污泥处理与处置

1、污泥的处理处置与利用污泥的处理处置与利用李永强李永强2013612027 在工业废水和生活污水的处理过程中,会产生大量的 固体悬浮物质,这些物质统称为污泥。处理污泥占全部 建设费用20%50%，甚至70%。污水处理厂产生的污泥占处理水量的0.3%0.5%左右。污泥含大量有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养素(氮、磷、钾)、有机物及水分等。 污泥处理与处置达到如下目的： (1)使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果； (2)使有毒有害物质得到妥善处理或利用； (3)使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理； (4)使有用物质能够得到综合利用，变害

2、为利。1.污泥的概述污泥的概述2.污泥的分类、性质与产生量污泥的分类、性质与产生量2.1 分类分类(1)按成分不同分为： 污泥 有机物为主要成分，初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。易腐化发臭，颗粒细，比重小(约为1.021.006)，含水率高且不易脱水，胶状结构。 沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣。沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大(约为2左右)，含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。(2)按来源不同分为： 初次沉淀污泥 来自初次沉淀池。 剩余活性污泥 来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥 来自生物膜法后的二次沉淀池。 （以上3种污泥可统称为生

3、污泥或新鲜污泥） 消化污泥 生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。 化学污泥 用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣。 2.2 污泥的性质污泥的性质 （1）污泥含水率 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。v P1,V1,W1,C1污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；v P2,V2,W2,C2污泥含水率变为p2时的污泥体积、重量与团体物浓度;12122121100100CCppWWVV（2）污泥的脱水性能 为了降低污泥的含水率，减少体积，以利于污泥的输送、处理与处置，必须对污泥进行脱水处理。脱水性能是用来衡量污泥脱水程度难易

4、的物理量。测定污泥的脱水性能对于选择脱水方法有着重要的意义。 （3）挥发性固体与灰分 挥发性固体又称为灼烧减量，能够近似地表示污泥中有机物的含量。灰分则表示无机物含量，又称为固定固体或灼烧残渣。有时需对污泥或沉渣中的有机物和无机物的成分作进一步分析，例如有机物质中蛋白质、脂肪、及腐殖质各占的百分数。（4）污泥的可消化性 常用可消化程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量。（5）污泥中微生物 生活污泥、医院排水及某些工业废水排出的污泥中，含有大量的细菌及各种寄生虫卵。为了防止在利用污泥的过程中传染疾病，必须对污泥进行寄生虫卵的检查并加以适当处理。（6）污泥的肥分 污泥含有全氮、氨氮、磷及钾等营养

5、物质和植物生长所需的其他微量元素，污泥中的有机腐殖质，是良好的土壤改良剂。 (7)污泥的燃烧值 当污泥的主要成分是有机物时，可供燃烧以后回收热量。（8）污泥中的有毒有害物质 城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮(约含污泥干重的4)、磷(约含2.5)和钾约含0.5)，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应采取必要的处理措施(如污泥消化)。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。工业废水处理厂(站)的污泥的性质随废水的性质变化很大。 3.污泥处置基本方法污泥处置基本方法 3.1污泥处理处置的原则污泥处理处置的原则 污泥的处理处置

6、与其他固体废物的处理处置一样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。 污泥处理处置时应综合考虑各种因素，杜绝不确定因素对环境可能造成的冲击和意想不到的污染物在不同介质之间的转移，对环境整体而言，要具有安全性和可持续性。3.2污泥处理处置基本工艺流程污泥处理处置基本工艺流程 污泥处理处置的方法很多，污泥处理处置的基本工艺可分为以下几类：（1）浓缩前处理脱水好氧消化土地还原；（2）浓缩前处理脱水干燥土地还原；（3）浓缩前处理脱水焚烧（或热分解）灰分填埋；（4）浓缩前处理脱水干燥熔融烧结做建材；（5）浓缩前处理脱水干燥做燃料；（6）浓缩厌氧消化前处理脱水土地还原；（7）浓缩蒸发干燥做燃料；（8）浓缩

7、湿法氧化脱水填埋；3.2.1 污泥浓缩污泥浓缩（1）重力浓缩）重力浓缩 重力浓缩的基本原理是污泥重力浓缩的基本原理是污泥-水悬浮液中的固体在重水悬浮液中的固体在重力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。上 清 液浓 缩 污 泥进 泥进 泥浓缩污泥上 清 液图 26-4间 歇 式 浓 缩 池 示 意 图图12-3间歇式浓缩池示意图图12-4 连续式重力浓缩池（2）机械浓缩）机械浓缩 机械浓缩设备主要形式有：v转鼓式浓缩机v螺旋式浓缩机v带式浓缩机v离心式浓缩机 前三种是借助于自然重力场的作用(重力式浓缩机)通过投加化学絮凝药剂(一般投加有机高分子絮凝药剂来抵消水分

8、子间结合力的。 后一种是借助于人工重力场的作用进行污泥“液相”和“固相”分离的机械。 贮泥斗转鼓式浓缩机污泥泵 混合器滤液冲洗水药剂污泥浓缩污泥转鼓式浓缩机工作系统图转鼓式浓缩机工作系统图螺旋式浓缩机示意图螺旋式浓缩机示意图 图26-6 螺旋式浓缩机示意图絮凝反应器污泥进口滤液排出口浓缩污泥泵螺旋式浓缩机带式浓缩机示意图带式浓缩机示意图 进泥滤液真空泵絮凝反应器污泥带式浓缩机冲洗水喷头浓缩污泥泵离心式浓缩机示意图离心式浓缩机示意图 (3)气浮浓缩气浮浓缩v气浮浓缩是利用固体与水的密度差而产生的浮力，使固体上浮，达到固液分离，实现固体浓缩的目的。v对于密度小于1 g/cm3固体，可以直接进行上浮

9、分离；v对密度大于1g/cm3的固体，则可通过减小其密度，从而实现固液分离。v一般采用将气泡附着在污泥颗粒周围的方法，降低固体密度，产生上浮的动力，达到浓缩的目的。 气浮浓缩的装置气浮浓缩的装置 气浮浓缩装置主要由三部分组成，即布气或溶气系统、溶气释放系统（存在于加压溶气气浮中）及气浮分离系统。布气或溶气系统指通过布气或溶气装置如水泵、叶轮、曝气装置、空压机、溶气罐及一些附属设备等向水中冲入或溶入气体的一类系统装置。溶气释放系统设备一般由溶气释放器(或穿孔管、减压阀)及溶气水管路组成。溶气释放器的功能是将压力溶气水通过消能、减压，使溶入水中的气体以微气池的形式释放出来，并能迅速又均匀地附着到污

10、泥絮体上。气浮分离系统一般可分为三种类型，即平流式、竖流式及综合式。 3.3污泥的稳定污泥的稳定v污泥稳定的目的是消除污泥中散发的臭味和杀灭污泥中的病原微生物。其方法有厌氧消化、好氧消化、药剂氧化、药剂稳定等。v厌氧消化、好氧消化是利用微生物的作用将污泥中可生物降解的有机物分解，v药剂氧化是利用氧化剂的作用将污泥中的有机物分解，v药剂稳定是利用化学药剂的作用抑制微生物对污泥中有机物的分解，杀灭污泥中的病原微生物，使之不散发臭味。 在污泥的稳定处理中最常用的是厌氧消化法。3.3.1污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化v污泥厌氧消化具有如下优点：(1)产生能量(甲烷)，有时超过废水处理过程所需能量；(2)

11、使最终需处置的污泥体积减少30%50%；(3)消化完全时，可以消除恶臭；(4)杀死病原微生物，特别是高温消化时；(5)消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。厌氧消化的机理厌氧消化的机理 甲烷化过程醋酸化过程酸化过程水解过程乙醇醋酸22甲烷醋酸（醋酸盐）有机酸水解产物（碳水化合物、脂肪、蛋白质）高分子基质厌氧消化的机理厌氧消化的机理v第一步水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质在酶的作用下水解为溶解性的物质。v第二步酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气恩斯特作用下转变成为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、H2，CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2、CO2转

12、变成为甲烷。v第三步醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。v第四步甲烷化过程：将醋酸及H2、CO2转化为甲烷。 v2、厌氧消化的影响因素v 1）温度的影响 酸化和甲烷化过程对温度的变化非常敏感。要达到相同的消化率，温度越低要求的消化时间越长。运行过程中最常用的中温消化池大多是在3035范围内运行的。2）营养物和微量元素的影响 污泥中通常含有丰富的碳水化合物、氮、磷、硫和微量元素，但是在某些污泥中，如食品工业污水污泥中含有丰富的碳水化合物，而氮和磷的含量较少。污泥生物厌氧消化要求碳：氮为10：116：1，氮：磷：硫为7：1：1。除营养物以外，

13、污泥生物厌氧消化还要求供给以溶解状态存在的微量元素，如镍、钴、钼、铁、硒、钨等。对于醋酸菌除上述元素外，还需要锌、铜、锰，对于甲烷菌则需要较多的镍。3）有毒物质的影响 当污泥中某些重金属含量(如铜、铬、镍等)及有机化合物(如氯仿、酚等)含量超过一定量时会对污泥厌氧稳定过程产生破坏性的影响。重金属毒性最大的是铅，其次分别为镉、镍、铜和锌，碱金属的毒性按钠、钾、铬、锰的次序增加。3.3.2 污泥的好氧消化污泥的好氧消化v好氧消化，即在不投加底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气，使污泥中微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化。因此微生物机体的可生物降解部分被氧化去除，消化程度高，剩余消化污泥量少。 v

14、在好氧消化中，氨氮被氧化为NO3-，pH值将降低，故需要有足够的碱度来调节，以便使好氧消化池内的pH值维持在7左右。池内溶解氧不得低于2mg/L，并应使污泥保持悬浮状态，因此要有搅拌，污泥的含水率在95%左右。 污泥好氧消化主要有如下优缺点：v优点：1.污泥中可生物降解有机物的降解程度高；2.上清液BOD5浓度低；3.消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；4.消化污泥的肥分高，易被植物吸收；5.好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低。 v缺点：1.运行能耗多，运行费用高；2.不能回收沼气；3.因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；4.消化后的污泥进行重力浓缩时，上清

15、液SS浓度高。3.4污泥的调理污泥的调理v3.4.1污泥调理概念v 污泥水与污泥固体颗粒的结合力是很强的，如果没有预先的处理，即通过化学的、物理的或者热工的方法进行预处理，绝大多数污泥的脱水是非常困难的，这种污泥预先处理的过程称为污泥调理。调理的目的就是改善污泥脱水的性质，减小水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水过程。v 污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%，污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。v 污泥调理对于所有污泥都适用，但不同的污泥所能够达到的调理效果不同。污泥调理的方法很多，但主要的方法有化学调理法物理调理和热工

16、调理法。3.4.2污泥调理方法污泥调理方法1 1、化学调理方法、化学调理方法 化学调理就是在需要脱水的污泥中加入化学混凝药剂，使污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝，以改善其脱水性能。所以需要设置药剂溶解、配制、投加设备。2 2、物理调理法、物理调理法 物理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，如投加焚烧后的污泥，或者粉煤灰，作为污泥的“支架”结构，以降低或者改善污泥的可压缩性。物理调理主要采用的物质有：烟道灰、硅藻土、焚烧后的污泥灰、粉煤灰等，其中以烟道灰效果最好。3、热工调理法、热工调理法（1）热处理法 对污泥加热可加速粒子的热运动，提高粒子碰撞和结合的频率，达到粒子相

17、互间的凝聚。同时污泥中的细胞体受热膨胀而破裂，释放出蛋白质和胶质、矿物质和细胞膜碎片。胶体结构被破坏，大量释放出内部结合水，产生脱水收缩作用。进而释放出的有机物在高温下受热水解、溶化，形成由可溶性聚缩氨酸、氨氮、挥发酸及碳水化合物组成的茶褐色液体。热调质效果取决于污泥的性质、温度和处理时间等条件。（2）冷冻法 冷冻熔解法是将含大量水分的污泥冷冻，使温度下降到凝固点以下，污泥开始冻结，然后加热熔解。污泥经过冷冻-熔解过程，由于温度发生大幅度变化，使胶体颗粒脱稳凝聚，颗粒由细变大，失去了毛细状态。3.5 污泥脱水污泥脱水v污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在96左右，体积很大，不便于运输和使用，为了

18、综合利用和最终处置，需要进一步脱水，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积，污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要步骤或者环节。v目的是使固体部分得到富集，减少污泥体积，为污泥的最终处置创造条件。其主要方法有自然干化法和机械脱水法两种。污泥的自然干化污泥的自然干化 图12-16 人工滤层干化场滚压带式脱水机（对置滚压式）滚压带式脱水机（对置滚压式）滚压带式脱水机（水平滚压式）滚压带式脱水机（水平滚压式）离心脱水机离心脱水机板框式压滤机板框式压滤机转鼓真空过滤机工艺流程转鼓真空过滤机工艺流程转鼓真空过滤机转鼓真空过滤机3.6污泥的干燥与焚烧污泥的干燥与焚烧v污泥脱水干化后，体积仍较大，为了便于利用与处理，可以进一步作干燥处理或焚烧。v干燥处理后，污泥含水率可降至20以下，体积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。v通过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原微生物。污泥干燥与焚烧各有专用设备，也可以在同一设备中进行。回转圆筒式干燥器工艺流程回转圆筒式干燥器工艺流程3.6.1污泥的干燥污泥的干燥常用的污泥干燥设备有回转圆筒干燥机、急骤干燥器和带式干燥器。装袋秤盘滑动闸门贮仓旋风分离器贮仓通风机焚烧炉链条炉蓖加泥机风机加泥仓安全阀蒸汽鼓风机干泥分配器气闸旋风分离器伸缩接头进泥斗混合器