《水污染控制工程》第八章 污泥的处理与处置1

n V V0
V V ' 100 p
消化池有效容积按有机负荷(Ns)计算：
V Gs Ns
式中：V——消化池有效容积，m3；
V'——每天要处理的污泥量，m3/d；
p——污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温 度为30~35℃时，p可取6%~18%；
n——消化池的座数；
Gs——每日要处理的污泥干固体量， kg VSS/d ；
γ

P 1
100 1 2
100 P 2
式中： 1 —固体相对密度；
2 —水的相对密度。
污泥体积、相对密度与含水率的关系
污泥体积、相对密度与含水率的关系：
V

ms
w 100 - P
式中：V——污泥体积，m3; mS ——污泥中固体的质量，kg ;
W ——水的密度，kg/m3；
剩余活性污泥 0.5~1.5
8~10
厌氧消化污泥
1~3
8~10
普通生物滤池污泥 2~3
8~9 9~11
0 0.5~1.5
0 0.5~1.5
0 0.75~1.5
85~90 90~95 80~90 90~95 90~95 95~97
剩余污泥机械浓缩
污泥的稳定
大量的有机物
降低有机物量； 暂时不分解
污泥体积、相对密度与含水率的关系
污泥相对密度 γ 与其组分之间的关系：
污泥质量与同体积
γ 1
水质量的比值
式中：
n
i 1

i i

i —污泥中第i 项组分的质量分数，%；
i —污泥中第i 项组分的相对密度，%。
若污泥仅含有一种固体成分（或近似为一种成分）， 且含水率为P（%），则上式简化为：
污泥负荷 气固比 水力负荷 回流比
溶气水经减压释放出的空气量与需浓
缩的固体量之质量比，常用As表示； 用于污泥浓缩一般取0.01～0.04
As

Aa S

Sa R( fp 1)
0
气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数:
污泥负荷 气固比 水力负荷 回流比
单位时间内，通过气浮池断面的处 理水量，单位为m3/（m2.h）为 m3/ （m2.d），一般40~80m3/（m2.d）或 2~3.5 m3/（m2.h)。
目的：降低污泥的碱度和粘度，节省药剂的用 量，提高机械脱水的效果，降低污泥脱水 的运行费用。
应用：主要用于消化污泥的预处理，而不适用 与生污泥，后者洗涤效果差，可以采取直 接加药调理。
Ns——单位容积消化池污泥（VSS）负荷率， kg VSS/ （m3/d）。
计算消化池的构造尺寸：
消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排 放管、溢流管、沼气管和取样管。
五、沼气(消化气)的收集和利用
污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生 大量沼气。
在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收 集、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热 入流污泥和池液的设备。
有机物负荷 参数为有机负荷率
每日进入的干泥量与池子容积之比
消化时间进行复核
4. 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。
使池内污泥浓度分布均匀，利于 微生物生长繁殖
作用
释放有害气体
使环境因素在反应器内保持均匀 5. 有毒有害物质
解：（1）
10000180 106

x1100

P
x1

10000 180
1 P106

10000 180
1 98%106
90吨 / d
（2）
10000180 106

x2
100

P
x2

10000 180
1 P106

10000 180
1 65%106
——污泥的相对密度。
污泥体积、相对密度与含水率的关系
对于含水率为P0、体积为V0、相对密度为γ0的污泥，经 浓缩或压缩后含水率变为P，体积变为V，相对密度变为γ， 忽略浓缩过程中的质量损失，则依据质量守恒定律得：
V0W 0 100 P0 VW 100 P
当γ0与γ接近时，得：
气浮浓缩法的主要设计参数
主要设计参数:
污泥负荷
具体算例见水污染控制工程P379
气固比 水力负荷 回流比
加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的 体积比，通常以R表示，用于污水处 理时取25%~50% ，用于污泥浓缩需 计算确定
3、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
污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量， 主要取决于被消化的挥发固体量。
隐化池
又名双层沉淀池，它具有污水沉淀出污泥、污 泥同时厌氧消化的功能，其特点是维护管理简 单，但污泥消化时间较长，池子较大，一般只 适合于小型处理厂。
高级氧化在污泥厌氧稳定中的应用
超声波 臭氧
污泥的调理
消化污泥、剩余活性污泥等在脱水之前应进
沉砂池的沉砂
0.03
初次沉淀池污泥 14~25
生物膜法
7~19
活性污泥法
10~21
含水率/% 密度/(kg·L-1)
60 95～97.5 96～98 99.2～99.6
1.5 1.015~1.02
1.02
1.005~1.008
城市污水厂所产生的污泥量约为处理水 体积的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2% 左右。
第八章 污泥的处理和处置
污泥的处理和处置，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。
主要内容
第1节 污泥的来源、 特性及数量
第2节 污泥处理工艺
第3节 污泥最终处置
第4节 污泥流动的水力 特性与水力计算
污泥含水率 与体积的关
系计算
浓缩 稳定 调理 脱水
效果指标
出泥含固率，3min停留时间，将含固 率为0.5%的活性污泥浓缩到含固率可 达到5％~6%。
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
转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数
污泥种类
入流污泥 浓缩后污泥 高分子聚合物需要量/ 固体物质 含固率/% 含固率/% （g.kg-1污泥干固体） 回收率/%
不同脱水方法及脱水效果表
脱水方法 浓缩法
脱水装置 重力、气浮、离心
脱水后含水率 （%）
95~97
脱水后 状态
近似糊状
自然干化法 自然干化场、晒砂场 真空吸滤法 真空转鼓、转盘等
70~80 60~80
泥饼状 泥饼状
机械 脱水
压滤法 液压带法
板框压滤机 液压带式压滤机
45~80 78~86
泥饼状 泥饼状
特殊组分
土地利用相关的物质，包括营养物、重 金属、病原体及有毒物质等。
产品
营养物/% 氮 磷钾
典型农用肥料
5
10 10
废水生物固体典型值 3.3 2.3 0.3
废水生物固体的典型金属含量
污泥的物理特性及数量
污泥量
计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的 经验数据为基础。
污泥种类
污泥量/(L·m3)

5.14吨/d
污泥中的水分存在形式
(1) 游离水或间隙水:
存在于污泥颗粒间隙中的水，约占污泥水分的70％ 左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。（污泥浓缩）
(2) 毛细水: 存在于污泥颗粒间的毛细管中，称毛细水，约占
污泥水分的20％左右。也有可能用物理方法分离出来。
(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
2、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，并得到浓缩。 1. 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。
气浮浓缩法的主要设计参数 主要设计参数:
污泥负荷 气固比
单位时间内，通过气浮池断面的干固体 量，单位为kg/（m2.h）或kg/（m2.d）
两级高负荷率厌氧消化系统
影响污泥厌氧消化的主要因素
1. pH和碱度 厌氧消化 产生
有机酸
最佳为 pH 7.0~7.3
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：50~55ºC
3. 负荷 厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。
容积负荷 参数为投配率 表 达 日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程 方 度上反映了污泥在消化池中的停留时间 式
V 100 99 1 V0 100 98 2
例 题2 某工业废水处理厂，处理规模为10000m3/d,经测定 经絮凝后的废水中干固体含量为180mg/L,求：
（1）絮凝沉淀后污泥经浓缩后含水率降至98%，求每 天浓缩污泥产量；
（2）絮凝沉淀后污泥经板框压滤机压滤后含水率降至 65%，求每天压缩污泥产量；
固定式盖消化池
螺旋浆搅拌的消化池
污泥消化池
大型厌氧生物处理
沼气搅拌压缩机
热交换器
贮气罐
四、消化池的设计计算
内容
池体设计 加热保温系统设计
池体选型
确定池的数目和单 池容积 确定池体各部尺寸
布置消化池的各种 管道
搅拌设备设计
消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配
率进行计算： 消化池座数n：
行调理，以改善其脱水性能；
生化污泥中含有大量的亲水性的胶体，带负
电荷，沉降性很差，机械脱水难度大，需要 调理；
污泥调理，又称调质。常用方法包括加药、
淘洗、热处理和冷处理等，提高污泥脱水效 果。
通过调理改变污泥的组织结构、减小黏性、
降低比阻，脱水后污泥含水率大为降低。
污泥洗涤
定义：污泥的洗涤又称污泥淘洗，即利用处理 后的回用水与污泥混合（水：泥=2-5：1） 淘洗后将污泥沉淀下来的一种预处理方法。
V0 100 P0 V100 P
设浓缩和 压缩前后 密度不发 生变化
V 100 P0 V0 100 P
适合于含水率高于65%的污泥。
例 题1
污泥的含水率从99% 降至98%，求污泥体积的变化。
解：
V0 100 P0 V100 P
V0 100 99 V100 98
设计参数为停留时 间，一般为9~12h。
浓缩池的上清液， 应回到初沉池前重新处 理。
（2） 连续式污泥浓缩池
连续运行的浓缩池可 采用沉淀池的形式，一般 为竖流式(或辐流式)。
设计参数: 浓缩池的固体通量 [kg/(m2·h)或kg/(m2·d)] 水力负荷[m3/(m2·h)或 m3/(m2·d)] 水力停留时间(h或d)
第1节 污泥的来源、特性及数量
污泥的来源
1、初沉污泥； 2、剩余污泥； 3、消化污泥； 4、化学污泥。
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。
了解污泥的特性是达到处理目的的保证
江阴圆通印染废水集中处理厂脱水后污泥
污泥特性
一般成分
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。
提高污 泥脱水 率难点
污泥处理的方法常取决于污泥的含水率。
第2节 污泥处理工艺
污泥的传统处理/处置工艺流程
减轻腐化分解 厌氧或好氧堆肥后做肥料
污泥
浓缩
稳定
初步降低含水率 进一步降低含水率
最终处置与利用
调理;脱水 干化
分解腐化
厌氧消化法 好氧消化法 氯化氧化法 石灰稳定法 热处理法
目的 过程 控制过程 优点
缺点
厌氧稳定
污泥中的挥发性固体的量降低40％左 右
水解、酸化、产乙酸、产甲烷
固态物的水解、液化、产甲烷
产生能量 使污泥固体总量减少 作土壤调节剂 杀死致病菌 投资大 运行易受环境条件的影响 消化反应时间长 消化污泥不易沉淀
沼气风机搅拌
三、 消化池的构造
主 消化池
要 设 附属设备
备
加热
浮动式顶盖 加料，排料
池外加热
固定式顶盖 池内加热
搅拌
螺旋浆 鼓风机 射流器抽吸污泥气
破渣 集气 排液 溢流
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
监测防护装置
消化池构造
浮动式盖消化池
水力负荷
回流比
气浮池污泥负荷:
污泥种类
负荷/（kg.m-2.d-1)
空气曝气的活性污泥 空气曝气的活性污泥经沉淀后
25～75 50～100
纯氧曝气的活性污泥经沉淀后
60～150
50%的初沉污泥+50%的活性污泥经沉 淀后
初次沉淀池污泥
100～200 至260
气浮浓缩法的主要设计参数
主要设计参数:
离心法
离心机
80~85
泥饼状
干燥法 焚烧法
干燥设备 焚烧设备
10~40 0~10Fra Baidu bibliotek
粉状、粒 状、灰状
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。
沉降法
方法
气浮法
离心法
1、沉降法
沉降法主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩 余活性污泥的混合污泥。
（1） 间隙式污泥浓缩池