污泥的浓缩脱水课件

4 污泥的浓缩与脱水 (Thickening and dehydration/dewatering of sludge) 【概念】 污泥 污泥气浮浓缩 污泥离心浓缩 污泥调理 污泥加热加压调理 污泥冷冻融化调理 【方法原理】 污泥中水分的种类及其分离方法； 污泥浓缩的原理、方法和构筑物； 污泥调理的原理和方法； 污泥脱水的原理、方法和设备； 污泥处理处置方法。 本 章 重 点 内 容 提 要 4.1 概述 4.1.1 污泥的分类 4.1.2 污泥中水分及其脱除方法 4.2 污泥浓缩 4.2.1 重力浓缩法 4.2.2 气浮浓缩法 4.2.3 离心浓缩法 4.3 污泥调理 4.3.1 化学调理 4.3.2 淘洗 4.3.3 加热加压调理 4.3.4 冷冻融化调理 4.4 污泥脱水 4.4.1 真空过滤脱水 4.4.2 压滤脱水 4.4.3 滚压脱水 4.4.4 离心脱水 4.4.5 造粒脱水机 4.5 污泥的利用和处置 4.5.1 污泥的利用 大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人硕士论文） 4.5.2 污泥的处置 4.1 概况 （General situation） 4.1.1 污泥的分类（Classification of sludge) *污泥：在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类 沉淀物、漂浮物等统称为污泥（补充资料）。 按污泥来源： 分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。 按污泥的成分和性质： 分为有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。 按污泥从水中分离过程： 分为沉淀污泥（包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉 淀污泥等）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）。 按污泥在不同的处理阶段： 分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥（熟污泥）、脱水污 泥、干污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰等。 间隙水 毛细管水 表面吸附水 内部水 固体废物中水 的存在形式 存在颗粒间歇中的水。约 占固体水分的70%左右,用 浓缩法分离 在毛细管中充满的水分.约 占水分的20%左右，采用高速 离心机脱水、负压或正压过 滤机脱水 吸附在颗粒表 面的水，约占水分 的7%，可用加热法 脱除 在颗粒内部或微生物细胞内的 水，约占水分的3%,可采用生物 法破坏细胞膜除去胞内水或高 温加热法、冷冻法去除 4.1.2 污泥中水分及其脱除方法（Water of sludge and dewatering methods） 图4-1 污泥中水分的存在形式 表4-1 固体废物常用的脱水方法及效果 脱水方法脱 水 装 置 脱水后含水率（ ） 脱水后状态 浓缩脱水重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩9597近似糊状 自然干化法自然干化场、晒砂场7080泥饼状 机械 脱水 真空过滤真空转鼓、真空转盘等6080泥饼状 压力过滤板框压滤机4580泥饼状 滚压过滤滚压带式压滤机7886泥饼状 离心过滤离心机8085泥饼状 干燥法各种干燥设备1040粉状、粒状 焚烧法各种焚烧设备010灰状 脱水设备设备 类类 型 优优 点 缺 点适用范围围 真空过滤过滤 机 能连续连续 操作，运行平稳稳， 可以自动动控制，处处理 量较较大，滤饼滤饼 含水率较较 高 污污泥脱水前需进进行预预 处处理，附属设备设备 多， 工序复杂杂，运行费费用 较较高 适应应于各种 污污泥的脱水 板框过滤过滤 机 制造较较方便，适应应性大， 自动压滤剂进动压滤剂进 料、卸料、 滤饼滤饼 含水率较较低 间间歇操作，处处理量较较 低 适应应于各种 污污泥的脱水 滚压带滚压带 式 压滤压滤 机 可连续连续 操作，设备设备 构造 简单简单 ，投资资低、自动动化 程度高 操作麻烦烦，处处理量较较 低 不适于粘性 较较大的污污泥 脱水 离心脱水机占地面积积小，附属设备设备 少，投资资低，自动动化程 度高 分离液不清，电电耗量 较较大，机械部件磨损损 较较大 不适于含沙 量高的污污泥 造粒脱水机设备简单设备简单 ，电电耗低，管 理方便处处理量大 刚刚才消耗量大，混凝 剂剂消耗量较较高，污污泥 泥丸紧紧密性较较差 使用于含油 污污泥的脱水 4.2 污泥浓缩 (Thickening of sludge) 污泥浓缩的目的：是去除污泥中的间隙水，缩小污泥的 体积，为污泥的输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。 主要方法：重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。 4.2.1 重力浓缩法（Gravity thickening method） 重力浓缩法的构筑物称为浓缩池，分为间歇式浓缩池和连 续式浓缩池。 4.2.2 气浮浓缩法（Gas floatation thickening method） 污泥气浮浓缩是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上， 形成污泥颗粒气泡结合体，进而产生浮力把污泥颗粒带到 水面达到浓缩的目的。 4.2.3 离心浓缩法（Centrifugal thickening method） 污泥离心浓缩是利用污泥中固体颗粒和水的密度差异， 在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的 离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。 4.3 污泥调理 （Sludge conditioning） 污泥调理目的:是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械 脱水设备的处理能力。主要有下列方法： 4.3.1 化学调理（Chemical conditioning） 在污泥中加入适量的混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污 泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。 4.3.2 淘洗（Elutriation） 将污泥与34倍污泥量的水混合而进行沉降分离。 4.3.3 加热加压调理（Heating and pressure conditioning） 对污泥进行加热加压调理，使亲水性有机胶体物质水解 ，改变其颗粒结构，同时也可使部分有机物分解。根据温度 不同又可分为高温加压调理(170200，1.01.5MPa)和低 温加压调理(150以下)。 4.3.4 冷冻融化调理（Freezing and thawing conditioning） 将污泥交替进行冷冻与融化，通过改变其物理结构，使 污泥易于浓缩脱水。 4.4 污泥脱水 （Dehydration/dewatering of sludge） 4.4.1 真空过滤脱水（Vacuum filtration dehydration/dewatering） 普遍使用的是转鼓式真空过滤脱机，工艺流程如图42。 4.4.2 压滤脱水（Press filtration dehydration/dewatering） 主要有自动板框压滤机和厢式全自动压滤机两种。 如图43是自动板框压滤机工作过程。 4.4.3 滚压脱水（Squeegee dehydration/dewatering） 有对置滚压式和水平滚压式两种。 4.4.4 离心脱水（Centrifugal dehydration/dewatering） 按离心脱水原理可分为离心过滤机、离心沉降脱水机和沉 降过滤式离心机三种。 如图44是离心过滤机示意图，如图45是圆筒型过滤机 。 4.4.5 造粒脱水机（Model grain dewatering） 湿式造粒机的构造示意如图46。 图图4 42 2 转鼓真空过滤机工艺流程转鼓真空过滤机工艺流程 1.1.真空过滤机真空过滤机 2.2.气水分离桶气水分离桶 3.3.空气平衡桶空气平衡桶 4.4.真空泵真空泵 5.5.鼓风机鼓风机 图图4 43 3 自动板框压滤机工作过程自动板框压滤机工作过程 1.1.滤布滤布 2.2.滤框滤框 3.3.橡胶模橡胶模 4.4.隔板隔板 5.5.滤板滤板 6.6.多孔网板多孔网板 7.7.上滚筒上滚筒 8.8.下滚筒下滚筒 9.9.进料口进料口 图图4 44 4 离心过滤机离心过滤机 图图4 45 5 圆筒型离心机圆筒型离心机 图图4 46 6 湿式造粒机的构造示意图湿式造粒机的构造示意图 1.1.隔板隔板 2.2.溢流管溢流管 3.3.泄水缝泄水缝 4.4.提泥螺旋板提泥螺旋板 5.5.孔口孔口 4.5 污泥的利用和处置 （Utilization and disposal of sludge） 4.5.1 污泥的利用（Utilization of sludge） (1) 建筑材料； (2) 农肥； (3) 沼气； (4) 回收有价组分。*补充讲无机污泥的利用大冶 有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人的硕士论文）。 4.5.2 污泥的处置（Disposal of sludge） (1) 填埋； (2) 焚烧； (3) 海洋投弃。 大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用研究 (本人的硕士论文） 1 污泥性质 表1 污泥多元素分析结果 Table 1 Multi-element analysis results of sludge 成分CuPbZnCdFe Au(g/t ) Ag(g/t ) 含量（% ） 3.22 1.074.821.129.1211.59277.6 成分AsSCaOMgOAl2O3SiO2 含量（% ） 9.883.6015.761.253.6511.88 表2 铜的物相分析结果（%） Table 2 Results of copper phase analysis 物 相硫酸铜硫化铜 自 由 氧化铜 结 合 氧化铜 合 计 含 量 分布率 0.01 0.28 0.54 15.34 2.65 75.29 0.32 9.09 3.52 100.00 2 污泥浸出沉淀（载体）浮选工艺研究 试剂 硫酸、硫化钠、氢氧化钠、Z-200、丁铵黑药、丁基黄药 、乙硫氮、松油。 试验设备 磨矿在XMQ24090锥型球磨机上进行，浮选试验在XFPS 63单槽浮选机和XFD-63型挂槽浮选机上进行，粒度分析采用 标准套筛和连续旋流粒度分析仪（LXF-VI）进行。 捕收剂与调整剂的选择 采用浸出沉淀浮选法回收污泥中的铜, 浮选药剂采 用Z-200号及选择性较强的丁铵黑药、乙硫氮、丁基黄药。药 剂对比试验表明: 同一用量下，Z-200与黄药效果相当，丁铵 黑药较前两种选铜效果差，乙硫氮效果最差, 捕收剂用量（丁 基黄药丁铵黑药=21）以400g/t为宜。松油用量以80g/t为 宜。采用硫酸作浸出剂，硫化钠作沉淀剂。调整剂析因试验确 定合适用量为：硫酸75Kg/t，硫化钠20Kg/t。 表 3 浸出沉淀（载体）浮选开路试验结果（%） Table 3 Results of leaching-precipitation-(carrier)open-circuit flotation test 产品名称产率 品位回收率 备注 CuAuAgCuAuAg 铜精矿19.7314.6739.201072.491.8766.7376.22 LPCF法 扣除 载体30g铜品 位20%含 Au14g/t， Ag90g/t 中矿15.591.2510.40210.76.1813.9911.83 尾矿64.680.095 1.95 合计100.003.1511.59277.60100.00100.00100.00 铜精矿21.6013.1730.40879.8087.6756.6668.46 图2 中矿15.762.1011.7028010.2015.9115.90 尾矿62.640.11 2.13 合计100.003.2411.59277.60100.00100.00100.00 2 混黄药70松油20 铜冶炼污泥 磨矿 -7465% 搅拌60 硫酸用量75000 搅拌10 氢氧化钠10000 2 混黄药120 松油20 5 52 粗精矿 尾矿 图216 开路试验流程 药剂用量单位： 克/吨 搅拌30 硫化钠用量 20000 8 10 中矿 2 混黄药70 松油20 52 2 混黄10 中矿单独处理 5 闭路试验结果 浸出沉淀（载体）浮选开路试验流程如图216，试 验结果见表三。 全流程闭路试验结果 全流程闭路试验流程见图217，结果见表4。结果表明： 浸出沉淀浮选处理污泥，获得铜精矿产率19.72%，铜精矿 品位14.25%，含金品位36.8g/t，银品位1090g/t，铜回收率 89.06%，金回收率62.61%，银回收率77.43%, 指标良好。 3 污泥湿法冶金工艺研究 试剂 硫酸、氨水、硫酸铁、亚硫酸钠化学纯试剂及工业硫脲。 主要试验设备 SX22.510箱式电阻炉、SC202-2型烘箱、DJ1搅拌器 、真空过滤装置及烧杯等玻璃器皿。 浸铜试验结果 试验结果见表5、图218。在常温下，酸泥比为40%的条件下 ，浸出率可达到70.4%。 2 混黄药70 松油20 铜冶炼污泥 磨矿 -7465% 搅拌60 硫酸 75000 搅拌10 氢氧化钠10000 2 混黄药120 松油20 5 52 铜精矿 尾矿 图 217 闭路试验流程 药剂用量单位： 克/吨 搅拌30 硫化钠 20000 8 10 2 混黄药70 松油20 52 2 混黄5 5 表4 全流程闭路试验结果（%） Table 4 Results of closed-circuit flotation test 产品 名称 产率 品位回收率 综合 效 率E汉 备 注 CuAuAgCuAuAg 铜精矿 19.7214.2536.8109089.0662.6177.43 72.79 图3 尾矿80.280.43 10.94 合计100.03.1611.59277.6100.0100.0100.0 中矿 153.0111.427414.2914.7514.80 表5 浸铜试验结果 Table 5 Results of leaching copper test 序号液固比浸出时间酸泥比（%）浸出率（%） 1411.5h2031.2 2411.5h3050.6 3411.5h 40 70.4 4411.5h5066.4 金、银浸出试验结果 影响金、银浸出率的因素主要有pH值、浸出时间及硫脲 浓度(见表6)，利用正交表合理安排试验, 固定条件：污泥重 量为200g；液固比为21；硫酸铁加入量为1g。选用正交表L4 （23），正交试验结果见下表7。最佳条件组合为: pH值为1 ，浸出时间4h，硫脲加入量为4g（即0.5%）, 金的浸出率可达 71.1%，银的浸出率可达82.3 4 污泥压制品工艺研究 试剂(早强剂) 硫酸钠、硅酸钠、三乙醇胺、萘系化学纯试剂。 主要实验仪器和设备 JZT-85A型胶砂震动台， XSB-70B型200标准筛振筛机， SC202-2型烘箱， SM500500毫米试验磨， NRJ-411A型水 泥胶砂搅拌机， YE-30型液压式压力试验机，YH-40B型水泥砼 试体养护箱, JY38Plus等离子单道扫描直读光谱仪, PE1100B 型原子吸收分光光谱仪,SX-40型扫描电镜等。 表6 正交试验因素水平 Table 6 Grade of orthogonal test factors 水平pH值 A 浸出时间（h） B 硫脲加入量(g) C 1132 2244 表7 正交试验因素分析 Table 7 Analysis of orthogonal test factors 序 号 试验条件试验结果 备注 ABCAu浸出 率（%） Ag浸出 率（%） 综合 指数 113251.760.956.3 综合指 数为Au 、Ag浸 出率之 平均值 214471.182.376.7 323468.871.570.1 424262.278.670.4 K166.563.263.4 因素主次为：B、C、A K270.373.673.4 R3.810.410.0 实验方法和结果 经大量探索试验，确定污泥含量25%不变，只考虑诺砂、 水泥、石灰、粉煤灰四因素三水平（见表8）即选用正交表L9 （34）安排实验，每个配比成型试样9块，不进行混磨预处理 ，未添加外加剂。在蒸养箱中养护24小时，再放入自然环境中 养护。分别测定3天、7天固化体的抗压强度。 经大量试验表明, 在污泥水泥石灰（外掺）诺砂 粉煤灰=251583030的胶结材料中，加入占灰份重量 0.06%的三