水污染控制工程_09污泥处理

1、化化学与环境工程系学与环境工程系 污泥的处理和处置，就是要通过适当污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。不损害环境的形式重新返回到自然环境中。第一节第一节 污泥的来源、性质和数量污泥的来源、性质和数量一、污泥的来源、性质及主要指标一、污泥的来源、性质及主要指标来源来源处理目的处理目的栅渣栅渣沉砂池沉渣沉砂池沉渣初沉池污泥初沉池污泥二沉池生物污泥二沉池生物污泥富含有机物，容易富含有机物，容易腐化、破坏环境，腐化、破坏环境，必须妥善处置必须妥善处置降低含水率，使其变流态为固态，降低含水率，使其变

2、流态为固态，同时减少数量同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。对环境造成二次污染。 城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（左右（0.5%1.5%）,含水率含水率99.2%左右。左右。污泥污泥性质性质表征表征参数参数含水率与含含水率与含固率固率挥发性固体挥发性固体污泥中的有污泥中的有毒有害物质毒有害物质污泥的脱水污泥的脱水性能性能含水率是污泥中水含量的百分数，含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数的百分数含水率在含水率在85以上呈流

3、态以上呈流态,65 85时呈塑态，低于时呈塑态，低于60呈固态呈固态当含水率变化时，可近似地用下式当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：计算湿污泥的体积：121001002121PPWWVV可消化程度可消化程度污泥肥分污泥肥分污泥相对密度污泥相对密度污泥污泥性质性质表征表征参数参数含水率与含含水率与含固率固率挥发性固体挥发性固体污泥中的有污泥中的有毒有害物质毒有害物质污泥的脱水污泥的脱水性能性能 挥发性固体挥发性固体(用用VSS表示表示)，是，是指污泥中在指污泥中在600C的燃烧炉中能被的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度体，

4、反映污泥的稳定化程度 用指数比抗阻值用指数比抗阻值(r)或毛细吸或毛细吸水时间水时间(CST)评价评价可消化程度可消化程度污泥肥分污泥肥分污泥相对密度污泥相对密度污泥污泥性质性质表征表征参数参数含水率与含含水率与含固率固率挥发性固体挥发性固体污泥中的有污泥中的有毒有害物质毒有害物质污泥的脱水污泥的脱水性能性能可消化程度可消化程度污泥肥分污泥肥分100)1 (1221vsvsdPPPPR污泥相对密度污泥相对密度二、污泥量二、污泥量 计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的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。经验数据为基础。污泥种类污泥种类污泥量污泥量/(Lm-3)含水率含

5、水率/%密度密度/(kgL-1)沉砂池的沉砂沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥初次沉淀池污泥14259597.51.0151.02二次沉淀池污泥二次沉淀池污泥生物膜法生物膜法7996981.02活性污泥法活性污泥法102199.299.61.0051.008公式估算公式估算1. 初沉污泥量初沉污泥量)100(101003V0PqCV1000SNV 式中：式中：V初沉污泥量，初沉污泥量，m3/d；qv污水流量，污水流量， m3/d；沉淀池中悬浮物的去除率，沉淀池中悬浮物的去除率，%；C0进水中悬浮物浓度，进水中悬浮物浓度，mg/L；P污泥含水率，污泥含水率，%；污泥密度，以污泥密度，以

6、1000kg/m3计；计；S每人每天产生的污泥量每人每天产生的污泥量,一般采用一般采用0.30.8L/（d人）人）;N设计人口数，人。设计人口数，人。2. 剩余活性污泥量剩余活性污泥量(活性污泥法活性污泥法) (1) 剩余活性污泥量以剩余活性污泥量以VSS(挥发性固体挥发性固体)计计:VXKSSYQdeOX)( (2) 剩余活性污泥量以剩余活性污泥量以SS计计:fPXSS (3) 剩余活性污泥量以体积计剩余活性污泥量以体积计:PPV)100(100SSSS公式估算公式估算三、污泥中的水分及其对污泥处理的影响三、污泥中的水分及其对污泥处理的影响1. 污泥中的水分污泥中的水分(1) 游离水游离水:

7、 存在于污泥颗粒间隙中的水，称为存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的间隙水或游离水，约占污泥水分的70左右。这部分水一般借助外力可与泥粒左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。分离。(2) 毛细水毛细水: 存在于污泥颗粒间的毛细管中，称存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的为毛细水，约占污泥水分的20左右。左右。也有可能用物理方法分离出来。也有可能用物理方法分离出来。(3) 内部水内部水: 黏附于污泥颗粒表面的附着水和存黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部在于其内部(包括生物细胞内的水包括生物细胞内的水)的内部的内部水，约占污泥中水分的水，约占污泥中

8、水分的10左右。有干左右。有干化才能分离，但也不完全。化才能分离，但也不完全。2. 污泥中的水分对污泥处理的影响污泥中的水分对污泥处理的影响 污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。的处置方式。第二节第二节 污泥的处理过程污泥的处理过程污泥的处置污泥的处置 污泥处置的前处理污泥处置的前处理 为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败,污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。农

9、业利用农业利用填埋填埋焚烧焚烧投放海洋投放海洋建材建材污泥处理与处置污泥处理与处置一、一、 污污 泥泥 浓浓 缩缩 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。积的有效方法。 污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。方法方法沉降法沉降法气浮法气浮法离心法离心法（一）（一）沉降法沉降法 沉降法主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩沉降法主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。余活性污泥的混合污泥。1. 间隙式污泥浓缩池间隙式污泥浓缩池 设计参数为停留时设计参数为停留时间，一般为间，一般为912h。 浓缩池的上清液，浓缩池的

10、上清液，应回到初沉池前重新处应回到初沉池前重新处理。理。2. 连续式污泥浓缩池连续式污泥浓缩池 连续运行的浓缩池连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，可采用沉淀池的形式，一般为竖流式一般为竖流式(或辐流或辐流式式)。设计参数设计参数:浓缩池的固体通量浓缩池的固体通量kg/(m2h)或或kg/(m2d)水力负荷水力负荷m3/(m2h)或或m3/(m2d)水力停留时间水力停留时间(h或或d)（二）（二） 气浮浓缩法气浮浓缩法 气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。

11、1. 气浮浓缩系统的组成气浮浓缩系统的组成 气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。置两部分组成。2. 气浮浓缩法的主要设计参数气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数主要设计参数:污泥负荷污泥负荷气固比气固比水力负荷水力负荷回流比回流比单位时间内，通过气浮池断面的干固体单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位为量，单位为kg/（m2.h）或）或kg/（m2.d）气浮池污泥负荷气浮池污泥负荷:污泥种类污泥种类负荷负荷/（kg.m-2.d-1)空气曝气的活性污泥空气曝气的活性污泥2575空气曝气的活性污泥经沉淀后空气曝气的活性污泥经沉淀后5

12、0100纯氧曝气的活性污泥经沉淀后纯氧曝气的活性污泥经沉淀后6015050%的初沉污泥的初沉污泥+50%的活性污泥经的活性污泥经沉淀后沉淀后100200初次沉淀池污泥初次沉淀池污泥至至2602. 气浮浓缩法的主要设计参数气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数主要设计参数:污泥负荷污泥负荷气固比气固比水力负荷水力负荷回流比回流比溶气水经减压释放出的空气量与需浓溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之质量比，常用缩的固体量之质量比，常用As表示；表示；用于污泥浓缩一般取用于污泥浓缩一般取0.010.040aas) 1(fpRSSAA2. 气浮浓缩法的主要设计参数气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参

13、数主要设计参数:污泥负荷污泥负荷气固比气固比水力负荷水力负荷回流比回流比单位时间内，通过气浮池断面的处单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位为理水量，单位为m3/（m2.h）为）为 m3/（m2.d），一般），一般4080m3/（m2.d）或或 23.5 m3/（m2.h)。2. 气浮浓缩法的主要设计参数气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数主要设计参数:污泥负荷污泥负荷气固比气固比水力负荷水力负荷回流比回流比加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以体积比，通常以R表示，用于污水处表示，用于污水处理时取理时取25%50% ，用于污泥浓缩需，用于污泥浓缩需

14、计算确定计算确定(三三)离心浓缩法离心浓缩法原原 理理利用污泥中固、液相的密度不同，在利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的力而使两者分离，达到浓缩的目的效果指标效果指标出泥含固率，出泥含固率，3min停留时间，含固率停留时间，含固率可达到可达到4固体回收率固体回收率浓缩后污泥的固体总浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固量与入流污泥中的固体总量的比值体总量的比值污泥种类污泥种类入流污泥入流污泥含固率含固率/%浓缩后污泥浓缩后污泥含固率含固率/%高分子聚合物需要量高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固体）

15、污泥干固体）固体物质固体物质回收率回收率/%剩余活性污泥剩余活性污泥0.51.5810085900.51.59095厌氧消化污泥厌氧消化污51.59095普通生物滤池污泥普通生物滤池污泥2389090959110.751.59597转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数剩余污泥机械浓缩剩余污泥机械浓缩二、污泥的稳定二、污泥的稳定污泥稳定化的处理方法污泥稳定化的处理方法: 厌氧消化法厌氧消化法 好氧消化法好氧消化法 氯化氧化法氯化氧化法 石灰稳定法石灰稳定法 热处理法热处理法 常用方法常用方法 厌氧消化厌氧消化目目 的的污泥中的挥发性固体的

16、量降低污泥中的挥发性固体的量降低40左右左右过过 程程水解、酸化、产乙酸、产甲烷水解、酸化、产乙酸、产甲烷优优 点点产生能量产生能量 使污泥固体总量减少使污泥固体总量减少作土壤调节剂作土壤调节剂杀死致病菌杀死致病菌缺缺 点点投资大投资大 运行易受环境条件的影响运行易受环境条件的影响消化污泥不易沉淀消化污泥不易沉淀消化反应时间长消化反应时间长（一）厌氧消化的过程（一）厌氧消化的过程两级高负荷率厌氧消化系统两级高负荷率厌氧消化系统（二）（二） 影响污泥消化的主要因素影响污泥消化的主要因素1. pH和碱度和碱度最佳为最佳为7.07.3厌氧消化厌氧消化产生产生有机酸有机酸pH甲烷菌分解有机酸时产生的重

17、碳酸盐不断增加甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加2. 温度温度中温：中温：3335C高温：高温：5055C3. 负荷负荷 厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。表表达达方方式式容积负荷容积负荷参数为投配率参数为投配率日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程度上反映了污泥在消化池中的停留时间度上反映了污泥在消化池中的停留时间有机物负荷有机物负荷参数为有机负荷率参数为有机负荷率每日进入的干泥量与池子容积之比每日进入的干泥量与池子容积之比消化时间进行复核消化时间进行复核4. 消化池的搅拌消化池的搅拌 在有机物的厌氧发

18、酵过程中，让反应器中的微在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质生物和营养物质(有机物有机物)搅拌混合，充分接触，将搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。5. 有毒有害物质有毒有害物质作用作用使池内污泥浓度分布均匀，利于使池内污泥浓度分布均匀，利于微生物生长繁殖微生物生长繁殖释放有害气体释放有害气体使环境因素在反应器内保持均匀使环境因素在反应器内保持均匀沼气风机搅拌沼气风机搅拌（三）（三） 消化池的构造消化池的构造主主要要设设备备搅拌搅拌螺旋浆螺旋浆 鼓风机鼓风机 射流器抽吸污泥气射流器抽吸污泥气集气集气排液排液

19、溢流溢流监测防护装置监测防护装置加料，排料加料，排料附属设备附属设备消化池消化池浮动式顶盖浮动式顶盖固定式顶盖固定式顶盖加热加热池外加热池外加热池内加热池内加热消化池构造消化池构造浮动盖式消化池浮动盖式消化池固定盖式消化池固定盖式消化池螺旋浆搅拌的消化池螺旋浆搅拌的消化池污泥消化池污泥消化池大型厌氧生物处理大型厌氧生物处理沼气搅拌压缩机沼气搅拌压缩机热交换器热交换器贮气罐贮气罐（四）消化池的设计计算（四）消化池的设计计算内容内容池体设计池体设计加热保温系统设计加热保温系统设计搅拌设备设计搅拌设备设计池体选型池体选型确定池的数目和单确定池的数目和单池容积池容积确定池体各部尺寸确定池体各部尺寸布置

20、消化池的各种布置消化池的各种管道管道 消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配率进行计算：率进行计算：100pVV消化池座数消化池座数n：0VVn 消化池有效容积按有机负荷消化池有效容积按有机负荷(Ns)计算：计算：ssNGV 式中：式中：V消化池有效容积，消化池有效容积，m3； V每天要处理的污泥量，每天要处理的污泥量，m3/d； p污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温度为度为3035时，时，p可取可取6%18%； n消化池的座数；消化池的座数； Gs每日要处理的污泥干固体量，每日要处理的污泥干固

21、体量， kg VSS/d ； Ns单位容积消化池污泥（单位容积消化池污泥（VSS）负荷率，）负荷率， kg VSS/（m3/d）。）。计算消化池的构造尺寸计算消化池的构造尺寸： 消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼气管和取样管。放管、溢流管、沼气管和取样管。（五）沼气（五）沼气(消化气消化气)的收集和利用的收集和利用 污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。大量沼气。 在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热集、

22、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。入流污泥和池液的设备。 污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，主要取决于被消化的挥发固体量。主要取决于被消化的挥发固体量。三、三、污污 泥泥 的干化与脱的干化与脱 水水（一）概述（一）概述 污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。(二二) 污泥的自然干化污泥的自然干化1. 污泥干化床的构造污泥干化床的构造围堤和隔墙围堤和隔墙输泥槽输泥槽滤水层滤水层排水系统排水系统不透水底层不透水底层支柱

23、和透明顶盖支柱和透明顶盖轻便铁轨轻便铁轨污泥干化床污泥干化床2. 污泥干化床脱水效果的影响因素污泥干化床脱水效果的影响因素气候条件气候条件污泥性质污泥性质污泥调理污泥调理3. 污泥干化床的设计污泥干化床的设计决定面积决定面积划分块数划分块数干化床面积干化床面积WS 11、脱水前预处理、脱水前预处理 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性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。善污泥的脱水性能。 调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。亲和力，改善污泥的脱水性能。方方法法加药调理法加药调理法淘洗加药调理法淘洗加药调理法加热调理法加热调理法冷冻调理法冷冻调理法加骨粒调理法加骨粒调理法（三）、污泥的机械脱水（三）、污泥的机械脱水2、 污泥的机械脱水设备污泥的机械脱水设备脱水机械脱水机械转筒离心机转筒离心机板框压滤机板框压滤机带式压滤机带式压滤机真空过滤机真空过滤机（1） 带式压滤机带式压滤机 带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。开发，是合成有机聚合物发展的结果。带式压滤机的构造带式压滤机的构造: