污泥处理环境工程学

第六节水处理厂污泥处理技术,1概述2污泥的分类与性质3污泥浓缩4污泥脱水与干化5污泥调理6污泥的稳定化处理7污泥的综合利用与最终处置,污泥的处理与处置,概述,主要来自于水处理厂的生物污泥和化学污泥（絮凝沉淀或气浮），一般还有很多水分，有的含有大量的有机物和无机物，甚至有毒有害物质。污泥处理的费用可占到污水处理厂费用的50%或以上，占基建投资的60%左右,污泥处理的目的,污泥稳定化：使其中的有机物质最终转变为不耗氧的物质；减容脱水：去除污泥中含有的大量水分，减少其体积，便于运输和最终处理；最终处理：资源化（如铺路、废物再生、施肥等）或填埋等；,污泥处理的方法,污泥浓缩（重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩）污泥稳定（厌氧消化、好氧消化、热处理）污泥调节（化学法、热处理）污泥脱水（干化床、真空转鼓、压滤机、离心脱水、污泥干燥与焚烧）,二、污泥的性质污泥分类,污泥：以有机物为主，特点有机物含量高，不稳定，易腐化颗粒细，密度接近于1含水率高，呈胶体状，不易脱水易于管道输送含植物性营养素多，有肥效含有病原菌,二、污泥的性质污泥分类,沉渣：以无机物为主，特点颗粒细，密度大易脱水，不易腐化流动性差，不易于管道输送,二、污泥的性质与分类,按来源分初沉污泥：来自初沉池剩余污泥：来自活性污泥法后的二沉池腐殖污泥：来自生物膜法后的二沉池消化污泥：生污泥经消化后的污泥（熟污泥）化学污泥：化学沉淀法产生的污泥,污泥的性质,污泥的性质指标污泥含水率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。污泥含水率一般很高，故比重接近于1。,污泥的性质,污泥的体积、重量及所含固体浓度之间的关系如下：,式中：P1、V1、W1、C1含水率为P1时的污泥体积、重量及固体物质浓度P2、V2、W2、C2含水率为P2时的污泥体积、重量及固体物质浓度,污泥的性质,生活污水污泥含水率种类含水率（%）初沉污泥95-97腐殖污泥92-96剩余污泥98-99,污泥量的计算,初沉池污泥量,二沉池剩余污泥量,初沉池效率,污泥浓度,处理水量,污泥含水率,污泥密度,污泥产率系数,进出水浓度差,污泥自身氧化系数,MLVSS,MLVSS/MLSS,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。,污泥浓缩,目的：减少含水率，从而使体积得到一定程度的减小。作用：降低后续处理设施的投资、占地和运行费用。,浓缩用于降低污泥中的空隙水空隙水70%浓缩法去除污泥所含水分毛细水20%自然干化、机械脱水附着水与内部水10%干燥与焚烧,浓缩方法,重力浓缩：采用湿污泥池，有间歇式和连续式；设计参数：停留时间24h，一般7-12h；常采用Coe-Clevenger、Dick、Fitch和Kench法进行设计；上升流速（表面负荷）特点：贮存污泥能力大，操作要求低，运行费用省，占地大；浓缩效率不够高,重力浓缩,1.间隙式污泥浓缩池,设计参数：停留时间一般为912h。,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)。,浓缩方法,气浮浓缩：常采用回流加压溶气气浮法设计参数：固体负荷率，气固比特点：分离效果好，浓缩后污泥含水率低，工作可靠，占地小，臭气问题小，可去油脂；运行费用高，操作复杂，无污泥贮存能力。,气浮浓缩,重力浓缩与气浮浓缩的比较,浓缩方法,离心浓缩可连续操作，占地少，卫生条件好，电耗大，设备及操作要求都很高。,浓缩方法,剩余污泥机械浓缩,污泥的最终处置：脱水与干化,进一步减小含水率，以便于污泥的最终处理。,1、用于去除间隙水及毛细水2、脱水后污泥失去流动性；形成泥渣，泥饼,主要方法,机械脱水的原理,以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分能强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，达到脱水的目的。造成压力差推动力的方法有4种：（1）依靠污泥自身的静压力（干化场）；（2）在过滤介质的一面造成负压（真空吸滤）；（3）加压污泥把水分压过介质（压滤）；（4）造成离心力（离心脱水）。,一压滤,常用的为板框压滤和带式压滤；板框压滤为间歇操作，带式压滤为连续操作。设备造型的参数为：板框为面积（m2），带压为宽度（m）。经压滤后污泥的含水率可达75%左右。,带式压滤机,带式压滤机,带式压滤机,带式压滤机,板框压滤机,滤板、滤框和滤布,板框压滤机,板框压滤机,板框压滤机,板框压滤机,滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图,真空压滤机,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,脱水后的干泥,二、离心脱水,离心脱水常用离心机。污泥浓缩时也可用离心机，但脱水时要求入流污泥浓度较高。离心机的性能以分离因素来评价，所谓分离因素是指离心力与重力之比。一般分离因素在1000-1500的为低速离心机；1500-3000的为中速离心机；大于3000的为高速离心机。常用离心机有转筒式和卧式两种。,离心压滤机,离心压滤机,卧螺离心脱水机,板框压滤机,板框压滤机,污泥干化,污泥干化床属于污泥的自然干化，是一种简便经济的脱水方法。它是利用自然力量而将污泥脱水的，适用于气候比较干燥、用地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。污泥干化床是一片平坦的场地，污泥在干化床上由于水分的自然蒸发和渗透逐渐变干，体积逐渐减小，流动性逐步消失。污泥的含水率可降低到65%。,污泥干化,污泥干化床一般由围堤和隔墙、输泥槽、滤水层、排水系统、不透水底层等组成，影响污泥干化床的因素主要是气候条件和污泥性质。,污泥调理,消化污泥、剩余污泥、剩余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。所谓调理就是破坏污泥的胶态结构，减少泥水之间的亲和力，改善污泥的脱水性能。污泥的调理方法有加药调理法、淘洗加药调理法、加热调理法、冷冻调理法、加骨粒调理法等。目的：改善污泥的浓缩、脱水性能作用：减小结合水对颗粒的附着力，提高污泥颗粒的回收率,常用调理方法,一、加药调理法其原理是用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗降低。所用药品称为调理剂。净水用的混凝剂可作为调理剂。调理剂分为无机调理剂与有机调理剂两类，其中无机调理剂常用铁盐和铝盐，有机调理剂主要为聚丙烯酰胺系列。投加混凝剂一方面可使颗粒脱稳，另一方面增大尺度。,二、加热调理法高压下加热污泥，以破坏结合水与污泥颗粒间的联系，并使污泥在高温高压下溶解或水解，从而破坏细胞并释放出细胞内的水分，改善脱水性能。三、其它调节法投加惰性物质等,常用调理方法,污泥的稳定化处理,目的:去除污泥中的有机成分，防止腐烂变质，杀灭致病菌,污泥的稳定化处理_-常用方法,厌氧消化：详见厌氧处理一章好氧消化：类似于延时爆气法石灰稳定法：杀灭寄生虫和致病菌污泥的堆肥化：利用嗜热性好氧菌的分解作用，将污泥中有机物降解为类似于腐殖质的性质稳定的物质，并可成为很好的土壤改良肥料。污泥的干化：采用干化场，回转窑等。湿式燃烧法：在高温（150300）下利用空气氧化流态污泥中的有机物，在高压容器中进行。,一、厌氧消化,一、厌氧消化,两级高负荷率厌氧消化系统,一、厌氧消化,一、厌氧消化,大型厌氧生物处理,一、厌氧消化1、厌氧消化的原理：利用厌氧菌在无氧状态下氧化分解有机物，并将其转化为CO2、H2、CH2等气体。2、影响因素（1）温度分中温（3036）消化和高温（5053）消化,（3）酸碱度、pH值：应保持消化池中的条件适宜于厌氧菌的生存。有普通消化池、两相厌氧消化等。二、好氧消化1、好氧消化的原理：使污泥处于内源呼吸阶段，减少污泥量。2、好氧消化池的构造及工艺：构造与完全混合爆气池相似，其设计可借鉴延时爆气法的设计参数。,污泥的干燥与焚烧,1.转筒式干燥器和焚化炉,污泥的综合利用与处置,污泥处置的基本问题是利用适当的技术措施，为污泥提供出路，同时应认真考虑污泥处置所产生的各种环境和经济问题，并按一定的要求妥善处理。污泥的最终出路一般是部分或全部利用，或以某种形式返回到环境中。,污泥的综合利用与处置,一、污泥的利用可以利用的因素：营养成分和有机物、回收能源、提取有价值的原料1、农业应用营养高的有机肥料，可以改善土壤，问题是有毒物、重金属和致病菌及对环境的影响(臭气)。2、回收有用物质3、其它综合利用：沼气、制砖、铺路等。,污泥的综合利用与处置,二、进入环境1、填埋单独或与城市垃圾一起填埋。填埋前应经稳定处理，选择好填埋场地，管理、防止对地下水污染，对渗滤液进行收集、处理。2、焚烧大量减小有机固体量和体积、灭菌；主要问题是大气污染和经济。3、投放地下有毒、有害物投入深井或废坑，经济因素限制。,污泥的综合利用与处置,4、海洋投放投放方式、费用等是值得商榷的问题。污泥处理与处置详见固体废弃物的处理与处置,污泥的最终利用,农业利用,填埋,焚烧,投放海洋,建材,污泥裂解制化工原料,要求：离海岸大于10km，水深25m，潮流水量为污泥量的500-1000倍,高碑店污水处理厂（100万m3/d）。采用前置缺氧推流式活性污泥法，污泥采用二级中温消化。污泥重力浓缩池直径20m，共6座。固体通量70Kg/(m2d)，停留51h。消化池污泥投配率为3.6%，污泥总消化时间为28.1d，其中一级停留21.3d，二级停留6.8d。一级消化池