《排水工程》(下册)第四版课件

MunicipalSludgeDigesters 污泥的处理处置与利用 第8章污泥处理 主要内容 1 污泥的分类 性质及计算 2 污泥浓缩 3 污泥的厌氧消化 4 污泥的其它稳定措施 5 污泥的调理 6 污泥的干化与脱水 7 污泥的干燥与焚化 8 污泥的有效利用与最终处理 本次课的内容 1 污泥的分类 性质及计算 2 污泥浓缩本次课的重点难点 1 污泥含水率变化对容积的影响 2 污泥浓缩方法 第一节污泥的分类 性质及排除一 概述1 污泥产量约占处理水量的0 3 0 5 左右 以含水率为97 计 量 2 污泥中物质 1 有害有毒物质 寄生虫卵 病原微生物 细菌 合成有机物及重金属离子等 2 有用物质 植物营养原素 氮 磷 钾 有机物及水分等 3 污泥处理的目的 1 使污水处理厂能够正常运行 确保污水处理效果 2 使有害有毒物质得到妥善处理或利用 3 使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理 4 使有用物质能够得到综合利用 变害为利 总之 污泥处理的目的是使污泥减量 稳定 无害化及综合利用 4 污泥处理费用占水处理厂的全部建设的20 50 甚至70 5 污泥处理方案 1 生污泥一浓缩一消化一自然干化一最终处置 2 生污泥一浓缩一自然干化一堆肥一最终处置 3 生污泥一浓缩一消化一机械脱水一最终处置 4 生污泥一浓缩一机械脱水一干燥焚烧一最终处置 5 生污泥一湿污泥池一最终处置 6 生污泥一浓缩一消化一最终处置上述生污泥指未经消化处理的污泥 详见后述 污泥最终处置方法包括作为肥料施用于农田 森林 草地或沙漠改良 填地或投海 作为能源或建材 焚烧等 污泥处理方案的选择 应根据污泥的性质与数量 投资情况与运行管理费用 环境保护要求及有关法律与法规 城市农业发展情况及当地气候条件等情况 综合考虑后选定 二 污泥的分类 性质及性质指标 1 污泥的分类与性质 1 按成分分类污泥以有机物为主要成分沉渣以无机物为主要成分 2 按来源不同分 初次沉淀污泥来自初次沉淀池 剩余活性污泥来自活性污泥法后的二次沉淀池 腐殖污泥来自生物膜法后的二次沉淀池 以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥 这是污泥处理的主要对象 消化污泥生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后 称为消化污泥或熟污泥 化学污泥用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣 2 污泥的性质指标用于表示污泥性质的主要指标有 1 污泥含水率 2 挥发性固体 3 可消化程度 4 湿污泥相对密度与干污泥相对密度 5 污泥肥分 6 污泥重金属离子含量 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率 污泥的含水率一般都很高 比重接近于1 污泥的体积 重量及所含固体物浓度之间的关系 可用下式表示 式中p1 V1 Wl Cl 污泥含水率为p1时的污泥体积 重量与固体物浓度 p2 V2 W2 C2 污泥含水率变为p2时的污泥体积 重量与固体物浓度 1 污泥含水率 例题 污泥含水率从97 5 降低到95 时 求污泥体积解由 可见污泥含水率从97 5 降低至95 体积减少一半 上式适用于含水率大于65 的污泥 因含水率低于65 以后 体积内出现很多气泡 体积与重量不再符合上式关系 2 挥发性固体 或称灼烧减重 和灰分 或称灼烧残渣 挥发性固体近似地等于有机物含量 灰分表示无机物含量 3 可消化程度表示污泥中可被消化降解的有机物数量 Rd 可消化程度 pSl pS2 分别表示生污泥及消化污泥的无机物含量 pV1 pV2 分别表示生污泥及消化污泥的有机物含量 式中Vd 消化污泥量 m3 d pd 消化污泥含水率 取周平均值Vl 生污泥量 m3 d 取周平均值 p1 生污泥含水率 取周平均值 pV1 生污泥有机物含量 Rd 可消化程度 取周平均值 因此消化污泥量可用下式计算 4 湿污泥相对密度与干污泥相对密度湿污泥重量等于污泥所含水分重量与干固体重量之和 湿污泥比重等于湿污泥重量与同体积的水重量之比值 由于水的相对密度为1 所以湿污泥的相对密度可用下式计算 式中 湿污泥相对密度 p 湿污泥含水率 污泥中干固体物质平均相对密度 即干污泥相对密度干固体中 有机物 即挥发性固体 所占百分比及其相对密度分别用pv v表示 无机物 即灰分 的相对密度用rf表示 则干污泥平均相对密度rs可用下式计算 有机物相对密度一般等于1 无机物相对密度约为2 5 2 65 以2 5计 则上式可简化故湿污泥相对密度为确定湿污泥相对密度和干污泥相对密度 对于浓缩池的设计 污泥运输及后续处理 都有实用价值 例2已知初次沉淀池污泥的含水率为95 有机物含量为65 求干污泥相对密度和湿污泥相对密度 解 干污泥相对密度用下式计算湿污泥相对密度用下式计算 5 污泥肥分污泥中含有大量植物生长所必需的肥分 氮 磷 钾 微量元素及土壤改良剂 有机腐殖质 我国城市污水处理厂各种污泥所含肥分见下表 我国城市污水处理厂污泥肥份表 6 污泥重金属离子含量污泥中重金属离子含量 决定于城市污水中工业废水所占比例及工业性质 污水经二级处理后 污水中重金属离子约有50 以上转移到污泥中 因此污泥中的重金属离子含量一般都较高 故当污泥作为肥料使用时 要注意重金属离子含量是否超过我国农林业部规定的 农用污泥标准 下表列举我国城市污水处理厂污泥中重金属含量的范围 我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量 mg Kg 3 污泥量 污泥的水力特性及输送的计算 1 污泥量初次沉淀污泥量 式中V 初次沉淀污泥量 m3 d Q 污水流量 m3 d 去除率 C0 进水悬浮物浓度 mg L p 污泥含水率 沉淀污泥密度 以1000kg m3计 上式适用于初次沉淀池 二次沉淀池的污泥量也可近似地按该式计算 以80 计 剩余活性污泥量还可用用下式进行计算 消化污泥量 1 污泥输送的方法 管道 压力管道或重力管道 卡车 驳船 以及它们的组合方法 采用何种方法决定于污泥的数量与性质 污泥处理的方案 输送距离与费用 最终处置与利用的方式等因素 2 污泥的输送 管道 卡车 驳船输送综合经济比较表 2 污泥输送设备a 隔膜泵b 旋转螺栓泵c 螺旋泵d 混流泵e 多级柱塞泵f 离心泵 3 污泥流动的水力特性与水力计算1 污泥流动的水力特性污泥在含水率较高 高于99 的状态下 属于牛顿流体 流动的特性接近于水流 随着固体浓度的增高 污泥的流动显示出半塑性或塑性流体的特性 必须克服初始剪力 0以后才能开始流动 固体浓度越高 0值也越大 所以污泥流动特性不同于水流 污泥流动的阻力 在层流条件下 由于 0值的存在 阻力很大 因此污泥输送管道的设计 常采用较大流速 使泥流处于紊流状态 污泥流动的下临界速度约为1 1m s 上临界速度约为1 4m s 污泥压力管道的最小设计流速为1 0 2 0m s 2 压力输泥管道的沿程水头损失哈森 威廉姆斯 HazenWilliams 紊流公式hf 输泥管沿程水头损失 m L 输泥管长度 m D 输泥管管径 m v 污泥流速 m s CH 哈森 威廉姆斯系数 其值决定于污泥浓度 适用于各种类型的污泥 根据污泥浓度 查下表得 长距离管道输送时 由于污泥 特别是生污泥 浓缩污泥 可能含有油脂 固体浓度较高 使用时间长后 管壁被油脂粘附以及管底沉积 水头损失增大 为安全考虑 用哈森 威廉姆斯紊流公式计算出的水头损失值 应乘以水头损失系数K K值与污泥类型及污泥浓度有关 可查下图 根据计算所得水头损失值 选择污泥泵 由上图可知 污泥浓度在1 6 之间时 消化污泥的K值变化不大 约为1 0 1 5 生污泥及其浓缩污泥的K值提高较大 约为1 0 4 0之间 根据乘以K值后的水头损失值选泵 则运行更为可靠 例某城市污水处理厂的设计污泥流量为226 8m3 h 0 063m3 s 含水率98 污泥浓度为2 用管道输送至农场长期利用 管道长度为5km 求管道输送时的水头损失值 解因污泥流量为0 063m3 s 采用紊流状态输送污泥 取流速为2 0m s 管径为200mm 水头损失值用哈森 威廉姆斯紊流公式计算 因污泥含水率为98 即污泥浓度为2 查教材表8 4得系数CH 81 若输送的污泥是消化污泥 根据污泥浓度为2 查教材图8 3 得K 1 03 修正后的水头损失为 hf 1 03 238 5 245 6m若输送的污泥是生污泥 查教材图8 3 得K 1 2 修正后的水头损失值为hf 1 2 238 5 286 2m根据修正后的水头损失值选污泥泵 3 压力输泥管的局部水头损失 长距离输泥管道的水头损失 主要是沿程水头损失 局部水头损失所占比重很小 故可忽略不计 但污水处理厂内部的输泥管道 因输送距离短 局部水头损失必须计算 局部水头损失值的计算公式见下式 式中hi 局部阻力水头损失 m 局部阻力系数 见教材表8 5v 管内污泥流速 m s g 重力加速度9 8m s2 第二节污泥浓缩 一 概述初次沉淀池泥含水率介于95 97 剩余活性污泥达99 以上 因此污泥的体积非常大 对污泥的后续处理造成困难 污泥浓缩的目的在于减容 污泥中所含水分大致分为4类 1 颗粒间的空隙水 2 毛细水 即颗粒间毛细管内的水 3 污泥颗粒吸附水 4 颗粒内部水 污泥水分示意图 毛细水 吸附水内部水 空隙水 约占70 约占20 约占l0 降低含水率的方法有 1 浓缩法用于降低污泥中的空隙水 2 自然干化法和机械脱水法主要脱除毛细水 3 干燥与焚烧法主要脱除吸附水与内部水 二 重力浓缩 重力浓缩构筑物称重力浓缩池 根据运行方式不同 可分为连续式重力浓缩池 间歇式重力浓缩池两种 1 固体通量单位时间内 通过单位面积的固体重量叫固体通量 kg m2 h 当浓缩池运行正常时 池中固体量处于动平衡状态 见下图所示 单位时间内进入浓缩池的固体重量 等于排出浓缩池的固体重量 上清液所含固体重量忽略不计 通过浓缩池任一断面的固体通量 由两部分组成 一部分是浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量 另一部分是污泥自重压密所造成的固体通量 即 G Gu Gi 1 向下流固体通量 Gu uCiGu 向下流固体通量 kg m2 h u 向下流流速 即由于底部排泥导致产生的界面下降速度 m h Ci 断面I I处的污泥固体浓度 kg m3 由上式 Gu uCi 可见 当u为定值时 Gu与Ci成直线关系 见图8 7 b 中的直线1 GL Cu b 3 Cu CL a a CL Cm u 5m d 2 100 200 300 400 0 10 20 30 40 50 固体通量 kg m2 d 固体浓度 kg m3 b 2 自重压密固体通量 Gi viCiGi 自重压密固体通量 kg m2 h vi 污泥固体浓度为Ci时的界面沉速 m h 根据式 Gi viCi 可作Gi Ci关系曲线 见图8 7 b 中的曲线2 固体浓度低于500mg L时 不会出现泥水界面 故曲线2不能向左延伸 Cm即等于形成泥水界面的最低浓度 3 总固体通量浓缩他任一断面的总固体通量等于式 Gu uCi 和式 Gi viCi 之和 G Gu Gi uCi viCi Ci u vi 即图8 7中曲线1与2叠加得曲线3 图8 7 b 曲线3即用静态试验的方法 表征连续式重力浓缩池的工况 经曲线3的最低点b作切线截纵坐标于GL点 最低点b的横坐标为CL称为极限固体浓度 其物理意义是 固体浓度如果大于CL 就通不过这个截面 GL就是极限固体通量 其物理意义是 在浓缩池的深度方向 必存在着一个控制断面 这个控制断面的固体通量最小 即GL 其他断面的固体通量都大于GL 根据固体通量可以计算浓缩池的设计断面面积 A 浓缩池设计表面积 m2 Q0 入流污泥量 m3 h C0 入流污泥固体浓度 kg m3 GL 极限固体通量 kg m2 h Q0 C0是已知数 GL值可通过试验或参考同类性质污水厂的浓缩池运行数据 2 重力浓缩池的构造形式 1 间歇式重力浓缩池 2 连续式重力浓缩池 连续式重力浓缩池的其他形式 多层辐射式浓缩池 适用于土地紧缺的地区 多斗式浓缩池 3 设计计算 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 3 设计计算 A 面积计算B 水深有效水深一般采用4m 竖流式的水深按沉淀部分上升流速不大于0 1mm s进行核算 浓缩池的容积应按浓缩10 16小时核算 2 连续式污泥浓缩池 二 气浮浓缩法 气浮浓缩法主要适用于密度接近于1 疏水的污泥 或容易发生膨胀的污泥 一般多采用的是压力溶气气浮法 三 离心浓缩法 离心浓缩法是利用污泥中的固体即污泥与其中的液体即水之间的密度有很大的不同 因此在高速旋转的离心机中具有不同的离心力 从而可以使二者分离 一般离心浓缩机可以连续工作 污泥在离心浓缩机中的HRT仅为3min 而出泥的含固率可达4 以上 即出泥的含水率可以达到96 以下 离心筛网浓缩器 微孔滤机浓缩 第三节污泥的厌氧消化 主要内容 1 厌氧消化的机理 2 厌氧消化动力学 3 厌氧消化的影响因素 4 厌氧消化池池形 构造与设计 5 消化池的运行与管理重点难点 1 厌氧消化的机理 2 厌氧消化的影响因素 3 厌氧消化池池形 构造与设计 1 三阶段消化理论 一 厌氧消化的机理 1 第一阶段碳水化合物 脂肪 蛋白质 在水解发酵菌作用下 糖类 脂肪酸 氨基酸 水和二氧化碳 参与反应的微生物 细菌 原生生物和真菌 纤维素分解菌 最重要的一步 产物CO2 H2 已醇 碳水化合物分解菌 产物是葡萄糖 蛋白质分解菌 生成氨基酸 脂肪分解菌 脂肪酸 2 第二阶段脂肪酸在产氢产乙酸菌作用下 H2 CO2 乙酸 参与反应的微生物 产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌产物 乙酸 甲烷 CO2 H2 3 第三阶段通过两组生理不同的产甲烷菌的作用 产生CH41 一组把H2和CO2转化为CH44H2 CO2 CH4 2H2O 1 3 CO2还原2 一组对乙酸脱羧产生CH42CH3COOH 2CH4 2CO2 2 3 乙酸脱羧参与反应的微生物 产甲烷细菌主要产物 CH4产甲烷细菌属于绝对厌氧菌 复杂有机物 较高级有机酸 H2 乙酸 CH4 水解与发酵 4 76 20 24 52 28 72 生成甲烷 生成乙酸与脱氢 第一阶段 第二阶段 第三阶段 有机物厌氧消化模式图 2 模式图 二 厌氧消化动力学 在厌氧消化条件下 BOD5的去除也遵循一级反应动力学规律 由于甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控制因素 因此 厌氧消化反应动力学是以该阶段作为基础建立的 厌氧消化反应动力学方程式 dS dt 底物去除速率 质量 体积 时间 k 单位质量底物的最大利用速率 质量 细菌质量 S 可降解的底物 质量 体积 Ks 半速度常数 质量 底物体积 即在生长速率等于最大生长速率1 2时的底物浓度 X 细菌浓度 质量 体积 dx dt 细菌增长速率 质量 体积 时间 Y 细菌产率 细菌质量 底物质量 b 细菌衰亡速率系数 d 1 细菌净比增殖速率 1 d 用上式进行物料衡算 可推导出细菌增殖速率与生物体平均停留时间之间的关系式 即 解上式得 底物降解效率E按下式计算 三 厌氧消化的影响因素 因甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因素 因此厌氧反应的各项影响因素也以对甲烷菌的影响因素为准 1 温度 甲烷菌对于温度的适应性 可分为两类 即中温甲烷菌 适应温度区为30 36 高温甲烷菌 适应温度区为50 53 厌氧消化分为中温消化和高温消化 消化反应与温度之间的关系是不连续的 温度与有机物负荷 产气量关系见下图 中温消化条件下 挥发性有机物负荷为0 6 1 5kg m3 d 产气量约l 1 3m3 m3 d 高温消化条件下 挥发性有机物负荷为2 0 2 8kg m3 d 产气量约3 0 4 0m3 m3 d 中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围为1 5 2 0 当有3 的变化时 就会抑制消化速率 有5 的急剧变化时 就会突然停止产气 使有机酸大量积累而破坏厌氧消化 消化温度与消化时间的关系 消化时间是指产气量达到总量的90 所需时间 两者关系下图 由图可见 中温消化的消化时间约为20d 30d 高温消化约为10d 15d 因中温消化的温度与人体温接近 故对寄生虫卵及大肠菌的杀灭率较低 高温消化对寄生虫卵的杀灭率可达99 对大肠菌指数可达10 100 能满足卫生要求 卫生要求对蛔虫卵的杀灭率95 以上 大肠菌指数10一100 2 生物固体停留时间 污泥龄 与负荷 c Mr eMr 消化池内总生物量 e Me t 消化池每日排出的生物量 Me 排出消化池的总生物量 kgt 排泥时间 d厌氧消化效果的好坏与污泥龄有直接关系消化池的容积负荷和水力停留时间 即消化时间 的关系见下图 有机物降解程度是污泥龄的函数 而不是进水有机物的函数 消化池的容积设计应按有机负荷污泥龄或消化时间设计 所以只要提高进泥的有机物浓度 就可以更充分地利用消化池的容积 由于甲烷菌的增殖较慢 对环境条件的变化十分敏感 因此 要获得稳定的处理效果就需要保持较长的污泥龄 消化池的有效容积 V Sv S Sv 新鲜污泥中挥发有机物重量 kg dS 挥发性有机物负荷中温 0 6 1 5kg m d高温 2 0 2 8kg m d 消化池的投配率是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数 投配率是消化时间的倒数 投配率过高 消化时间短 消化池内脂肪酸可能积累 pH下降 污泥消化不完全 产气率降低 投配率过低 消化时间长 污泥消化较完全 产气率较高 消化池容积大 基建费用增高 根据我国污水处理厂的运行经验 城市污水处理厂污泥中温消化的投配率以5 8 为宜 相应的消化时间为1 5 20d 1 8 12 5d高温消化投配率 10 16 3 搅拌和混合 作用 1 细菌与污泥充分混合 2 使整个消化池内的温度 底物 甲烷细菌分布均匀 3 避免在消化池的表面结成泥壳 加速消化气的释放搅拌的方法 般有 泵加水射器搅拌法 消化气循环搅拌法混合搅拌法等 4 碳氮比 污泥细胞的分子式 C5H7NO3即C N 5 1 一般C N在 10 20 1时 消化效果比较好 C N高 细胞的氮不足 缓冲能力下降 PH下降C N低 氮量上升 铵盐积累 抑制消化 初次沉淀池的碳氮比为10 1 剩余污泥的碳氮比为5 1 因此剩余污泥单独消化时效果较差 农村沼气池 用粪便消化时 含氮量过高 碳氮比太低 因此必须投加杂草 茎杆等提高碳氮比 增加产气量 消化池中有机酸累积时 要消耗大量的HCO3 使消化液的缓冲能力下降甚至丧失 碱度降低 即预示着pH值要下降 所以测定碱度可以预知消化进行的情况如何 5 氮的守恒与转化 消化系统的硝酸盐氮都将被还原成氮气而存在于消化气中 由于细胞的增殖很少 故只有很少的氮转化为细胞 C5H7NO3 大部分可生物降解的氮转化为消化液中的NH3 因此 消化液中的氮的浓度都高于进入消化池的原污泥 6 有毒物质 任何一种物质对甲烷消化都有两方面的作用 1 促进甲烷细菌生长的作用 2 抑制甲烷细菌生长的作用 关键在于它们的浓度界限 即毒阈浓度 低于毒阈浓度下限 对甲烷细菌生长行促进作用 在毒阈浓度范围内 有中等抑制作用 如果浓度是逐渐增加 则甲烷细菌可被驯化 超过毒阈浓度上限 对甲烷细菌有强烈的抑制作用 有毒物质主要有 重金属离子 阴离子 主要是S2 氨 7 pH值与酸碱度 甲烷细菌的适宜pH为6 6 7 8 最佳pH在6 8 7 2之间 pH下降至5以下 对甲烷细菌有毒害作用 如果有一段pH较低 甲烷细菌会大量死亡 即使pH恢复至中性 厌氧消化效率也不易恢复 而在高pH值时 如高于7 8 只要恢复到中性 甲烷消化的效率就能很快恢复 高碑店污水处理厂 1 池形消化池的基本池形有圆柱形和蛋形两种 四 厌氧消化池池形 构造与设计 德国柏林某污水处理厂 大型消化池可采用蛋形 容积可做到10000m3以上 蛋形消化池的优点 搅拌充分 均匀 无死角 污泥不会在池底固结 池内污泥的表面积小 即使生成浮渣 也容易清除 在池容相等的条件下 池子总表面积比圆柱形小 故散热面积小 易于保温 蛋形的结构与受力条件最好 如采用钢筋混凝土 结构 可节省材料 防渗水性能好 聚集沼气效果好 蛋形壳体曲线做法如下图所示 2 构造与设计 消化池的构造主要包括污泥的投配 排泥及溢流系统 沼气排出 收集与贮气设备 搅拌设备及加温设备等 1 投配 排泥与溢流系统1 污泥投配 生污泥需先排入消化池的污泥投配池 然后用污泥泵抽送至消化池 污泥投配池一般为矩形 至少设两个 池容根据生污泥量及投配方式确定 常用12h的贮泥量设计 投配池应加盖 设排气管及溢流管 如果采用消化池外加热生污泥的方式 则投配池可兼作污泥加热池 2 排泥 消化池的排泥管设在池底 依靠消化池内的静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置 3 溢流装置 消化池必须设置溢流装置 及时溢流 以保持沼气室压力恒定 溢流装置必须绝对避免集气罩与大气相通 溢流装置常用形式有倒虹管式 大气压式及水封式等3种 溢流装置的管径一般不小于200mm a 倒虹管式b 大气压式c 水封式 2 沼气收集与贮存设备 3 搅拌没备搅拌的目的 1 使池内污泥温度与浓度均匀 防止污泥分层或形成浮渣层 2 缓冲池内碱度 从而提高污泥分解速度 混合均匀的标志 池内各处污泥浓度相差小于10 搅拌方法 沼气搅拌 泵加水射器搅拌及联合搅拌 搅拌方式 1 连续搅拌 2 间歇搅拌 在5 10h内将全池污泥搅拌一次 1 泵加水射器搅拌 2 联合搅拌法就是把生污泥加温 沼气搅拌联合在一个装置内完成 推荐使用这种搅拌方法 3 沼气搅拌 优点 搅拌比较充分 可促进厌氧分解 缩短消化时间 4 加温设备及计算自学 3 两级厌氧消化 两级消化是根据消化过程沼气产生的规律进行设计 目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量 在消化的前8d 产生的沼气量约占全部产气量的80 因此 可以把消化池设计成两级第一级消化池 有加温 搅拌设备 并有集气罩收集沼气 然后把排出的污泥送入第二级消化池 第二级消化池 没有加温与搅拌设备 依靠一级消化的余热继续消化 消化温度约为20 26 产气量约占20 可收集或不收集 由于不搅拌 所以第二级消化池有浓缩的功能 一级与二级的体积比为 1 1 2 1 3 2 4 两相厌氧消化 把第一 二阶段与第三阶段分别在两个消化池中进行 使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境 优点 池容积小 加温与搅拌能耗少 运行管理方便 消化更彻底 自学 5 消化池的运行与管理6 自然消化 双层沉淀池 殷霍夫池 第四节污泥的好氧消化 污泥的好氧消化技术对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法 但需要大量供氧 因而能耗较大 运行费用高 所以一般只适用于小规模的废水厂 了解 其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段 通过自身氧化降低污泥中的有机物的含量 使污泥达到稳定化 其反应方程式如下 C5H7NO2 5CO2 NO3 3H2O H 只有约80 的细胞组织能被氧化 剩余的20 则是不能被生物降解的根据所采用的氧气来源的不同 又可分为空气好氧稳定和纯氧稳定法 第五节沼气利用 主要用途 1 用于消化池污泥加温 2 发电 自学 污泥干化与脱水主要内容 1 污泥干化场2 污泥机械脱水方法与设备重点难点 1 污泥机械脱水方法2 脱水造成压力差推动力的方法 第六节污泥自然干化 污泥经浓缩或消化后 尚有95 97 含水率 体积很大 如不用管道输送 应降低含水率 污泥脱水与干化方法 1 自然干化 2 机械脱水 一 污泥自然干化场的分类与构造 干化场可以分为自然滤层干化场与人工滤层干化场两种 前者适用于自然土质渗透性能好 地下水位低的地区 注意对地下水的污染 后者的滤层 是人工铺设的 又可分为敞开式干化场与有盖式干化场两种 人工滤层干化场的构造示于下图 它由不透水底层 排水系统 滤水层 输泥管 隔墙及围堤等部分组成 有盖式的 设有可移开 晴天 或盖上 雨天 的顶盖 二 干化场的脱水特点及影响因素 1 脱水途径主要依靠渗透 蒸发 撇除渗透 2 3d完成 含水率下降到85 蒸发 约1周完成 含水率下降到75 2 影响因素 1 气候条件 降雨量 蒸发量 2 污泥性质消化污泥渗透性能好 初沉池污泥主要依靠蒸发脱水 三 干化场的设计1 确定总面积数与分块数2 设计参数 面积负荷m3 m2 a 3 分块数大于等于干化天数 保证每天排泥用1块干化场 1 巴氏消毒法 低热消毒法 2 石灰稳定法3 加氯消毒法 自学 第七节污泥消毒 一 机械脱水前的调理 1 调理的目的改善污泥脱水性能 减少水与污泥固体颗粒之间的结合力 加速污泥脱水过程 2 调理的方法 化学法 有机 无机 微生物混凝剂 热热处理法 冷冻法 其他方法 超声波处理 淘洗法 第八节污泥的机械脱水 二 机械脱水的基本原理与比阻 1 原理污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力 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介质上 形成滤饼 从而达到脱水的目的 造成压力差推动力的方法有4种 依靠污泥本身厚度的静压力 如干化场脱水 在过滤介质的一面造成负压 如真空吸滤脱水 加压污泥把水分压过介质 如压滤脱水 造成离心力 如离心脱水 卡门过滤基本方程式V 滤液体积 m3t 过滤时间 sp 过滤压力 kg m2A 过滤面积 m2 滤液的动力粘滞度 kg s m2 滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量 kg m3r 比阻 m kg 单位过滤面积上 单位干重滤饼所具有的阻力称比阻 Rf 过滤介质的阻抗 1 m2 2 比阻 在压力一定的情况下 t V与V成直线关系 t V a b v 0 斜率 截距 比阻值 三 脱水方法与设备 污泥机械脱水方法有真空吸滤法 压滤法和离心法等 其基本原理相同 1 真空过滤脱水 真空过滤脱水目前应用较少 使用的机械称为真空过滤机 可用于经预处理后的初次沉淀污泥 化学污泥及消化污泥等的脱水 真空过滤机脱水的特点是能够连续生产 运行平稳 可自动控制 主要缺点是附属设备较多 工序较复杂 运行费用较高 2 压滤脱水 压滤脱水采用板框压滤机 它的构造较简单 过滤推动力大 适用于各种污泥 但不能连续运行 压滤机可分为人工板框压滤机和自动板框压滤机两种 人工板框压滤机 需一块一块地卸下 剥离泥饼并清洗滤布后 再逐块装上 劳动强度大 效率低 自动板框压滤机 上述过程都是自动的 效率较高 劳动强度低 3 滚压脱水 用于污泥滚压脱水的设备是带式压滤机 其主要特点是把压力施加在滤布上 用滤布的压力和张力使污泥脱水 而不需要真空或加压设备 动力消耗少 可以连续生产 这种脱水方法 目前应用广泛 带式压滤机基本构造见下图 滚压的方式有两种 一种是滚压轴上下相对 压榨的时间几乎是瞬时 但压力大 另一种是滚压轴上下错开 依靠滚压轴施于滤布的张力压榨污泥 压榨的压力受张力限制 压力较小 压榨时间较长 但在滚压的过程中对污泥有一种剪切力的作用 可促进泥饼的脱水 4 离心脱水 离心脱水 脱水的推动力是离心力 推动的对象是固相 离心力的大小可控制 比重力大几百倍甚至几万倍 因此脱水的效果也比浓缩好 离心脱水原理与离心机分类 离心力与重力的比值称为分离因素 用表示离心机的分类 按分离因数的大小可分 1 为高速离心机 3000 2 中速离心机 1500 3000 3 低速离心机 1000 1500 按几何形状不同可分为转筒式离心机 盘式离心机 板式离心机等 污泥脱水常用的是低速锥筒式离心机低速离心机是20世纪70年代开发的 专用于污泥脱水 因污泥絮体较轻且疏松 如采用高速离心机容易被甩碎 第九节污泥的干燥与焚化 污泥脱水 干化后 含水率还很高 体积很大 为了便于进一步的利用与处理 可作干燥处理或焚烧 干燥处理后 污泥含水率可降至约20 左右 体积可大大减小 便于运输 利用或最终处理 污泥干燥与焚烧各有专用设备 也可在同一设备中进行 污泥干燥器分类 1 根据干燥介质与污泥流动方向分类干燥介质与污泥在干燥器中流动方向有并流 逆流与错流等3种 2 根据形状分类根据干燥器形状可分为回转圆筒式 上述并流干燥器 逆流干燥式及错流干燥器均属此类 急骤干燥器以及带式干燥器等3种 回转圆筒式干燥器 脱水污泥经粉碎机1与回流的干燥污泥混合预热后进入回转圆筒干燥器2 干燥后的污泥经卸料室3 废气经