第五章 固体废物堆肥技术

1、第五章第五章 污泥的处理污泥的处理第一节第一节 概述概述n在工业废水和生活污水的处理过程中，通常要截留相当数量的 悬浮物质，这些物质统称为污泥固体污泥固体。形成污泥固体的悬浮物质，可以是废水中早已存在的，也可以是废水处理过程中逐渐形成的。前者如各种自然沉淀池中截留的悬浮物质；后者如生物处理和化学处理过程中，由原来的溶解性物质和胶体物质转化而来的悬浮物质。此外，在进行化学处理时，投加的化学药剂还会带来各种固体物质。污泥固体与水的混合体通称为污泥污泥，但有时把含有机物为主的叫污泥，而把合无机物为主的叫泥渣。污泥的种类和性质污泥的种类和性质n污泥的组成、性质和数量主要取决于废水的来源，同时还和废 水

2、处理工艺有密切关系。按废水处理工艺的不同，污泥可分为以下几种：n(1)初次沉淀污泥初次沉淀污泥 来自初次沉淀池，其性质随废水的成分而异。n(2)腐殖污泥与剩余活性污泥腐殖污泥与剩余活性污泥 来自生物膜法与活性污泥法后的二次沉淀池。前者称腐殖污泥，后者称剩余活性污泥。n(3)消化污泥消化污泥 初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥经厌氧消化处理后的污泥。n(4)化学污泥化学污泥 用混凝、化学沉淀等化学法处理废水，所产生的污泥称为化学污泥。污泥的主要特性n(1)污泥固体污泥固体 污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分。前者叫溶解固体，后者叫悬浮固体。总固体、溶解固体和悬浮固体，又各分为稳定固体

3、和挥发固体。挥发固体是指在600下能被氧化，并以气体产物逸出的那部分固体，它通常用来表示污泥中的有机物含量。污泥固体浓度常用mg/L表示，也可用重量百分数表示。n(2)含水率含水率 污泥中水的百分含量叫含水率。固体百分含量和含水率的关系：固体()十水量(%)100(%)，例如固体浓度为7%，则含水率为93。由于多数污泥都由亲水固体组成，因此含水率一般都很高。不同污泥，其含水率差异很大，对污泥特性有重要影响。n(3) 污泥比重污泥比重 污泥比重指污泥的重量与同体积水重量的比值。 污泥比重主要取决于含水率和固体的比重。固体比重愈大，含水率愈低，则污泥的比重就愈大。生活污泥及类似的工业污泥的比重一般

4、略大于1。工业污泥的比重往往很大。n(4)污泥比阻污泥的处理污泥的处理n 污泥含水率高，体积庞大，常含有高浓度有机物，很不稳定，易在微生物作用下腐败发臭，并常常含有病原微生物、寄生虫卵及重金属离子等有害物质，必须进行相应的处理。n污泥处理的主要内容包括稳定处理稳定处理(生物稳生物稳定、化学稳定定、化学稳定)，去水处理去水处理(浓缩、脱水、干化浓缩、脱水、干化)和最最终处置与利用终处置与利用(填地、投海、焚化、湿式氧化及综填地、投海、焚化、湿式氧化及综合利用合利用等)。污泥处理与废水处理相比，设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。第二节第二节 污泥水的分类与去除方法污泥水的分类与去除方法 n 按存在状态

5、的不同，可分为四种：游离游离水、毛细水、吸附水和内部结合水水、毛细水、吸附水和内部结合水。存在于污泥絮体空隙之间的游离水(间隙水)，可借助污泥固体的重力沉降可部分分离出。毛细水粘附于单个粒子之间，必须施加更大的外力，使毛细孔发生变形后，才能将其部分去除。化学结合水，需要通过化学作用或高温处理，改变污泥固体的化学结构和水分子状态，方能将其去除。至于微生物细胞内存在的微量水分，只有在细胞破裂后，始能去除。污泥浓缩污泥浓缩 n 浓缩的主要目的是减少污泥体积，例如，活性污泥的含水率高达99.5%，若含水率减到99%，则其体积减为原体积的二分之一。若后续处理为厌氧消化，则可使消化池容积大大缩小；若后续处

6、理为好氧消化或化学稳定，则可节约空气量及药剂用量。此外，当进行湿式氧化时，为了提高污泥的热值，也需浓缩以增加固体的百分含量。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至9798，初次沉淀污泥可降至8590%。 n浓缩有间歇式和连续式两种操作方式。浓缩方法分重力浓缩重力浓缩、气浮浓缩气浮浓缩和离心浓缩离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。n 重力浓缩属于分层沉降分层沉降。最上面为清水层；其下为浓度均匀的匀降层；再下面为浓度渐变的过渡层；最下面是浓度又趋均匀的压缩层。四层之间有三个界面。随着时间的转移，界面I(浑液面)以等速v下沉；界面和界面分别以变速v和v上升。到某一时刻，界面和首先重合，匀降层消失

7、，浑液面由匀速下降转入变速下降，并且速度逐渐减慢。此后不久，界面又与浑液面重合，此时的浑液面叫临界面，其上为清水区，下面是浓度为C2和高度为H2的压缩层。一般认为，临界面的出现，标志着浓缩过程的开始，之前属于澄清过程。气浮浓缩n 显然，重力浓缩法最适于重质污泥(如初次原污泥)，对于比重接近于1的轻质污泥，如活性污泥，效果不佳，在此情况下，最好采用气浮浓缩法。澄清水从池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通过水射流器或压气机将空气引入，然后在溶气罐内溶入水中。溶气水经减压阀进入混合池，与流入该池的新污泥混合。减压析出的空气便携带固体上浮，形成浮渣层，用刮板刮出使得到分离。采用回流充气的优点是

8、节省新水、管理方便；缺点是增加回流系统电耗。 其他浓缩方法n 若处理轻质污泥，采用离心机能获得良好的效果。一些试验表明，盘式离心机能将浓度为0.5的活性污泥浓缩到56%，其特点是效率高、时间短、占地少、卫生条件好。反渗透法也开始应用于浓缩污泥。 污泥的脱水与干化 n 将污泥的含水率降低到8085%以下的操作叫脱水。脱水后的污泥具有固体特性，成泥块状，能继车运输，便于最终处置利用。 n 将脱水污泥的含水率进一步降低到5065%以下(最低达10%)的操作叫干化干化(或称干燥干燥)。可将干化污泥包装成袋，以商品出售。 n 常用的污泥脱水设施有干化场、过滤机和离心机等。 过滤机过滤机n 过滤机过滤机是

9、应用最广泛的污泥机械脱水设备。过滤脱水时，在外力作用下，污泥中的水分透过滤布，与团体分离。分离的污泥水送回废水处理设备，截流的固体剥落后运走。n污泥过滤性能主要决定于滤饼的阻力。过滤机的脱水能力可用下式表示：r为单位重量干滤饼的过滤阻力，称为比阻 n 由上式可知，在过滤压力、面积、滤布材料已定的条件下，单位时间滤过的水量与滤液的粘性和滤饼的阻力成反比，也就是说，滤液的粘性和滤饼的比阻决定了污泥的过滤性能。一般而言，污泥颗粒小，粒径不均匀，有机颗粒和有机溶质多时，粘性和比阻就大， 过滤性能就差；反之，就好。 n将上式积分，得：n 这样，可通过过滤试验测定不同时间t的滤过水体积V，将t/V与V值绘

10、得一直线，则b为斜率，a为截距，由此得： 显然，污泥的比阻还与滤饼的可压缩性有直接关系。滤饼本身松散，受压时易变形成致密者，比阻自然就大；反之，滤饼颗粒有较强硬的空间结构，受压时不易变形，比阻自然就小。 n 压缩系数压缩系数表示滤饼的可压缩程度。对于难压缩的污泥，例如砂等，其s=0，即比阻与压力无关；增加过滤压力并不会同时增加比阻，因此，增压对提高过滤机的生产能力尚有意义。但象活性污泥那样的易压缩的污泥，增大压力，比阻也随之增加，对提高生产能力并无显著效果。 污泥的调理n 为了改善污泥的过滤性能，亦即降低比阻和粘性，减小压缩系数，通常采用调理措施。调理的作用在于改变污泥的物理结构，使之有利于过

11、滤操作的进行。调理分物理调理物理调理、水力调理水力调理和化学调理化学调理3种。 化学调理n 化学调理采用得较为普遍，其实质是向污泥中投加各种絮凝剂，使污泥形成颗粒大、孔隙多和结构强的滤饼。无机调理剂有三氯化铁、三氯化铝、硫酸铝、聚合铝等；有机调理剂有聚丙烯酰胺等。无机调理剂价廉易得，但用量大，pH值的影响大；而有机调理剂则与之相反。综合应用23种絮凝剂，混合投配或依次投配，能提高效能。 水力调理n 水力调理也叫淘洗，就是先利用处理过的废水与污泥混合，然后再澄清分离，以此冲洗和稀释原活泥中的高碱度，带走细小固体。消化污泥中的碱度很高，投加三氯化铁，与之反应，需要消耗大量药剂，因此必须通过淘洗来降

12、低碱度。细小固体是化学药剂的主要 消耗者，且易堵塞滤饼，经过淘洗将其冲走，也能降低药耗，提高过滤性能。淘洗常采用 多级逆流方式进行。淘洗液中的BOD和COD含量都很高，需回流到废水处理设备去处理。 物理调理n 物理调理有加热。冷冻、添加惰性助滤剂等方法。污泥经过160200和115MPa的高压处理后，不但破坏了肢体结构，提高了脱水性能，而且还能彻底杀灭细菌，解决卫生问题；缺点是气味大、设备易腐蚀。反复冷冻能破坏固体与结合水的联系，提高过滤能力。人工冷冻法成本高，自然冷冻法受气候条件的影响，故采用较少。污泥中投加无机助滤剂后，能在滤饼里形成孔隙粗大的骨架，可减少比阻。污泥焚化时的灰烬、飞灰、锯末

13、等均可用作助滤剂。 真空过滤机真空过滤机n 真空过滤机真空过滤机的特点是适应性强、连续运行、操作平稳、全过程机械化。它的缺点是多数污泥须经调理才能过滤，且工序多、费用高。 n 转筒式真空过滤机是应用最广的一种。 压滤机n 压力过滤机压力过滤机简称压滤机，其特点是作用压力要比真空抽力大，滤饼含水率低(最低达50%)。它的缺点是间断运行、拆装频繁、滤布易坏、管理麻烦。 滚压带式过滤机n 它由上下两组同向移动的回结带组成，上面为金属丝网作成的压榨带，下面为滤布作成的过滤带。污泥由一端配入，在另一端移动的过程中，先经过浓缩段，主要依靠重力过滤，使污泥失去流动性，然后进入压榨 段。由于上、下两排支承滚压

14、轴的挤压而得到脱水。滤饼含水率可降至7580%。这种脱水设备的特点是把压力直接施加在滤布上，用滤布的压力或张力使污泥脱水，而不需真空或加压设备，因此它消耗动力少，并可以连续运行。离心脱水机离心脱水机n 离心脱水机离心脱水机简称离心机，种类很多，其中以中、低速转筒式离心机在污泥脱水中应用最普遍。该机的主要构件是转筒和装于筒内的螺旋输泥机。污泥通过中空轴连续进入衙内，由转筒带动污泥高速旋转，在离心力的作用下，泥水分离形成两层。螺旋输泥机与转筒同向旋转，但转速略有差异，即输泥机的螺旋刮刀对转筒有相对转动，将泥饼由左端推向右端，最后从排泥口排出，澄清水则由另一端排水口流出。 污泥干化n 通常采用加热法

15、使污泥干化，常用的设施为回转式圆筒干燥炉回转式圆筒干燥炉。 n干燥炉系统的主体部分是回转炉，炉体为略带倾斜的回转圆筒。脱水污泥经粉碎后，与旋流分离返送回来的细粉混合，由高端进入回转圆筒。高温空气从转筒中流过，使污泥干燥。转筒旋转时可使污泥团块升起和落下，不断地被拌和及粉碎，促使其与热空气充分 接触。干化场干化场n 干化场干化场也叫干化床干化床或晒泥场晒泥场，是一种自然脱水设施。干化场的脱水作用包括：上部蒸发、底部渗透、中部放泄。蒸发受自然条件的影响很大，气温高、干燥、风速大、日晒多的地区效果好，寒冷多雨地区效果差。渗透作用主要与渗水层的结构有关。根据自然条件和渗水层特征，干化期由数周至数月，干

16、化污泥的含水率可降至6575%。n人工滤层干化场第三节第三节 污泥稳定污泥稳定n 二级处理和多数一级处理的污泥都合有大量有机物，投放到自然界，仍将受微生物的作用，继续对环境造成危害，所以需采取措施降低其有机物含量或使其暂时不产生分解，通常称之为污泥稳定。n污泥稳定的方法有生物法和化学法。生物生物稳定稳定就是在人工条件下加速微生物对有机构的分解，使之变成稳定的无机物或不易被生物降解的有机物的过程；化学稳定化学稳定就是采用化学药剂杀死微生物，使有机物在短期内不致腐败的过程。n污泥的好氧消化污泥的好氧消化 n好氧消化是对二级处理的剩余污泥或一、二级处理的混合污泥进行持续曝气，促使生物细胞(包括一部分

17、构成BOD的有机物)分解，从而降低挥发性悬浮固体的含量的方法。在好氧消化过程中，有机污泥经氧化转化成CO2、NH3、H2等气体产物，好氧消化包含有完全的生物链和复杂的生物群，和厌氧消化比较，反应速率快，在150c条件下，一般只需1520d即可减少挥发物4050%，而厌氧消化却需3040d。同时，好氧消化不易受条件变化的冲击而破坏，故效果比较稳定。 污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化n 常见的厌氧消化池有传统消化池传统消化池和高速消高速消化池化池，二者的主要区别在于后者要求搅拌，由此产生了两种完全不同的运行工况。传统消化池的缺点是，由于分层现象明显，使细菌和营养物得不到充分接触，因而负荷小、产气量低，

18、兼之形成浮渣层占去有效容积，造成操作困难。高速消化池污泥处于完全混匀状态，克服了前者的缺点，增加了负荷和产气率。污泥的化学稳定污泥的化学稳定n化学稳定是向污泥中投加化学药剂，以抑制和杀死微生物，消除污泥可能对环境造成的危害(产生恶臭及传染疾病)，一般采用的方法有：n(1)石灰稳定法石灰稳定法 用石灰使污泥的pH提高到1111.5，15下接触4h，能杀死全部大肠杆菌及沙门氏伤寒杆菌。若采用石灰乳投加则制备麻颅、产生的渣量大，但其脱水性好。n(2)氯稳定法氯稳定法 氯能杀死病菌，有较长期的稳定性。但pH低，过滤性差，而且氯化过程中常发生有毒的氯胺，给后续处置带来一定困难。第四节第四节 污泥的综合利用 用作肥料和改良土壤 有机污泥中合有丰富的植物营养物质，用有机污泥施肥，既有良好肥效，又能使土壤形成团粒结构，起到改良土壤的作用。其它用途 从工业废水泥渣中可以回收工业原料；低温干馏有机污泥能获得可燃气体、氨及焦油，许多有机污泥还可作为铺路、制砖、制纤维板和水泥原料。 第五节第五节 污泥的最终处置 n(1)堆存堆存 在可资利用的低凹地域，将污泥贮存，不断排除上清液，使污泥含水宰率降至5060%。 n(2)焚烧焚烧 这是一种常用的处置方法，即借助辅助燃料引火，使焚烧炉内温度升至燃点以上，令其自烧，所产生