第十五章 污泥.ppt

第十五章污泥 主讲内容 第一节概述第二节污泥的处置与资源化 第一节概述 定义污泥 是在给水和废水处理中产生的各类沉淀物漂浮物等 分类 1 按污泥来源 给水污泥 生活污泥 工业废水污泥 2 按污泥的成分 有机污泥 无机污泥 3 按污泥的性质 亲水性污泥 疏水性污泥 4 按污泥从水中的分离过程 沉淀污泥 生物污泥 5 按污泥所处的处理阶段 生污泥 浓缩污泥 消化污泥 脱水污泥和干污泥 二 污泥的性质 1 物理性质 1 含水率污泥含水率 是指单位污泥所含水分的百分数 2 密度污泥的密度 是指单位体积污泥的质量 污泥含水率较高时 污泥密度基本不变 这时污泥的体积 质量和含水率存在一定的比例关系 即 V1 V2 W1 W2 100 P2 100 P1 3 比阻 污泥比阻 是指单位质量的污泥 在一定的压力下过滤时 在单位过滤面积上所受到的阻力 即 av 2 p A2 kb 式中 p为过滤压力 N m2 A为过滤面积 m2 kb为斜率 s m6 为滤液动力黏度 N s m2 为滤液所产生的滤饼干质量 kg m3 4 污泥水分结合能 污泥水分结合能 是指污泥中水分气化所需能量与等质量纯水企划所需能量之间的差值 5 水力特性 污泥的水力特性 是指污泥的流动性和可混合性 主要受粘度和流速的影响 2 化学性质 污泥基本理化成分污泥基本理化成分包括酸碱度 干固体含量 有机物含量及容重等 见表15 2 2 植物养分 给水污泥所含植物养分非常有限 污水厂污泥含有丰富的植物养分 可转化为植物培养基质 施用到农田中 但污泥中也富集了污水中的重金属和有机化合物等有害物质 3 热值 3 生物性质 1 生物含量 2 污泥可生化性污泥可生化性采用可生化度表示 污泥的可生化度 Pvss hi指污泥中科被生物降解的有机物含量 即Pvss 1 cvssl cvss0 100 第二节污泥的处置与资源化 一 污泥中水分的存在形式 1 间隙水 间隙水是指被大小污泥颗粒包围的水分 约占污泥中水分的70 它不与污泥直接结合 因而容易与污泥分离 此类水分通过重力浓缩即可显著减少 2 毛细管结合水 毛细结合水是指水在固体颗粒接触面上由毛细压力结合 或充满于固体颗粒本身裂隙中的水分 约占污泥中水分的20 此类水的去除需要施以与毛细水表面张力相反方向的作用力 如离心机的离心力等 3 表面吸附水 表面吸附水是指粘附在污泥小颗粒表面的水分 此类水分比毛细结合水更难分离 需采用加热法进行分离 4 内部水 内部水是指微生物细胞内部的水分 去除内部水必须破坏细胞结构 所以使用机械方法难以奏效 可以采用加热或冷冻等措施将其转化为外部水后处理 也可以通过好氧氧化 厌氧消化等微生物分解手段予以去除 污泥中水分与污泥颗粒结合的强度由大到小的顺序为 内部水 表面吸附水 楔形毛细管结合水 裂纹毛细管结合水 间隙水 该顺序也表示污泥脱水的难易程度 二 污泥调理 污泥调理 是采用物理 化学或者生物的方法通过压缩絮体的体积 改变絮体的亲水性 代谢絮体中的胶体物质等途径 使絮体的间隙水和吸附水分减少 从而有利于污泥浓缩和脱水 调理方法包括化学调理 温差调理 生物絮凝调理和淘洗 1 化学调理 化学调节法 化学调节法是在污泥中加入适量的助凝剂 混凝剂等化学药剂 使污泥颗粒絮凝 改善污泥的脱水性能 助凝剂一般不起混凝作用 其主要作用是调节污泥的pH 改变污泥颗粒的结构 破坏胶体的稳定性 提高混凝剂的混凝效果 混凝剂的主要作用是通过中和污泥胶体颗粒的电荷和压缩双层厚度 减少粒子和水分的亲和力 使污泥解稳 改善其脱水性 2 温差调理 1 加热加压调理加热加压调理法 污泥加热加压调理是将污泥加热 使污泥中的细胞物质破坏分解 细胞膜中内部水游离出来 亲水性有机胶体物质解体 从而提高污泥脱水性能的过程 按加热温度不同 可分为高温加压调理法和低温加压调理法两种 高温加压调理法是把污泥升温至170 200 加压压力为1 0 1 5MPa 反应时间为40 120min 调理后的污泥含水率可降至80 87 但实践证明 反应温度升至175 以上时 设备易产生结垢 热交换效率降低 分离液中溶解性物质增多 致使分离液处理困难 2 冷冻 融化调理 冷冻调理是将污泥交替进行冷冻与融化来改变污泥的物理结构 使胶体脱稳凝聚且细胞膜破裂 细胞内部水分得到游离 从而提高污泥的脱水性能 3 生物絮凝调理 生物絮凝调理 是采用微生物絮凝剂作为调理剂 使污泥颗粒絮凝 从而改善污泥脱水性能 微生物絮凝剂包括微生物细胞 微生物细胞提取物 微生物细胞代谢产物等 4 淘洗 泥淘洗是用河水或处理水洗涤污泥 降低污泥中的碱度和黏度 以节省混凝剂用量 污泥淘洗仅适用于消化污泥 由于污泥在消化过程中产生大量重碳酸钙 其碱度可达生污泥的30倍以上 若直接化学调理 将消耗大量混凝剂 但采用淘洗法又需增加淘洗池等构筑物 造价提高与节约的混凝剂费用接近 故淘洗调节法目前已被淘汰 新设计的污泥处理厂不再采用该法 三 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 经浓缩后的污泥近似糊状 仍保持流动性 常采用重力浓缩法或气浮法 1 重力浓缩 重力浓缩采用污泥浓缩池 有连续式和间歇式两种 浓缩池的构造类似沉淀池 大多采用直径为5 20米的圆池 内设搅拌机械作缓慢搅拌 污泥在浓缩池中的停留时间 一般为12小时左右 浓缩池的表面污泥固体负荷率 视污泥性质而不同 初次沉淀池污泥为100 150公斤 米2 日 活性污泥为20 40公斤 米2 日 在浓缩池中 固体颗粒借重力下降 水分从泥中挤出 浓缩污泥从池底排出 污泥水从池面堰口外溢 连续式 或从池侧出水口流出 2 气浮浓缩 和重力浓缩法相反 使污泥颗粒附上微细气泡而上浮至水面 然后用刮板将浓缩污泥刮入排泥槽 污泥水则从池底流出 见气浮 对于颗粒比重仅略大于1的污泥 如活性污泥和需气消化法的污泥 本法尤为适用 气浮浓缩常用溶气气浮法 设备有气浮池 加压泵 溶气罐和减压释气器 阀 溶气压力一般为0 3 0 5兆帕 每平方米气浮池每日处理的固体量 对一般污水污泥为100 200公斤 对活性污泥为25 100公斤 为提高气浮浓缩效果 亦可投加混凝剂 四 污泥脱水与干化 浓缩后的污泥含水量仍然高达95 左右 呈流动状态 体积大 后续运输和处理都很困难 因此需要脱水 污泥的机械脱水方法包括真空过滤脱水 压滤脱水 滚压脱水和离心脱水 1 真空过滤脱水 真空过滤脱水 是利用抽真空方法造成过滤介质两侧压力差 形成脱水动力进行脱水普遍使用的是转鼓式真空过滤机 转鼓式真空过滤机 2 压滤脱水 压滤脱水 指滤液在压力作用下 通过滤布 沿沟槽与孔道排出压滤机 从而使污泥脱水 主要有板框压滤机和带式压滤机 板框压滤机 带式压滤机 3 离心脱水 离心脱水 是利用污泥中的固体 液体存在密度差 他们在相同的离心力作用下产生的离心加速度不同 从而导致污泥颗粒与水之间的分离 按离心原理可分为离心过滤机 离心沉降脱水和沉降过滤式离心机三种 常用的污泥分离设备 倒追分离版型离心机螺旋卸料离心机 4 干化 自然干化是一种广泛采用的简单方法 缺点是效率低 处理量有限 目前污泥的自然干化已转为机械干化 污泥干化场 五 污泥减量化技术 污泥减量化技术 是指将污泥 具有生命的有机物 作为内能源 将其消除在废水处理系统中 从根本上减少污泥的产生量 根据生物处理工艺中影响剩余污泥产生的可能途径 将污泥减量技术分为降低细菌合成量的解偶联技术 增强微生物利用二次基质进行隐性生长的各种溶胞技术和利用食物链作用强化微型动物对细菌不是的技术 1 解偶联技术 投加解偶联剂高So X0条件下的解偶联改变污泥所处环境其他解偶联技术 2 通过溶胞强化细菌自身氧化速率 化学溶胞作用臭氧氯气酸 碱2 物理溶胞技术3 生物溶胞技术 3 利用微型动物对污泥减量化 六 污泥资源化和无害化技术 1 污泥土地利用技术污泥的土地利用是将经过妥善处理至符合一定标准的污泥或其产品作为肥料或土壤改良材料 用于农田利用 园林绿化利用或土地改良等场合 是一种积极的 可持续的污泥最终处置模式 污泥的诸多特性决定了其具备土地利用的价值 这些特性包括 1 污泥中含有的养分和微量元素可提高土壤肥力 促进植物生长 2 污泥中含大量基本矿物质组成与土壤相似的腐殖质 经预处理后 具有接近土壤的土力学特性 可行效改善土壤的物现 化学环境条件和结构状况 可提高土壤的阳离子交换量 改善土壤对酸碱的缓冲能力 提高土壤的保水 保肥和通透性 3 土壤生态系统的自净作用 包括生物 物理和化学等过程 生物降解 化学络合 氧化 还原 物理吸附等 抑制一些污泥中致病生物的生长并使其失活 使污泥中大部分有机物矿化和虎殆化 同时还可以限制重金属的迁移 扩散与生物可利用特性等 2 污泥制水泥技术 其生产所用原料尽可能少用天然资源 大量使用脱水污泥 废渣 垃圾 尾矿碴等废弃物 2 生产和使用过程中有利于保护和改造自然环境 治理污染 3 可使废弃物再生资源化并可回收利用 4 产品设计以改善生活环境 提高生活质量为宗旨 即产品不仅不危及人体健康 而且应有益于人体健康 产品具有多功能化 如阻燃 防火 调温 调湿 消声 防射线等 5 具有良好的使用性能 满足各种建设的需要 生态水泥从材料设计 制备 应用 直至废弃物处理 全过程都与生态环境相协调 都以促进社会和经济的可持续发展为目标 3 污泥焚烧 污泥减容的主要方法是浓缩 脱水以及焚烧 污泥焚烧在日本 德国 奥地利等国应用比例较高 日本