污泥浓缩与脱水课件

第第四四章章 污泥的处理与资源化污泥的处理与资源化 第第1 1节节 污泥的分类与性质污泥的分类与性质 第第2 2节节 污泥处理处置基本方法污泥处理处置基本方法 第第3 3节节 污泥浓缩污泥浓缩 第第4 4节节 污泥的稳定污泥的稳定 第第5 5节节 污泥的调理污泥的调理 第第6 6节节 污污 泥泥 脱脱 水水 第第7 7节节 污泥的干燥与焚烧（了解）污泥的干燥与焚烧（了解） 第第8 8节节 污泥的处置与资源化污泥的处置与资源化 （了解（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600C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”GB4284-84 2、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 第第2 2节节 污泥处理处置基本方法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。进行相应的处理。 污泥处理处置的原则污泥处理处置的原则 1 1使污水厂能正常运行；使污水厂能正常运行； 2 2使有害有毒物质得到妥善处理或利用；使有害有毒物质得到妥善处理或利用； 3 3使有机物得到稳定处理；使有机物得到稳定处理； 4 4综合利用，变害为利；综合利用，变害为利； 总原则总原则减量、稳定、无害化及综合利用减量、稳定、无害化及综合利用 污泥的处理污泥的处理 污泥处理的主要内容包括污泥处理的主要内容包括稳定处理稳定处理( (生物稳定、化学稳定生物稳定、化学稳定) )， 去水处理去水处理( (浓缩、脱水、干化浓缩、脱水、干化) )和和最终处置与利用最终处置与利用( (填地、投填地、投 海、焚化、湿式氧化及综合利用海、焚化、湿式氧化及综合利用等等) )。污泥处理与废水处理污泥处理与废水处理 相比，设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。相比，设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。 污泥处理处置常见工艺污泥处理处置常见工艺 1 1生污泥生污泥浓缩浓缩消化消化自然干化自然干化最终处理；最终处理； 2 2生污泥生污泥浓缩浓缩自然干化自然干化堆肥堆肥最终处理；最终处理； 3 3生污泥生污泥浓缩浓缩消化消化机械脱水机械脱水最终处理；最终处理； 4 4生污泥生污泥浓缩浓缩机械脱水机械脱水干燥焚烧干燥焚烧最终处理；最终处理； 5 5生污泥生污泥湿污泥池湿污泥池最终处理；最终处理； 6 6生污泥生污泥浓缩浓缩消化消化最终处理最终处理 第第3 3节节 污泥浓缩污泥浓缩 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 1）产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需）产生能量（甲烷），有时超过废水处理过程所需 能量；能量； （2 2）使最终需处置的污泥体积减少）使最终需处置的污泥体积减少30%30%50%50%； （3 3）消化完全时，可以消除恶臭：）消化完全时，可以消除恶臭： （4 4）杀死病原微生物，特别是高温消化时；）杀死病原微生物，特别是高温消化时； （5 5）消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于）消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于 改良土壤。改良土壤。 污泥厌氧消化具有如下优点：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 厌氧消化的机理厌氧消化的机理 ： 第一步第一步水解过程水解过程：高分子物质，通常是非溶解性物质在酶的作：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。用下水解为溶解性的物质。 第二步第二步酸化过程酸化过程：水解后的物质在兼性菌和大气恩斯特作用下：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、转变成为短链的有机酸（如：丁酸、丙酸、醋酸等）、乙醇、 H2H2，CO2CO2。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和。在这些中间产物中，甲烷菌仅能将醋酸和H2H2、CO2CO2 转变成为甲烷。转变成为甲烷。 第三步第三步醋酸化过程醋酸化过程：将第二步过程产生的有机酸、乙醇转变成：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。为醋酸，在这一过程的醋酸菌与甲烷菌是共生的。 第四步第四步甲烷化过程甲烷化过程：将醋酸及：将醋酸及H2H2、CO2CO2转化为甲烷。转化为甲烷。 厌氧消化的机理厌氧消化的机理 ： 影响污泥厌氧消化的主要因素 1. pH和碱度 最佳为 7.07.3 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：3335C 高温：5055C 3. 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，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非常困难的，这种污泥预先处理的过程称为污 泥调理。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、聚三氯化铁、三氯化铝、硫酸铝、聚 合铝等；合铝等； 价廉易得，但用量大，价廉易得，但用量大，pHpH值的影响值的影响 大；大； 有机调理剂 聚丙烯酰胺等，与无机调理剂相反聚丙烯酰胺等，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，其含水率仍在污泥经浓缩和消化之后，其含水率仍在9696左右，体积很左右，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。面积。 将污泥的含水率降低到将污泥的含水率降低到 808085%85%以下的操作叫脱水。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。于最终处置利用。 将脱水污泥的含水率进一步降低到将脱水污泥的含水率进一步降低到5050 65%65%以下以下 ( (最低达最低达 10%)10%)的操作叫干化的操作叫干化 ( (或称干燥或称干燥 ) )。可将干化污泥包装成袋。可将干化污泥包装成袋 ，以商品出售。，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干化场也叫干化床或晒泥场, ,是一种自然脱水设施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、。干化场的脱水作用包括：上部蒸发、底部渗透、 中部放泄。中部放泄。 蒸发受自然条件的影响很大，气温高、干燥、风速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。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 含水率可降至含水率可降至656575%75%。 污泥的自然干化污泥的自然干化 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，然后进入压榨性，然后进入压榨 段。由于上、下两排支承滚压段。由于上、下两排支承滚压 轴的挤压而得到脱水。滤饼含水率可降至轴的挤压而得到脱水。滤饼含水率可降至 7575 80%80%。 这种脱水设备的特点是把压力直接施加在滤布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。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：工作原理：利用过滤介质（常用为涤纶布）二面利用过滤介质（常用为涤纶布）二面 压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥截留压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥截留 在介质表面。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。与处理，可以进一步作干燥处理或焚烧。 干燥处理后，污泥含水率可降至干燥处理后，污泥含水率可降至2020以下，体以下，体 积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。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，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。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 污泥经粉碎后，与旋流分离返送回 来的细粉混合，由高端进入回转圆 筒。高温空气从转筒中流过，使污 泥干燥。转筒旋转时可使污