污泥的浓缩与脱水

1、固体废物处理固体废物处理 使学生了解和掌握常见 固体废弃物资源化和处理的 常用技术和方法 n教学目标教学目标: : n1.掌握污泥的分类、特性及性质指标; n2.掌握污泥处理的目的和方法; n3.理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分 离性能; n4.熟悉并掌握污泥调理的方法; n5.掌握污泥的洗涤、热处理和加药调理原理 和作用; n6.熟悉污泥脱水常用设备和原理 。 n教学重点：教学重点： n1.污泥的性质指标； n2.污泥中水分的存在形式及其分离性能； n3.污泥调理的方法； n4.加药调理。 n教学难点：教学难点： n污泥中水分的存在形式及其分离性能 n教学内容：教学内容： n5.1概述；

2、 n5.2污泥浓缩； n5.3污泥调理； n5.4污泥脱水； n5.5污泥生物沥浸处理 5.1 5.1 概述概述污泥污泥 n 在给水和废水处理中，采用了各种 分离方法以去掉溶解的、悬浮的或胶体 的固体物质。从这些不同处理过程产生 的各类沉淀物，漂浮物等统称为污泥。 5.1 5.1 概述概述污泥的分类污泥的分类 n1）按来源分： n 给水污泥、生活污水污泥、工业废水污泥 n2）按分离过程分： n 沉淀污泥(包括物理沉淀污泥，混凝污泥、 化学污泥)。初沉污泥和化学污泥 n 生物处理污泥(指污水在二级处理过程中产 生的污泥，包括生物滤池、生物转盘等方法得 到的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥)。

3、活性污泥和腐殖污泥 n 现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和 生物处理污泥的混合污泥。 5.1 5.1 概述概述污泥的分类污泥的分类 n3)按污泥成分和性质分： n 有机污泥。以有机物为主要成分的有机污泥， 可简称为污泥。有机物含量高，容易腐化发臭， 颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是 呈胶状结构的亲水性物质，便于用管道输送。 n 无机污泥。以无机物为主要成分的无机污泥， 常称为沉渣。颗粒较粗，密度较大，含水率较低 且易于脱水，但流动性较差，不易用管道输送。 n生活污水污泥或混合污水污泥均属有机污泥。 n给水处理沉砂池以及某些工业废水物理、化学处 理过程中的沉淀物均属沉渣，无机污泥一般

4、是疏 水性污泥。 5.1 5.1 概述概述污泥的分类污泥的分类 n4) 按污泥在不同处理阶段分： n 生污泥 n 浓缩污泥 n 消化污泥 n 脱水干化污泥 n 干燥污泥 n 污泥焚烧灰 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n1 1）污泥的含水率和固体含量）污泥的含水率和固体含量 n 污泥中所含水分的含量与污泥总质量之比称 为污泥含水率()，相应地固体物质在污泥中质 量比例称为固体含量()。 n 污泥的含水率一般都很大，相对密度接近1。 通常，固体颗粒越细小，其所含有机物越多，污 泥的含水率越高。 nV1/V2=W1/W2=(100-P2)/(100-P1)=C2/C1 n式中

5、：V，W，C为含水率为P时污泥的体积，质量，固体 含量。 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n1 1）污泥的含水率和固体含量）污泥的含水率和固体含量 n某混合污泥产生量为100m3/d，将此污泥固 体含量从4.0%浓缩至8.0%，求污泥浓缩后 体积减少多少？ n解： nV1/V2=C2/C1=8.0%/4.0%=2 n所以V2=0.5V1 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n2 2）污泥的脱水性能）污泥的脱水性能 n 浓缩达到97%左右，为了进一步降低含水量， 减小体积，以利于污泥的输送、处理和处置，都 必须对污泥进行脱水处理。不同性质的污泥，脱 水的难

6、易程度不同，可用脱水性能表示。 n污泥比阻:在1m2过滤面积上，截留1kg干泥时， 滤液通过所需克服的阻力。 n9.811013m/kg，不易脱水 n在其中，脱水性能中等 n4.91012m/kg，易脱水 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n污泥比阻： n根据经验公式可知，过滤基本公式 dV/dt=PA2/u(rwV+RA) n积分求解可得t /V=bV+a n污泥比阻为 r=2bPA2/uw. n根据过滤时间和滤液体积t /V和V的关系曲线 求斜率b，计算r. n水处理实验中涉及到污泥比阻的测定实验。 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n2 2）污泥的

7、脱水性能）污泥的脱水性能 n 浓缩达到97%左右，为了进一步降低含水量， 减小体积，以利于污泥的输送、处理和处置，都 必须对污泥进行脱水处理。不同性质的污泥，脱 水的难易程度不同，可用脱水性能表示。 n污泥毛细管吸水时间：污泥与滤纸接触时，在毛 细管作用下，污泥中的水分在滤纸上渗透1cm距 离所需的时间。 nCST值测定仪器 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n3 3）挥发性固体与灰分）挥发性固体与灰分 n挥发性固体烘干后的污泥在550-600 度下完全燃烧后的损失量。 n挥发性固体能够近似地表示污泥中有 机物含量，又称为灼烧减量。 n灰分则表示无机物含量，又称为固定 固体

8、或灼烧残渣。 5.1 5.1 概述概述污泥的性质指标污泥的性质指标 n4 4）污泥的可消化性）污泥的可消化性 n 污泥中的有机物是消化处理的对象，其中 一部分是能被消化分解的，另一部分是不易或 不能被消化分解的，如纤维素等。常用可消化 程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量。 n5 5）污泥中微生物）污泥中微生物 n 生活污泥、医院排水及某些工业废水(如屠 宰场废水)排出的污泥中，含有大量的细菌及各 种寄生虫卵。为了防止在利用污泥的过程中传 染疾病，必须对污泥进行寄生虫卵的检查并加 以适当处理。 5.1 5.1 概述概述污泥处理的目的污泥处理的目的 n(1)降低水分，减少体积。 n 以利于污

9、泥的运输、储存及各种处理和处置 工艺的进行。 n(2)使污泥卫生化，稳定化。 n 污泥常含有大量的有机物，也可能含有多种 病原菌，有时还含其他有毒有害物质。必须消除 这些会散发恶臭、导致病害及污染环境的因素， 使污泥卫生而稳定无害。 n(3)通过处理可改善污泥的成分和性质。 n 以利于应用并达到回收能源和资源的目的。 5.1 5.1 概述概述污泥处理方法污泥处理方法 污泥污泥 浓缩浓缩 消化消化 干化干化 预处理预处理 机机 械脱水械脱水 干燥干燥 与焚烧与焚烧 最终最终 处理处理 5.1 5.1 概述概述污泥处理方法污泥处理方法 n（1）污泥浓缩方法有重力浓缩法和气 浮浓缩法。 n（2）污泥

10、的消化是在人工控制条件下， 通过微生物的代谢作用使污泥中的有机 物质稳定化。 n（3）污泥调理是污泥机械脱水前的预 处理，其目的是改善污泥脱水性能，提 高脱水设备的生产能力。 5.1 5.1 概述概述污泥处置的方法污泥处置的方法 n(1) (1) 污泥的利用：污泥的利用： n农肥、沼气及建筑材料 n(2)(2)污泥的处置：污泥的处置： n填埋、焚烧及投弃 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩 n 污泥浓缩的目的就是降低污泥中水 分，缩小污泥的体积，但仍保持其流体 性质，有利于污泥的运输、处理与利用。 n 浓缩后污泥含水率仍高达8590 以上，可以用泵输送。污泥浓缩的方 法主要有重力浓缩、气浮浓缩与离心

11、浓 缩。 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩污泥中水分污泥中水分 n1）间隙水70浓缩法去除 n2）毛细结合水20离心、真空等机 械脱水法去除 n3）表面吸附水7加热法去除 n4）内部(结合)水3生物法破坏细胞 膜或高温加热法、冻融法去除 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩污泥中水分污泥中水分 n1 1）间隙水）间隙水 n 被大小污泥块固体包围着的间 隙水，并不与固体直接结合，作用 力弱，因而很容易分离。 n 这部分水是污泥浓缩的主要对 象。当间隙水很多时，只需在调节 池或浓缩池中停留几小时，就可利 用重力作用使间隙水分离出来。间 隙水约占污泥水分总量的70。 n 重力浓缩，污泥浓缩的脱水对 象主要是间隙

12、水。 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩污泥中水分污泥中水分 n2 2）毛细结合水）毛细结合水 n 在细小污泥固体颗粒周围的水， 由于产生毛细现象，形成毛细结合 水。各类毛细结合水约占污泥中水 分总量的20。 n 由毛细现象形成的毛细结合水 受到液体凝聚力和液固表面附着力 作用，要分离出毛细结合水需要有 较高的机械作用力和能量，可以用 与毛细水表面张力相反的作用力， 例如离心力、负压抽真空、电渗力 或热渗力等，常用离心机、真空过 滤机或高压压滤机来去除这部分水。 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩污泥中水分污泥中水分 n3 3）表面吸附水）表面吸附水 n 污泥常处于胶体状态，例如 活性污泥属于凝胶，污泥的

13、胶体 颗粒很小，比表面积大，故表面 张力作用吸附水分较多。 n 表面吸附水的去除较难，特别 是细小颗粒或生物处理后污泥， 其表面活性及剩余力场强，粘附 力更大，不能用普通的浓缩或脱 水方法去除。常要用混凝方法加 入电解质混凝剂，以达到凝结作 用而易于使污泥固体与水分离。 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩污泥中水分污泥中水分 n4 4）内部）内部( (结合结合) )水水 n 一部分污泥水被包围在微生 物的细胞膜中形成内部结合水。 n 内部水与固体结合得很紧，要 去除它必须破坏细胞膜。用机械方 法是不能脱除的，但可用生物作用 (好氧堆肥化、厌氧消化等)使细胞 进行生化分解，或采用其他方法破 坏细胞膜，

14、使内部水变成外部液体 从而进行去除。以上3、4两部分 水约占污泥中水分的10，都可以 采用人工加热干化热处理或焚烧法 去除。 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩重力重力沉降分类沉降分类 n1 1）自由沉降：）自由沉降：颗粒互不干扰 n2 2）絮凝沉降：）絮凝沉降：颗粒间相互黏结，逐渐变大 n3 3）拥挤（成层）沉降：）拥挤（成层）沉降：颗粒相互干扰，成为一个 整体下沉，溶液与颗粒层有明显的界面 n4 4）压缩沉降：）压缩沉降：上层颗粒将下层颗粒的水分挤压出来 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩评价指标评价指标 n1 1）浓缩污泥浓度：）浓缩污泥浓度：排泥管采样分析。2%-5% n2 2）固体回收率：）固体

15、回收率：浓缩固体量与流入固体量的比值。 浓缩池90%-95%。 n3 3）分离率：）分离率：上清液溢流量与流入污泥量比值 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 n离心浓缩离心浓缩 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 n优点优点: :浓缩度浓缩度 高高, ,固体物质固体物质 回收率达回收率达99%,99%, 停留世间短停留世间短, , 适应性强适应性强 n缺点缺点: :基建费基建费 用和操作费用用和操作费用 高高, ,管理复杂管理复杂. . 表面吸附水表面吸附水 n表面张力作用表面张力作用 吸附水分较多吸附水分较多 离

16、心浓缩法离心浓缩法 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 离心浓缩法离心浓缩法 5.25.2污泥浓缩污泥浓缩设备设备 5.35.3污泥调理污泥调理调理方法调理方法 n 污泥调理是污泥浓缩和机械脱水 前的预处理，改善污泥浓缩和脱水性 能，提高处理效率。 n洗涤洗涤( (淘洗调节淘洗调节) ) n加药加药( (化学调节化学调节) ) n热处理热处理 n冷冻熔融法冷冻熔融法 5.35.3污泥调理污泥调理污泥的洗涤污泥的洗涤 n 用于消化污泥的预处理，去除部分有机微粒，降低 污泥的黏度，提高污泥的浓缩、脱水效果。节省加药 (混凝剂)用量，降低机械脱水的运行费用。 n 洗涤过程包括用洗涤水(二次沉淀池出

17、水或河水)稀 释污泥、搅拌、沉淀分离撇除上清液。 n 洗涤后上清液洗涤后上清液BODBOD5 5与悬浮物浓度常高达与悬浮物浓度常高达2000mg/L2000mg/L以以 上，必须回流到污水处理厂处理，不能直接排放上，必须回流到污水处理厂处理，不能直接排放 n 污泥用作土壤改良剂或肥料时，不宜采用洗涤工艺污泥用作土壤改良剂或肥料时，不宜采用洗涤工艺 5.35.3污泥调理污泥调理加药调理加药调理 n 加药调理，也称化学调理，是在污 泥中加入助凝剂、混凝剂等化学药剂， 促使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。 5.35.3污泥调理污泥调理加药调理加药调理 n助凝剂：助凝剂： n调节污泥的pH值 n供给污泥

18、以多孔状网格的骨骼 n改变污泥颗粒结构 n破坏胶体的稳定性 n提高混凝剂的混凝效果，增强絮体强度。 n 主要有硅藻土、珠光体、酸性白土、锯屑、 污泥焚烧灰、电厂粉尘及石灰等惰性物质。 n 使用方法:直接加入污泥中,投加量为:10到 100mg/L。或是配制成1%到6%的糊状物使用。 5.35.3污泥调理污泥调理加药调理加药调理 n混凝剂：混凝剂：无机混凝剂与高分子混凝剂 n无机混凝剂：电解质化合物，主要有铝盐（水合 硫酸铝，明矾和三氯化铝）和铁盐（三氯化铁， 绿矾和硫酸铁）； n 高分子混凝剂：高分子聚合电解质，包括有机合 成剂及无机高分子混凝剂两种。 n有机合成剂：国内广泛使用高聚合度非离子

19、型聚 丙烯酰胺(PAM)(简称聚丙烯酰胺，又叫三号混凝 剂)及其变性物质。 n无机高分子混凝剂：主要是聚合氯化铝(PAC)。 5.35.3污泥调理污泥调理热处理热处理 n 将污泥加热，可使部分有机物分解及亲 水性有机胶体物质水解，同时污泥中细胞被 分解破坏，细胞膜中水游离出来，故可提高 浓缩性与脱水性能。这种过程称为污泥的热 处理，也叫蒸煮处理。 n 污泥的热处理对于脱水性能差的活性污 泥特别有效。 5.35.3污泥调理污泥调理热处理热处理 n活性污泥的泥团内含有内部水，即使用添加 剂脱水，这些水分也难以分离。 n加热处理，可使细胞分解、蛋白质原生质被 释放的同时，蛋白质和胶质细胞膜被破坏，

20、形成由可溶性蛋白酶(缩多氨酸)、氨氮、挥 发酸及碳水化合物组成的褐色液体，留下矿 物质和细胞膜碎片 n提高了污泥的沉降性能和脱水性能。 5.35.3污泥调理污泥调理热处理分类热处理分类 n高温加压处理法：把污泥加温到170200， 压力为1015MPa，反应时间12h。热处理后 的污泥，经浓缩即可使含水率降低到8087。 再经机械脱水，泥饼含水率可降低到3045。 n低温加压处理法：反应温度较低（在150以 下），有机物的水解受到控制，与高温加压法 比较，分离液中的BOD5浓度低4050，臭 气也比较少。 5.35.3污泥调理污泥调理冷冻熔融处理法冷冻熔融处理法 n冷冻熔融法：冷冻熔融法：是为

21、了提高污泥的沉淀 和脱水性能而使用的预处理方法。 n污泥一旦冷冻到-20后再熔融，温度 大幅度变化，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 高了污泥的沉淀性能和脱水性。 5.45.4污泥脱水污泥脱水 n为有效经济地进行污泥干燥、焚烧及进一步 处置，必须充分地 n整个污泥处理系统中，过滤、脱水是最重要 的减量化手段，也是不可缺少的预处理工序。 n污泥脱水包括自然干化与机械脱水，其本质 上都属于过滤脱水范畴，基本理论相同。 5.45.4污泥脱水污泥脱水基本理论基本理论 n过滤：过滤：多孔过滤介质 两侧施加压力差而将悬 浊液过滤分成滤渣和澄 清液两部分的固液分离 操作 n滤浆：滤

22、浆：过滤操作所处 理的悬浊液(如污泥)。 n过滤介质：过滤介质：过滤所用 的多孔物质。 n滤液：滤液：过滤通过介质 孔道的液体。 n滤饼：滤饼：被截留的物质 5.45.4污泥脱水污泥脱水基本理论基本理论 n过滤的推动力过滤的推动力： n依靠污泥本身厚度的静压力(如污泥自 然干化场的渗透脱水)； n在过滤介质的一面造成负压(如真空过 滤脱水)； n加压污泥把水分压过过滤介质(如压滤 脱水)； n产生离心力作为推动力(如离心脱水)。 5.45.4污泥脱水污泥脱水过滤介质过滤介质 n 滤饼的支承物，应具有足够的机械强度和尽可 能小的流动阻力。 n(1)织物介质：织物介质：又称滤布，包括由棉、毛，丝、

23、麻 等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物，以及用 玻璃丝，金属丝等织成的网状物，织物介质在工业 上应用最广； n(2)粒状介质：粒状介质：包括细砂，木炭、石棉、硅藻土等 细小坚硬的颗粒状物质，多用于深层过滤； n(3)多孔固体介质多孔固体介质：是具有很多微细孔道的固体材 料，如多孔陶瓷，多孔塑料丛多孔金属制成的管或 板。此类介质多耐腐蚀，且孔道细微，适用于处理 只含少量细小颗粒的腐蚀性悬浮液及其他特殊场合 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 n真空过滤脱水设备真空过滤脱水设备：转鼓式真空过滤机 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 n压滤脱水设备压滤脱水设备 5.45.4污泥

24、脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 n滚压脱水设备滚压脱水设备 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 n离心机脱水设备。离心机脱水设备。 带式污泥脱水机带式污泥脱水机 离心脱水机离心脱水机 双滤布污双滤布污 泥脱水机泥脱水机 板框压滤机板框压滤机 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 5.45.4污泥脱水污泥脱水脱水设备脱水设备 5.5污泥生物沥浸处理 n生物淋滤，借鉴生物湿法冶金技术发展 起来的污泥高效浓缩的方法，通过化能 自养的嗜酸微生物的生物氧化和酸化作 用，将难浸的固体提取出来。 n生物沥浸反应器 南京农业大学的微生物沥浸处理新技术 获高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）技术发 明奖二等奖（固体废物处理） nhttp:/ =1680 n污泥含水率高并存在重金属等有害物质是迄今未得到 有效解决的制约污泥处置与利用的两大技术“瓶颈” n本项目本项目在系统研究嗜酸性硫杆菌作用机理与影响因素 的基础上，成功开发出以复合微生物菌为核心的，既 可大幅度提高污泥脱水性能又能消除污泥恶臭杀灭病 原菌和去除有害金属污泥生物沥浸处理新技术。 n优点在于：成本低廉、操作简便、效果显著、污泥有 益成分得到保全。 n方法是，污水处理厂含水97%左右的浓缩污泥经生物 沥浸处理