第十五章污泥的处理与处置

1、第十五章 污泥的处理与处置设计任务 消化前采用连续式重力浓缩池处理，试确定其主体尺寸。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：污泥消化第十五章 污泥的处理与处置15.7 15.7 污泥的干化与脱水污泥的干化与脱水15.1 15.1 概述概述15.2 15.2 污泥的分类、性质与计算污泥的分类、性质与计算15.3 15.3 污泥浓缩污泥浓缩 15.4 15.4 污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化15.5 15.5 污泥的其他稳定措施污泥的其他稳定措施15.6 15.6 污泥的调理污泥的调理15.8 15.8 污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化1

2、5.9 15.9 污泥的有效利用与最终处置污泥的有效利用与最终处置第十五章 污泥的处理与处置15.1 15.1 概述概述污泥的数量：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15.1.1 15.1.1 污泥处理的一般原则污泥处理的一般原则 1.减量化2.稳定化3.无害化4.资源化第十五章 污泥的处理与处置15.1.2 15.1.2 污泥处理与处置的基本方法污泥处理与处置的基本方法 15.1.3 15.1.3 污泥处理

3、与处置的基本流程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返回第十五章 污泥的处理与处置15.2 15.2 污泥的分类、性质及计算污泥的分类、性质及计算15.2.1 15.2.1 污泥的分类污泥的分类 按成分不同按成分不同 污泥以有机物为主要成分，含水率高，不易脱水，胶状结构，亲水物质 沉渣以无机物为主要成分，含水率低，易于脱水，流动性差第十五章 污泥的处理与处置1.生污泥： 初沉池污泥、剩余活性污泥

4、（新鲜污泥）、 腐殖污泥2.消化污泥（熟污泥）经好氧、或厌氧消化处理的污泥3.化学污泥用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物第十五章 污泥的处理与处置 按来源不同15.2.2 污泥的性质指标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：V1 W1 100-P2 C2 V2 W2 100-P1 C1=其中： V体积； W重量； P含水率； C固体物浓度 污泥含水率第十五章 污泥的处理与处置第十五章 污泥的处理与处置污泥肥分（N、P、K）和微量元素，土壤改良（腐殖质） 污泥肥分污泥肥分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

5、的有机物数量 湿污泥比重与干污泥比重湿污泥比重与干污泥比重2.2.湿污泥比重湿污泥比重1.1.干污泥比重：泥中干固体平均比重干污泥比重：泥中干固体平均比重s=250/100+1.5Pv= 湿污泥重量湿污泥重量 / 同体积的水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)第十五章 污泥的处理与处置第十五章 污泥的处理与处置二级处理后，50%重金属存在污泥中，注意重金属离子不超标问题。 污泥重金属离子含量干固体中 100/s=Pv/v+(100-Pv)/ fP-湿污泥含水率，%; Pv与v

6、，:干物质中有机物所占百分比及其比重f： 无机物的比重。15.2.3 污泥量的计算 初沉池污泥量其中：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)第十五章 污泥的处理与处置 其中： X挥发性剩余污泥量（kg/d）干重 f=SS/VSS=0.75 Xr回流污泥浓度（g/l）Qs=X / fXr 剩余活性污泥量第十五章 污泥的处理与处置15.2.4 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。

7、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、管道输送第十五章 污泥的处理与处置（1）隔膜泵 （2）螺旋泵等2、污泥输送设备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第十五章 污泥的处理与处置 污泥流动的水力计算1、压力输送管道的沿程水头损失压力输送管道的沿程水头损失 哈森哈森紊流公式紊流公式 hf=6.82(L/D1.17)(v/CH)1.85 其中：其中： hf沿程

8、损失（沿程损失（m） L长度（长度（m） D管径管径 CH哈森系数，由污泥浓度决定哈森系数，由污泥浓度决定2、压力输送管的局部水头损失、压力输送管的局部水头损失 hi=V/2g (厂外主要沿程损失厂外主要沿程损失)返回返回第十五章 污泥的处理与处置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15.3 污泥浓缩第十五章

9、污泥的处理与处置15.3.1 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 第十五章 污泥的处理与处置设计中设定 极限固体浓度（CL）固体浓度大于CL，通不过此界面 极限固体通量（GL）在浓缩池的深度方向，必存在一个控制断面, 这个控制断面的固体通量最小。浓缩池的设计断面面积 AQ0C0/GL A浓缩池面积 Q0入流污泥量m/h C0入流固体浓度kg/h GL极限固体通量kg/m.h 第十五章 污泥的处理与处置 重力式连续浓缩池深度的设计1.浓缩池总深度 ： 压缩区高度Hs 阻滞区与上清液高度 池底坡 超高2.排泥浓度是浓缩时间的

10、函数，与污泥层厚度无关3.压缩区高度Hs的计算柯伊克里什维法 第十五章 污泥的处理与处置 Hs=Q0C0tu(s-w)/ s(m-w)A Q0C0入流污泥固体重量(kg/h) tu达到排泥浓度时所需要的浓缩时间 s污泥中固体物密度kg/m m污泥的平均密度kg/m w上清液的密度，取1000kg/m第十五章 污泥的处理与处置 连续流重力浓缩池的基本构造与形式1.浓缩池必须同时满足： 上清液澄清 排出的污泥固体浓度达到设计值 固体回收率高(浓缩污泥中固体的重量/原污泥固体物重量)100% 大于95%2.垂直搅拌栅的应用 栅条后处可形成微小漩涡 有助于颗粒的絮凝使颗粒变大造成空穴使空隙水与污泥接触

11、紧密 浓缩效率可提高20%以上 第十五章 污泥的处理与处置 间歇式重力浓缩池原理同连续式，适用于小型污水厂第十五章 污泥的处理与处置15.3.2 污泥气浮浓缩返回返回第十五章 污泥的处理与处置15.4 污泥的厌氧消化 按其形状 圆柱形、椭圆形（卵形）和 龟甲形等几种形式 按其池顶结构形式 固定盖式和浮动盖式的消化池 负荷率 传统消化池和高速消化池。15.4.1 污泥厌氧消化的 分类第十五章 污泥的处理与处置15.4.2 污泥厌氧消化的影响因素 以对甲烷发酵阶段影响因素为准1、温度影响 一般多采用中温消化，由于生污泥温度较低，故消化时需加热。 加热方法：蒸气加热 热水加热 盘管加热2.污泥投配率

12、：每日投加新鲜的污泥体积占消化池有效容积的百分数。 n是消化时间的倒数，如n=5% T=1/n=1/5%=20d，n是消化池的重 要参数。 中温消化适宜n=5%-8%，相应T为20d12.5d。第十五章 污泥的处理与处置3.搅拌和混合 目的：生、熟污泥充分混合。避免污泥结块，加速消化气释放。 方法：泵加水搅拌法；消化气循环搅拌法；混合搅拌法。4.营养与C/N比5.有毒物质6.酸碱度、PH值、和消化液的缓冲作用第十五章 污泥的处理与处置15.4.3 厌氧消化池型 池型 1.圆柱形2.蛋形 圆柱形 1.池径D：6-35m 2.池高/池径h/D：0.8-1.0 3.D1(集气罩)2-5m，高1-3m

13、，倾角15-20第十五章 污泥的处理与处置15.4.4 消化池的设计计算 消化池的设计计算的主要内容 消化池体积的计算与池体设计； 消化池内搅拌设备的设计与计算； 消化池所需要的加热保温系统的设计与计算；1、消化池的池体设计 国内一般按污泥投配率来计算所需的消化池容积，即： 消化池的池体设计第十五章 污泥的处理与处置式中：V消化池的有效容积，m3； V每天需要处理的新鲜污泥的统计， m3/d； p 污泥投配率。第十五章 污泥的处理与处置 消化池的结构尺寸 在确定了所需的消化池的有效容积后，就可计算消化池各部的结构尺寸，其一般要求如下： 圆柱形池体的直径一般为635m； 柱体高径之比为1：2；

14、池总高与直径之比为0.81.0； 池底坡度一般为0.08； 池顶部的集气罩，高度和直径相同，一般为2.0m； 池顶至少设两个直径为0.7m 的人孔。第十五章 污泥的处理与处置 消化池的工艺管道在消化池中还需要设置多种工艺管道，其中主要包括： 污泥管：进泥管、出泥管、循环搅拌管； 上清液排放管； 溢流管； 沼气管；取样管；第十五章 污泥的处理与处置15.4.5 消化池的构造 污泥投配，排泥与搅流系统 1. 污泥投配池的容积 V=(1/3-1/2)w w为每日投加污泥量 V=60QT/10，当抽升活性污泥时，T不小于15min,高程不足时，用污泥泵提升2.排泥 静水压力排泥第十五章 污泥的处理与处

15、置第十五章 污泥的处理与处置 柜容：日均产气量的25%-40%，产气量即6-10h的平均产气量计算 沼气的收集与贮存 溢流装置（安全装置） 1.作用：及时溢流，保持沼气压力恒定，防止投配过量、排泥不及时、气量不平衡等情况发生。2.溢流管的方式：（1）大气压式， 配重不同封式（2）倒虹管溢流入低压槽（淹没状，池内外）3.注意事项： 溢流管的设计应避免浮渣层，以避免堵塞 第十五章 污泥的处理与处置 搅拌设备1.目的：污泥浓度不超过10%的差别，5-10h全池污泥搅拌一次2.搅拌方式： 泵加水射器： 泵压0.2Mpa 污泥面0.2-0.3 m以下，吸泥量 （生）1：3-5，池径大于10m，可设21m

16、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第十五章 污泥的处理与处置第十五章 污泥的处理与处置第十五章 污泥的处理与处置 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 热水锅炉的选择第十五章 污泥的处理与处置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

17、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 消化容积计算第十五章 污泥的处理与处置15.4.6 消化池的运行管理 消化污泥的培养与驯化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 第十五章 污泥的处理与处置第十五章 污泥的处理与处置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.NH3N 5

18、00-1000mg/l 正常运行的化学指标 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53第十五章 污泥的处理与处置3.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，碱度不足第十五章 污

19、泥的处理与处置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。返回返回第十五章 污泥的处理与处置15.5 15.5 污泥的其他稳定措施污泥的其他稳定措施15.5.1 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。第十五章 污泥的处理与处置 对高泥龄的消化污泥效果不佳；好氧消化的曝

20、气时间10d左右，BOD5去除率50%；用于小型污水厂 需要说明的问题 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； 好氧消化的缺点第十五章 污泥的处理与处置 好氧消化的机理 好氧消化池的构造及工艺设计 C5H7NO2+7O2 5CO2+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。第十五章 污泥的处理与处置 (1)自身氧化；需空气量 (2)消化搅拌， 0.06m3/m

21、inm3 2 、好氧消化需空气量的计算第十五章 污泥的处理与处置3 、好氧消化池设计(1) 内源呼吸段，一级反应 -dX/dt=KdX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 .(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c 1015d，初沉池混合c 1520d) 以有机负荷S为参数计算V V= Q0 X0/S 式中 Q0进入好氧消化池生污泥量，m3d； S有机负荷，0.382.24KgVSS/m3d第十五章 污泥的处理与处置15.5.2 污泥堆肥返回

22、返回第十五章 污泥的处理与处置15.6 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。 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 不同污泥的调理第十五章 污泥的处理与处置 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） 污泥调理的方法第十五章 污泥的处理与处置15.6.1 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

23、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。第十五章 污泥的处理与处置调理后的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) 适用无机药剂应注意的问题第十五章 污泥的处理与处置15.6.2 热处理法 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

24、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。15.6.3 冷冻溶解法15.6.4 淘洗法 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，返回返回第十五章 污泥的处理与处置15.7 污泥的干化与脱水15.7.1 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） 基本原理第十五章 污泥的处理与处置2.卡门过滤基本方程式 式中 V滤液体积，m3 t过滤时间，s p过滤压力，kg/m2 A过滤面积， m2 滤液的动力粘滞度，kgs/m2 滤

25、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 t/V=rV/2PA2 +Rf/PA第十五章 污泥的处理与处置 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 abv0 1.是指滤饼中的固体重量与原污泥中固体重量的比值 R= QkCk/ Q0C0 100% R= Ck(C0- Cf)/ C0(Ck- Cf) 100% 固体回收率第十五章 污泥的处理与处置 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

26、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/rtc)1/2 m=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/m2第十五章 污泥的处理与处置15.7.2 污泥自然干化 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。第十五章 污泥的处理与处置 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 干化场的设计第十五章 污泥的处理与处置15.7.3 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