污泥处理基础知识课件

污泥处理基础知识污泥处理基础知识1第一节概述一、污泥处理的目的1.使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理的效果；2.使有毒有害物质得到妥善处理；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，变害为利。总之，处理的目的就是使污泥减量、稳定、无害化以及综合利用。第一节概述一、污泥处理的目的2二、污泥的分类、性质和指标

1污泥的分类与性质

按照污泥成份分：污泥和沉渣

按照污泥来源分：生污泥或新鲜污泥（初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥）；消化污泥或熟污泥；化学污泥。二、污泥的分类、性质和指标

1污泥的分类与性质

按照3表征污泥性质的主要指标

（1）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。污泥体积、重量及所含固体物浓度的关系用下式表示：

其中：P、V、W、C—污泥含水率P时的污泥体积、重量及固体物浓度；

当含水率发生变化时，可用上式近似计算湿污泥的体积；

含水率>85%，污泥呈流状；65~85%，污泥呈塑态；

65%，呈固态。表征污泥性质的主要指标

（1）含水率

污泥中所含水分的重量4（2）挥发性固体和灰分

即VS，通常用于近似表示污泥中的有机物的量；有机物含量越高，污泥的稳定性就更差。

灰分也称灼烧残渣，表示污泥中无机物含量。

（3）可消化程度

用于表示污泥中可被消化降解的有机物量。

其中：ps1、ps2—生污泥和消化污泥的无机物含量，%；

pv1、pv2—生污泥和消化污泥的有机物含量，%；（2）挥发性固体和灰分

即VS，通常用于近似5（4）湿污泥比重和干污泥比重

干污泥平均比重

湿污泥平均比重

p—湿污泥含水率，%;

pv—污泥中有机物的含量，%;

（5）污泥肥分

（6）污泥重金属离子含量（4）湿污泥比重和干污泥比重

干污泥平均比重

湿污泥平均6三、污泥的输送

1污泥输送方法

1.管道输送

2.卡车输送

3.驳船输送

2污泥输送设备

隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、柱塞泵、离心泵等。三、污泥的输送

1污泥输送方法

1.管道输送

7第二节污泥浓缩一、概述污泥中所含的水大致分为四类：1.污泥颗粒间的空隙水，约占总含水量的70%；2.毛细水，颗粒间毛细管内的水，约占20%;3.污泥颗粒吸附水；4.内部水，与吸附水共占约10%。污泥浓缩的目的在于减容。第二节污泥浓缩一、概述8二、污泥重力浓缩

1迪克(Dick)理论

固体通量：单位时间内，通过单位面积的固体重量。Kg/(m2·h)，在连续式重力浓缩池运行过程中通过池任一断面的固体通量由两部分组成，一部分为浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量，另一部分是污泥自重压实所造成的固体通量。

详细计算见P339。

2柯伊－克里维什理论

3肯奇理论二、污泥重力浓缩

1迪克(Dick)理论

9三、污泥气浮浓缩

1污泥气浮浓缩的原理

2污泥气浮浓缩的工艺

无回流工艺；回流加压溶气气浮工艺三、污泥气浮浓缩

1污泥气浮浓缩的原理

2污泥10

第三节污泥厌氧消化

一、厌氧消化的机理

不含氮有机物厌氧消化通式(Buswell-Mueller公式):第三节污泥厌氧消化11污泥处理基础知识课件12

根据厌氧消化三阶段理论，复杂有机物的厌氧消化过程主要包括液化、产酸和产甲烷三个阶段，由多种相互依存的细菌群来完成复杂的基质混合物最终转化为甲烷和二氧化碳，并合成自身细胞物质。每一阶段各有其独特的微生物类群，液化阶段起作用的细菌主要包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌；产酸阶段起作用的细菌主要是菌产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产物产生乙酸、氢气和二氧化碳等；产甲烷阶段是甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。

根据厌氧消化三阶段理论，复杂有机物的厌氧消化过13二、影响因素

1温度因素

1.温度与有机物负荷、产气量关系

2.消化温度与消化时间的关系

3.厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。

4.根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10~30℃）、中温消化（35℃左右）和高温消化（54℃左右）二、影响因素

1温度因素

1.温度与有机物负荷、产142搅拌和混合

搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些；泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以达到搅拌的目的；气体搅拌，将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。

2搅拌和混合

搅拌可使消化物料分布均匀，153营养与C/N比

厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。表19-4给出了常用沼气发酵原料的碳氮比。原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。

3营养与C/N比

厌氧消化164氨氮

厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。

4氨氮

厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要175有毒物质

挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢的基质。一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。

有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。5有毒物质

挥发性脂肪酸（VFA是消化原料186酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

厌氧微生物的生命活动、物质代谢与pH有密切的关系，pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物，不同的微生物要求不同的pH值，过高或过低的pH对微生物是不利的，表现在：

1.由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收；

2.pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；

3.pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。

6酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

19三、两级厌氧消化

两级消化：根据沼气产生的规律（图19-6）设计。

目的：节省能量（节省污泥加温与搅拌的部分能量）

特点：

第一级：加热（33～35℃）、搅拌；

第二级：不加热（20～26℃）、不搅拌（可视为污泥浓缩池用）。

三、两级厌氧消化

两级消化：根据沼气产生的规律（图19-620四、两相厌氧生物处理

两相厌氧消化：根据消化机理设计。

目的：改善厌氧消化条件，从而减少池容与能耗。

特点：

第一相：n=100%；t停=1d

处于水解与发酵、产氢产乙酸阶段（即消化的第一、二阶段）。需加热、搅拌。

第二相：n=（15～17）%；；

处于产甲烷阶段（即消化的第三阶段）需加热、搅拌。

优点：

总容积小

加热耗热量少，搅拌能耗少

运行管理方便四、两相厌氧生物处理

两相厌氧消化：根据消化机理设计。

21

第四节污泥好氧消化

污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法；

供氧耗能大，运行费用高；

只适用于小规模的废水厂；

机理是内源呼吸：C5H7NO2→5CO2+NO3+3H2O+H+

只有约80%的细胞组织能被氧化，剩余的20%则是不能被生物降解的

空气好氧消化法、纯氧消化法第四22

第五节污泥机械脱水

一、脱水前预处理

1.化学调理法

2.热处理法

3.冷冻法

4.淘洗法

23二、机械脱水方法

1.真空过滤脱水

2.压滤脱水

3.离心脱水二、机械脱水方法

1.真空过滤脱水

2.压滤脱水

3.24

第六节污泥焚烧

一、焚烧工艺的适用情况

1.不符合安全性要求，有毒物质含量高，不能作为农田肥料使用；

2.卫生要求高，用地紧张的大、中城市；

3.污泥自身燃烧热值很高，用于发电时较合适；

4.有城市垃圾焚烧发电设备时可以与垃圾混合燃烧发电。

25二、污泥焚烧的种类

1完全焚烧

2湿式燃烧

约有80～90%的有机物被氧化，或称湿式氧化、不完全焚烧。二、污泥焚烧的种类

1完全焚烧

2湿式燃烧

26污泥处理基础知识污泥处理基础知识27第一节概述一、污泥处理的目的1.使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理的效果；2.使有毒有害物质得到妥善处理；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，变害为利。总之，处理的目的就是使污泥减量、稳定、无害化以及综合利用。第一节概述一、污泥处理的目的28二、污泥的分类、性质和指标

1污泥的分类与性质

按照污泥成份分：污泥和沉渣

按照污泥来源分：生污泥或新鲜污泥（初次沉淀污泥、剩余活性污泥、腐殖污泥）；消化污泥或熟污泥；化学污泥。二、污泥的分类、性质和指标

1污泥的分类与性质

按照29表征污泥性质的主要指标

（1）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。污泥体积、重量及所含固体物浓度的关系用下式表示：

其中：P、V、W、C—污泥含水率P时的污泥体积、重量及固体物浓度；

当含水率发生变化时，可用上式近似计算湿污泥的体积；

含水率>85%，污泥呈流状；65~85%，污泥呈塑态；

65%，呈固态。表征污泥性质的主要指标

（1）含水率

污泥中所含水分的重量30（2）挥发性固体和灰分

即VS，通常用于近似表示污泥中的有机物的量；有机物含量越高，污泥的稳定性就更差。

灰分也称灼烧残渣，表示污泥中无机物含量。

（3）可消化程度

用于表示污泥中可被消化降解的有机物量。

其中：ps1、ps2—生污泥和消化污泥的无机物含量，%；

pv1、pv2—生污泥和消化污泥的有机物含量，%；（2）挥发性固体和灰分

即VS，通常用于近似31（4）湿污泥比重和干污泥比重

干污泥平均比重

湿污泥平均比重

p—湿污泥含水率，%;

pv—污泥中有机物的含量，%;

（5）污泥肥分

（6）污泥重金属离子含量（4）湿污泥比重和干污泥比重

干污泥平均比重

湿污泥平均32三、污泥的输送

1污泥输送方法

1.管道输送

2.卡车输送

3.驳船输送

2污泥输送设备

隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、柱塞泵、离心泵等。三、污泥的输送

1污泥输送方法

1.管道输送

33第二节污泥浓缩一、概述污泥中所含的水大致分为四类：1.污泥颗粒间的空隙水，约占总含水量的70%；2.毛细水，颗粒间毛细管内的水，约占20%;3.污泥颗粒吸附水；4.内部水，与吸附水共占约10%。污泥浓缩的目的在于减容。第二节污泥浓缩一、概述34二、污泥重力浓缩

1迪克(Dick)理论

固体通量：单位时间内，通过单位面积的固体重量。Kg/(m2·h)，在连续式重力浓缩池运行过程中通过池任一断面的固体通量由两部分组成，一部分为浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量，另一部分是污泥自重压实所造成的固体通量。

详细计算见P339。

2柯伊－克里维什理论

3肯奇理论二、污泥重力浓缩

1迪克(Dick)理论

35三、污泥气浮浓缩

1污泥气浮浓缩的原理

2污泥气浮浓缩的工艺

无回流工艺；回流加压溶气气浮工艺三、污泥气浮浓缩

1污泥气浮浓缩的原理

2污泥36

第三节污泥厌氧消化

一、厌氧消化的机理

不含氮有机物厌氧消化通式(Buswell-Mueller公式):第三节污泥厌氧消化37污泥处理基础知识课件38

根据厌氧消化三阶段理论，复杂有机物的厌氧消化过程主要包括液化、产酸和产甲烷三个阶段，由多种相互依存的细菌群来完成复杂的基质混合物最终转化为甲烷和二氧化碳，并合成自身细胞物质。每一阶段各有其独特的微生物类群，液化阶段起作用的细菌主要包括纤维素分解菌、脂肪分解菌、蛋白质水解菌；产酸阶段起作用的细菌主要是菌产氢产乙酸细菌群，利用液化阶段的产物产生乙酸、氢气和二氧化碳等；产甲烷阶段是甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物为基质，将其转化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基质。

根据厌氧消化三阶段理论，复杂有机物的厌氧消化过39二、影响因素

1温度因素

1.温度与有机物负荷、产气量关系

2.消化温度与消化时间的关系

3.厌氧消化中的微生物对温度的变化非常敏感，温度的突然变化，对沼气产量有明显影响，温度突变超过一定范围时，则会停止产气。

4.根据采用消化温度的高低，可以分为常温消化（10~30℃）、中温消化（35℃左右）和高温消化（54℃左右）二、影响因素

1温度因素

1.温度与有机物负荷、产402搅拌和混合

搅拌可使消化物料分布均匀，增加微生物与物料的接触，并使消化产物及时分离，从而提高消化效率、增加产气量。同时，对消化池进行搅拌，可使池内温度均匀，加快消化速度，提高产气量。消化池在不搅拌的情况下，消化料液明显地分成结壳层、清液层、沉渣层，严重影响消化效果。污水处理厂污泥厌氧消化池的厌氧消化搅拌方法包括气体搅拌、机械搅拌、泵循环等。机械搅拌时机械搅拌器安装在消化池液面以下，定位于上、中、下层皆可，如果料液浓度高，安装要偏下一些；泵循环指用泵使沼气池内的料液循环流动，以达到搅拌的目的；气体搅拌，将消化池产生的沼气，加压后从池底部冲入，利用产生的气流，达到搅拌的目的。机械搅拌适合于小的消化池，液搅拌和气搅拌适合于大、中型的沼气工程。

2搅拌和混合

搅拌可使消化物料分布均匀，413营养与C/N比

厌氧消化原料在厌氧消化过程中既是产生沼气的基质，又是厌氧消化微生物赖以生长、繁殖的营养物质。这些营养物质中最重要的是碳素和氨素两种营养物质，在厌氧菌生命活动过程中需要一定比例的氮素和碳素。表19-4给出了常用沼气发酵原料的碳氮比。原料C/N比过高，碳素多，氮素养料相对缺乏，细菌和其他微生物的生长繁殖受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。若C/N比过低，可供消耗的碳素少，氮素养料相对过剩，则容易造成系统中氨氮浓度过高，出现氨中毒。

3营养与C/N比

厌氧消化424氨氮

厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要的因素。消化系统中的由于细胞的增殖很少，故只有很少的氮转化为细胞，大部分可生物降解的氮都转化为消化液中的氨氮，因此消化液中氨氮的浓度都高于进料中氨氮的浓度。实验研究表明，氨氮对厌氧消化过程有较强的毒性或抑制性，氨氮以NH4+及NH3等形式存在于消化液中，NH3对产甲烷菌的活性有比NH4+更强的抑制能力。

4氨氮

厌氧消化过程中，氮的平衡是非常重要435有毒物质

挥发性脂肪酸（VFA是消化原料酸性消化的产物，同时也是甲烷菌的生长代谢的基质。一定的挥发性脂肪酸浓度是保证系统正常运行的必要条件，但过高的VFA会抑制甲烷菌的生长，从而破坏消化过程。

有许多化学物质能抑制厌氧消化过程中微生物的生命活动，这类物质被称为抑制剂。抑制剂的种类也很多，包括部分气态物质、重金属离子、酸类、醇类、苯、氰化物及去垢剂等。5有毒物质

挥发性脂肪酸（VFA是消化原料446酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

厌氧微生物的生命活动、物质代谢与pH有密切的关系，pH值的变化直接影响着消化过程和消化产物，不同的微生物要求不同的pH值，过高或过低的pH对微生物是不利的，表现在：

1.由于pH的变化引起微生物体表面的电荷变化，进而影响微生物对营养物的吸收；

2.pH除了对微生物细胞有直接影响外，还可以促使有机化合物的离子化作用，从而对微生物产生间接影响，因为多数非离子状态化合物比离子状态化合物更容易渗入细胞；

3.pH强烈地影响酶的活性，酶只有在最适宜的pH值时才能发挥最大活性，不适宜的pH值使酶的活性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学过程。

6酸碱度、pH值和消化液的缓冲作用

45三、两级厌氧消化

两级消化：根据沼气产生的规律（图19-6）设计。

目的：节省能量（节省污泥加温与搅拌的部分能量）

特点：

第一级：加热（33～35℃）、搅拌；

第二级：不加热（20～26℃）、不搅拌（可视为污泥浓缩池用）。

三、两级厌氧消化

两级消化：根据沼气产生的规律（图19-646四、两相厌氧生物处理

两相厌氧消化：根据消化机理设