污泥的处理与资源化学习教案

1、会计学1污泥污泥(w n)的处理与资源化的处理与资源化第一页，共111页。 污泥的处理和处置目的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(chngxn)返回到自然环境中。第1页/共110页第二页，共111页。第第1 1节节 污泥污泥(w n)(w n)的分类、的分类、性质与产生量性质与产生量第2页/共110页第三页，共111页。1、污泥(w n)的分类 、性质及主要指标来源(liyun)处理(chl)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

2、成二次污染。 城市污水厂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。第3页/共110页第四页，共111页。污泥(w n)性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性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,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：1212wwss21100100PPPPVV第4页/共110页第五页，共111页。污泥性质(xngzh)表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能 挥发性固体(用VSS表示)，

3、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 用比阻(r)或毛细吸水时间(CST)评价重金属约50%转移到污泥中，污泥作为肥料，重金属离子含量应不超过“农用污泥标准”GB4284-84 第5页/共110页第六页，共111页。2、污泥中的水分及其对污泥处理(chl)的影响1. 污泥(w n)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

4、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。第6页/共110页第七页，共111页。第7页/共110页第八页，共111页。2. 污泥中的水分对污泥处理(chl)的影响污泥处理(chl)的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。污泥(w n)的含水率与污泥(w n)状态第8页/共110页第九页，共111页。12122121100100CCPPWWVV%65P该式仅适合于湿污泥(w n)比重 = 水水重量与湿污泥同体积的水的湿污泥重量100)100(SPPPPW)5 . 1100)(100(2502500VPPP湿污泥(w n)比

5、重 = 第9页/共110页第十页，共111页。2、污泥(w n)量 计算城市污水厂的污泥(w n)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14259597.51.0151.02二次沉淀池污泥（生物膜法）7996981.02二次沉淀池污泥（活性污泥法）102199.299.61.0051.008第10页/共110页第十一页，共111页。公式(gngsh)估算1. 初沉污泥量)100(101003V0PqV1000SNV 式中：V初沉污泥(w n)量，m3/d；qv污水流量， m3/d；沉淀池中悬浮

6、物的去除率，%；0进水中悬浮物浓度，mg/L；P污泥(w n)含水率，%；污泥(w n)密度，以1000kg/m3计；S每人每天产生的污泥(w n)量,一般采用0.30.8L/（d人）;N设计人口数，人。第11页/共110页第十二页，共111页。2. 剩余(shngy)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:VKYqPXdSeSOVX)( (2) 剩余活性污泥量以SS计:fPPXSS (3) 剩余活性污泥量以体积计:PPV)100(100SSSS公式(gngsh)估算第12页/共110页第十三页，共111页。3、污泥(w n)的水力特性及其输送 污泥输送中的阻

7、力(zl)与流速和粘滞力有关，且粘滞力不为常数，为非牛顿流体。 污泥在输送(sh sn)时的流态分为层流和紊流。 层流区的摩阻损失随着污泥的含固率、挥发固体的含量提高和温度降低而增大。 紊流区时认为摩阻损失对污泥和水相同而不致产生有影响的误差。 一般流速至少为0.8m/s，太小的流速导致摩阻损失更大；流速不大于2.4m/s，流速太高不仅摩阻损失大，而且易磨损管道内壁。第13页/共110页第十四页，共111页。不同类型的污泥(w n)的压头损失的乘数第14页/共110页第十五页，共111页。含水率含水率/ %vmin/(m.s-1)含水率含水率/ %vmin/(m.s-1)D=150250mmD

8、=300400mmD=150250mmD=300400mm901.51.6951.01.1911.41.5960.91.0921.31.4970.80.9931.21.3980.70.8941.11.2压力(yl)输泥管最小设计流速对于长距离输送(sh sn)，可采用如下紊流公式计算：1.851.172.49fHLvhDC式中:hf沿程摩阻损失，m； L管道长度(chngd)，m； D管道直径，m。第15页/共110页第十六页，共111页。最终处理；最终处理；4生污泥生污泥浓缩浓缩机械脱水机械脱水干燥焚干燥焚烧烧最终处理；最终处理；5生污泥生污泥湿污泥池湿污泥池最终处理；最终处理； 6生污泥生

9、污泥浓缩浓缩消化消化最终处理最终处理第16页/共110页第十七页，共111页。第17页/共110页第十八页，共111页。 污泥浓缩是降低(jingd)污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。 污泥浓缩主要减缩(jin su)污泥的间隙水。方法重力浓缩气浮法离心法第18页/共110页第十九页，共111页。一、重力(zhngl)浓缩重力浓缩(nn su)主要用于浓缩(nn su)剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。1. 间隙(jin x)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。第19页/共110页第二十页，共111页。2. 连续式污泥(w

10、n)浓缩池 连续运行的浓缩(nn su)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)第20页/共110页第二十一页，共111页。有刮泥机及搅动栅的连续重有刮泥机及搅动栅的连续重力力(zhngl)(zhngl)浓缩池浓缩池 200 20023142000042005001400图 22-3 有 刮 泥 机 及 搅 动 栅 的 连 续 式 重 力 浓 缩 池1-中 心 进 泥 管 ； 2-上 清 液 溢 流 堰 ； 3-排 泥 管 ； 4-刮 泥 机 ； 5-搅 动 栅1

11、-中心进泥管；2-上清液溢流(y li)管；3-排泥管；4-刮泥机；5-搅动栅 第21页/共110页第二十二页，共111页。第22页/共110页第二十三页，共111页。H1 0.3mHw 1.21.5m Hw的计算(j sun)1.柯伊克里维什法:2.罗伯茨法： AtCQHwmswsuoos)()(AtCCQCuCckCQHsDoooo)11(第23页/共110页第二十四页，共111页。二、 气浮浓缩(nn su)法 气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附(ninf)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(xtng)的组成 气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离

12、装置两部分组成。第24页/共110页第二十五页，共111页。2. 气浮浓缩法的主要设计(shj)参数主要(zhyo)设计参数:污泥(w n)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）第25页/共110页第二十六页，共111页。气浮池污泥(w n)负荷:污泥种类污泥种类负荷负荷/（kg.m-2.d-1)空气曝气的活性污泥空气曝气的活性污泥2575空气曝气的活性污泥经沉淀后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纯氧曝气的活性污泥经沉淀后6015050%的初沉污泥的初沉污泥+50%的活性污泥经的活性污泥经沉淀后沉

13、淀后100200初次沉淀池污泥初次沉淀池污泥至至260第26页/共110页第二十七页，共111页。2. 气浮浓缩法的主要设计(shj)参数主要(zhyo)设计参数:污泥(w n)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0.010.040aas) 1(fpRSSAA第27页/共110页第二十八页，共111页。2. 气浮浓缩法的主要(zhyo)设计参数主要设计(shj)参数:污泥(w n)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

14、23.5 m3/（m2.h)。第28页/共110页第二十九页，共111页。2. 气浮浓缩法的主要(zhyo)设计参数主要设计(shj)参数:污泥(w n)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第29页/共110页第三十页，共111页。 优 点缺 点重力浓缩运行费用低，系统简单，管理简单停留时间长、池容大，污泥可能腐化发臭和脱N上浮气浮浓缩停留时间短，池容小，污泥不会腐化发臭和脱N上浮运行费用高，系统复杂，管理麻烦第30页/共110页第三十一页，共111页。 例：某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3

15、/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(i wi)每周运行7d，每天运行16h，计算气浮池面积。解：设计一座矩形设计一座矩形(jxng)的平流气浮浓缩池的平流气浮浓缩池污泥流量污泥流量qv=240m3/d=10m3/h1.气浮浓缩池面积气浮浓缩池面积A2.污泥负荷污泥负荷(fh)取取75kg/(m2.d)，污泥密度为，污泥密度为1000kg/m3,则则)m(4 .2275%)3 .991 (10002402A气浮浓缩计算示例第31页/共110页第三十二页，共

16、111页。2. 回流比回流比R据经验，气固比据经验，气固比As取取0.02。采用装设填料的压力罐，溶解效率采用装设填料的压力罐，溶解效率f=0.9。20时，空气时，空气(kngq)饱和溶解度：饱和溶解度：入流污泥入流污泥(w n)浓度浓度0为为7000g/m3代入（代入（20-7）式：）式：回流回流(hu li)水量：水量：mg/L8 .21g/L0218. 0g/L164. 10187. 0aS/hm38/hm10%38033qvR%38078. 37000) 139 . 0(8 .2102. 0) 1(0aaSRRfpRSSAA第32页/共110页第三十三页，共111页。 溶气罐净体积（不

17、包括填料）按溶气水停留溶气罐净体积（不包括填料）按溶气水停留(tngli)3min计计算，则：算，则：以水力负荷校核以水力负荷校核(xio h)气浮池面积气浮池面积：符合要求。符合要求。d)/(m51.4md)/(mm22.42401380%12323vAqR33Nm9 . 1m60338V第33页/共110页第三十四页，共111页。3. 3. 若浓缩若浓缩(nn(nn su) su)池每天运行池每天运行16h16h，则流量，则流量污泥污泥(w n)负荷仍取负荷仍取75kg/(m2.d)=3.125kg/(m2.h)，则，则回流回流(hu li)比（比（R）仍为）仍为380%。回流水量回流水量

18、：溶气罐净体积：溶气罐净体积：/hm15/hm1624033vq22m6 .33m125. 3%)3 .991 (100015A/hm57/hm15%3803333Nm85. 2m60357V第34页/共110页第三十五页，共111页。以水力负荷以水力负荷(fh)校核气浮池面校核气浮池面积：积：符合要求。符合要求。d)/(m51.4m h)/(mm14. 2h)/(mm6 .3315) 1%380() 1(232323vAqR第35页/共110页第三十六页，共111页。三、离心(lxn)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

19、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第36页/共110页第三十七页，共111页。污泥种类污泥种类入流污泥入流污泥含固率含固率/%浓缩后污泥浓缩后污泥含固率含固率/%高分子聚合物需要量高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固体）污泥干固体）固体物质固体物质回收率回收率/%剩余活性污泥剩余活性污泥0.51.5810085900.51.59095厌氧消化污泥厌氧消化污51.59095普通生物滤池污泥普通生物滤池污泥2389090959110.751.59597转筒式离心机用于污泥(w n)浓缩的运行参

20、数第37页/共110页第三十八页，共111页。剩余(shngy)污泥机械浓缩第38页/共110页第三十九页，共111页。第第4节节 污泥污泥(w n)的的稳定稳定第39页/共110页第四十页，共111页。污泥(w n)稳定化的处理方法: 厌氧消化(xiohu)法 好氧消化(xiohu)法 氯化氧化法 石灰稳定法 热处理法第40页/共110页第四十一页，共111页。 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

21、消化反应时间长第41页/共110页第四十二页，共111页。影响污泥(w n)厌氧消化的主要因素1. pH和碱度最佳(zu ji)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第42页/共110页第四十三页，共111页。3. 负荷(fh) 厌氧消化池的容积决定(judng)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第43页/共110页第四十四页，共111页。4. 消化(xioh

22、u)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(zhngg)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第44页/共110页第四十五页，共111页。第45页/共110页第四十六页，共111页。两级高负荷率厌氧消化系统(xiohu xtng)第46页/共110页第四十七页，共111页。第47页/共110页第四十八页，共111页。沼气风机(fn j)搅拌第48页/共110页第四十九页，共111页。消化(xiohu)池的构造主要(zhyo)设备搅

23、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第49页/共110页第五十页，共111页。消化(xiohu)池构造第50页/共110页第五十一页，共111页。浮动式盖消化(xiohu)池第51页/共110页第五十二页，共111页。固定式盖消化(xiohu)池第52页/共110页第五十三页，共111页。螺旋浆搅拌(jiobn)的消化池第53页/共110页第五十四页，共111页。污泥(w n)消化池第54页/共110页第五十五页，共

24、111页。大型厌氧生物处理第55页/共110页第五十六页，共111页。沼气(zhoq)搅拌压缩机第56页/共110页第五十七页，共111页。热交换器第57页/共110页第五十八页，共111页。贮气罐第58页/共110页第五十九页，共111页。消化池的设计(shj)计算内容(nirng)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第59页/共110页第六十页，共111页。 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：100pVV消化池座数n：0VVn 消化池有效容积按有机负荷(Ns)计算：ssNGV 式中：V消化池有效(yuxio

25、)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）。第60页/共110页第六十一页，共111页。计算消化池的构造(guzo)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(zhoq)管和取样管。第61页/共110页第六十二页，共111页。沼气(zhoq)(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(chnshng)大量沼气。 在设计消化

26、池时必须同时考虑相应的沼气收集(shuj)、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62页/共110页第六十三页，共111页。第第5节节 污泥污泥(w n)的的调理调理第63页/共110页第六十四页，共111页。1、概述(i sh) 消化污泥、剩余(shngy)活性污泥、剩余(shngy)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(phui)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第

27、64页/共110页第六十五页，共111页。2、污泥脱水性能(xngnng)的评价指标1. 比阻抗(zkng)值r)(ddmc2ARVrpAtV 当p为常数值时，可积分并整理成为下式：pARVpArVtm)2(2由此：c22bpAr 比阻抗值的物理意义是单位干重滤饼的阻力(zl)，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。bpAr2c2t/V与V呈直线关系，其斜率为：第65页/共110页第六十六页，共111页。2. 毛细吸水时间(shjin)(CST) 其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分(shufn)在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。CST值测定(cdng)装置示意图第66

28、页/共110页第六十七页，共111页。3、加药调理(tio l)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(tio l)剂种类无机调理剂有机调理剂2. 调理(tio l)剂投加量的确定 作比阻抗r及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。第67页/共110页第六十八页，共111页。3. 影响污泥(w n)调理效果的因素污泥(w n)性质调理(tio l)剂品种污泥调理条件温度pH调理剂配制浓度混合条件第68页/共110页第六十九页，共111页。第第6节节 污污 泥泥 脱脱 水水第69页/共110页第七十页，共111页。一、概述(i s

29、h) 污泥脱水(tu shu)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。二、 污泥(w n)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第70页/共110页第七十一页，共111页。污泥(w n)干化床第71页/共110页第七十二页，共111页。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WS 1第72页/共110页第七十三页，共111页。三、 污泥的机械脱水(tu shu)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

30、艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机(yuj)聚合物发展的结果。第73页/共110页第七十四页，共111页。(1) 带式压滤机的构造(guzo):第74页/共110页第七十五页，共111页。第75页/共110页第七十六页，共111页。第76页/共110页第七十七页，共111页。第77页/共110页第七十八页，共111页。第78页/共110页第七十九页，共111页。(2) 带式压滤机的选用(xunyng): 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(huzh)脱水车间设备布置图。2. 污泥离心(lxn)脱水和转筒式离心(lxn)机 污泥离心脱水

31、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:第79页/共110页第八十页，共111页。转筒式离心机构造(guzo)图第80页/共110页第八十一页，共111页。污泥(w n)切割机第81页/共110页第八十二页，共111页。进泥螺杆泵第82页/共110页第八十三页，共111页。脱水(tu shu)用高分子絮凝剂第83页/共110页第八十四页，共111页。溶药与投加装置(zhungzh)第84页/共110页第八十五页，共111页。加药螺杆泵第85页/共110页第八十六页，共111页。药液后稀释(xsh)装置第86页/共110页第八十七

32、页，共111页。卧螺离心(lxn)脱水机第87页/共110页第八十八页，共111页。脱水上清液加入(jir)污泥储罐第88页/共110页第八十九页，共111页。污泥(w n)离心脱水机第89页/共110页第九十页，共111页。脱水(tu shu)后的干泥第90页/共110页第九十一页，共111页。脱水机加药装置(zhungzh)第91页/共110页第九十二页，共111页。(2) 转筒离心机的选择(xunz): 根据离心机的处理(chl)能力，即每台机每小时处理(chl)湿污泥立方米数，或每台机每小时处理(chl)干污泥千克数来决定的。3. 板框压滤机(1)板框压滤机的构造(guzo)(2) 板

33、框压滤机的选用 根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置。第92页/共110页第九十三页，共111页。滤板、滤框和滤布第93页/共110页第九十四页，共111页。板框压滤机板框压滤机第94页/共110页第九十五页，共111页。箱式板框压滤箱式板框压滤机机第95页/共110页第九十六页，共111页。第96页/共110页第九十七页，共111页。第97页/共110页第九十八页，共111页。第98页/共110页第九十九页，共111页。滤板、滤框和滤布组合后的工作(gngzu)状况示意图第99页/共110页第一百页，共111页。第第7节节 污泥污泥(w n)的干燥与的干燥与焚化焚化第100页/共110页第一百零一页，共111页。一、 概述(i sh) 污泥干燥是将脱水(tu shu)污泥通过处理，去除污泥中