污泥处理与处置

2、污泥的脱水性能 、 污泥的脱水性能可用污泥比阻来衡量，污泥比阻（r） 系指在一定压力下，在单位过滤界面上，单位重量的干污 泥所受到的阻力。 3、灼烧减量和灼烧残量 、 4、污泥比重和干物质比重 、 5、pH值 、 值 6、碱度 、 7、有机物的含量 、 8、有机酸的含量 、 9、污泥颗粒组成 、 10、污泥热值 、 11、污泥肥分 、 12、污泥的沉淀、浓缩性能 、污泥的沉淀、 13、污泥的离心分离性能 、
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。
12.1.2 污泥的性质 1、污泥含水率 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称 为污泥含水率。
V1 W1 100 − p 2 C 2 = = = V2 W2 100 − p1 C1
• P1,V1,W1,C1—污泥含水率为p2时的污泥体积、重量与固 体物浓度； • P2,V2,W2,C2—污泥含水率变为p2时的污泥体积、重量与 团体物浓度;
12.2污泥处置基本方法 污泥处置基本方法
• 12.2.1污泥处理处置的原则 污泥的处理处置与其他固体废物的处理处置一 样，都应遵循减量化、稳定化、无害化的原则。 1．减量化 2．稳定化 3．无害化 污泥处理处置时应综合考虑各种因素，杜绝 不确定因素对环境可能造成的冲击和意想不到的 污染物在不同介质之间的转移，对环境整体而言， 要具有安全性和可持续性。
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12.1污泥的分类、性质与产生量 污泥的分类、 污泥的分类
12.1.1 分类 1)按成分不同分为： • 污泥 有机物为主要成分，初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污 泥。易腐化发臭，颗粒细，比重小(约为1.02～1.006)，含水率高且不 易脱水，胶状结构。 • 沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣。沉渣的主要性质是颗粒较粗， 比重较大(约为2左右)，含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与 某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。 2)按来源不同分为： • 初次沉淀污泥 来自初次沉淀池。 • 剩余活性污泥 来自活性污泥法后的二次沉淀池。 • 腐殖污泥 来自生物膜法后的二次沉淀池。 （以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥） • 消化污泥 生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟 污泥。 • 化学污泥 用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化 学沉渣：
12.5污泥的调理
• 12.5.1 污泥调理概念 • 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。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。 • 污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水 分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%， 污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。 • 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。
高负荷消化池具有加热和搅拌系统，高负荷消化池既被 用于中温、也用于高温消化过程。大部分消化池在中温范围 操作。
• 2、厌氧消化的影响因素
• 1）温度的影响 酸化和甲烷化过程对温度的变化非常敏感。要达到相同 的消化率，温度越低要求的消化时间越长。运行过程中最常 用的中温消化池大多是在30～35℃范围内运行的。 2）营养物和微量元素的影响 污泥中通常含有丰富的碳水化合物、氮、磷、硫和微量 元素，但是在某些污泥中，如食品工业污水污泥中含有丰富 的碳水化合物，而氮和磷的含量较少。污泥生物厌氧消化要 求碳：氮为10：1～16：1，氮：磷：硫为7：1：1。除营养 物以外，污泥生物厌氧消化还要求供给以溶解状态存在的微 量元素，如镍、钴、钼、铁、硒、钨等。对于醋酸菌除上述 元素外，还需要锌、铜、锰，对于甲烷菌则需要较多的镍。 3）有毒物质的影响 当污泥中某些重金属含量(如铜、铬、镍等)及有机化合 物(如氯仿、酚等)含量超过一定量时会对污泥厌氧稳定过程产 生破坏性的影响。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。
12.6 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，污泥脱水是整个污泥处理工 艺的一个重要步骤或者环节。 • 目的是使固体部分得到富集，减少污泥体 积，为污泥的最终处置创造条件。其主要 方法有自然干化法和机械脱水法两种。
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转鼓浓缩机
药剂
污泥 污泥泵 混合器 贮泥斗 冲洗水 转鼓式浓缩机 浓缩污泥 滤液
转鼓式浓缩机工作系统图
螺旋式浓缩机
污泥 进口
絮 凝 反 应 器
滤液 排出口
螺旋式 浓缩机
浓缩污 泥泵
螺旋式浓缩机示意图
带式浓缩机
冲洗水喷头
污泥 带式浓缩机
进泥 真空泵 滤液
浓缩污泥泵
絮凝反应器
带式浓缩机示意图
上清液
图12-4 连续式重力浓缩池
12.3.2机械浓缩
机械浓缩设备主要形式有： 转鼓式浓缩机 螺旋式浓缩机 带式浓缩机 离心式浓缩机 前三种是借助于自然重力场的作用(重力式浓 缩机)通过投加化学絮凝药剂(一般投加有机高分 子絮凝药剂来抵消水分子间结合力的。 后一种是借助于人工重力场的作用进行污泥 “液相”和“固相”分离的机械。
12.2.2污泥处理处置基本工艺流程 污泥处理处置基本工艺流程
污泥处理处置的方法很多，污泥处理处置的基本工艺可 分为以下几类： （1）浓缩→前处理→脱水→好氧消化→土地还原； （2）浓缩→前处理→脱水→干燥→土地还原； （3）浓缩→前处理→脱水→焚烧（或热分解）→灰分填埋； （4）浓缩→前处理→脱水→干燥→熔融烧结→做建材； （5）浓缩→前处理→脱水→干燥→做燃料； （6）浓缩→厌氧消化→前处理→脱水→土地还原； （7）浓缩→蒸发干燥→做燃料； （8）浓缩→湿法氧化→脱水→填埋；
离心机
离心式浓缩机示意图
12.3.3气浮浓缩
• 气浮浓缩是利用固体与水的密度差而产生的浮力， 使固体上浮，达到固液分离，实现固体浓缩的目 的。 • 对于密度小于1 g/cm3固体，可以直接进行上浮 1 g/cm3 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。
污泥的处理与处置
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污泥处理目的
• 处理污泥占全部建设费用的20%～50%，甚至70%。 • 污水处理厂产生的污泥占处理水量的0.3%～0.5%左右。 • 污泥含大量有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细 菌、合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养素 (氮、磷、钾)、有机物及水分等。 污泥处理与处置达到如下目的： (1)使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果； (2)使有毒有害物质得到妥善处理或利用； (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。
厌氧消化的机理
高分子基质 （碳水化合物、脂肪、蛋白质） 水解过程 水解产物
2
2
有机酸
醋酸
乙醇
酸化过程 醋酸化过程
醋酸（醋酸盐） 甲烷化过程 甲烷
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 H2 CO2 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。
12.5.2污泥调理方法
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。
气浮浓缩工艺控制
影响气浮浓缩的因素很多，主要有： 压力 循环比 流入污泥浓度 停留时间 气固比、 污泥种类和性质 固体负荷和水力负荷 絮凝剂的使用与否
12.4污泥的稳定
• 污泥稳定的目的是消除污泥中散发的臭味和杀灭 污泥中的病原微生物。其方法有厌氧消化、好氧 消化、药剂氧化、药剂稳定等。 • 厌氧消化、好氧消化是利用微生物的作用将污泥 中可生物降解的有机物分解， • 药剂氧化是利用氧化剂的作用将污泥中的有机物 分解， • 药剂稳定是利用化学药剂的作用抑制微生物对污 泥中有机物的分解，杀灭污泥中的病原微生物， 使之不散发臭味。 在污泥的稳定处理中最常用的是厌氧消化法。
厌氧消化池形式
厌氧消化池形简图
12.4.2 污泥的好氧消化
• 好氧消化，即在不投加底物的条件下，对污泥进 行较长时间的曝气，使污泥中微生物处于内源呼 吸阶段进行自身氧化。因此微生物机体的可生物 降解部分被氧化去除，消化程度高，剩余消化污 泥量少。 • 在好氧消化中，氨氮被氧化为NO3-，pH值将降 低，故需要有足够的碱度来调节，以便使好氧消 化池内的pH值维持在7左右。池内溶解氧不得低 于2mg/L，并应使污泥保持悬浮状态，因此要有 搅拌，污泥的含水率在95%左右。
12.4.1污泥的厌氧消化 • 污泥厌氧消化具有如下优点： (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。
12.3 污泥浓缩
12.3.1重力浓缩 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 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。 力作用下沉淀和进一步固化的物理过程。
• 重力浓缩池
上清液 进泥
进泥
浓缩污泥
图12-3间歇式浓缩池示意图
浓 缩 污 泥
气浮浓缩的装置 气浮浓缩装置主要由三部分组成，即布气或 溶气系统、溶气释放系统（存在于加压溶气气浮 中）及气浮分离系统。 布气或溶气系统指通过布气或溶气装置如水泵、叶 轮、曝气装置、空压机、溶气罐及一些附属设备 等向水中冲入或溶入气体的一类系统装置。 溶气释放系统设备一般由溶气释放器(或穿孔管、减 压阀)及溶气水管路组成。溶气释放器的功能是将 压力溶气水通过消能、减压，使溶入水中的气体 以微气池的形式释放出来，并能迅速又均匀地附 着到污泥絮体上。 气浮分离系统一般可分为三种类型，即平流式、竖 流式及综合式。（详见废水气浮一章）
好氧消化池的构造
压缩空气
Байду номын сангаас
上清液
回 流 生污泥
消化污 泥管
好氧消化池工艺图
污泥好氧消化主要有如下优缺点： • 优点：1.污泥中可生物降解有机物的降解程 度高；2.上清液BOD5浓度低；3.消化污泥 量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；4. 消化污泥的肥分高，易被植物吸收；5.好氧 消化池运行管理方便简单，构筑物基建费 用低。 • 缺点：1.运行能耗多，运行费用高；2.不能 回收沼气；3.因好氧消化不加热，所以污泥 有机物分解程度随温度波动大；4.消化后的 污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高。