水污染控制课件第二十章

水污染控制工程

教案课程名称：水污染控制工程授课教师：宋卫锋副教授地点：大学城1-319时间：周21-2节、周43-4节、周56-7节9/18/20231第二十章污泥的处理和处置第一节污泥的来源、性质和数量一、概述城市污水处理厂污泥产生量约为处理水体积的0.5%-1.0%，猎德污水处理厂每天的污泥量为2200m3（44万m3/d，0.5%)，改变污泥性质称为处理，安排出路称为处置。费用与污水处理基本相等。基建费用占50%左右。对于污水处理厂来说，以去除BOD5为目标的目的已经达到，重要的是污泥的处理和处置还没有好的办法。所以，污泥的处理处置是一个重要问题。9/18/20232可供选择的方案：9/18/20233一、污泥的分类与性质污泥与沉渣栅渣、沉砂池沉渣、初沉池和二沉池生物污泥、化学污泥二、污泥的性质指标含水率：污泥中水分的重量与污泥总量之比的百分数。85%以上为流态，65%~85%为塑态，60%以下为固态。适用于含水率大于65%的污泥。含水率从99%降低到98%体积如何变化？从97.5%降到95%呢？9/18/20234挥发性固体：VSS，600℃以下燃烧，以气体逸出的部分（减重）污泥中的有毒有害物质：氮：4%，磷2.5%，钾0.5%，也有病菌，病毒，寄生虫卵等，必须进行消化。重金属应特别注意，容易超过《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）。重金属HgCdCrPbAsZnCuNi范围4.63-1383.6-24.19.2-54085-240012.4-560300-111955-46030-47.5酸壤pH＜6.55560030075500250100碱壤pH＞6.5152010001000751000500200城市污水处理厂污泥的一些数据mg/Kg9/18/20235三、污泥量污泥种类污泥量/Lm-3含水率/%密度/kgL-1沉砂0.03601.5初沉泥14~2595~97.51.015~1.02二沉泥（膜法）7~996~981.02二沉泥（泥法）10~2199.2~99.61.005~1.0089/18/20236(1)初沉泥式中ρ0为进水悬浮物浓度，ρ为污泥密度。(2)剩余活性污泥量9/18/20237四、污泥的输送和运输污泥中的水分及其对污泥输送和运输的影响离心泵、隔膜泵、旋转螺旋泵与螺旋泵离心泵有PW型与PWL型两种，扬程较高时可采用，易被纤维状物质堵塞。运输卡车、轮船等。9/18/20238第二节污泥的浓缩初沉泥含水率95%-97%，剩余活性污泥达98%以上，体积庞大。减容，污泥中所含水分大致分为4类，颗粒间的空隙水，约占70%；毛细水，毛细管内的水占20%；污泥颗粒吸附水和内部水占10%。浓缩，用于降低污泥中的空隙水，自然干化和机械脱水，主要用于脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。9/18/20239脱水方法脱水装置脱水后含水率/%脱水后状态浓缩法重力、气浮、离心95-97近似糊装自然干化法自然干化场、晒泥场70-80泥饼状真空吸滤法真空转鼓等60-80泥饼状板框压滤法板框压滤机45-80泥饼状带式压滤法带式压滤机78-86泥饼状离心法离心机80-85泥饼状不同脱水方法效果对比9/18/202310一、重力浓缩连续式和间歇式两种型式。1、间歇式小型污水处理厂，停留时间9~12h，上清液回流至初沉池。2、连续式竖流式或辐流式。二、气浮浓缩密度接近于水的、疏水的污泥尤其适用，对于浓缩时易发生污泥膨胀的，易发酵的剩余活性污泥，其效果尤为显著。三、污泥的其他浓缩法转盘式、转鼓式离心机9/18/202311第四节污泥的稳定好氧稳定，曝气时间10~20d。厌氧消化，一般当污泥中挥发性固体的量降低40%左右即可认为已达到污泥的稳定。污泥中有机物主要以固态存在；水解、酸化、乙酸化、甲烷化。废水厌氧处理中甲烷化是控制过程，污泥的厌氧消化中固态物的水解，液化是控制过程。一、污泥厌氧消化法的发展和分类中温消化（30~36℃），高温消化（50~53℃）低负荷消化，不加热，不搅拌，0.5~1.6kgVSS/m3d，停留时间30~60d，最低不少于20d。高负荷消化，1.6~6.4kgVSS/m3d或更高，连续运行，加热，搅拌，最少停留10~15d，整个池液处于混合状态，两级运行。9/18/202312二、影响因素1、温度中温，产气量约1~1.3m3/m3d，高温3.0~4.0m3/m3d。废水的厌氧处理消化气产生量0.4~0.5m3/kgCOD进行估算。温度允许变动范围为±1.5~2.0℃，当有±3度的变化时，就会抑制消化速率，±5度时就会突然停止，有机酸大量积累破坏厌氧消化。高温可杀灭寄生虫卵的99%以上，中温消化较低。2、泥龄与负荷有机物降解程度是污泥龄的函数，因此消化池的容积设计不应按有机负荷设计，而应以泥污龄或水力停留时间设计。投配率计算。中温20~30d，高温10~15d。3、搅拌4、pH值和碱度甲烷菌7.0~7.3，要求消化液的碱度保持在2000mg/L以上。（以CaCO3计）5、重金属和有毒物质9/18/202313三、厌氧消化池的池形和构造消化池是一个锥底或平底的圆池，四周为垂直墙体。平底或坡度较小时需设刮泥装置。整个池子由集气罩、池盖、池体和下锥体四部分组成。圆形消化池直径一般为6~30m，柱体高约为直径的一半，总高接近于直径。浮动式顶盖。附属设备：加料、排料、加热、搅拌、破渣、集气、排液、溢流。1、投配、排泥与溢流系统投配管一般布置在泥位上层，排泥管一般布置在底部。最小为DN150；溢流管最小管径为200mm。必须考虑是在池内受压状态下溢流，绝对避免沼气与大气相通。新污泥由泵提升到顶进泥管送入池内，螺旋泵、离心污水泵。9/18/2023142、沼气的排出、收集与贮存设备沼气管径按日平均产生量计算，管内流速7~8m/s，平均为5m/s。贮气柜的容积一般按日产量的25%~40%。3、搅拌2~5h内将全池污泥搅拌一次。沼气搅拌：压缩后的沼气通过配气环管，通到每根立管，立管气流速度为7~15m/s，末端距池底1~2m，搅拌气量为1000m3，池容5~7m3/min。泵加水射器搅拌生污泥用泵加压后，射入水射器，水射器顶端浸在污泥面下0.2~0.3m，泵压应大于0.2MPa，生污泥量与水射器吸入的污泥量之比为1：（3~5）。4、加热用热水或蒸汽直接通入消化池或通入设在消化池内的盘管进行间接加温。池外间接加热。9/18/2023159/18/202316四、消化池的设计计算池体设计，加热保温系统设计和搅拌设备的设计。国内一般按污泥投配确定消化池有效容积，按每天处理污泥量及污泥投配率进行计算。V：消化池有效容积，m3；V’：每天要处理的污泥量，m3/d；P：污泥投配率，消化温度为30~35℃时，P可取6~8%为宜。小型消化池的容积为2500m3以下；中型为5000m3左右；大型可达10000m3以上。圆柱形池体的直径一般为6~35m，柱体高与直径之比为1：2，池总高与直径之比约0.8~1.0。9/18/202317五、消化池的运行与管理（一）、消化污泥的培养与驯化新建的消化池，需要培养消化污泥，方法有两种：1、逐步培养法将每天排放的初次沉淀污泥和浓缩后的活性污泥投入消化池，然后加热，使每小时温度升高1度，当温度到消化温度后，维持温度，然后逐日加入新鲜污泥，直至设计泥面，停止加泥，维持消化温度，使有机物水解，液化，约需30~40d，待污泥成熟，产生沼气后，方可投入正常运行。2、一次培养法将池塘污泥，经2×2mm孔网过滤，后投入消化池，投加量占消化池的1/10，以后逐日加入新鲜污泥至设计泥面，控制pH6.5~7.5，1℃/h，至消化温度，稳定3~5d，污泥成熟，再投加新鲜污泥。9/18/202318（二）正常运行的化验指标产气率，沼气成分，投配污泥含水率94~96%，有机物含量60~70%，有机物分解程度45~55%，脂肪酸以醋酸计为2000mg/L左右，总碱度大于2000mg/L，NH3-N500~1000mg/L（三）正常运行的控制参数搅拌，污泥气搅拌可全日进行，水力提升器搅拌量应为消化池容积的两倍，间歇进行，搅拌半小时，间歇1.5~2.0h。排泥，先排上清液再排泥，消化池内污泥浓度不低于30g/L。沼气气压：1176~1961Pa之间，过高过低都说明池组工作不正常或输气管故障。9/18/202319第五节污泥的调理一、城市污水厂污低中的固体物质主要是腐殖质，与水的亲和力很强，脱水非常困难。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。二、污泥脱水性能的评价指标1、比阻抗值rb：与污泥性质有关的数值P：过滤压力（滤布前后的压力差）A：过滤面积μ：滤出液的动力粘滞度ρc：单位体积滤出液所得滤饼干重物理意义：单位干重滤饼的阻力。比阻抗值越大，越难过滤。9/18/202320各种污泥的大致比阻值（m/Kg）2、毛细吸水时间CSTCapillarySuctionTime，等于污泥与滤纸接触时，在毛细管作用下，水分在滤纸上渗透1cm所需时间，以秒计。机械脱水时，比阻值在（0.98-3.92）*1012m/Kg之间为宜。所以要调理。化学调节法，热处理法及冷冻法。初沉泥（46.1-60.8）*1012消化污泥(123.6-139.3)*1012活性污泥(164.8-282.5)*1012腐殖污泥(59.8-81.4)*10129/18/202321三、加药调理法1、调理剂种类（1）无机调理剂铁盐：FeCl3·6H2O,Fe2(SO4)3·4H2O,硫酸亚铁,FeSO4·7H2O；铝盐：硫酸铝，三氯化铝，碱式氯化铝，聚合氯化铝。铁盐和石灰联用，pH>12的条件下，提供了大量的Ca(OH)2絮体物，而Ca(OH)2能够使污泥颗粒产生凝聚作用。阳离子型聚丙烯酰胺效果好。2、调理剂投加量的确定FeCl3：5%~10%消石灰：20%~40%聚铝和聚铁：1%~3%阳离子聚丙烯酰胺：0.1%~0.3%9/18/2023223、影响因素（1）污泥性质（2）调理剂品种（3）污泥调理条件pH值：铝盐5~7铁盐6~11亚铁8~10配制浓度：有机：0.05~0.1%,FeCl3：10%，铝盐：4~5%缺乏理论支持，主要靠经验和实践。9/18/202323第五节污泥脱水一、概述二、污泥的自然干化三、污泥的机械脱水及其设备板框压缩机、带式压滤机、转筒离心机、真空过滤机等。板框压缩机1、构造简单，推动力大，适用于各种污泥。间歇操作。板和框相间排列而成，滤板两侧有滤布，用压紧装置把板与框压紧，即在板与框之间构成压滤室，在板与