污泥浓缩

污泥浓缩

污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后采用消化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。

污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图1所示。空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水，占污泥中总含水量的65～85%之间；污泥浓缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约占污泥中总含水量的15～25%之间；浓缩作用不能将毛细水分离，必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥总含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来。

污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。

一、重力浓缩工艺

1.工艺原理及过程重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度很高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始以后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤积压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。

污泥浓缩一般采用圆形池，如图1所示。进泥管一般在池中心，进泥点一般在池深一半处。排泥管设在池中心底部的最低点。上清液自液面池周的溢流堰溢流排出。较大的浓缩池一般都设有污泥浓缩机，如图2所示。污泥浓缩机系一底部带刮板的回转式刮泥机。底部污泥刮板可将污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮板可将浮渣刮至浮渣槽排出。刮泥机上装设一些栅条，可起到助浓作用。主要原理是，随着刮泥机转动，栅条将搅拌污泥，有利于空隙水与污泥颗粒的分离。对浓缩机转速的要求不像二沉池和初沉池那样严格，一般可控制在1～4r/h，周边线速度一般控制在1～4m/min。浓缩池排泥方式可用泵排，也可直接重力排泥。后续工艺采用厌氧消化时，常用泵排，因可直接将排除的污泥泵送至消化池。

2.工艺控制

(1)进泥量的控制

对于某一确定的浓缩池和污泥种类来说，进泥量存在一个最佳控制范围。进泥量太大，超过了浓缩能力时，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；进泥量太低时，不但降低处理量，浪费池容，还可导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行下去。污泥在浓缩池发生厌气分解，降低浓缩效果表现为两个不同的阶段:当污泥在池中停留时间较长时，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难；如果停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，产生C02和H2S或N2，直接导致污泥上浮。浓缩池进泥量可由下式计算:

Q i=q s·A/C i (1)

式中，Q i为进泥量(m3/d)；C i为进泥浓度(kg/m3)；A为浓缩池的表面积(m2)；q s为固体表面负荷[kg/ (m2·d)]。

固体表面负荷q s系指浓缩池单位表面积在单位时间内所能浓缩的干固体量。也的大小与污泥种类及浓缩池构造和温度有关系，是综合反映浓缩池对某种污泥的浓缩能力的一个指标。温度对浓缩效果的影响体现在两个相反的方面:当温度较高时，一方面污水容易水解酸化(腐败)，使浓缩效果降低；但另一方面，温度升高会使污泥的粘度降低，使颗粒中的空隙水易于分离出来，从而提高浓缩效果。在保证污泥不水解酸化的前提下，总的浓缩效果将随温度的升高而提高。综上所述，当温度在15～20℃时，浓缩效果最佳。初沉污泥的浓缩性能较好，其固体表面负荷q s一般可控制在90～15Okg/(m2·d)的范围内。活性污泥的浓缩性能很差，一般不宜单独进行重力浓缩。如果进行重力浓缩，则应控制在低负荷水平，q s一般在10～3Okg/(m2·d)之间。常见的形式是初沉污泥与活性污泥混合后进行重力浓缩，其q s 取决于二种污泥的比例。如果活性污泥量与初沉污泥量在1:2～2:1之间，q s可控制在25～8Okg/(m2·d)，常在60～7Okg/(m2·d)之间。即使同一种类型的污泥，q s值的选择也因厂而异，运行人员在运行实践中，应摸索出本厂的q s最佳控制范围。

由式(1)计算确定的进泥量还应当用水力停留时间进行核算。水力停留时间计算如下:

T=V/Q i=A·H/Q i (2)

式中，A为浓缩池的表面积(m2)；H为浓缩池的有效水深，通常指直墙深度(m)。水力停留时间一般控制在12～30h范围内。温度较低时，允许停留时间稍长一些；温度较高时，不应使停留时间太长，以防止污泥上浮。

【实例计算】某处理厂的污水处理系统每天产生含水率为98%的混合污泥1500m3。该厂污泥处理系统中有4座直径为14m、有效水深为4m的圆形重力浓缩池。该厂在运行中发现固体表面负荷宜控制在7Okg /(m2·d)左右。试计算该厂需投运的浓缩池数量及每池的进泥量，并对水力停留时间进行核算。

【解】浓缩池的面积A=3.14×7×7=154m2，浓缩池的有效容积V=154×4=615m3。污泥的含水率为98%，则含固量为2%，C i=20kg/m3。将A、C i及q s值代人式(1)，得每座浓缩池的进泥量

Q i=70×154/20=540m3/d

将V和Q i代人式(2)，得水力停留时间

T=615/540=1.13d=27h<30h

需投运的浓缩池数量

n=1500/5400=2.8≈3

因此，该厂需投运3座浓缩池，每池的进泥量为540m3/d，污泥在每池中的停留时间为27h。

(2)浓缩效果的评价

在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。浓缩效果通常用浓缩比、分离率和固体回收率三个指标进行综合评价。浓缩比系指浓缩池排泥浓度与之入流污泥浓度比，用f表示，计算如下:

f=Cμ/C i(3)

式中，C i为入流污泥浓度(kg/m3)；Cμ为排泥浓度(kg/m3)。

固体回收率系指被浓缩到排泥中的固体占入流总固体的百分比，用表示，计算如下:

η=Qμ·Cμ/（Qi·Ci）(4)

式中，Qμ为浓缩池排泥量(m3/d)；Qi为入流污泥量(m3/d)。

分离率系指浓缩池上清液量占入流污泥量的百分比，用F表示，计算如下:

F=Q e/Q i=1-η/f(5)