第六章 污泥的处理与资源化

第六章污泥的处理与资源化 第1节污泥的分类 性质与产生量 第2节污泥处理处置基本方法 第3节污泥浓缩 第4节污泥的稳定 第5节污泥的调理 第6节污泥脱水 第7节污泥的干燥与焚烧 第8节污泥的处置与资源化 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 第1节污泥的分类 性质与产生量 1 污泥的分类 性质及主要指标 来源 处理目的 富含有机物 容易腐化 破坏环境 必须妥善处置 城市污水厂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 污泥性质表征参数 污泥性质表征参数 挥发性固体 用VSS表示 是指污泥中在600 C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 颗粒间的空隙水 约占污泥水分的70 可用浓缩等方法去除 颗粒间的毛细水 约占污泥水分的20 可用自然干化 机械脱水等方法去除 颗粒的吸附水 可用干燥等方法去除 颗粒内部水 可用焚烧等方法去除 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 污泥含水率计算几个重要公式 湿污泥比重 湿污泥比重 2 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 公式估算 1 初沉污泥量 式中 V 初沉污泥量 m3 d qv 污水流量 m3 d 沉淀池中悬浮物的去除率 0 进水中悬浮物浓度 mg L P 污泥含水率 污泥密度 以1000kg m3计 S 每人每天产生的污泥量 一般采用0 3 0 8L d 人 N 设计人口数 人 2 剩余活性污泥量 活性污泥法 1 剩余活性污泥量以VSS 挥发性固体 计 2 剩余活性污泥量以SS计 3 剩余活性污泥量以体积计 公式估算 3 污泥的水力特性及其输送 污泥输送中的阻力与流速和粘滞力有关 且粘滞力不为常数 为非牛顿流体 污泥在输送时的流态分为层流和紊流 层流区的摩阻损失随着污泥的含固率 挥发固体的含量提高和温度降低而增大 紊流区时认为摩阻损失对污泥和水相同而不致产生有影响的误差 一般流速至少为0 8m s 太小的流速导致摩阻损失更大 流速不大于2 4m s 流速太高不仅摩阻损失大 而且易磨损管道内壁 不同类型的污泥的压头损失的乘数 压力输泥管最小设计流速 对于长距离输送 可采用如下紊流公式计算 式中 hf 沿程摩阻损失 m L 管道长度 m D 管道直径 m 第2节污泥处理处置基本方法 污泥处理处置的原则1 使污水厂能正常运行 2 使有害有毒物质得到妥善处理或利用 3 使有机物得到稳定处理 4 综合利用 变害为利 总原则 减量 稳定 无害化及综合利用污泥处理处置常见工艺1 生污泥 浓缩 消化 自然干化 最终处理 2 生污泥 浓缩 自然干化 堆肥 最终处理 3 生污泥 浓缩 消化 机械脱水 最终处理 4 生污泥 浓缩 机械脱水 干燥焚烧 最终处理 5 生污泥 湿污泥池 最终处理 6 生污泥 浓缩 消化 最终处理 第3节污泥浓缩 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 一 重力浓缩 重力浓缩主要用于浓缩剩余活性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 设计参数 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 有刮泥机及搅动栅的连续重力浓缩池 1 中心进泥管 2 上清液溢流管 3 排泥管 4 刮泥机 5 搅动栅 重力浓缩理论 迪克 Dick 理论柯伊 克里维什理论肯奇理论 重力连续流浓缩池深度的设计 H 超高H1 阻滞区与上清液区高度Hw 压缩区高度Hs 池底坡度高度Hz H10 3mHw1 2 1 5m Hw的计算1 柯伊 克里维什法 2 罗伯茨法 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 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 2 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 通过气浮池断面的干固体量 单位为kg m2 h 或kg m2 d 气浮池污泥负荷 2 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 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 2 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 5m3 m2 h 2 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 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 重力浓缩与气浮浓缩的比较 例 某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3 d 含水率为99 3 泥温20 C 现采用回流加压溶气气浮法浓缩污泥 要求含固率达到4 压力容器罐的表压p为3 105Pa 试计算气浮浓缩池的面积A和回流比R 若浓缩装置改为每周运行7d 每天运行16h 计算气浮池面积 解 设计一座矩形的平流气浮浓缩池污泥流量qv 240m3 d 10m3 h 气浮浓缩池面积A污泥负荷取75kg m2 d 污泥密度为1000kg m3 则 气浮浓缩计算示例 2 回流比R据经验 气固比As取0 02 采用装设填料的压力罐 溶解效率f 0 9 20 时 空气饱和溶解度 入流污泥浓度 0为7000g m3代入 20 7 式 回流水量 溶气罐净体积 不包括填料 按溶气水停留3min计算 则 以水力负荷校核气浮池面积 符合要求 3 若浓缩池每天运行16h 则流量 污泥负荷仍取75kg m2 d 3 125kg m2 h 则 回流比 R 仍为380 回流水量 溶气罐净体积 以水力负荷校核气浮池面积 符合要求 三 离心浓缩法 转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数 剩余污泥机械浓缩 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 影响污泥厌氧消化的主要因素 1 pH和碱度 最佳为7 0 7 3 3 负荷 厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率 表达方式 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 5 有毒有害物质 两级高负荷率厌氧消化系统 沼气风机搅拌 消化池的构造 主要设备 消化池构造 浮动式盖消化池 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 消化池的设计计算 内容 池体设计 加热保温系统设计 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 消化池有效容积按有机负荷 Ns 计算 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 kgVSS d Ns 单位容积消化池污泥 VSS 负荷率 kgVSS 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 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 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 第5节污泥的调理 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 调理就是破坏污泥的胶态结构 减少泥水间的亲和力 改善污泥的脱水性能 2 污泥脱水性能的评价指标 1 比阻抗值r 当p为常数值时 可积分并整理成为下式 由此 比阻抗值的物理意义是单位干重滤饼的阻力 比阻抗值越大的污泥 越难过滤 其脱水性能也差 t V与V呈直线关系 其斜率为 2 毛细吸水时间 CST 其值等于污泥与滤纸接触时 在毛细管的作用下 水分在滤纸上渗透1cm长度的时间 以秒计 CST值测定装置示意图 3 加药调理法 1 调理剂种类 2 调理剂投加量的确定 作比阻抗r及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种 3 影响污泥调理效果的因素 污泥性质 调理剂品种 污泥调理条件 第6节污泥脱水 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 二 污泥的自然干化 1 污泥干化床的构造 污泥干化床 干化床面积 三 污泥的机械脱水及其设备 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 1 带式压滤机的构造 2 带式压滤机的选用 通常根据带式压滤机生产能力 污泥量来确定所需滤机宽度和台数 一般不少于2台 并需绘制脱水车间设备布置图 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 转筒式离心机构造图 污泥切割机 进泥螺杆泵 脱水用高分子絮凝剂 溶药与投加装置 加药螺杆泵 药液后稀释装置 卧螺离心脱水机 脱水上清液加入污泥储罐 污泥离心脱水机 脱水后的干泥 脱水机加药装置 2 转筒离心机的选择 根据离心机的处理能力 即每台机每小时处理湿污泥立方米数 或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的 3 板框压滤机 1 板框压滤机的构造 2 板框压滤机的选用 根据污泥量 过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置 滤板 滤框和滤布 板框压滤机 箱式板框压滤机 工作原理 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 污泥截留在介质表面 滤板 滤框和滤布组合后的工作状况示意图 第7节污泥的干燥与焚化 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 转筒式干燥器和焚化炉 污泥干燥 将脱水污泥通过处理 去除污泥中绝大部分毛细接合水 表面吸附水和内部结合水的方法 污泥经干燥处理后含水率从60 80 降低至10 30 左右 焚化 将干燥污泥中的吸附水和颗粒内部水及有机物全部去除 使含水率降至零 变成焚化灰 污泥在焚化前应有效地脱水干燥 如果采用污泥分化工艺 则前处理不必用污泥消化或其他稳定处理 以避免由于有机物减少而降低污泥的燃烧价值 污泥干燥与焚化是一种可靠而有效的污泥处理方法 但其设备投资和运行费用十分昂贵 至今 在我国很少有用于城市污水厂污泥焚化的实例 在