污泥的分类及特性电子教案

1、水处理工程技术教案项目城镇污水处理技术任务污水厂污泥的处理学时8学时知识点污泥的分类及特性学时1学时教学内容污泥的分类；污泥性质的指标教学重点污泥的分类教学难点污泥性质的指标污泥性质的指标参考资料水处理工程技术 张宝军 重庆大学出版社水污染控制技术 张宝军 中国环境出版社水处理工程 王学刚 中国环境出版社水污染控制技术 王金梅 化学工业出版社1）污泥的分类根据污泥中物质的成分，将污泥分为有机污泥和无机污泥两大类。有机污泥通常称为污泥，以有机物为主要成分，具有易腐化发臭、颗粒较细、比重较小、含水率高且不易脱水的特性，是呈胶状结构的亲水性物质。其流动性强，可用泵提升和管道输送。生活污水处理厂的污泥

2、含有病原菌及寄生虫卵，卫生情况极差。无机污泥通常称为沉渣，以无机物为主要成分，具有颗粒较粗、比重较大、含水率较低且易于脱水的特性。根据污泥的来源可分为以下几类： （1）初次沉淀污泥。主要来自初次沉淀池，其性质随混入的生产污水性质而异。处理生活污水的初次沉淀污泥大多是颗粒较细、在低流速中会沉淀的有机悬浮物质。 （2）腐殖污泥和剩余污泥。腐殖污泥来自生物膜法后的二次沉淀池，剩余污泥来自活性污泥法后的二次沉淀池。这两种污泥含有大量微生物及其被吸附的有机物质，因此也是以有机物为主要成分的。 （3）熟污泥或消化污泥。熟污泥或消化污泥是经消化处理后的污泥。初次沉淀池污泥、腐殖污泥和剩余污泥在有条件时常作消

3、化处理。（4）化学污泥。化学污泥是采用化学方法处理污水过程中产生的污泥。在污水处理过程中，除产生以有机物为主的有机污泥外，还可能产生以无机成分为主的沉渣。在生活污水处理厂中，沉渣主要来自沉砂池，其所含杂质主要是砂粒、煤屑和矿物碎屑；若是生产污水，则沉渣来自不同的工艺过程及处理设备，例如钢铁厂高炉洗涤水的沉淀物，所含杂质主要是铁渣、焦炭末和石灰等无机物。2）表示污泥性质的指标（1）污泥的含水率污泥的含水量以含水率来表示。它的意义是：单位重量污泥所含水分的重量百分数。 当处理生活污水及性质与之相近的生产污水时，初次沉淀污泥的含水率为9597，腐殖污泥的含水率为96左右，而剩余污泥含水率可达99以上

4、。比重接近1。因此，污泥的体积、 重量及污泥所含固体物浓度之间的关系可用公式4.7.1来表示。 （4.7.1）式中 V1，W1，C1污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；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。式4.7.1适用于含水率大于65的污泥。因含水率低于65以后，污泥颗粒之间不再被水填满，体积内有气体出现，体积与重量不再符合上式所述关系。如果污泥含水率从99降低到96时，污泥体积可以减少3/4。（2）污泥的脱水性能与污泥比阻污泥脱水性能是指污泥脱水的难易程度，污泥比阻是指单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力。污泥比阻也可反映污泥的脱水性能。 （4

5、.7.2）式中 r比阻，m/kg，1m/kg=9.81103S2g；P过滤压力，kgm2；A过滤面积，m2；-滤液的动力粘滞度，kgsm2；滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体重量，kg/m3；b污泥性质系数，sm6。（3）挥发性固体和灰分挥发性固体可近似代表污泥中有机物含量，又叫灼烧减重；灰分代表无机物含量，又叫灼烧残渣。通过烘干、高温（550、600）焚烧称重求测。（4）可消化程度可消化程度表示污泥中挥发性固体被消化降解的百分数。污泥中的有机物，是消化处理的对象。有一部分易于分解（或称可被气化，无机化），另一部分不易或不能被分解，如纤维素、橡胶制品等。可消化程度用Rd表示，用下式计算

6、： (4.7.3)式中 Rd可消化程度，；ps1， ps2生污泥及消化污泥的无机物含量，；pV1，pV2生污泥及消化污泥的有机物含量，。（5）湿污泥比重与干污泥比重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。由于水比重为1，所以湿污泥比重可用下式计算： （4.7.4）式中 湿污泥比重；p湿污泥含水率，；s干污泥比重。干固体物质由有机物（即挥发性固体）和无机物(即灰分)组成，有机物比重一般等于1，无机物比重约为2.52.65，以2.5计，则干污泥平均比重s为： （4.7.5）式中 pV污泥中有机物含量，。确定湿污泥比重和干污泥比重，对于浓缩池的

7、设计、污泥运输及后续处理都有实用价值。（6）污泥肥分污泥中含有大量的植物营养素（氮、磷、钾）、微量元素，污泥中的有机腐殖质是良好的土壤改良剂。（7）污泥的毒性与环境危害性污泥的毒性和危害性主要由于其所含有的毒性有机物、致病微生物和重金属等。污泥中含有的毒性有机物主要是难分解的有机氯杀虫剂、苯并芘、氯丹、多氯联苯等。由于这类污染物的浓度能在农作物中富集10倍以上，因此，可能对环境和人类具有长期危害性。污泥中含有比水中数量高的多的病原物，主要有细菌、病毒和虫卵等。常见的细菌有沙门氏菌、志贺细菌、致病性大肠杆菌、埃希氏杆菌、耶尔森氏菌和梭状芽包杆菌等；常见的病毒有肝类病毒、呼肠病毒、脊髓灰质炎病毒、

8、柯萨奇病毒、轮状病毒等；常见的虫卵有蛔虫卵、绦虫卵等。因此，污泥必须在资源化利用之前进行消毒处理。污泥中一般含有较大量的重金属物质，其含量的高低取决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。（8）污泥的热值与可燃性污泥的主要成分是有机物，可以燃烧，其可燃性用干基热值表示。干基热值是指单位重量的干固体所具有的燃烧热值。有机固体的干基热值6000kJ/kg时，可稳定燃烧供热或发电。城市污水处理的各类污泥中，新鲜污泥的热值较高，消化污泥热值较低，但其干基热值均大大超过6000kJ/kg，所以干污泥具有很好

9、的可燃性。4.7.2 污泥量与污泥运输1）污泥量的确定（1）初沉污泥量可以根据污水中悬浮物浓度、去除率、污水流量及污泥含水率，用式4.7.6计算： （4.7.6）式中 V初沉污泥量，m3/ d；Q污水流量；m3/ d；去除率，；C0进水悬浮物浓度，mgL；p污泥含水率，；沉淀污泥密度，以1000kgm3计。初沉污泥量也可以按每人每天产泥量计算： （4.7.7）式中 N城市人口数，人；S产泥量，L/d人（2）二沉池污泥量二次沉淀池的污泥量也可近似地按该式计算，以80计。（3）剩余活性污泥量一般剩余活性污泥量可用活性污泥法中的计算公式进行计算，即： （4.7.8）式中 QS每日排出剩余污泥量，m3

10、/ d；X挥发性剩余污泥量（干重），kg / d；f污泥的MLVSS/MLSS值，对生活污水f =0.75，工业废水的f值通过测定确定；Xr污泥浓度，g/L。（4）消化污泥量消化污泥量可用下式计算： （4.7.9）式中 Vd消化污泥量，m3d；pd消化污泥含水率，取周平均值；V1生污泥量，m3d，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。2）污泥的水力学特征及输送污泥输送的方法有管道、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。这里重点介绍管道输送。污泥管道输

11、送是污水处理厂内或长距离输送的常用方法。管道输送具有卫生条件好，没有气味与污泥外溢，操作方便并利于实现自动化控制，运行管理费用低的优点。主要缺点是一次性投资大，一旦建成后，输送的地点固定，较不灵活。所以，污泥量大时一般考虑采用管道输送，对于中小型污水处理厂，可以考虑选用卡车、驳船等输送方式。管道输送，可分为重力管道与压力管道两种。重力管道输送时，距离不宜太长，管坡一般采用0.010.02，管径不小于200mm，中途应设置清通口，以便在堵塞时用机械清通或高压水（污水处理厂出水）冲洗。压力管道输送时，需要进行详细的水力计算。输送污泥用的污泥泵，在构造上必须满足不易被堵塞与磨损，耐腐蚀等基本条件。已

12、经有效地用于污泥抽升的设备有隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、柱塞泵、PW型及PWL型离心泵等。污泥在含水率较高（高于99）的状态下，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，在设计输泥管道时，常采用较大流速，使泥流处于紊流状态。污泥在厂内输送时，重力输泥管一般采用0.010.02的坡度；压力输泥管一般采用表4.7.1所列举的最小设计流速。表4.7.1 压力输泥管最小设计流速 污泥含水率/%最小设计流速/m/s污泥含水率/%最小设计流速/m/s管径150250mm管径300400mm管径150250mm管径300400mm901.51.6951.01.

13、1911.41.5960.91.0921.31.4970.80.9931.21.3980.70.8941.11.2长距离管道输送时，考虑到由于污泥，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。目前还没有反映污泥流动反常状态的计算公式，因此仍采用一般水管的计算公式。输送沉渣的管渠，则可参考尾矿的计算公式进行设计。根据公式计算出的水头损失值，应再乘以水头损失系数K。当采用管道输送污泥时，往往需要有污泥泵抽升污泥，抽升污泥的离心泵，不应有急剧的转角，管道的尺寸尽可能大，以防止泵体被污泥中的纤维质和硬物质堵塞。污泥泵最好采用自灌式，当采用非

14、自灌式时，不得使用一般清水泵所用的底阀。污泥站贮泥池的最小容积，应为污泥泵连续工作15min的抽泥量。 贮泥池中应采取一定的搅拌措施，以防污泥沉淀。污泥泵容易堵塞和损坏，一定要有备用泵。5）污泥的处理与处置污泥的处理与处置是两个不同的概念。污泥的处理方法主要包括浓缩、消化、脱水、干燥等，是为了实现污泥的稳定化、无害化和减量化；而其处置方法主要包括填埋、肥料农用、焚烧等，主要是实现污泥的利用与资源化。从流程上来看，处理在前，处置在后。污泥处理可供选择的方案大致有：（1）生污泥湿污泥池最终处置（2）生污泥浓缩自然干化堆肥最终处置（3）生污泥浓缩消化最终处置（4）生污泥浓缩消化自然干化最终处置（5）

15、生污泥浓缩消化机械脱水最终处置（6）生污泥浓缩机械脱水干燥焚烧最终处置第（1）（2）方案是以堆肥、农用为主。当污泥符合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地时可考虑采用方案（1）；符合农用条件的污泥，在附近无法直接利用湿污泥时，可采用方案（2）。第（3）（4）（5）方案，以消化处理为主体，消化过程产生的生物能即沼气（或称消化气、污泥气）可作为能源利用。经消化后的熟污泥可直接处置，即方案（3）；或进行脱水减容后处置，即方案（4）、（5）。第（6）方案是以干燥焚烧为主，当污泥不适于进行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理厂用地面积的限制等地区可考虑采用，焚烧产生的热能，可作为能源。 方案（1）（6）的处理工艺由简到繁，工程投资和管理费用亦由低到高。污泥处理方案选择时，应根据污泥的性质与数量、资金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，进行综合考虑后选定。一般的无机污泥，在适当去除一些水分后，可以作为垃圾来处置。如为有毒的无机污泥则设法加以利用，如目前无法利用，则应将其密封后妥善处置。 根据要求污泥含水率降低程度的不同，降低含水率的方法有浓缩、脱水和干化之分。 污泥的浓缩是初步降低污泥的含水率，但未能改变污泥的流态。浓缩主要对象是剩余污泥。浓缩常用沉淀法，