缺点是附属设备较多，工序较复杂，运行费用较属设备较多，工序较复杂，运行费用较高。高。136Gao J.F.CEEE;Beijing Tech137Gao J.F.CEEE;Beijing Tech138Gao J.F.CEEE;Beijing Tech2.压滤脱水压滤脱水 压滤脱水采用板框压滤机压滤脱水采用板框压滤机。它的构造较简单，过滤推动力大，它的构造较简单，过滤推动力大，适用于各适用于各种污泥。种污泥。但不能连续运行。但不能连续运行。压滤机可分为人工板框压滤机和自动板框压压滤机可分为人工板框压滤机和自动板框压滤机两种。滤机两种。人工板框压滤机，需一

57、块一块地卸下，剥离人工板框压滤机，需一块一块地卸下，剥离泥饼并清洗滤布后，再逐块装上，劳动强度泥饼并清洗滤布后，再逐块装上，劳动强度大，效率低。大，效率低。自动板框压滤机，上述过程都是自动的，效自动板框压滤机，上述过程都是自动的，效率较高，劳动强度低。率较高，劳动强度低。139Gao J.F.CEEE;Beijing Tech140Gao J.F.CEEE;Beijing Tech141Gao J.F.CEEE;Beijing Tech3.滚压脱水滚压脱水用于污泥滚压脱水的设备是带式压滤机。用于污泥滚压脱水的设备是带式压滤机。 其主要特点是把压力施加在滤布上，其主要特点是把压力施加在滤布上，用

58、滤布的压力和张力使污泥脱水，而不用滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，可需要真空或加压设备，动力消耗少，可以连续生产。以连续生产。这种脱水方法，目前应用这种脱水方法，目前应用广泛。广泛。带式压滤机基本构造见下图。带式压滤机基本构造见下图。Gao J.F.CEEE;Beijing Tech143Gao J.F.CEEE;Beijing Tech144Gao J.F.CEEE;Beijing Tech滚压的方式有滚压的方式有两种两种，一种一种是滚压轴上下相对，压榨的时间几是滚压轴上下相对，压榨的时间几乎是瞬时，但压力大；乎是瞬时，但压力大；另一种另一种是滚压轴上下错开，

59、依靠滚压轴是滚压轴上下错开，依靠滚压轴施于滤布的张力压榨污泥，压榨的压力施于滤布的张力压榨污泥，压榨的压力受张力限制，压力较小，压榨时间较长，受张力限制，压力较小，压榨时间较长，但在滚压的过程中对污泥有一种剪切力但在滚压的过程中对污泥有一种剪切力的作用，可促进泥饼的脱水。的作用，可促进泥饼的脱水。145Gao J.F.CEEE;Beijing Tech146Gao J.F.CEEE;Beijing Tech4.离心脱水离心脱水 离心脱水离心脱水，脱水的推动力是离心力脱水的推动力是离心力，推，推动的对象是固相，离心力的大小可控制，动的对象是固相，离心力的大小可控制，比重力大几百倍甚至几万倍，因此

60、脱水比重力大几百倍甚至几万倍，因此脱水的效果也比浓缩好。的效果也比浓缩好。147Gao J.F.CEEE;Beijing Tech离心脱水原理与离心机分类离心脱水原理与离心机分类离心力与重力的比值称为分离因素，用离心力与重力的比值称为分离因素，用 表示表示离心机的分类：离心机的分类：按分离因数的大小可分：按分离因数的大小可分：（1）为高速离心机）为高速离心机( 3000)、（2）中速离心机）中速离心机( 15003000)、（3）低速离心机）低速离心机( 10001500)；按几何形状不同可分为转筒式离心机、盘式离按几何形状不同可分为转筒式离心机、盘式离心机、板式离心机等。心机、板式离心机等。