污泥的处理处置和利用

1、环境与市政工程系环境与市政工程系 给水排水工程教研室给水排水工程教研室河北农业大学河北农业大学第第2323章章 污泥处理、处置与利用污泥处理、处置与利用Company L第第2323章章 污泥处理、处置与利用污泥处理、处置与利用23.1 23.1 概述概述23.2 23.2 污泥的分类、性质及计算污泥的分类、性质及计算23.3 23.3 污泥浓缩污泥浓缩23.4 23.4 污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化23.5 23.5 污泥的好氧消化污泥的好氧消化23.6 23.6 污泥的调理污泥的调理23.7 23.7 污泥的干化与脱水污泥的干化与脱水23.8 23.8 污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化23

2、.9 23.9 污泥的有效利用与最终处理污泥的有效利用与最终处理环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L2323.1 .1 概述概述污泥的量：污泥的量：约占处理水量的约占处理水量的0.0.5 51 1左右左右( (以含水率为以含水率为9797计计) )污泥中的物质：污泥中的物质： 有害有毒物质有害有毒物质( (如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等重金属离子等) )； 有用物质有用物质( (如植物营养原素氮、磷、钾、有机物及水分等如植物营养原素氮、磷、钾、有机物及水分等) )。环境与市工程系 给水排水工程教研室23.1.1污

3、泥处理与处置的目的污泥处理与处置污泥处理与处置采用适当的技术措施，使污泥及时得到再利用或以某种不损害环境采用适当的技术措施，使污泥及时得到再利用或以某种不损害环境的方式重新返回到大自然中。的方式重新返回到大自然中。 污泥处理污泥处理：改变污泥性质、对其进行稳定化处理的全过程改变污泥性质、对其进行稳定化处理的全过程 包括：浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、堆肥、干化和焚烧等包括：浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、堆肥、干化和焚烧等污泥污泥 污泥处置污泥处置：安排污泥的出路，对污泥的最终消纳。安排污泥的出路，对污泥的最终消纳。23.1.1污泥处理与处置的目的 （1）降低污泥的含水率，使其体积减量化，便

4、于后续处理、输送和处置； （2）稳定污泥的有机物，使其不易腐化发臭；污泥中有机物约占50%-70%，稳定化的方法：消化和添加化学抑制剂 （3）杀灭病原微生物和寄生虫卵等，使其无害化 除此之外还要考虑重金属例子及有毒有害物质的处理，以免造成二次污染 （4）使污泥中的有用成分得到资源化利用。23.1.2污泥处理的基本方法 （1）浓缩： 利用重力沉降或气浮的方法尽可能多的分离污泥中的水分。 浓缩后污泥体积大大缩小，但是污泥仍呈现液态，进一步降低含水率的方法是脱水，可使污泥由液态变为固态。 （2）稳定： 1）利用生物厌氧消化或是好氧消化将污泥中的有机固体转化为其他惰性物质 2）采用消毒方法，暂时抑制微

5、生物的代谢避免产生臭气。 3）采用热处理法，既可以杀死微生物以稳定污泥，还能破坏污泥颗粒间的性能，改善污泥的脱水性能。23.1.2污水处理的基本方法 （3）调理： 通过加热或是投加化学药剂，使污泥中的水分易于分离，改善其脱水性能。 （4）脱水： 1）利用真空过滤、加压过滤或干燥的方法使污泥中的水分进一步分离，减少污泥体积，降低储运成本 2）利用焚化等方法将污泥固体物质转化为更加稳定的物质23.1.3污泥处理与处置的基本的工艺流程Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室23.1.3污泥处理与处置的基本的工艺流程Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室23.1.3污泥处理与

6、处置的基本的工艺流程Company L 污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质与数量；投资情况与运行管理费用；环境保护要求及有关法律与法规；城市农业发展情况及当地气候条件等情况，综合考虑后选定。 在城市污水处理厂中，污泥处理是保证污水处理过程正常运行的重要工艺过程。虽然污泥量比污水量少的多，但是污泥处理系统运行管理复杂，因此工程投资和运行费用较高，其建设费用约占污水处理厂总投资的20%-50%。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L23.2 23.2 污泥的分类、性质及计算污泥的分类、性质及计算 污水处理过程中产生的各种含水率不同的废弃物的统称。污水处理过程中产生的各种含水率不同的

7、废弃物的统称。 (1)按成分不同分为按成分不同分为：环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L（1 1）污泥含水率）污泥含水率污泥中水分的重量与污泥总重量之比的百分数污泥中水分的重量与污泥总重量之比的百分数 环境与市工程系 给水排水工程教研室 各种水分去除方法各种水分去除方法Company L 环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L)100(100100)100(ppppppsssS S环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L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环境与市工程系 给水排水工

8、程教研室Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L )100(1010030pQCV环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L式中：式中：Y Y污泥的产率系数，一般采用污泥的产率系数，一般采用0.5-0.60.5-0.6； Kd- Kd-内源代谢的系数内源代谢的系数 So So曝气池入流的曝气池入流的BODBOD5 5，kg/mkg/m3 3BOD5BOD5，kg/m3kg/m3 Xv- Xv-曝气池中的平均曝气池中的平均VSSVSS浓度浓度,kg/m3,kg/m3VXKSSYQQvdes)(0环境与市工

9、程系 给水排水工程教研室Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L污泥流动的水力特征污泥流动的水力特征含水率含水率99%99%，属于牛顿流体，流动的特性接近水流属于牛顿流体，流动的特性接近水流固体浓度高，污泥流动呈塑性或半塑性；固体浓度高，污泥流动呈塑性或半塑性；层流时，阻力很大，设计时要用大流速，使污泥处于紊层流时，阻力很大，设计时要用大流速，使污泥处于紊流状态时流状态时污泥压力管道的最小设计流速污泥压力管道的最小设计流速1.0-2.0m/s1.0-2.0m/s。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L压力输送管道的沿程水头损失压力输送管道的沿程水头损

10、失海曾威廉海曾威廉(Hazen Williams)(Hazen Williams)紊流公式紊流公式式中：式中：h hf f- -沿程损失（沿程损失（m m） L- L-长度（长度（m m） D- D-管径管径 C CH H- -哈森系数，由污泥浓度决定，可查表哈森系数，由污泥浓度决定，可查表压力输送管的局部水头损失压力输送管的局部水头损失85. 117. 1)(82. 6HfCvDLh 环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L 23.3 23.3 污泥浓缩污泥浓缩剩余污泥含水率剩余污泥含水率：达达99%以上以上经浓缩后经浓缩后初沉池污泥含水率初沉池污泥含水率：95-97%95-97

11、% 浓缩池的目的浓缩池的目的: :减容减容污泥浓缩方法有：重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩 重力浓缩用于自来水厂排泥水、污水处理厂初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥时效果较好；单纯的活性污泥一般采用气浮浓缩法环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L 23.3. 23.3.1 1 重力浓缩重力浓缩法法环境与市工程系 给水排水工程教研室1 重力浓缩理论重力浓缩理论-迪克迪克(Dick)理论理论Company L 固体通量固体通量： 单位时间内，通过单位面积的固体重量单位时间内，通过单位面积的固体重量kg/m.h 浓缩池任一断面的固体通量由两

12、部分组成：浓缩池任一断面的固体通量由两部分组成：向下流固体通量向下流固体通量（底部连续排泥造成）（底部连续排泥造成） Gu=uCi， 式中：式中：Ci通过通过i-i断面的污泥固体浓度断面的污泥固体浓度(kg/m)； u向下流流速向下流流速(m/h) 自重压密固体通量自重压密固体通量（污泥自重压密）：（污泥自重压密）： Gi=ViCi 式中：式中： Vi 固体浓度为固体浓度为Ci时的界面沉速，时的界面沉速， 当当Ci150mg/l150mg/l时，毒害，消化受到抑制。时，毒害，消化受到抑制。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L(5) (5) 酸、碱度、酸、碱度、pHpH值对消化夜

13、的缓冲作用值对消化夜的缓冲作用 1 1）水解与发酵菌：）水解与发酵菌：pH5-6.5pH5-6.5 产氢产乙酸菌产氢产乙酸菌: pH5-6.5: pH5-6.5 产甲烷菌产甲烷菌: pH7.0-7.3: pH7.0-7.3 如果如果1 1、2 2阶段速率超过第阶段速率超过第3 3阶段，则阶段，则pHpH会降低，影响第会降低，影响第3 3阶段的反应，但是消化液中存在的缓冲剂可避免这种情况。阶段的反应，但是消化液中存在的缓冲剂可避免这种情况。 2 2）在有机物分解过程中产生的缓冲剂：）在有机物分解过程中产生的缓冲剂： CO CO2 2和和NHNH3 3（NHNH3 3、NHNH4 4+ +） H

14、H+ + +HCOHCO3 3- -H H2 2COCO3 3组成缓冲液组成缓冲液 NH NH4 4+ +一般是以一般是以NHNH4 4HCOHCO3 3形式存在。形式存在。消化系统保持消化系统保持2000mg/L2000mg/L以上的碱度，可以使其有足够的缓冲以上的碱度，可以使其有足够的缓冲能力，以有效防止能力，以有效防止pHpH下降。下降。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L我国某污水处理厂(1) 池形：池形：基本池形有圆柱形和蛋形两种。基本池形有圆柱形和蛋形两种。23.4.323.4.3 厌氧消化池池形、构造与设计厌氧消化池池形、构造与设计环境与市工程系 给水排水工程教研

15、室Company L德国柏林某污水处理厂环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L(2)(2)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消化池的构造：主要包括污泥的投配，排泥及溢流系统，排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备沼气排出、收集与贮气设备，搅拌设备及加温设备等。搅拌设备及加温设备等。1)投配、排泥与溢流系统投配、排泥与溢流系统 污泥投配：污泥投配： 污泥投配池一般为矩形、至少设两个，池容根据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。投配池应加盖、设排气管生污泥量及投配方式确定。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

16、方式，则及溢流管。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加热池。投配池可兼作污泥加热池。 排泥：排泥： 消化池的排泥管设在池底，依靠消化池内的静水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装置。压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L2)沼气的收集与贮存设备沼气的收集与贮存设备 产气量与用气量常常不平衡，所以须设贮气柜调节。产气量与用气量常常不平衡，所以须设贮气柜调节。泄气从集气罩通过沿气管输送泄气从集气罩通过沿气管输送至至贮气柜。贮气柜。 贮气柜有低压浮盖式与高压球形罐两种贮气柜有低压浮盖式与高压球形

17、罐两种 贮气柜的容积一般按平均日产气量的贮气柜的容积一般按平均日产气量的2540，即，即610h的平均产气量计算。的平均产气量计算。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L 3)搅拌没备搅拌没备 搅拌的目的搅拌的目的是使池内污泥温度与浓度均匀，防止是使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从而提高污污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。当消化池内各处污泥浓度相差不超过泥分解速度。当消化池内各处污泥浓度相差不超过10时，被认为混合均匀。时，被认为混合均匀。 消化池的搅拌方法有沼气搅拌，泵加水射器搅拌消化池的搅拌方法有沼气搅拌，泵加水射器搅

18、拌及联合搅拌等及联合搅拌等3种种 可用连续搅拌；也可用间歇搅拌，在可用连续搅拌；也可用间歇搅拌，在510h内将全内将全池污泥搅拌一次。池污泥搅拌一次。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L(3) (3) 两相厌氧消化两相厌氧消化- -依据消化机理设计依据消化机理设计目的：由于消化各阶段的菌种对环境的要求、消化速度及消目的：由于消化各阶段的菌种对环境的要求、消化速度及消 化产物都不同，造成运行管理的不便，故考虑为厌氧化产物都不同，造成运行管理的不便，故考虑为厌氧 消化三阶段的各自菌种创造适宜自身生长繁殖的环消化三阶段的各自菌种创造适宜自身生长繁殖的环 境。即将适合第境。即将适合第1

19、 1、2 2阶段的消化菌与第阶段的消化菌与第3 3阶段的消化阶段的消化 菌分开在两个不同的厌氧消化池中，使各自都有最佳菌分开在两个不同的厌氧消化池中，使各自都有最佳 环境。环境。特点：池容积小、加温与搅拌能耗少，运行管理方便，特点：池容积小、加温与搅拌能耗少，运行管理方便， 消化更彻底。消化更彻底。环境与市工程系 给水排水工程教研室(3) (3) 两相厌氧消化两相厌氧消化 两相厌氧消化工艺的基本工艺流程如下图所示。 Company L (3) (3) 两级厌氧消化两级厌氧消化 第一级消化池：有加温、有搅拌设备，并有集气罩收第一级消化池：有加温、有搅拌设备，并有集气罩收 集沼气。集沼气。 第二级

20、消化池：没有加温、没有搅拌、依靠余热继续第二级消化池：没有加温、没有搅拌、依靠余热继续 消化，消化温度消化，消化温度 约为约为202026 26 ，产气量约为，产气量约为20%20%，可收集或不收集，可收集或不收集，由于不搅拌，所以兼有浓缩的功能。由于不搅拌，所以兼有浓缩的功能。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L23.5 23.5 污泥的好氧消化污泥的好氧消化 厌氧消化运行管理要求高，消化池需密闭，池容大，池数多。因此，厌氧消化运行管理要求高，消化池需密闭，池容大，池数多。因此，当污泥量不大时，可采用好氧消化。当污泥量不大时，可采用好氧消化。适用于：适用于：中小污水厂中小污水

21、厂( (人口当量小于人口当量小于50005000人，常用人，常用8 8万吨万吨/d)/d)好氧消化：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 污泥中的微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化，自由产酸。污泥中的微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化，自由产酸。机理：机理： C C5 5H H7 7NONO2 2+7O+7O2 25CO5CO2 2+3H+3H2 2O+HO+H+ +NO+NO3 3- - 113 224氧化氧化1Kg1Kg细胞质需氧约为细胞质需氧约为2Kg2Kg；H H+ +上升，上升，pHpH将降低，为使将降低，

22、为使PHPH值维持在值维持在7 7左右，需要有足够的碱度；左右，需要有足够的碱度；池内池内DODO值值2mg/l;2mg/l;充分搅拌；充分搅拌；污泥含水率在污泥含水率在95%95%左右，以便于搅拌左右，以便于搅拌环境与市工程系 给水排水工程教研室好氧消化的特点Company L优点：优点：可生物降解有机物的降解程度高；可生物降解有机物的降解程度高； 上清液的上清液的BODBOD浓度低；浓度低； 消化污泥量少，无臭，稳定，易脱水消化污泥量少，无臭，稳定，易脱水处置方便；处置方便； 消化污泥的肥分高，易被植物吸收。消化污泥的肥分高，易被植物吸收。 消化池运行管理简单，构筑物费用低。消化池运行管理

23、简单，构筑物费用低。缺点：缺点：能耗高；能耗高； 不能回收沼气；不能回收沼气； 由于好氧消化过程中不加热，所以分解程度随温度由于好氧消化过程中不加热，所以分解程度随温度 变化大；变化大； 消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SSSS浓度高浓度高；环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L2323.6 .6 污泥的调理污泥的调理污泥的调理：污泥的调理：主要指的是在污泥进行脱水之前对其主要指的是在污泥进行脱水之前对其进行一定的预处理以提高其脱水性能。进行一定的预处理以提高其脱水性能。最最常见的污泥的调理方法是加药调理法。常见的污泥的调理方法是加药调理法。

24、即在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，即在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，使污泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面使污泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面的电荷，使水游离出来，同时使污泥颗粒凝聚成大的电荷，使水游离出来，同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗。的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗。环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L1 1、调理剂、调理剂(1) (1) 无机调理剂：无机调理剂：适用于真空过滤和板框压滤适用于真空过滤和板框压滤 最有效、最便宜的是铁盐：最有效、最便宜的是铁盐： FeCl FeCl3 36H6H2 2O O，FeFe2 2(SO

25、(SO4 4) )4H4H2 2O O，FeSOFeSO4 47H2O7H2O， 聚合硫酸铁聚合硫酸铁(PFS)(PFS) 铝盐：铝盐： Al Al2 2(SO(SO4 4) )2 218H18H2 2O O，AlClAlCl3 3，Al(OH)Al(OH)2 2ClCl， 聚合氯化铝聚合氯化铝(PAC)(PAC)(2)(2)有机调理剂：有机调理剂： 阴离阴离子型聚丙烯酰胺等子型聚丙烯酰胺等 环境与市工程系 给水排水工程教研室Company L2 2、调理剂投加量的确定、调理剂投加量的确定根据实验确定根据实验确定，一般城市污水处理厂三氯化铁投，一般城市污水处理厂三氯化铁投加量为加量为5%-10

26、%，聚合氯化铝的投加量为，聚合氯化铝的投加量为1%-3%，阴离子聚丙烯酰胺为，阴离子聚丙烯酰胺为0.1%-0.3%3 3、调理效果的影响因素、调理效果的影响因素 污泥性质；剩余活性污泥耗药量最多污泥性质；剩余活性污泥耗药量最多 调理剂的品种；一般有机物越多越适合阳离子调理剂的品种；一般有机物越多越适合阳离子有机高分子调理剂有机高分子调理剂环境条件：水温，要在环境条件：水温，要在10以上，以上， pH，主要影响无机调理剂，主要影响无机调理剂污泥与调理剂的混合。污泥与调理剂的混合。 调理效果会随着时间而调理效果会随着时间而降低，因此调理好应尽快进入脱水机降低，因此调理好应尽快进入脱水机环境与市工程

27、系 给水排水工程教研室Company L1、污泥的自然干化、污泥的自然干化:干化场和污泥塘，利用自然干化场和污泥塘，利用自然力量脱水，受自然条件和污泥性质的影响力量脱水，受自然条件和污泥性质的影响干化场可以分为：干化场可以分为：(1)自然滤层干化场自然滤层干化场-适用于自然土质渗透性能好，适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区地下水位低的地区(2)人工滤层干化场两种：滤层，是人工铺设的，人工滤层干化场两种：滤层，是人工铺设的，又可分为敞开式干化场与有盖式干化场两种又可分为敞开式干化场与有盖式干化场两种2323.7 .7 污泥干化与脱水污泥干化与脱水环境与市工程系 给水排水工程教研室Comp

28、any L环境与市工程系 给水排水工程教研室污泥干化床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Company L2、机械脱水、机械脱水去除毛细水和表面附着水，含水率可降至去除毛细水和表面附着水，含水率可降至60%-80%，体积减小为，体积减小为1/10(1)(1)机械脱水的基本原理机械脱水的基本原理脱水方法脱水方法( (原理相同原理相同) )：真空吸滤法；真空吸滤法； 压滤法；压滤法； 离心法离心法污泥机械脱水原理：污泥机械脱水原理：以过滤介质两面的压力差作为推动力，以过滤介质两面的压力差作为推动力，强制污泥水分通过过滤介质，形成滤液。固体颗粒截留在介强制污泥水分通过过滤介质

29、，形成滤液。固体颗粒截留在介质上，形成滤饼。质上，形成滤饼。造成压力差推动力的方法有以下造成压力差推动力的方法有以下3 3种：种： 依靠污泥本身厚度的静压力（如：干化场脱水）依靠污泥本身厚度的静压力（如：干化场脱水） 加压污泥把水分压过介质（如：压滤机脱水）加压污泥把水分压过介质（如：压滤机脱水） 造成离心（如：离心脱水机）造成离心（如：离心脱水机） 环境与市工程系 给水排水工程教研室2、污泥脱水性能的评价指标1. 比阻抗值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，比阻抗值越

30、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：2. 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。CST值测定装置示意图三、 污泥的机械脱水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(1) 带式压滤机的构造:(2) 带式压滤机的选用: 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)，并需绘制脱水车间设备布置图。2. 污泥离心脱水和转筒式离心机 污泥离心脱

31、水的原理与离心分离、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:转筒式离心机构造图Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室卧螺离心脱水机污泥离心脱水机脱水后的干泥滤板、滤框和滤布3. 板框压滤机 工作原理：工作原理：利用过滤介质（常用为涤纶布）利用过滤介质（常用为涤纶布）二面压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥二面压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥截留在介质表面。截留在介质表面。Company L环境与市工程系 给水排水工程教研室板框压滤机板框压滤机箱式板框压滤机箱式板框压滤机Company L2323.8.8污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化23.8.1污泥的干燥污泥的干燥 干燥处理后，污泥含水率可降至约干燥处理后，污泥含水率可降至约20左右，体左右，体积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。 污泥