污泥处理技术

第6章污泥处理技术

主讲人：王璇上期回顾2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇1.污水水质指标有哪些？2.活性污泥法处理技术有哪些工艺？其分别有什么特点？3.污水生物处理系统设计计算包含哪些内容？工艺的选择依据是什么？目录2023/5/17新疆农业职业技术学院王璇6.1概述6.2污泥的预处理6.3污泥的脱水及干化6.4污泥的处理与利用第一节概述1.1污泥处理的原因

2009年，全国投运城镇污水处理厂1992座，处理污水量280亿立方米，产生含水率80%左右的污泥2005万吨。随着在建的2000多座污水处理厂陆续投入运行，全国年污泥总产生量将很快突破3000万吨。据不完全统计，目前全国处置方式焚烧占6%；堆肥占8%；其余86%进行“填埋”？污水处理行将结束，污泥处理处置才刚起步，导致污泥“积压”，成为环境领域的重大问题之一。第一节概述1.1污泥处理的原因污泥处理处置是污水处理重要组成部分。污水污泥成分复杂，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物等。我国存在着重污水处理、轻污泥处理的倾向，污泥如果处理不当就进入环境，那么，不仅会造成严重的二次污染，而且会造成能源、资源的浪费，因此，污水污泥的处理处置具有非常重要的意义。第一节概述1.2污泥处理的目标目标：减量化、稳定化、无害化和资源化

减量化：体积减量化，便于运输和消纳。稳定化：污泥中易腐败物质分解转化，使得污泥稳定，不易腐败，降低恶臭，便于运输处理。

有机物、重金属

无害化：污泥中病原微生物（如病原菌、病毒等）的杀灭，提高污泥的卫生指标。资源化：将污泥视为一种资源，通过多种方式，将污泥加以利用，如：能源化、

资材化、材料化、

农业及土地再生利用等。第一节概述1.3污泥的来源污泥类型主要来源污泥特性栅渣格栅粒径较大的有机和无机物（与垃圾组份相似，但浸水饱和）；无机固体颗粒沉砂池密度较大、较稳定的无机物初次沉淀污泥初沉池灰色糊状物，数量最大（污水中可沉降物质，污泥处理的主要对象）剩余活性污泥*污泥法二沉池*生物处理系统中排放的污泥，含有生物体和化学试剂（活性污泥的沉降产物，污泥处置的主要对象）。腐殖污泥生物膜法二沉池化学污泥化学沉淀池采用混凝、化学沉淀等化学法处理废水所形成的污泥浮渣初/二沉池成分复杂，有机和无机，数量少第一节概述1.3污泥的来源格栅初沉沉砂活性污泥或生物膜法二沉消毒一级处理二级处理栅渣无机固体颗粒初沉泥活性污泥腐殖污泥浮渣浮渣第一节概述1.4污泥的性质污水污泥的主要指标：

含水率密度（比重）比阻毛细吸水时间

挥发性固体和灰分可消化程度肥分卫生学指标

污水污泥的来源和形成过程复杂多样，其物理、化学和生物学特性存在差异，了解污泥的性质是合理选择污泥处理方法和工艺的基础。第一节概述1.4污泥的性质A含水率

污泥中水的百分含量

，95％～99.8％可知，含水率由99％→98％，或99.5％→99％，或97％→94％，或95％→90％，污泥体积均减少一倍；

含水率对污泥的运输、提升和处理影响很大。第一节概述1.4污泥的性质B密度/比重污水污泥的密度接近水的密度。C挥发性固体（VSS）和灰分（NVSS）挥发份固体：表示污泥中的有机物含量－－灼烧减重灰分：表示污泥中的无机物含量－－灼烧残渣◘在马弗炉中600oC灼烧至恒重后,，所失去的重量为VSS(被燃烧，并以气体逸出的那部分固体)；残留的重量为NVSS，mg/L。VSS实质上是污泥中可通过生物降解的有机物含量水平，即VSS反映污泥的稳定化程度。第一节概述1.4污泥的性质D可消化程度

污泥中的有机物是消化的对象，其中，一部分是可被消化降解的，另一部分是不可消化降解的（如脂肪、纤维素）。可消化程度表示污泥中可消化降解有机物的比例。E肥分

污泥中N、P、K有机质微量元素的含量。肥分表示污泥是否可作为肥料进行资源化利用。F卫生学指标

污泥中病原微生物(病菌、病毒、寄生虫卵等)的含量。环境指标之一。第二节污泥的预处理2.1污泥的调理

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。

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。

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。第二节污泥的预处理2.1污泥的调理水分名称含义份额去除方法间隙水/空隙水/自由水存在于污泥颗粒（絮体）空隙间的游离水。并不与污泥直接结合70％脱除容易，如重力沉降毛细结合水/毛细水污泥颗粒间毛细管内包含的水(只有靠外力使毛细孔发生变形)20％施加外力，如离心沉降表面吸附水(吸附水)吸附在固形粒子表面，能随固形粒子同时移动10％脱除较难，机械法或物理化学法（如混凝）内部水/结合水微生物细胞内的水分不可用机械方法，可用生物分解和加热方法去除含水率污泥状态90％以上几乎为液体80%-90％粥状物70%-80％柔软状60%-70％几乎为固体50％黏土状污泥含水率与状态第二节污泥的预处理2.1污泥的调理1.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.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。第二节污泥的预处理2.1污泥的调理3.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。第二节污泥的预处理2.2污泥的浓缩

污泥的含水率很高（二沉污泥99%，初沉污泥97％），体积很大，这对输送和后续处理（如消化）都将造成困难，因此必须进行浓缩。

污泥浓缩就是去除污泥中一部分液体，以增加固体物质的含量，缩小污泥的体积。减量化

污泥的含水率由99％降至96%，体积可减小到原来的1/4，但仍然保持其流动性，可用泵输送，降低运输费用。浓缩是污泥减量化最有效办法，特别对剩余污泥的处理，尤其不可缺少。目的：减量化第二节污泥的预处理2.2污泥的浓缩重力浓缩

依靠重力作用将污泥中的固体与水分离。此法应用最为广泛，适用于浓缩比重较大的污泥和沉渣，主要浓缩初沉污泥和剩余活性污泥。辐流式往泵房第二节污泥的预处理2.2污泥的浓缩气浮浓缩

通过某种方法产生大量的微气泡，依靠这些微气泡附着在污泥颗粒的周围，通过减小颗粒的比重，形成上浮污泥层，将上浮污泥层撇除到污泥槽，下层液体回流到废水处理流程中。适用：含固量低的污泥浓缩，一般含水率99.5～99％；易发生膨胀的、易发酵的剩余活性污泥。（99.5～99％可浓缩到94～96％，好于重力浓缩）

第二节污泥的预处理2.2污泥的浓缩离心浓缩原理：离心浓缩法是利用污泥中固、液比重不同，在旋转时具有不同的离心力这一原理进行分离和浓缩的。特点：由于离心力是重力的500～3000倍，因此离心浓缩时间很短，十几分钟。占地面积小，造价低，但运行和机械维修费用较高。三种方法中，离心浓缩得到的污泥含水率最低。效果：99.5％可浓缩到94％。型式：倒锥形转盘式、螺旋式和筐式。第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定污泥消化处理→生物处理通过微生物的新陈代谢作用，将污泥中的有机物一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）基本因素：作用者、作用对象和环境条件作用者微生物，特别是其中的细菌。三类细菌（根据生化反应中氧气的需求）：好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌；两类处理：好氧生物处理；厌氧生物处理。第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定厌氧消化

原理：利用兼性（厌氧）菌和（专性）厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的机理与废水厌氧消化的相同

功能：

利用微生物代谢作用，使污泥中有机物质稳定化，减少污泥体积，降低污泥中病原体数量；减量化稳定化无害化

在污泥消化过程中将产生大量高热值的沼气（生物质能源），可作为能源利用，使污泥资源化。资源化污泥经消化后，其中的部分有机氮转化成了氨氮，提高了污泥肥效。资源化第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定厌氧消化1.低负荷消化－常规中温消化排泥进泥沼气

污泥不经加热直接进入间歇运行的消化池，池内不设搅拌装置，利用沼气气泡搅拌污泥。由于搅拌作用不充分，因此，池内分成浮渣区、上清液和污泥区。稳定的污泥由池底周期性排出，上清液回到水处理流程的前端进行处理，沼气从池顶收集导出。固体负荷0.4-1.6kgVSS/(m3.d)。第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定厌氧消化2.

高负荷消化（高速消化池）同传统低负荷消化相比，主要体现加热、搅拌和破渣。优点：进料速度稳定，其搅拌、污泥投配及熟污泥排除等连续，池大部分区域可保持一致条件，使消化池体积减小，消化过程稳定性得到提高。不分层，全池活跃消化。消化时间为低负荷1/3（10-15d），固体负荷提高4-6倍。第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定厌氧消化蒸汽喷射器进泥管进泥管排泥管中位管贮罐压缩机蒸汽喷射器水射器污泥气搅拌＋蒸汽搅拌＋水力搅拌、蒸汽直接加热、上进下直排水射器也称为水力提升器污泥气搅拌第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定厌氧消化3.两级消化阶段一：加热、搅拌、产气和除渣，池温33～35oC；阶段二：不加热、不搅拌，利用第一阶段污泥的余热，使池温保持在24～26oC，继续进行消化、浓缩和排出上清液。第二节污泥的预处理2.3污泥的稳定好氧消化对初沉、二沉或混合污泥进行曝气充氧，使有机物进行生物氧化，最终产生二氧化碳和水。第二节污泥的脱水及干化

污泥经过浓缩和消化后，尚含水95％～96％。为进一步处理处置，必须对污泥进行脱水处理－－污泥含水率降至80％～85％，体积减少为原来的1/10以下。脱水后的泥块具有固体特性，便于运输和最终处置利用。将脱水污泥的含水率进一步降低，50％～65％以下，称为干化。可将干化污泥包装成袋，以商品出售。第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥脱水机械脱水自然干化真空过滤压滤离心第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥干化场（1）定义：通过渗滤或蒸发等作用，从污泥中去除大部分水分的过程即为污泥干化。污泥干化的主要构筑物是干化场/干化床/晒泥场。（2）干化场分类人工滤层干化场－－需人工铺设滤层，又分为敞开式～和有盖式～。自然滤层干化场－－适用于自然土质渗透性能好、地下水位低的地区。第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥干化场（3）干化场的脱水特点及其影响因素脱水特点：污泥在干化场上是借助上部蒸发、底部渗透、中部放泄和人工滗除等过程来实现。渗透过程在污泥排入后2~3h完成，可使污泥含水率降至约85%。此后水分只能依靠蒸发脱水，经数周后，含水率可降低至75%左右。干化期由数周到数月。

影响因素：

①气候条件：气温、湿度、风速、日晒

②污泥性质：第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥干化场第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥机械脱水

以过滤介质两侧的压力差为动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。

在过滤介质一侧造成负压，另侧常压－－真空过滤；在过滤介质一侧加压，另侧常压－－压滤；通过离心力造成压差－－离心脱水。第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥机械脱水--压滤机

板框由滤布相间，可动端把板、框、布压紧，板框之间形成一个滤室。板框上部均开小孔，形成了污泥通道。污泥在0.4~0.8MPa作用下，进入通道，再进入滤室；滤液排出，滤饼在滤室内。滤饼填满滤室时，结束。进泥固定端板滤布可动端板滤液排出口第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥机械脱水--压滤机进泥固定端板滤布可动端板滤液排出口污泥注入、压滤、滤饼去除、介质冲洗和滤机闭合。板框板框板框第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥机械脱水--离心过滤机原理：利用污泥颗粒与水的密度不同，在相同离心力作用下产生不同的离心加速度，从而导致污泥固液分离，实现脱水。在美国和欧洲运用广泛。结构形式：转筒式、盘式，转筒最为常用。特点：连续生产，操作方便，但污泥预处理要求高。第三节污泥的脱水及干化3.1污泥的脱水污泥机械脱水--离心过滤机泥饼分离液污泥驱动轮转筒变速箱卧式螺旋转筒离心机第三节污泥的脱水及干化3.2污泥烘干

污泥经过自然干化或机械脱水后，尚有45～85％的含水率，体积与重量仍然很大，可采用干燥或焚烧进一步脱水干化。经干燥后，污泥含水率可降低至10％；经焚烧后，污泥的含水率可降至为0，有机物得以高温氧化，从而使污泥体积与重量最大限度地减小，卫生条件大为提高。