《环境工程学》污泥的处理与处置备课讲稿.doc

环境工程学污泥的处理与处置备课讲稿 污泥处理、处置与利用重点污泥分类、特征与性质、污泥的各种浓缩方法与计算、污泥的稳定化处理。 难点污泥消化17.7污泥的干化与脱水17.1概述17.2污泥的分类、性质与计算17.3污泥浓缩17.4污泥的厌氧消化17.5污泥的其他稳定措施17.6污泥的调理17.8污泥的干燥与焚化17.9污泥的有效利用与最终处置17.1概述?污泥的数量0.3%-0.5%（以含水率97%计）?污泥中的物质有毒有害（虫卵、微生物、重金属、有机物等），有用物质（N、P、K、有机物等）?污泥处理的目的减量化，稳定化，无害化及综合利用?投资为总投资的20-70%?处理方案应综合考虑17.1.1污泥处理的一般原则1.减量化2.稳定化3.无害化4.资源化17.1.2污泥处理与处置的基本方法17.1.3污泥处理与处置的基本流程1.浓缩2.稳定3.调理4.脱水1.生污泥浓缩消化自然干化最终处理2.生污泥浓缩消化机械脱水最终处理3.生污泥浓缩消化最终处置4.生污泥浓缩自然消化堆肥最终处置5.生污泥浓缩机械脱水干燥、焚化处置最终处置返回17.2.2污泥的性质指标3.挥发性固体（灼烧减量）有机物含量灰分（灼烧残渣）无机物含量4.可消化程度表示污泥中可被消化降解的有机物数量1.定义污泥中水分的重量与污泥总重量之比百分数2.表达式V1W1100-P2C2V2W2100-P1C1=其中V体积；W重量；P含水率；C固体物浓度污泥含水率污泥肥分污泥肥分（N、P、K）和微量元素，土壤改良（腐殖质）湿污泥比重与干污泥比重P-湿污泥含水率，%;Pv与与v，:干物质中有机物所占百分比及其比重f无机物的比重。 2.湿污泥比重1.干污泥比重泥中干固体平均比重s=250/100+1.5Pv=湿污泥重量/同体积的水重量=P+(100-P)/P+(100-P)/s=100s/Ps+(100-P)=25000/250P+(100-P)(100+1.5Pv)干固体中100/s=Pv/v+(100-Pv)/f污泥重金属离子含量二级处理后，50%重金属存在污泥中，注意重金属离子不超标问题。 17.2.3污泥量的计算初沉池污泥量剩余活性污泥量其中X挥发性剩余污泥量（kg/d）干重f=MLVSS/MLSS=0.75Xr回流污泥浓度（g/l）其中Q污水流量(m?/d)去除率（%）C0进水悬浮物浓度（mg/l）P含水率沉淀污泥密度(kg/m?)V(m?/d)=100C0Q/10?(100-P)Qs=X/fXr17.2.4污泥流动的水力特性与水力条件污泥流动的水力特征污泥的输送1.含水率99%的状态，流动的特性接近水流2.层流时，阻力很大。 紊流状态时，阻力较小。 设计时，要用大流速，处于紊流状态，下临界速度1.1m/s，上临界速度1.4m/s；因此污泥管道的最小设计流速1.0-2.0m/s。 1、管道输送?输送的目的地很稳定?污泥的流动性很好，含水率较高?所含油脂成分较少,污泥的腐蚀性低?污泥的流量较大30m?/h重力管道坡度0.01-0.02，d不小于200mm驳船适用于不同的含水率的污泥 2、污泥输送设备（ （1）隔膜泵 （2）螺旋泵等污泥流动的水力计算 1、压力输送管道的沿程水头损失哈森紊流公式h f=6.82(L/D1.17)(v/C H)1.85其中h f沿程损失（m）L长度（m）D管径C H哈森系数，由污泥浓度决定 2、压力输送管的局部水头损失hi=V?/2g(厂外主要沿程损失)返回17.3污泥浓缩1.初沉池污泥含水率95-97%剩余污泥含水率达99%以上2.浓缩池的目的:减小容积3.污泥的水分颗粒间隙水70%毛细水（颗粒间毛细内的水）20%污泥颗粒吸附水和颗粒内部水10%4.降低含水率的方法浓缩法降低污泥中的间隙水（浓缩是为了减容）脱水和自然干化法脱去毛细水干燥与焚烧法吸附水和内部水17.3.1污泥重力浓缩重力浓缩理论1.迪克（Dick）理论固体通量单位时间内，通过单位面积的固体重量kg/m?.h通过浓缩池任一浓缩断面i的固体通量G等于向下流固体通量Gu和自重压密固体通量Gi之和G=Gu+Gi=uCi+ViCi向下流固体通量（底流牵动通量）Gu=uCi式中Ci通过1-1断面的污泥固体浓度(kg/m?)；u向下流流速(m/h)自重压密固体通量（固体舒流通量）Gi=ViCi Vi为固体浓度为Ci时的界面沉速，当Ci0.2Mpa污泥面0.2-0.3m以下，吸泥量（生）13-5，池径大于10m，可设21m以上的水射器。 联合搅拌（推荐使用）生污泥加温与沼气搅拌沼气搅拌5-7m?/min.1000m?池容，气流速度7-15m/s加热设备及计算1.加温方法直接通入热水及蒸气，增加含水率，局部污泥温度高盘管加热盘管外壁结壳内外套管加热2.热工计算所需总热量提高生污泥温度的耗热量Q1池体本身的耗热量Q2管道，热交换等耗热量Q3热交换器的设计热水锅炉的选择1.方法投配率消化池有机负荷2.计算V=w/n（W每日投加新鲜污泥量）V=Sv/S Sv为新鲜污泥中挥发性有机物重量S为单位池容内均匀分解有机物的数量（挥发性有机物负荷）中温消化S0.6-1.5kg/m?.d高温消化S2.0-2.5kg/lm?.d消化容积计算17.4.6消化池的运行管理消化污泥的培养与驯化正常运行的化学指标1.逐步培养法初沉污泥+浓缩后的活性污泥投入消化池加热30-40d2.一次培养法池塘污泥，经22mm孔径过滤后投入1.产气量（CO230%、CH450%）2.投配污泥含水率94-96%3.有机物含量60-70%4.有机物分解程度45-55%5.脂肪酸与总碱度2000mg/l6.NH3N500-1000mg/l正常运行控制参数维护与管理1.投配率，温度；2.搅拌:连续或间歇搅拌；3.排泥（先排上清液，再排泥）,池内污泥浓度不低于30g/l；4.正常沼气气压1177-1961Pa.1.保温、防止在空气中的CH4占空气5-16%，避免爆炸。 2.高温甲烷菌不能用中温条件下的甲烷菌直接接种,但可驯化驯化时，升温速度为1/h，最佳达到533.原因温度高于38，中温甲烷菌大量死亡，污泥易变质4.人工加碱控制PH6.5-7.5，消化池的异常现象1.产气量下降底物不足排泥量过大消化池温度低消化池容积减少有机酸积累，碱度不足2.上清液水质恶化原因排泥量不够，固体负荷过大，搅拌过度3.沼气的气泡异常大量气泡喷出:浮渣层过厚啤酒泡排泥量大,负荷过高不起泡中止投配污泥。 返回17.5污泥的其他稳定措施17.5.1污泥的好氧消化既不在投加底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气，使污泥中的微生物处于内源呼吸的阶段，自由产酸。 好氧消化好氧消化的优点可生物降解有机物的降解程度高；上清液的BOD浓度低；消化污泥量少，稳定，易脱水；消化池运行管理简单，构筑物费用低。 好氧消化的缺点能耗高；不能回收沼气；分解程度随温度变化大；重力浓缩时，上清液浓度高；需要说明的问题对高泥龄的消化污泥效果不佳；好氧消化的曝气时间10d左右，BOD5去除率50%；用于小型污水厂好氧消化的机理好氧消化池的构造及工艺设计C5H7NO2+7O25CO2+3H2O+H+NO3-氧化1Kg细胞质需氧2Kg，处于内源呼吸期，H+上升时，需调节碱度，PH值=7；DO值不大于2mg/l;充分搅拌。 1、好氧消化池的构造高34m,底坡坡度I0.25,鼓风机的风压34m,与完全混合式活性污泥法曝气池相同。 2、好氧消化需空气量的计算 (1)自身氧化；需空气量 (2)消化搅拌，0.06m3/minm3其中-dX/dt可生物降解的挥发性固体的分解速率，g.vss/L.d X在t时刻的可生物降解的挥发性固体浓度，g.vss/L Kd内源呼吸速率常数，d-1. 3、好氧消化池设计 (1)内源呼吸段，一级反应-dX/dt=KdX (2)好氧消化池容积计算以微生物停留时间或c计算(活性污泥c1015d，初沉池混合c1520d)以有机负荷S为参数计算V V=Q0X0/S式中Q0进入好氧消化池生污泥量，m3d；S有机负荷，0.382.24KgVSS/m3d17.5.2污泥堆肥返回17.6污泥的调理污泥的调理使用于所有污泥（原污泥，消化污泥）但效果不同。 ?化学法（有机，无机）；?物理法（加压，粉石灰）；?热工法（冷冻，热处理），?其他方法（超声波处理）污泥的调理污泥预先处理的过程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，加速污难泥脱水过程。 如果没有预先的处理，则绝大多数污泥脱水是非常困难不同污泥的调理污泥调理的方法17.6.1化学调理法加混凝剂，助凝剂等化学药剂，使颗粒凝聚，比阻降低，改善脱水性能，是最常用的工艺。 定义化学药剂1.无机药剂铝盐，铁盐及其高分子聚合物（PAC），经常投加石灰，调节PH，硬度。 2.有机药剂高分子量的水解性的聚合物，人工合成的效果好(PAM)3.助凝剂一般不起混凝效果，调节污泥的PH值，供给污泥网格结构，改变污泥颗粒结构，增强絮体强度。 适用无机药剂应注意的问题调理后的PH值7污泥调理操作控制（避免剪切力和涡流）污泥输送专用隔膜泵。 反应时间(加铝盐5min,加石灰10min),脱水前浓缩池(30min90min)17.6.2热处理法17.6.3冷冻溶解法17.6.4淘洗法污泥经热处理后即可起到调理的作用，又可起到稳定的作用，可使有机物分解，破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部水与吸附水被释放，比阻降低，。 脱水性能大大改善，寄生虫卵、致病菌与病毒等可被杀灭。 含有大量水分的污泥冷冻，使温度下降至凝固点以下，污泥开始冻结，然后加热溶解。 适用于消化污泥的预处理，返回17.7污泥的干化与脱水17.7.1脱水的基本原理与比阻1.原理压力差静压力（干化场）一面造成负压（真空吸滤脱水）加压污泥把水分压过介质（压滤机）造成离心（离心脱水机）2.卡门过滤基本方程式式中V滤液体积，m3t过滤时间，s p过滤压力，kg/m2A过滤面积，m2滤液的动力粘滞度，kgs/m2滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量r比阻，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力Rf过滤介质的阻抗，1/m2基本原理t/V=rV/2PA2+Rf/PA比阻1.比阻:单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力称比阻；2.在压力一定的情况下，t/V与V成直线关系，通过试验可以求得比阻t/V ab v01.是指滤饼中的固体重量与原污泥中固体重量的比值R=Q kC k/Q0C0100%R=C k(C0-C f)/C0(C k-C f)100%固体回收率污泥脱水过滤产率的计算1.过滤产率的定义单位时间在单位过滤面积上产生的滤饼干重量，单位为kg/(m2s),2.过滤产率决定于污泥性质，压滤动力，预处理方法，过滤阻力及过滤面积。 L=(2Pm/rt c)1/2m=t/tc式中L过滤产率，kg/(m2s)；P过滤压力，N/m2；t过滤时间，s；tc过滤周期，s；滤液动力粘滞度，kgs/m217.7.2污泥自然干化 1、确定总面积数与分块数 2、面积负荷m3/m2a 3、分块数等于干化场数污泥自然干化场的分类与构造自然沉淀和人工滤层干化场的脱水特点 1、渗透，蒸发渗透（23d完成）含水率下降到85%蒸发（约1周完成）含水率下降到75%。 2、影响因素气候条件（降雨量，蒸发量）消化污泥渗透性能好；污泥性质初沉池污泥主要依靠蒸发脱水。 干化场的设计17.7.3污泥的机械脱水1.污泥的亲水性、带负电荷的胶体颗粒、高比阻值；2.污泥水和污泥颗粒通过分子间不同类型力结合在一起；3.此结合力的大小与所结合的水量、胶体物质和胶状物质的含量、污泥中固体颗粒粒径有关适用方法1.真空过滤脱水主要应用于经过预处理后初次沉淀污泥，化学污泥及消化污泥的脱水。 2.压滤脱水板框压滤机构造简单，适用于各种污泥，不能连续运行。 3.滚压脱水带式压滤机带式压滤机，压力加在滤布上，目前应用最多，可连续生产，不需要安装加压设备，动力消耗少. 4、离心脱水重力浓缩离心浓缩压滤真空 (1)推动对象不一样对象是“固相”对象是“液相” (2)离心脱水脱水的推动力是离心力，推动的对象是固相，固液分离效果好，应用前景好。 返回17.8污泥的干燥与焚化17.8.1概述污泥的干燥是将脱水污泥通