4污泥浓缩与脱水

第四章

污泥的处理与资源化第1节

污泥的分类与性质第2节

污泥处理处置基本方法第3节污泥浓缩第4节

污泥的稳定第5节

污泥的调理第6节污泥脱水第7节污泥的干燥与焚烧（了解）第8节

污泥的处置与资源化（了解）

污泥的处理和处置目的就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。处理目的降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。第1节污泥的分类与性质1、污泥的分类、性质及主要指标栅渣沉砂池沉渣初沉池污泥二沉池生物污泥污泥种类初次沉淀污泥腐殖污泥与剩余活性污泥消化污泥化学污泥按来源不同分为：按成分不同分为：污泥沉渣以无机物为主要成分颗粒粗，比重大，含水率低易于脱水，流动性差以有机物为主要成分易腐化发臭，颗粒细，比重小，含水率高且不易脱水，胶状结构一级处理二级处理三级处理污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在85％以上呈流态,65％~85％时呈塑态，低于60％呈固态污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600ºC的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度用比阻(r)或毛细吸水时间(CST)评价重金属约50%转移到污泥中，污泥作为肥料，重金属离子含量应不超过“农用污泥标准”GB4284-842、污泥中的水分及其对污泥处理的影响1.污泥中的水分(1)游离水:间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污存在于污泥颗粒泥水分的70％左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。一般用浓缩法分离。(2)毛细水:

存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20％左右。也有可能用物理方法分离出来。可用离心脱水和过滤脱水。(3)内部水:黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10％左右。有干化才能分离，但也不完全。可用生物法、加热法、冷冻法等去除。2.污泥中的水分对污泥处理的影响污泥处理的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。污泥的含水率与污泥状态第2节污泥处理处置基本方法污泥含水率高；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。污泥处理处置的原则

1．使污水厂能正常运行；2．使有害有毒物质得到妥善处理或利用；3．使有机物得到稳定处理；4．综合利用，变害为利；总原则——减量、稳定、无害化及综合利用污泥的处理污泥处理的主要内容包括稳定处理(生物稳定、化学稳定)，去水处理(浓缩、脱水、干化)和最终处置与利用(填地、投海、焚化、湿式氧化及综合利用等)。污泥处理与废水处理相比，设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。污泥处理处置常见工艺

1．生污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处理；2．生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→最终处理；3．生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处理；4．生污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处理；5．生污泥→湿污泥池→最终处理；6．生污泥→浓缩→消化→最终处理

第3节污泥浓缩污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。方法重力浓缩气浮法离心法一、重力浓缩重力浓缩的基本原理是污泥-水悬浮液中的固体在重力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。1.间隙式污泥浓缩池污泥间歇给入，给入污泥前放空上清液。浓缩池的不同高度设有上清液排放管。浓缩池的上清液，应回到初沉池前重新处理。脱水上清液加入污泥储罐2.连续式污泥浓缩池连续式重力浓缩池二、气浮浓缩法气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，达到固液分离，实现固体浓缩的目的。对于密度小于1g/cm3固体，可以直接进行上浮分离对密度大于1g/cm3的固体，则可通过减小其密度从而实现固液分离。一般采用将气泡附着在污泥颗粒周围的方法，降低固体密度，产生上浮的动力，达到浓缩的目的。气浮浓缩系统的组成气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。进水室三、离心浓缩法原理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的效果指标出泥含固率，3min停留时间，含固率可达到4％固体回收率浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值剩余污泥机械浓缩转筒式离心机用于污泥浓缩第4节污泥的稳定污泥稳定化的处理方法:厌氧消化法好氧消化法氯化氧化法石灰稳定法热处理法常用方法厌氧消化目的污泥中的挥发性固体的量降低40％左右过程水解、酸化、产乙酸、产甲烷控制过程固态物的水解、液化、产甲烷优点缺点（1）产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需能量；（2）使最终需处置的污泥体积减少30%～50%；（3）消化完全时，可以消除恶臭：（4）杀死病原微生物，特别是高温消化时；（5）消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。污泥厌氧消化具有如下优点：缺点投资大运行易受环境条件的影响消化污泥不易沉淀消化反应时间长

厌氧消化的机理：第一步水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质在酶的作用下水解为溶解性的物质。第二步酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气恩斯特作用下转变成为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、H2，CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2、CO2转变成为甲烷。第三步醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。第四步甲烷化过程：将醋酸及H2、CO2转化为甲烷。

厌氧消化的机理：影响污泥厌氧消化的主要因素1.pH和碱度最佳为7.0~7.3厌氧消化产生有机酸pH甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加2.温度中温：33~35ºC高温：50~55ºC3.消化池的搅拌在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。4.有毒有害物质作用使池内污泥浓度分布均匀，利于微生物生长繁殖释放有害气体使环境因素在反应器内保持均匀产生破坏性影响。重金属毒性最大的是铅，其次分别为镉、镍、铜和锌，碱金属的毒性按钠、钾、铬、锰的次序增加。

厌氧消化工艺分类按消化池效率分为常规消化和高效消化常规消化常规消化污泥的进出流是间歇式的，高效消化采用气体混合或机械搅拌两级高负荷率厌氧消化系统按运行方式分为一级消化和二级消化高效消化一级消化设有加温搅拌装置，一级消化排出的污泥送入二级消化。二级消化不设加温和搅拌，依靠一级的余热消化污泥，产气量为20%两相消化：目的使各项消化池更适合消化过程的四个阶段各自菌群的生成条件消化池的构造：主要设备搅拌螺旋浆鼓风机射流器抽吸污泥气破渣用自来水或污泥上清液喷淋将循环污泥或污泥液送到浮渣层上用鼓风机或用射流器抽吸污泥气进行搅拌集气排液溢流监测防护装置加料，排料附属设备消化池浮动式顶盖固定式顶盖加热池外加热池内加热消化池构造固定罩产生的问题是引入空气形成爆炸性气体，或在池内形成正压或负压浮动式盖消化池消化池顶罩：用以收集气体，保持内部恒温，维持厌氧条件。浮动罩增加罩与液相表面的接触从而较少液相上方的占用空间。固定式盖消化池螺旋浆搅拌的消化池

厌氧消化池形简图矩形圆柱形蛋形厌氧消化池池形：污泥消化池大型厌氧生物处理贮气罐第5节污泥的调理

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，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。1、概述消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。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。调理的作用在于减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。改变污泥的物理结构，使之有利于过滤操作的进行。方法加药调理法淘洗加药调理法加热调理法冷冻调理法加骨粒调理法调理分化学调理、物理调理和水力调理3种。

化学调理原理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。调理剂种类无机调理剂三氯化铁、三氯化铝、硫酸铝、聚合铝等；价廉易得，但用量大，pH值的影响大；有机调理剂聚丙烯酰胺等，与无机调理剂相反脱水用高分子絮凝剂加药装置物理调理污泥经高温高压处理，不但破坏肢体结构，提高脱水性能，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。物理调理有加热、冷冻、添加惰性助滤剂等方法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、锯末等均可用作助滤剂。

水力调理水力调理也叫淘洗，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。作用：（1）消化污泥中的碱度很高，需要消耗大量药剂，因此必须通过淘洗来降低碱度。（2）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。

第6节污泥脱水

污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在96％左右，体积很大，不便于运输和使用，为了综合利用和最终处置，需要进一步脱水，提高泥饼的含固率，以减少污泥堆置的占地面积。

将污泥的含水率降低到80～85%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。

将脱水污泥的含水率进一步降低到50～65%以下(最低达10%)的操作叫干化(或称干燥)。可将干化污泥包装成袋，以商品出售。

一、概述污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要步骤。其主要方法有自然干化法和机械脱水法两种。二、污泥的自然干化1.污泥干化床的构造围堤和隔墙输泥槽滤水层排水系统不透水底层支柱和透明顶盖轻便铁轨干化场也叫干化床或晒泥场,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，干化污泥的含水率可降至65～75%。污泥的自然干化

人工滤层干化场三、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。滚压带式过滤机

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、下两排支承滚压轴的挤压而得到脱水。滤饼含水率可降至75～80%。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。

滚压带式脱水机（对置滚压式）。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。滚压带式脱水机（水平滚压式）2.污泥离心脱水和转筒式离心机污泥离心脱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: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筒内，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。

转筒式离心机构造图3.板框压滤机(1)板框压滤机的构造工作原理：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，污泥截留在介质表面。滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图板框压滤机箱式板框压滤机第7节污泥的干燥与焚化污泥脱水干化后，体积仍较大，为了便于利用与处理，可以进一步作干燥处理或焚烧。干燥处理后，污泥含水率可降至20％以下，体积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。通过焚烧可将污泥中水分和有机杂质完全去除，并杀灭病原微生物。污泥干燥与焚烧各有专用设备，也可以在同一设备中进行。一、概述污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。二、污泥的干燥与焚化设备1.转筒式干燥器常用的污泥干燥设备有回转圆筒干燥机、急骤干燥器和带式干燥器。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