污泥处理与处置.ppt

第七章污泥处理与处置,污水污泥是城市生活污水和工业污水处理过程中产生的废弃物，是污水处理厂的必然产物。2005年，全国污水排放总量为717亿吨，污泥产生量约为208万吨（干泥）；按照我国城市污水处理厂建设规模，预计2010年，我国城市污水处理量处理率将大幅度增加，污泥年产量将增加到现在的5倍。,引言,污泥处理处置是污水处理重要组成部分。污水污泥成分复杂，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物等。我国存在着重污水处理、轻污泥处理的倾向，污泥如果处理不当就进入环境，那么，不仅会造成严重的二次污染，而且会造成能源、资源的浪费，因此，污水污泥的处理处置具有非常重要的意义。,本章的主要内容,主要内容,围绕污水污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理处置，拟学习：,概述污泥贮存与运输污泥浓缩污泥消化污泥脱水与干化污泥干燥与焚烧污泥处置与利用,7.1概述,7.1概述,来源与分类性质指标处理的目标处理系统,7.1.1来源与分类,7.1.1污泥的来源与分类（1）,污水处理过程中，产生大量的固体悬浮物污泥，可以是污水中早已存在的，也可以是污水处理过程中产生的。,（1）按处理方法和分离过程分类,引：按照污泥来源分类,4种分类法,格栅,初沉,沉砂,活性污泥或生物膜法,二沉,消毒,一级处理,二级处理,栅渣,无机固体颗粒,初沉泥,活性污泥腐殖污泥,浮渣,浮渣,7.1.1污泥的来源与分类（2）,（2）按照污泥的来源分类：生活污水污泥、工业废水污泥和给水污泥。,（3）按照污泥的不同产生阶段分类：生/原污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥。,（4）按照污泥的成分和性质分类：有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。,有机、无机分类法展开,按照污泥不同产生阶段,按照污泥成分和性质,7.1.1污泥的来源与分类（3）,污泥组成,流动相,固相,有机物,无机物,元素组成,化学组成,微生物组成,毒害性,植物养分,无机矿物,C、H、O、N、S、P、卤素,毒害性有机物：有机官能化合物：醇酸脂醛醚烃腐殖质有机生物质：糖类纤维素类脂肪蛋白,病原菌、病毒、寄生虫卵,As、Cd、Cr、Hg、Pb、Zn、Ni重金属离子60转移到污泥中，是无害化和资源化处理的关键。,氧及其化合物；N、P、K及其可溶物,Fe、Al、Ca、Si等氧化物、氢氧化物,来源分类over,7.1.2污泥的性质指标,7.1.2污泥的性质指标（1）,污水污泥的来源和形成过程复杂多样，其物理、化学和生物学特性存在差异，了解污泥的性质是合理选择污泥处理方法和工艺的基础。,污水污泥的主要指标：,含水率密度（比重）比阻毛细吸水时间,挥发性固体和灰分可消化程度肥分卫生学指标,A含水率,主要指标,A含水率,7.1.2污泥的性质指标（2）,污泥中水的百分含量p，9599.8,可知，含水率由9998，或99.599，或9794，或9590，污泥体积均减少一倍；,B密度比重,公式引申,p80%,含水率对污泥的运输、提升和处理影响很大。,污泥体积V-重量W-固体浓度c-含水率p关系：,B密度/比重,7.1.2污泥的性质指标（3）,污水污泥的密度接近水的密度。,C挥发性固体（VSS）和灰分（NVSS）,挥发份固体：表示污泥中的有机物含量灼烧减重灰分：表示污泥中的无机物含量灼烧残渣,在马弗炉中600oC灼烧至恒重后,，所失去的重量为VSS(被燃烧，并以气体逸出的那部分固体)；残留的重量为NVSS，mg/L。VSS实质上是污泥中可通过生物降解的有机物含量水平，即VSS反映污泥的稳定化程度。,一组污泥数据,挥发性固体和灰分,D可消化程度,某城市污水处理厂的污泥量,D可消化程度,污泥中的有机物是消化的对象，其中，一部分是可被消化降解的，另一部分是不可消化降解的（如脂肪、纤维素）。可消化程度表示污泥中可消化降解有机物的比例。,E肥分,污泥中N、P、K有机质微量元素的含量。肥分表示污泥是否可作为肥料进行资源化利用。,F卫生学指标,污泥中病原微生物(病菌、病毒、寄生虫卵等)的含量。环境指标之一。,7.1.2污泥的性质指标（4）,7.1.3污泥处理目标4化,E肥分,F卫生学指标,7.1.3污泥的处理目标,减量化：体积减量化，便于运输和消纳。,7.1.4污泥处理系统,稳定化：污泥中易腐败物质分解转化，使得污泥稳定，不易腐败，降低恶臭，便于运输处理。有机物、重金属,无害化：污泥中病原微生物（如病原菌、病毒等）的杀灭，提高污泥的卫生指标。,资源化：将污泥视为一种资源，通过多种方式，将污泥加以利用，如：能源化、资材化、材料化、农业及土地再生利用等。,目标：减量化、稳定化、无害化和资源化,7.1.4污泥的处理系统（1）,污泥处理系统是由若干个处理单元组成，典型处理单元：浓缩、消化、脱水、处置。根据污泥的最终处置、污泥数量性质和当地情况，选取不同的处理单元，组成不同污泥处理工艺流程。,沼气,污泥处理系统C-E,以消化为主，农用等资源化利用,7.1.4污泥的处理系统（2）,热能,环境要求高,典型处理系统,污泥处理系统B强调,发电,污水处理系统,上清液,消化液,滤液,7.1.4污泥的处理系统（3）,干燥,焚烧,处置,处置,填埋,土地利用,资源利用,7.1概述over,处置展开,GO,污水处理系统,污泥处理系统,本厂、外埠,污泥贮存运输,7.2污泥贮存与运输贮存,作用：平衡污泥产量的波动，为污泥处理工序提供均匀的进料条件；或小型处理厂污泥外运前贮存。,情形：污泥可在沉淀池、污泥浓缩池、消化池内短期贮存；无消化时，污泥贮存在混合池和贮存池。,注意：避免雨淋或浸泡，以免污染物溶出，二次污染；尽量缩短有机污染物贮存时间，防止恶臭；病原体微生物等污泥，充分消毒，避免蚊蝇；特殊有毒有害的危险污泥，按国标贮存。固体废物管理和污染控制标准,污泥运输,情形,注意,7.2污泥贮存与运输运输（1）,作用：外运；各个途径到污泥处理系统的运输。,污泥泵图,方式：决定于含水率和污泥利用途径，常用有：管道输送、汽车和驳船等。运送距离10km以下，压力管道输送；10km以外，污泥脱水干化后再输送。管道输送：重力输送和压力输送。压力输送：污泥泵站和污泥贮存池,注意：必须考虑污泥的流速和含水率：流速：流速小，悬浮物易沉降，流动损失小；流速大，悬浮物不易沉淀，流动损失大。管道输送宜采用大流速。含水率大，黏性小，流动损失小，流动接近水。,方式,注意,7.2污泥贮存与运输运输（2）,污泥泵另一个图,7.2污泥贮存与运输运输（3）,7.2污泥贮存运输over，7.3浓缩,GO,7.3污泥浓缩,污泥的含水率很高（二沉污泥99%，初沉污泥97），体积很大，这对输送和后续处理（如消化）都将造成困难，因此必须进行浓缩。,目的意义,浓缩主要内容,污泥浓缩就是去除污泥中一部分液体，以增加固体物质的含量，缩小污泥的体积。减量化,污泥的含水率由99降至96%，体积可减小到原来的1/4，但仍然保持其流动性，可用泵输送，降低运输费用。浓缩是污泥减量化最有效办法，特别对剩余污泥的处理，尤其不可缺少。,7.3.1污泥水分,7.3.2重力浓缩,7.3.3气浮浓缩,7.3.4离心浓缩,主要内容,污泥中的水分,7.3.1污泥中的水分,7.3.2重力浓缩,污泥含水率与状态,7.3.2重力浓缩（1）原理、运行方式,依靠重力作用将污泥中的固体与水分离，即利用污泥中的固体颗粒与水之间的密度差来实现泥水分离。此法应用最为广泛，适用于浓缩比重较大的污泥和沉渣，主要浓缩初沉污泥和剩余活性污泥。主要去除颗粒间的间隙水。,（一）原理,根据运行方式，分为间歇式与连续式。前者主要用于小型厂；后者多用于大、中型厂。,（二）运行方式,间歇式,按运行方式分类,7.3.2重力浓缩（2）运行方式,待浓缩污泥排入浓缩一定时间分层放掉清液排泥向池内排入如下一批待处理污泥。成层沉降压缩沉降GO,1）间歇式,澄清区：固体浓度极低,阻滞沉降区：悬浮颗粒恒速下降(浓度均匀，匀降层),过渡区：颗粒下降速度减小(浓度渐变),压缩区：污泥颗粒集结，各层相互作用，空隙水被排挤出，固体浓度不断提高。,连续式,浓缩池沿高程可分为,分区,澄清区,匀降层,过渡层,压缩层,7.3.2重力浓缩（3）运行方式,待浓缩污泥通过中心管进入池中，沉淀和浓缩，浓缩污泥从底部排出。搅动栅将污泥缓慢搅动，破坏污泥网状结构和胶着状态，造成空穴，使其中的水分与气泡容易分离加速颗粒凝聚，加速污泥的密实，使颗粒均匀密实。型式：竖流和辐流式两种。,2）连续式,辐流式,往泵房,重力浓缩实例图,搅动栅,7.3.2重力浓缩（4）实例,北京高碑店污水处理厂污泥浓缩池,原理/运行方式over，运行管理,7.3.2重力浓缩（5）运行管理,连续式：固体负荷：单位时间通过浓缩池任一断面的干固体重量；3060kg/(m2.d).水力负荷：单位时间内每单位浓缩池表面积溢流的上清液流量；初沉污泥1.21.6m3/(m2.h)剩余活性污泥0.20.4m3/(m2.h).浓缩时间：12h；二沉污泥：99.299.69798；有效水深：4m左右；刮泥机外缘线速度1-2m/min，池底坡向泥斗坡度0.05。,(1)工艺参数,（三）运行管理,实例数据,间歇式：浓缩时间，太短，浓缩效果不能保证；太长，污泥宜出现厌氧状态而破坏浓缩过程。没有试验条件，24h；通常,912h。,1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,连续式,7.3.2重力浓缩（6）运行管理,北京高碑店污水处理厂污泥浓缩池,重力浓缩脱水,国产半桥式栅条浓缩机，进口定容式污泥泵。固体表面负荷70kg/m2.d直径D=20m池深H1=5.5m泥层H2=3.0m池数6座,运行管理运行效果监测指标,运行管理：1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,7.3.2重力浓缩（7）运行管理,浓缩比f：浓缩池排泥浓度与入流污泥浓度之比f=Cu/Ci表示污泥经浓缩后被浓缩的倍数,(2)运行效果的监测评价,重力浓缩池,QiCi,QuCu,QeCe,Q污泥体积流量；C污泥中固体浓度；i原污泥；e上清液；u排泥,三个指标相辅相成，F=1-/f,浓缩初沉污泥，f2,90。,固体回收率：被浓缩到排泥中的固体占总固体的百分比。=(Qu.Cu)/(Qi.Ci)表示污泥经浓缩后有多少比例的干污泥被浓缩出来,分离率F：浓缩池上清液量占入流污泥量的体积百分比表示污泥经浓缩后有多少水被分离出来。F=Qe/Qi,运行管理日常维护,1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,7.3.2重力浓缩（8）运行管理,初沉池污泥与剩余污泥混合均匀，有效避免密度流扰动污泥层而影响浓缩效果；入流污泥中加部分二沉池出水，防污泥厌氧上浮，降低恶臭；温度较高，污泥易厌氧上浮，发生污泥膨胀，丝状菌随活性污泥进入浓缩池，污泥继续发生膨胀，使得污泥浓缩难以进行；加Cl2、KMnO4、H2O2等氧化剂，抑制微生物活动；,(3)日常维护*,运行管理异常问题,1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,浮渣及时清除；浓缩池长期未排泥，应先排空，严禁直接开启污泥泵；浓缩池冬季结冰，应破冰溶化，再开启污泥泵；定期检查上清液溢流堰的平整度（不平整导致池内流态不均匀，甚至短路）；定期清刷池壁、出水堰等部位，防止恶臭；定期排空（半年），检查积沙和防腐情况，水下件作防腐；,(4)异常问题排除*,7.3.2重力浓缩（9）运行管理,运行管理异常问题2,1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,(4)异常问题排除*,7.3.2重力浓缩（10）运行管理,重力浓缩小节，缺点,1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价,7.3.2重力浓缩（11）缺点,（四）重力浓缩的缺点,污泥中有机物含量增加，可能使得污泥浓缩性能恶化；上清液BOD浓度较高，若回流到污水处理系统中，将增加其BOD负荷;夏季温度高时，池内发酵产生的气体使污泥上浮，恶臭；浓缩时间过长，污泥固体回收率低；浓缩污泥含固率低于3时，污泥体积庞大，后续处理有一定难度；生物除磷的剩余污泥，除磷效果不理想；最适合于重质污泥（如初次原污泥），对轻质污泥（如活性污泥）浓缩效果不理想；对易膨胀污泥浓缩效果不理想。99.599浓缩到9798。,重力浓缩over，气浮浓缩。,引出气浮浓缩。,7.3.3气浮浓缩（1）原理,原理：通过某种方法产生大量的微气泡，依靠这些微气泡附着在污泥颗粒的周围，通过减小颗粒的比重，形成上浮污泥层，将上浮污泥层撇除到污泥槽，下层液体回流到废水处理流程中。,（一）原理,（二）典型流程,适用：含固量低的污泥浓缩，一般含水率99.599；易发生膨胀的、易发酵的剩余活性污泥。（99.599可浓缩到9496，好于重力浓缩）,适用,7.3.3气浮浓缩（2）典型流程,澄清水从池底引出，一部分用水泵引入压力溶气灌加压溶气，另一部分外排。溶气水通过减压阀从底部进入进水室，减压后的溶气水释放大量的微小气泡，并迅速依附在待浓缩的污泥颗粒上，从而使得污泥颗粒密度下降，污泥颗粒易于上浮，在池表,（二）典型流程回流加压溶气气浮工艺,面形成浓缩污泥（上浮污泥）后由刮泥机刮出池外。,气浮池的运行管理,气浮池：矩形、圆形,7.3.3气浮浓缩（3）运行管理,混凝剂投加问题：絮绒性活性污泥在絮凝时捕获吸附气泡，达到气浮，是否投加混凝剂主要取决于水力负荷、固体负荷等指标。P295表7-3,(1)气浮浓缩池的影响因素,（三）气浮浓缩池的运行管理,（2）工艺参数,1影响因素2工艺控制与技术参数3异常问题及排除,污泥膨胀的影响：污泥膨胀影响气浮浓缩。运行时，应监测污泥容积指数SVI，当SVI偏差，用物理法、化学法或生物法来控制。曝气池混合液置30min后1g活性污泥所占的体积（以ml计）,刮泥周期的影响：刮泥周期越长，上浮污泥固体浓度越大。浓缩污泥应及时刮除；每次不宜太多，以防止底层污泥带着水分翻到表面，影响浓缩效果。,（污泥膨胀的影响）,（刮泥周期的影响）,进泥量：过大，排泥浓度降低；过小能源浪费。浓缩活性污泥时，要求进泥浓度5g/l，固体负荷50-120kg/(m2.d)与SVI有关(30min,1g活性污泥体积)。水力负荷：确定进泥量、空气量、加压水量后，应对水力表面负荷校核；水力负荷过高，澄清液的固体浓度明显上升，浓缩效果降低，120m3/(m2.d)。混凝剂的投加量和停留时间：试验；投加量：23干污泥重；混凝剂反应时间510min。回流比：加压溶气用水量/待浓缩的污泥量，2535。为了避免加压泵、压力容器和减压阀的阻塞，气浮法浓缩污泥时，溶气水宜采用气浮池流出的分离液。,7.3.3气浮浓缩（4）运行管理,(2)工艺控制与技术参数-1,工艺参数（续）,7.3.3气浮浓缩（5）运行管理,溶气罐：加压水在溶气罐停留1-3min，绝对压力0.3-0.5MPa，高径比2:4。回流水加压泵：泵出口压力高于溶气罐压力。加压水量：水量少，溶气量少；水量多，耗能，影响细气泡的形成。气量：影响排泥浓度，气量大，排泥浓度高，能耗高泥泵的选择：略。循环水池：略。,(2)工艺控制与技术参数-2,运行管理（3）异常问题,7.3.3气浮浓缩（6）运行管理,(3)异常问题及排除,小节，气浮工艺特点,7.3.3气浮浓缩（7）特点,优点：对于浓缩密度接近于水的、疏水的污泥效果尤为显著；气浮池停留时间较短，容积较小；由于通入压缩空气，可进一步满足生化需氧量的要求，从而避免污泥腐化发臭和脱氮上浮。,离心浓缩,缺点：运行费用较高；运行管理较复杂。,缺点,7.3.4离心浓缩,污泥的浓缩方法，还有微孔浓缩法、隔膜浓缩法、生物浓缩法,原理：离心浓缩法是利用污泥中固、液比重不同，在旋转时具有不同的离心力这一原理进行分离和浓缩的。特点：由于离心力是重力的5003000倍，因此离心浓缩时间很短，十几分钟。占地面积小，造价低，但运行和机械维修费用较高。三种方法中，离心浓缩得到的污泥含水率最低。效果：99.5可浓缩到94。型式：倒锥形转盘式、螺旋式和筐式。,7.3污泥浓缩over，7.4污泥消化,GO,7.4污泥消化,二级处理和多数一级处理的污泥都含有大量的有机物，投放到自然界，仍将受微生物的作用，继续对环境造成危害，所以需采取措施降低其有机物含量或使其暂时不产生分解污泥消化（防止有机物服腐败的措施）。,主要内容,污泥消化是利用微生物代谢作用，使污泥中有机物质降解和稳定化，减少污泥体积，降低污泥中病原体数量。当污泥中挥发性固体（VSS）含量降低到40%以下时，即可认为达到稳定化。,分类：厌氧消化和好氧消化，厌氧消化最为常用。厌/好氧消化:在无/有氧条件下,污泥中有机物由厌/好氧微生物进行降解、稳定。,污泥消化实现了污泥的减量化、稳定化和无害化。,引言,界定,分类,意义,7.4.1污泥厌氧消化原理和功能,主要内容,7.4.2污泥厌氧消化的分类,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成,7.4.4消化池的运行与管理,7.4.1原理和功能,7.4.5沼气的应用,7.4.1厌氧消化原理和功能（1）,污泥消化处理生物处理,通过微生物的新陈代谢作用，将污泥中的有机物一部分转化为微生物的细胞物质，另一部分转化为比较稳定的化学物质（无机物或简单有机物）,基本因素：作用者、作用对象和环境条件,作用者,微生物，特别是其中的细菌。三类细菌（根据生化反应中氧气的需求）：好氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌；两类处理：好氧生物处理；厌氧生物处理。,本质,基本因素,作用者,7.4.1具体的原理和功能,7.4.1厌氧消化原理和功能（2）,利用兼性（厌氧）菌和（专性）厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。污泥厌氧消化的机理与废水厌氧消化的相同GO,（一）原理,（二）功能,利用微生物代谢作用，使污泥中有机物质稳定化，减少污泥体积，降低污泥中病原体数量；减量化稳定化无害化在污泥消化过程中将产生大量高热值的沼气（生物质能源），可作为能源利用，使污泥资源化。资源化污泥经消化后，其中的部分有机氮转化成了氨氮，提高了污泥肥效。资源化,有几种型式的厌氧消化？,厌氧菌：在有氧条件下不能生长，在无氧或低氧条件下才能生长，分为专性、兼性和微需氧。,功能,7.4.2污泥厌氧消化的分类（1）,污泥不经加热直接进入间歇运行的消化池，池内不设搅拌装置，利用沼气气泡搅拌污泥。由于搅拌作用不充分，因此，池内分成浮渣区、上清液和污泥区。稳定的污泥由池底周期性排出，上清液回到水处理流程的前端进行处理，沼气从池顶收集导出。固体负荷0.4-1.6kgVSS/(m3.d)。,（一）低负荷消化常规中温消化,7.4.2厌氧消化分类高负荷,池内分层明显，使得细菌和营养物质难以充分接触，再加之池内温度不均、有效容积小（浮渣层占据池内有效统计）等问题，使得消化时间较长（30-60d）、负荷小、产气量低。适用于小型污水处理厂。,缺点,同传统低负荷消化相比，主要体现加热、搅拌和破渣。,7.4.2污泥厌氧消化的分类（2）,（二）高负荷消化（高速消化池）,高负荷消化的优点,加热：温度主要影响微生物的生化反应速度，因而与有机物的分解速率有关。厌氧消化过程存在两个最适宜温度，即在35oC和60oC附近各出现一个产气量高的峰值点。此外，厌氧消化对温度变化极为敏感。工程而言，中温消化将温度控制在30-38oC(33-35oC居多)，高温为50-55oC，且日温度变化控制在2oC。,搅拌破渣：搅拌既可促进微生物与污泥基质充分接触，使池内温度和酸碱度均匀，又可有效预防浮渣。也可在池内液面装设破渣机或用污泥水压力喷射来破渣。,加热,搅拌,优点：进料速度稳定，其搅拌、污泥投配及熟污泥排除等连续，池大部分区域可保持一致条件，使消化池体积减小，消化过程稳定性得到提高。不分层，全池活跃消化。消化时间为低负荷1/3（10-15d），固体负荷提高4-6倍。,7.4.2污泥厌氧消化的分类（3）,（二）高负荷消化（高速消化池）,具体结构之一,高负荷既被用于中温，又被用于高温。,蒸汽喷射器,进泥管,进泥管,排泥管,中位管,贮罐,压缩机,蒸汽喷射器,水射器,污泥气搅拌蒸汽搅拌水力搅拌、蒸汽直接加热、上进下直排,（三）两级消化,7.4.2污泥厌氧消化的分类（4）,水射器也称为水力提升器,污泥气搅拌,7.4.2污泥厌氧消化的分类（5）,传统中温消化只能分解4555有机物，熟污泥进入干化场后，将继续分解，污泥气逸入大气，污染环境、损失能量。高负荷消化，加热和搅拌使得熟污泥含水率提高，增加污泥干化场或机械脱水设备负荷。基于此，将消化池一分为二，污泥先在第一消化池（混合/消化）消化一定程度后，转入二池（分层/浓缩），利用余热进一步分解有机物，即将产酸和产甲烷阶段分别在两个单独反应池中完成两级消化。但该法尚处于研究和开发阶段。两级消化产气量比单级高1015，第一阶段产气占90，但基建投资和占地面积大。,（三）两级消化,两级消化续,7.4.2污泥厌氧消化的分类（6）,两级消化两阶段：阶段一：加热、搅拌、产气和除渣，池温3335oC；阶段二：不加热、不搅拌，利用第一阶段污泥的余热，使池温保持在2426oC，继续进行消化、浓缩和排出上清液。,（三）两级消化,结束，7.4.3系统组成,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（1）,容积可变：分定容和动容式。定容式（固定盖式），运行中容积不变化，需设可变容湿式气柜，来调节沼气产量变化。动容式（移动盖式），顶盖上下移动，气相容积可随气量变化而变化。国内普遍采用定容式，国外采用动容式。,（一）消化池,圆形、卵形展开,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,池体形状：圆形池（细高形、粗矮形）和卵形池。,（一）消化池,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（2）,圆形池：国内应用广泛；高径比0.3-0.7，浅池充分混合困难，引起沙石和浮渣积累，消化池工作体积减少，深池常为浮动盖式，搅拌装置设计和操作上的困难；底部圆锥形，锥底中心设有排口，用于除去重的污泥和沙石；在底部和最高液面之间设有多个排泥口；,消化池的图形,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,卵形池：欧洲广为采用；优点是减少沙石和浮渣的积累，搅拌耗功少；基建费用高，且无贮存气体空间。,一个工厂往往建造两个以上的消化池而不是一个大消化池，以便于灵活操作。利用两个或多个消化池进行消化时，可以允许一个池子停止工作而进行保养。,卵形池,说明,消化池的外观图,北京高碑店污水处理厂污泥消化池,消化池的外观图,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（3）,确定原则：污泥一般用泵输入或排出消化池；消化池内进料应恒定，使池内液位波动最小；,（二）进排泥系统,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,next,近排泥形式的比较分析,进排泥形式：上部进泥下部直排、上部进泥下部溢流排泥、下部进泥上部溢流排泥；国内均有应用，单用或同时用。,上部进泥下部溢流排泥运行方式最佳：下部直接排泥，池内液位控制较难，当排泥量大于进泥量，工作液位下降，池内存在真空的危险；反之，液位上升，污泥从溢流管流走；下部进泥上部溢流排泥时，经充分消化消化的污泥颗粒密度增大，当停止搅拌时，会沉至底部，未经充分消化的污泥会浮至上部被溢流排走。上部进泥下部溢流排泥既不控制污泥，又不会将不充分消化的污泥排走。,（二）进排泥系统,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（4）,刚才接触到的？举例分析,7.4.3组成搅拌系统,上部进泥下部直排,作用与意义：（1）搅拌能使污泥颗粒与厌氧微生物均匀混合，使消化池各处的污泥浓度、PH、微生物种群等保持均匀一致，并将热量及时传递，使加热均匀且大大降低池底泥沙沉积与池面浮渣形成。（2）在出现有机物冲击负荷或有毒物质进入时，均匀搅拌混合可使其冲击或毒性降至最低。消化池容积利用率可达70。,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（5）,（三）搅拌系统,7.4.3组成搅拌方式,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,搅拌方式：机械搅拌、水力搅拌、沼气搅拌。机械搅拌：池内设搅拌浆，根据消化池大小不同，可设置13个搅拌浆，每个搅拌浆下面设置一个导流筒，抽出的污泥从筒顶向四周喷出；一般用于细高形消化池；,（三）搅拌系统,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（6）,沼气搅拌,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,水力搅拌：将污泥抽出，从池顶打入水力提升器内，形成内外循环；池内设导流筒，筒内设螺旋推进器；,沼气搅拌：用压缩机将沼气（即污泥气）压入池内竖管（1根或数跟）的中部或底部，污泥随气泡上升时将污泥带起，在池内形成垂直方向的循环。一般用于粗矮、卵形消化池。特点：搅拌范围大、能力强、效果好、消化速率高，但设备繁多，成本昂贵。,（三）搅拌系统,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（6）,7.4.3组成加热系统,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（7）,（四）加热系统,使消化液保持在所需求的温度，保证消化速度。,举例说明,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,7.4.3组成（五）集气系统,池内直接蒸汽加热,池外间接热水加热,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（8）,（四）加热系统,集气系统包括气柜和管路。气柜常采用低压浮盖式湿士气柜，其储气容量一般为消化系统6-10h的产气量。沼气管路系统应设置压力控制及安全、取样、测湿、测压、除湿、脱硫、水封阻火、通气报警等装置。,7.4.3污泥厌氧消化系统的组成（9）,（五）集气系统,7.4.3组成over，7.4.4运行管理,消化池、进排泥系统、搅拌系统、加热系统、集气系统,7.4.4消化池的运行与管理(1),1）取样分析：取样分析监测，以进行工艺控制。2）清砂、清渣：池底积沙太多，造成排泥困难，缩小有效池容，影响消化效果；顶部浮渣太多，阻碍沼气自液相向气相的转移。一般连续运行5年应进行清砂。短期内积砂积渣很多，应检查沉沙池和格栅除污的效果，加强对预处理的工艺控制和维护管理。日本：在池底设有专门的排砂管，用泵定期强制排砂。实际上，用池子的放空管定期排砂，也能有效防止砂子在消化池内的积累。,（一）消化池的日常维护,1）取样分析；2）清砂清渣；3）搅拌系统维护；4）加热系统维护；5）消化系统结垢；6）消化池停运的检查与处理；7）消化池泡沫与控制；8）消化系统保温；9）安全运行。,7.4.4运行管理日常维护续,日常维护、异常问题及排除,（一）消化池的日常维护,7.4.4消化池的运行与管理(2),3）搅拌系统维护：搅拌立管易被污泥污物堵塞，可将其他立管关闭，大气量冲洗被堵塞的立管；机械搅拌浆被污物缠绕，定期反转可甩掉污物缠绕。4）加热系统维护：蒸汽加热立管常被污泥和污物堵塞，可用大气量冲吹；池外热水循环加热时泥水热交换器常发生堵塞现象，可用大水量冲洗或拆开清洗。5）消化系统结垢：管道和热交换器易结垢；在结垢管路上设置活动清洗口，经常用高压水清洗管道，可有效防止垢的增厚。严重时，可用酸清洗。6）消化池停运检查与处理：消化池使用一段时间后，应停止运行，进行防腐防渗检查和处理。,7.4.4运行管理日常维护续,（一）消化池的日常维护,7.4.4消化池的运行与管理(3),7）消化池泡沫与控制：表现：大量半液半固状气泡，严重时可充满整个气相空间，并进入沼气系统，导致沼气系统运行困难。成因与控制：消化系统运行不稳定，可从运行稳定的角度来解决；有时是由污水处理系统产生的诺卡氏菌引起的，这时应暂不向消化池投放剩余活性污泥，但根本措施是控制污水处理系统内的生物泡沫。8）消化系统保温：冬季注意防冻，如果不佳，冬季加热的耗热量会增至很大，最终造成消化效果的大大降低9）安全系统：消化系统运行中，应注意甲烷等易爆气体的防爆问题。使沼气不泄露是防爆的根本措施。,7.4.4运行管理日常问题,（1）VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(4),VFA问题续,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,VFA挥发性有机酸，厌氧消化过程中第一阶段，水解酸化阶段，在水解产酸细菌的作用下，将复杂有机物分解为高级有机酸。VFA是挥发性有机酸的指标。ALK代表总碱度，污泥中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦及能接受H物质的总量；污泥中对酸缓冲能力的一种度量。VFA/ALK是污泥厌氧消化运行是否正常的一个重要指标。,（1）VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(5),原因与控制对策如下：1)水力超负荷；2)有机物投配超负荷；3)搅拌效果不佳；4)温度波动太大；5)存在毒物。,1）水力超负荷：水力超负荷，进泥量太大，对消化液中甲烷菌和碱度过度冲刷，导致V/A升高，沼气量和质降低。措施：控制进泥量；或将二级消化池部分污泥回流到一级消化池，补充甲烷菌和碱度的损失。2）有机物投配超负荷：进泥量增加，或污泥含固量或有机成分升高时，可导致有机物投配超负荷，产致使VFA升高（产酸增大），ALK不变。减少投泥量或回流部分二级消化池污泥；加强上游污染源管理。,VFA问题续,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(6),（1）VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高,3）搅拌效果不好：搅拌系统故障，局部VFA积累；4）温度波动太大：降低甲烷菌分解VFA速率，VFA积累；5）存在毒物：甲烷菌中毒后，分级VFA速率下降，VFA积累。明确毒物的种类，之后解决；加强上游污染源管理。,注：VFA/ALK升高，会引起沼气中CO2含量的升高，当V/A0.5，立即加入部分碱源，补充碱度，控制住PH值的下降并使之回升。否则，当PH值6时，甲烷菌将全部失去活性，则须放空消化池全部重新培养消化污泥。同时，尽快分析并解决问题，待异常解决后，停止加碱源。,7.4.4，问题2产气量低,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(7),（2）产气量降低,原因与控制对策如下：1)有机物投配负荷太低；2)甲烷菌活性降低。,1）有机物投配负荷太低：沼气量与投入的有机物成正比。由于浓缩效果不佳，大量有机固体从浓缩池上清液流失，导致进入消化池的有机物降低。加强对浓缩控制。2）甲烷菌活性降低：甲烷菌活性降低，分解VFA速率下降，沼气含量降低。水力超负荷，有机物投配超负荷，搅拌效果不均匀，存在毒物等均可使甲烷活性降低。,7.4.4问题3池内气相负压,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(8),（3）消化池气相出现负压,原因与控制对策如下：1)排泥量大于进泥量；2)压缩机的出气管泄漏；3）碱性药剂投加过量；4）抽气量大于产气量,1）排泥量大于进泥量：消化池液位降低，产生真空；加强排泥量的控制。2）压缩机的出气管泄漏：用于沼气搅拌的压缩机初期管路泄漏，导致消化池内真空；及时修复。3）碱性药剂投加过量：投加碱源补充碱度，控制PH值当投加过量，也可造成消化池负压。4）抽气量大于产气量：用风机或压缩机抽送沼气时，当抽气量大于产气量时，可导致消化池负压。,7.4.4问题4池内压力过大,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(9),（4）消化池气相压力过大,原因与控制对策如下：1)产气量大于用气量；2)沼气管路阻力增大；3）消化池液位升高,1）产气量大于用气量：剩余沼气无畅通的去向。2）沼气管路阻力增大：3）消化池废液升高：进泥量大于排泥量，溢流管又被堵塞，消化池气相压力增加。,7.4.4问题5上清液含固量高,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(10),（5）上清液含固量升高，排泥浓度降低,原因与控制对策如下：1)上清液排放量过大；2)上清液排放太快；3）进入的污泥会发生短路,1）上清液排放量过大：上清液排量一般是相应每次进泥量的1/4。2）上清液排放太快：太快，流速过大，会携带大量的固体颗粒。3）进入的污泥会发生短路：上清液排口与进泥口距离太小,7.4.4问题6消化液温度低，消化效果差,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,（二）消化池异常问题及排除,7.4.4消化池的运行与管理(11),（6）消化液温度下降，消化效果降低,原因与控制对策如下：1)蒸汽或热水量供应不足；2)投泥次数太少；3）混合搅拌不均匀,1）蒸汽或热水量供应不充足：2）投泥次数太少：一次投泥量太大，可使加热系统超负荷；3）混合搅拌不均匀：局部污泥过热，局部热量不足；加强搅拌。,7.4.4运行管理over，7.4.5沼气的应用,1VFA/ALK升高2.产气量低3消化池气相负压4消化池气相压力过大5上清液含固量过高排泥浓度低6消化温度低,7.4.5沼气的应用,沼气/污泥气的应用是污泥实现资源化的重要途径。充分合理的利用沼气，可有效降低污水处理厂的运行费用，甚至还有可能向外输出能量。,沼气的成分,主要内容：（一）沼气的成分（二）沼气系统的组成（三）沼气的综合利用（四）沼气系统的日产管理,主要内容,7.4.5沼气应用沼气成分,（一）沼气成分,最主要成分：CH445805560；CO2204530；两者之和859890,其它成分：H2、N2、H2S、O2H2S：溶于水汽中产生氢硫酸腐蚀管道；有毒；使得沼气略有臭味并有毒。,热值：50006000kCal/m3,沼气系统的组成,沼气的热值,其他成分,（二）沼气系统的组成,（1）集气室；（2）输配系统；（3）净化单元；（4）储气柜；（5）阻火器；（6）用气设备,7.4.5沼气应用沼气系统,除湿,净化,储气柜,厂内施用,燃料,集气室,阻火器,化工原料,沼气系统的组成展开,消化池,（二）沼气系统的组成,（1）集气室；（2）输配系统；（3）净化单元；（4）储气柜；（5）阻火器；（6）用气设备,（1）集气室：消化反应容器顶部，由集气室最高处将沼气引出。集气室保持一定的容积；压力的稳定性；防止浮渣和消化液进入排气管；气密性。,7.4.5沼气应用沼气系统,组成展开续,（2）输配系统：输气管和配气管，输气管防腐(H2S)，沼气除湿，流速不应太大，国内7m/s，国外3.7。,（3）净化单元：脱流（H2S），去杂质。干法：多孔介质脱硫塔，占地小，维护简单，但脱硫效率低湿法：吸收塔，脱硫效率高，但管理复杂，占地大。,（二）沼气系统的组成,（1）集气室；（2）输配系统；（3）净化单元；（4）储气柜；（5）阻火器；（6）用气设备,（4）储气柜：低压（0.010.03MPa）和中压（0.40.6MPa）两种；最为常用的是低压浮盖式，大型厂采用中压球柜。,7.4.5沼气应用沼气系统,沼气系统的综合利用,（5）阻火器/回火防治器：沼气与空气混合，遇明火或达燃点燃烧；若沼气系统存在负压，火焰易通过管道向气源方向蔓延回火，造成管道破坏甚至爆炸，故在用气设备前设置阻火器。有湿式和干式两种。,（6）用气设备：自身搅拌；动力燃料；化工原料。附：沼气燃烧器/火柜：将多余的沼气燃烧消耗的装置。,（三）沼气的综合利用,（1）化工原料：生产四氯化碳、甲醛等；（2）城市煤气：（国外）与城市煤气并网；（3）厂内利用：沼气发动机；沼气锅炉；废气燃烧器展开,沼气发动机：发电；驱动鼓风机或污水泵。沼气锅炉：为消化污泥加热，热水或蒸汽锅炉。废气燃烧器：避免剩余沼气直接排放（空气污染，爆炸）,7.4.5沼气应用综合利用,沼气系统的运行管理,7.4.5沼气应用运行管理,（四）沼气系统的日常运行管理,（1）合理的用能方案：用能分配、优化（2）气柜的管理：（3）维护消化系统，保证产气量；（4）定期检查系统中的各种阀，如安全阀、负压防止阀；（5）冷凝水器的检查，及时排放冷凝水；（6）定期清洗阻火器和过滤器；（7）更换脱硫塔的填料或吸收液；（8）防腐检查。,7.4消化结束，7.5脱水干化,GO,7.5污泥脱水与干化,污泥经过浓缩和消化后，尚含水9596。为进一步处理处置，必须对污泥进行脱水处理污泥含水率降至8085，体积减少为原来的1/10以下。脱水后的泥块具有固体特性，便于运输和最终处置利用。将脱水污泥的含水率进一步降低，5065以下，称为干化。可将干化污泥包装成袋，以商品出售。,主要内容,分类,主要内容,7.5.1机械脱水的原理7.5.2机械脱水的预处理调质（调理）7.5.3常用机械脱水设备7.5.4机械脱水设备的日常管理与维护7.5.5污泥的自然干化,7.51机械脱水原理,7.5.1机械脱水的原理,以过滤介质两侧的压力差为动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而固体颗粒被截留在过滤介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。,7.5.2污泥预处理,在过滤介质一侧造成负压，另侧常压真空过滤；在过滤介质一侧加压，另侧常压压滤；通过离心力造成压差离心脱水。,在污泥进行机械脱水之前，一般要进行预处理调理/调质，使得污泥具有良好的脱水性能。,7.5.2污泥的预处理调质/调理,目的意义,污水中含有大量的有机污染物，污水处理厂产生的污泥中含有的固体物质（污泥）主要是与水亲和力很强的胶体颗粒，即亲水性的胶体颗粒。因此，必须在污泥脱水之前，对污泥进行处理，使污泥改变亲水性，增强脱水效果。污泥调理的实质：克服污泥颗粒的亲水性（水合作用和电性排斥作用），使得污泥易于脱水；改善污泥颗粒间的结构，减少过滤阻力。,7.5.3机械脱水真空过滤,主要方法,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,真空过滤技术出现于19世纪后期，美国20世纪20年代将其运用于污泥脱水中。目前，该方法应用最多，主要用于初次沉淀池污泥和消化污泥。,7.5.3真空过滤工作过程,评价脱水设备性能指标：产率、固体回收率产率：单位时间单位面积所能提供的污泥量(kg/m2.h)固体回收率：脱水后泥饼中的固体含量占脱水前污泥中固体含量的比率。,评价脱水设备性能指标,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,工作过程（1）,转鼓由一多孔滤布或金属卷覆盖，转鼓内为真空环境，转鼓的底部浸没在污泥池中。当转鼓旋转时，污泥在真空吸力作用下，被待到滤布上。,7.5.3真空过滤工作流程图,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,工作过程（2）,真空过滤罐,真空泵,7.5.3真空过滤脱水效果影响因素,化学调理,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,脱水效果影响因素（1）,1）污泥性质；2）真空度；3）转鼓浸深；4）转鼓转速；5）滤布性能,1）污泥性质污泥种类、浓度、储存时间、调理情况,7.5.3脱水效果影响因素续,2）真空度真空度越大，滤饼越厚，含水率越低，但滤布易堵塞，动力消耗大。5.327.98kPa比较适宜。,3）转鼓浸深浸深大，产率高，滤饼含水率高；反之，滤饼薄，滤饼含水率低。,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,脱水效果影响因素（2）,1）污泥性质；2）真空度；3）转鼓浸深；4）转鼓转速；5）滤布性能,4）转鼓转速转速高，周期短，滤饼含水率高，产率高。转速取决于污泥性质、脱水要求及转鼓直径。,7.5.3真空过滤小节,5）滤布性质滤布网眼决定与污泥颗粒的大小和性质。网眼小，易堵塞，阻力大，固体回收率高，产率低。,7.5.3机械脱水设备真空过滤机,小节,优点：连续操作，运行平稳，可自动控制；缺点：附属设备多，工序复杂，运行费用高。指标：对于初沉污泥、腐殖、活性和消化，产率1540kg/m2.h，固体回收率8599.5%，泥饼含固率1540。,7.5.3机械脱水压滤,7.5.3机械脱水设备压滤机,压滤也是一种常用的机械脱水方法，它的推动力是利用多种液压泵或空压机形成0.40.8MPa的压力。常用的污泥压滤机：板框压滤机间歇型；带式压滤机连续型。,7.5.3压滤间歇板框,7.5.3机械脱水设备板框压滤机,板框由滤布相间，可动端把板、框、布压紧，板框之间形成一个滤室。板框上部均开小孔，形成了污泥通道。污泥在0.40.8MPa作用下，进入通道，再进入滤室；滤液排出，滤饼在滤室内。滤饼填满滤室时，结束。,7.5.3另一个板框示意图,污泥注入、压滤、滤饼去除、介质冲洗和滤机闭合。,间歇型,板,框,板,框,板,框,污泥注入、压滤、滤饼去除、介质冲洗和滤机闭合。,7.5.3机械脱水设备板框压滤机,7.5.3自动板框压滤机,间歇型,优点：泥饼的固体含量高；滤液清澈、固体截流率高和化学品消耗少。缺点：劳动力的费用较高，且滤布的使用寿命短。该法脱水费用主要用于化学调理以及维修和替换滤布。污泥注入、压力、除滤饼、冲洗和滤机闭合为一周期，25h；操作压力0.40.8MPa。,7.5.3机械脱水设备板框压滤机,特点,7.5.3板框压over，带滤机,间歇型,7.5.3机械脱水设备带式压滤机,一种过滤性强的连续加压式过滤脱水机过滤的方法。把压力施加在滤布上，用滤布的压力和张力使污泥脱水，可连续生产。,浓缩段,压榨段,滤液,污泥,混凝剂,混合,滚压轴,污泥先经过浓缩（重力过滤），使污泥失去流动性，一面在压榨段被挤出滤布，浓缩段停留时间1020s，压榨时间15min.,对置滚压式带滤机,水平滚压式带滤机,连续型,水平滚压式带滤机,7.5.3机械脱水设备带式压滤机,三级皮带压滤机,连续型,三级皮带压滤机,7.5.3机械脱水设备带式压滤机,影响压滤机脱水效果的因素,连续型,7.5.3机械脱水设备带式压滤机,影响带式压滤机脱水的主要因素：1)助滤剂的种类用量；2)带速；3)压榨压力；4)滤带冲洗,1）助滤剂的种类数量：采用高分子混凝剂进行化学调节，使污泥充分凝絮。2）滤带行走速度：带速过快，压榨时间短，滤饼含水率高；带速过慢，降低生产能力，故应选择合适的带速。3）压榨压力：压榨压力直接影响滤饼的含水率。4）滤带冲洗：略。,压滤over，离心过滤,连续型,7.5.3机械脱水设备离心过滤机,原理：利用污泥颗粒与