污泥的过滤处理

1、污泥的處理與處分一、前言污泥是在水處理及廢水處理過程中所產生的固體物質，在水處理程序中，污泥的主要來源是經混凝、膠凝處理程序後的沉澱物，因此污泥大多屬於化學性污 泥。而在傳統的廢水處理場中所產生的污泥通常為有機性的污泥，如初沉池或剩 餘的活性污泥。一般在廢水處理場所產生的污泥，如果含有化學性污泥和有機性 污泥，通常在處理時會將兩者分開，有利於處理。污泥的處理程序一般有濃縮( Thickening )、穩定化或消化( Stabilization)、調理( Conditioning )、脫水( Dewatering )、焚化及最終處置。其中，濃縮的作用主要是增加污泥中的固體含量，以減少污泥體積，濃

2、縮常 用的方法有重力濃縮 (gravity thickening )、浮除濃縮 (Floating thickening ) 及離心式濃縮( Centrifugal thickening )。穩定化是使污泥經處理後，不會再 有生物分解發生，因而減少臭味，降低病原菌數，同時具有較佳的脫水特性。污 泥的穩定化可以經由厭氧消化、好氧消化或堆肥化完成。污泥於脫水前進行調 理，主要是改善污泥的脫水特性，以增加脫水效果。一般應用在污泥調理的方法有(1)化學處理(Chemical treatment) (2)淘洗(Elutriation) (3)熱處理(Heattreatment) 。脫水係使用各種機械型式

3、或乾燥床，使污泥所含有的水分盡可能釋 出，以減少污泥體積。最常用的機械脫水設備為旋轉式真空過濾機 (rotary vacuum filter) ，這種過濾機可分成鼓筒式 (drum type) 、濾帶式 (belt type) 及捲圈彈簧式 (coil-spring type) 。經處理過後的污泥其最終處分以考慮污泥之 衛生為首要，其方法包括：( 1 )填地處分或衛生掩埋、( 2)肥料或土地改进、( 3) 建築材料等。二、污泥濃縮 污泥濃縮是污泥消化、脫水操作之預備處理，其目的是降低污泥含水率以減 少污泥體積。濃縮常用的方法有重力濃縮、浮除濃縮及離心式濃縮，一般以重力 式濃縮較為常見。重力式濃

4、縮槽一般以能儲存 12 小時份之污泥容積為原則，能 使含水率 98%或以上的污泥得以重力沉降於濃縮槽之底部以進行壓密，使污泥含 水率降至 95%以下。其設計方式可以參考沉澱之第四型沉降三、污泥穩定化1. 厭氧性污泥消化法 經濃縮處理後的污泥利用厭氧菌的分解作用以達到安定、無害的目的。厭氧消化 之處理過程可以分成酸性發酵其、酸性減退其及鹼性發酵期三階段。在酸性發酵 期，複雜的有機碳水化合物被酸性生成菌分解而成為低分子性的有機酸。酸性減 退期為蛋白質之分解所引起，產生氨、，鹼性發酵期為酸四、污泥調理化學處理的方法中 ，污泥調理所使用之化學藥劑通常為有機聚合物 (organic polymer) 、

5、無機混凝劑 (inorganic coagulant) 和聚電解質(polyelectrolytes) 。有機聚合物的作用是利用聚合物和顆粒間的架橋作用 (bridging action)而造成沉降。無機混凝劑是利用降低電荷、沈澱絆除及架橋作用所引起。無機混凝劑，尤其是氯化鐵，是污泥調理中最常被使用的一種。氯 化鐵是一種酸性鹽類，於大量使用時會使污泥的 pH 值降得相當低，為保持有利 的混凝範圍，可以参加熟石灰以增加 pH值，同時可以促成Fe(0H)3的沉澱。聚 電解質可以區分為正電價 (陽離子型式)、負電價(因離子型式) 及中性電價(無 離子型式)。聚電解質可以使污泥混凝及凝結，並使污泥中的

6、水分釋出。由於污 泥固體通常有負電荷，故以陽離子聚電解質較常被使用。淘洗係加水沖洗污泥，以去除污泥中碳酸鹽及細的固體，可以減少污泥脫水 前混凝劑的加藥量。熱處理熱處理主要使用在廢棄活性污泥之調理 ，以殺害污泥中微生物細胞及去除污泥中大量的水份。熱處理所使用之溫度、壓力及處理時間分別為350400°F (177204C)、250400psi及1560分鐘。如此，可加強過剩活性污泥之脫水特性，並且對於不用化學調理只用真空過濾之脫水操作，可產生 30%50%的固體餅。但是此法之主要缺點為，上層液的處理和臭氣問題，上層液一般的BOD為 5.00015.000mg/l且有臭味，並且具有高的氮、

7、磷量。三、污泥的脫水鼓筒式及濾帶式真空過濾機如後之附圖。計算真空過濾之根本式為(Coackley, P., 1956)dVpA2dt 一 J wVR ARfV =過濾液體積t =時間p =真空壓力微差A=過濾機介質外表積J =過濾液之黏度w=每單位濾液之乾污泥固體重量R=污泥餅之比阻抗Rf =過濾機介值之比阻抗污泥餅比阻抗(specific resista nee)為真空過濾機之根本設計參數，比阻抗為滲透性之倒數。比阻抗可以經由實驗求得。當真空壓力為一定時，上式之基 本方程式可以經積分並重組後得：丄±斗+电V "pA2 丿 “PA利用實驗室之裝置，將一系列污泥進行過濾脫水，

8、並可以獲得一系列之過濾 液體積V與過濾時間t的關係。以t/V為y 軸, V為x軸做圖，可以得到一直線, 斜率口為(MwR/2ApA) 所以比阻抗可以由下式表示：w值可以由過濾紙上之乾固體重除以實驗期間所產生的過濾液體積。或是利用未過濾污泥和污泥餅之乾固體濃度求得， w方程式如下:yWS-x/xL1-Xc/xJ=水比重X =未過濾污泥之乾固體含量以分率表示 xc =在污泥餅之乾固體含量以分率表示當濾液中参加化學調理劑時，不同的調理劑及不同的濃度都會影響比阻抗。同樣的可以進行一系列的實驗，以瞭解加藥劑和比阻抗的關係，以獲得最正确的化學劑加量。污泥真空過濾實驗一、實驗設備1. 布式漏斗2. 真空壓力

9、泵和壓力計3. 100 毫升定量瓶4. 馬錶5. 塑膠管、止水拴、夾頭、攪拌棒6. 刻度吸管7. 500 毫升燒杯8. 陶瓷蒸發皿二、實驗材料1. 生污泥或消化污泥2. 熟石灰， Ca(OH)23. 氯化鐵， FeCl3.6H2O4. 硫酸 0.01M5. Whatman No. 1 和 No.2 濾紙三、實驗步驟1. 取生污泥約2公升，分別量測其總固體物濃度，pH值。2. 分別取污泥各100毫升，放入編號1 -9號的250毫升的燒杯中。3. 裝置布氏漏斗如附圖，記錄漏斗面積，濾紙面積，、烘乾後濾紙重量和濾網 排水基底面積。4. 過濾操作之前，依樣品編號分別進行以下的污泥調理，参加氯化鐵和石灰 後，攪拌和膠凝 1 至 2分鐘，將此 100毫升的污泥到入布氏漏斗中。樣品號碼氯化鐵参加量g石灰参加量g10020.1030.20400.150.10.160.20.1700.280.10.290.20.25. 讓污泥重力排水2分鐘，使形成一均一的污泥餅厚度，記錄濾液體積。然後 在時間為0時，開始實施真空過濾，定時每 15秒鐘記錄濾液的累積體 積，並於每隔5分鐘時記錄壓力計之讀數。操作至濾液均已被吸收為止。6. 分析最終污泥餅的總固體物重。四、結果記錄1. P:真空壓力cm-WO2. A:濾紙面積亦3. 山污泥黏滯度poise4. 原污泥總固體物重mg/