污泥有关计算

目录TOC\o"1-4"\h\z目录11．定义32．污泥的分类32.1按成分不同分32.2按来源不同分33.

污泥的成分33.1污泥中的水份3水的存在形式有4污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系43.2固体成分53.3污泥肥分63.4污泥重金属离子含量64．污泥量计算64.1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的计算64.2剩余活性污泥量的计算7计算方法一7计算方法二74.3污水处理厂干固体物质平衡95.污泥的运输105.1污泥输送的方法10管道输送10卡车输送10驳船输送105.2污泥输送设备106．污泥水力计算116.1污泥流动的水力特性116.2压力输泥管道的沿程水头损失116.3压力输泥管道的局部水头损失137.污泥处理148.污泥浓缩158.1污泥浓缩目的158.2常用浓缩方法15重力浓缩及有关设计及运行15气浮浓缩208.2.3离心浓缩法219.污泥消化219.1厌氧消化21厌氧消化的机理21厌氧消化的影响因素22厌氧消化池池形22厌氧消化池的构造与设计22厌氧消化的应用23消化池的运行与管理239.2好氧消化23好氧消化的机理23好氧消化池的构造23设计参数23好氧消化需空气量的计算2410.沼气2410.1沼气的性质2410.2沼气的主要用途2410.3沼气的净化2511.机械脱水2511.1机械脱水前的预处理2511.2机械脱水的根本原理2511.3机械脱水的方法2511.4各种类型脱水设备运行参数2512.污泥干化2612.1主要构筑物是干化场2612.2自然干化的机理2612.3干化场的设计2612.4各种脱水方法的比拟2613.污泥枯燥2713.1定义2713.2污泥加热枯燥器的比拟2713.3各种燃烧装置的比拟2713.4枯燥器的枯燥流程2814.污泥燃烧2814.1燃烧的目的2814.2燃烧分类2815.污泥中病菌2816.污泥消毒2917.污泥的利用2918.污泥主要去向301．定义污泥是水处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的0.3%～0.5%左右，如水进行深度处理，污泥量还可能增加0.5～1倍。污泥处理的原那么是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。〔1〕确保水处理的效果，防止二次污染；〔2〕使容易腐化发臭的有机物稳定化；〔3〕使有毒有害物质得到妥善处理或利用；〔4〕使有用物质得到综合利用，变害为利。2．污泥的分类2.1按成分不同分污泥：以有机物为主要成分。其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小〔约为1.02～1.006〕，含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。沉渣：以无机物为主要成分。其主要是颗粒较粗，比重较大〔约为2左右〕，含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。2.2按来源不同分初次沉淀污泥〔也称生污泥或新鲜污泥〕：来自初次沉淀池。剩余活性污泥〔也称生污泥或新鲜污泥〕：来自活性污泥法后的二次沉淀池。腐殖污泥〔也称生污泥或新鲜污泥〕：来自生物膜法后的二次沉淀池。消化污泥〔也称熟污泥〕：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。化学污泥〔也称化学沉渣〕：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。例如，用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物去除污水中的重金属离子；投加石灰中和酸性污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生的沉渣等均称为化学污泥。3.污泥的成分3.1污泥中的水份污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。水的存在形式有空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%，可通过重力沉淀〔浓缩压密〕而别离；毛细水，是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约20%，可通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管外表张力和凝聚力的作用力而别离；颗粒外表吸附水和内部结合水，约10%。外表吸附水是在污泥颗粒外表附着的水分，起附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体外表上出现，采用混凝方法，通过胶体颗粒相互絮凝，排除附着外表的水分；内部结合水，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中细胞内部水分，无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物别离或热力方法去除。通常含水率在85%以上时，污泥呈流态；65%～85%时呈塑态；低于60%时那么呈固态。城市污水厂污泥的特性见表:表各处理工艺的污泥的性质污泥种类污泥量g/〔L.d〕含水率%相对密度比阻s2/g沉砂池沉渣0.03〔L/m3〕601.5

初沉池污泥14~2595~97.51.015~1.02〔1.31~2.11〕×1010活性污泥法污泥7~1996~981.022.80×1010生物膜法污泥10~2199.2~99.61.005~1.008

污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系V1/V2=W1/W2=〔100-p2〕/〔100-p1〕=C2/C1〔8-1〕式中：p1、V1、W1、C1——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；p2、V2、W2、C2——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；说明：式〔8-1〕适用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后，体积内出现很多气泡，体积与重量不在符合式〔8-1〕的关系。例题8-1：污泥含水率从97.5%降低至95%时，求污泥体积。解：由式〔8-1〕V2=V1〔100-p1〕/〔100-p2〕=V1〔100-97.5〕/〔100-95〕=〔1/2〕V1可见污泥含水率从97.5%降低至95%时，污泥体积减少一半。3.2固体成分挥发性固体〔或称灼烧减重〕和灰分〔或称灼烧残渣〕：挥发性固体近似地等于有机物含量；灰分表示无机物含量。可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。消化对象：污泥中的有机物。一局部是可被消化降解的〔或称可被气化，无机化〕；另一局部是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物等。消化程度的计算公式：Rd=[1-〔pV2pS1〕/〔pV1pS2〕]×100式中：Rd——可消化程度，%；pS1、pS2——分别表示生污泥及消化污泥的无机物含量，%；pV1、pV1——分别表示生污泥及消化污泥的有机物含量，%。消化污泥量的计算公式：Vd=V1〔100-p1〕/〔100-pd〕[〔1-pV1/100〕+pV1/100〔1-Rd/100〕]式中：Vd——消化污泥量，m3/d；pd——消化污泥含水率，%，取周平均值；V1——生污泥量，m3/d；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；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。干固体物质包括有机物〔即挥发性固体〕和无机物〔即灰分〕。确定湿污泥比重和干污泥比重，对于浓缩池的设计、污泥运输及后续处理，都有实用价值。经综合简化后，湿污泥比重〔γ〕和干污泥比重〔γs〕的计算公式分别为：γ=〔100γs〕/[γsp+〔100-p〕]〔8-4〕或γ=25000/[250p+〔100-p〕〔100+1.5pV〕]〔8-8〕γs=250/〔100+1.5pV〕〔8-7〕式中：γ——湿污泥比重；γs——污泥中干固体物质平均比重，即干污泥比重；p——湿污泥含水率，%；pV——污泥中有机物含量，%；3.3污泥肥分污泥中含有大量植物生长所必需的肥分〔N、P、K〕、微量元素及土壤改进剂〔有机腐殖质〕。我国城市污水处理厂各种污泥所含肥分见表8-2。表8-2我国城市污水处理厂污泥肥分表污泥类别总氮%磷〔以P2O5计〕%钾〔以K2O计〕%有机物%初沉污泥2~31~30.1~0.550~60活性污泥3.3~7.70.78~4.30.22~0.4460~70消化污泥1.6~3.40.6~0.825~303.4污泥重金属离子含量污泥中重金属离子含量，决定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。假设污泥作为肥料使用时，要注意重金属是否超过我国农林业部规定的《农用污泥标准》〔GB4284-84〕。表中列举我国北京、上海、天津、西安、兰州、沈阳、黄石等几个城市污水处理厂污泥中重金属含量的范围。表我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量重金属离子名称Hg汞Cd镉Cr铬Pb铅As砷Zn锌Cu铜Ni镍含量范围4.63~1383.6~24.19.2~54085~240012.4~560300~111955~46030~47.5农林业部农用污泥标准〔GB4284-84〕酸性土壤PH＜6.55560030075500250100中性和碱性土壤PH≥6.51520100010007510005002004．污泥量计算4.1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的计算V=100C0ηQ/1000〔100-p〕ρ〔8-9〕式中：V——初次沉淀污泥量，m3/d；Q——污水流量，m3/d；η——去除率，%；〔二次沉淀池η以80%计〕C0——进水悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3计。4.2剩余活性污泥量的计算计算方法一计算方法二德国排水工程学会的剩余污泥计算模式。德国排水工程学会公布的活性污泥法设计标准(1991)将剩余污泥分为：①由降解有机物而引起的异养性微生物的污泥增殖量(不计自养性微生物的增殖)；②活性污泥代谢过程惰性剩余物(约占污泥代谢量的10%左右)；③曝气池进水中不能水解/降解的惰性悬浮固体，其量约占悬浮固体浓度的60%左右。因此，剩余污泥量可表达为：式中X=(YH·Q·BOD5,i-bH·X·MLSS·V·fT,H)/SP(2)由于SP=MLSSV/Θc(3)联立式(1)、(2)、(3)即可求得剩余污泥量：SP=YH·Q·BOD5,i+0.6·Q·SS-0.9·bH·YH·Q·BOD5·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H](4)折算到每去除1kgBOD5的污泥产量SPt为：SPt=YH-0.9·bH·YH·fT,H/[1/Θc+bH·fT,H]+0.6·SSi/BOD5(5)式中Q——进水流量，m3/dX——异养性微生物在活性污泥中所占的比例

V——曝气池容积，m3Θc——污泥泥龄，d

YH——异养性微生物的增殖率，kgDS/kgBOD5,YH=0.6bH——异养性微生物的内源呼吸速率〔自身氧化率〕，bH=0.08L/dfT,H——异养性微生物生长温度修正系fT,H=1.072(T-15)〔T为温度，℃〕SSi——瀑气池进水悬浮SS浓度，kg/m3BOD5，i——进水BOD5浓度，kg/m3MLSS——污泥浓度，kg/m3通常YH=0.6、hH=0.08L/d，公式可写成：从式(6)可以看出，剩余污泥产率(每去除1kgBOD5产生的剩余污泥量)取决于曝气池进水SS/BOD5值、水温、污泥泥龄等因素。4.3污水处理厂干固体物质平衡污水处理厂内部存在着固体物质的平衡问题，通过固体物质的平衡计算，有助于污泥处理系统的设计与管理。污水处理厂固体物质平衡的典型计算，可根据图8-1进行。〔见P332图8-1〕设原污水悬浮物X0为100，初次沉淀池悬浮物去除率以50%计，二次沉淀池去除率以80%计，悬浮物总去除率总去除率为90%。各处理构筑物固体回收率为：浓缩池为r1=90%；消化池为r2=80%；悬浮物减量为rg=30%；机械脱水为r3=95%〔预处理所加混凝剂的固体量略去不计〕。因此其平衡式为：进入污泥浓缩池的悬浮物量：X1=ΔX+XR〔8-10〕XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4〔8-11〕式中：X1——进入浓缩池的固体物量；ΔX——初次沉淀池排泥的悬浮物量加二次沉淀池剩余污泥中的悬浮物量；XR——等于浓缩池上清液含有的悬浮物量Xˊ2，消化池上清液悬浮物量Xˊ3，机械脱水上清液悬浮物量Xˊ4的总和。进入消化池的悬浮物量：X2=X1r1〔8-12〕浓缩池上清液悬浮物量：Xˊ2=X1〔1-r1〕〔8-13〕消化池悬浮物减量：G=X2rg=X1r1rg〔8-14〕进入机械脱水设备的悬浮物量：X3=〔X2-G〕r2〔8-15〕消化池上清液悬浮物量：Xˊ3=〔X2-G〕〔1-r2〕〔8-16〕脱水泥饼固体物量：X4=X3r3机械脱水上清液含有的悬浮物量：Xˊ4=X3〔1-r3〕〔8-17〕回流至沉砂池前的上清液中所含悬浮物总量：XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4=X1〔1-r1rg-r1r2r3+r1r2r3rg〕〔X1-XR〕/X1=r1rg+r1r2r3-r1r2r3rg=ΔX/X1X1=ΔX/r1[rg+r2r3〔1-rg〕]〔8-18〕5.污泥的运输5.1污泥输送的方法管道输送〔重力管道和压力管道〕；卡车；驳船等。管道输送适用于污泥输送的目的地相当稳定；污泥的流动性能较好，含水率较高；污泥所含油脂分成较少，不会粘附于管壁缩小管径增加阻力；污泥的腐蚀性低，不会对管材造成腐蚀或磨损；污泥的流量较大，一般应超过30m3/h。优点，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。缺点，一次性投资大，一旦建成后，输送的地点固定，较不灵活。卡车输送适用于中、小型污水处理厂，不受运输目的地的限制，也不受污泥性质、含水率的影响，也不需经过中间转运，可以随着季节的变化或地点的变化，把污泥直接运到进行利用或处理的地方。优点，方便灵活。缺点，运费较高。驳船输送适用于不同含水率的污泥。优点，灵活方便，运行费用低。缺点，需设中转站。对管道、卡车、驳船输送综合经济比拟列于表8-4。表8-4

管道、卡车、驳船输送综合经济比拟表

建设投资运行管理费输送1m的本钱管道输送111驳船输送0.82~1.302.60~4.006卡车输送2.25~7.0027.0~34.030注：以管道输送的建设投资、运行管理费及每输送1m距离的本钱为“1“单位。5.2污泥输送设备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，不易受腐蚀等根本条件。常见的有隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、多级柱塞泵和离心泵等。6．污泥水力计算6.1污泥流动的水力特性污泥在含水率较高〔高于99%〕的状态下，属于牛顿流体，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，必须克服初始剪力以后才能开始流动。污泥流动的下临界速度约为1.1m/s，上临界速度约为1.4m/s。污泥压力管道的最小设计流速为1.0~2.0m/s。6.2压力输泥管道的沿程水头损失6.3压力输泥管道的局部水头损失7.污泥处理污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质与数量；投资情况与运行管理费用；环境保护要求以及有关法律与法规；城市农业开展情况及当地气候条件等情况，综合考虑后选定。〔1〕生污泥→浓缩→消化→自然干化→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→机械脱水→最终处置〔4〕生污泥→浓缩→机械脱水→枯燥燃烧→最终处置〔5〕生污泥→湿污泥池→最终处置〔6〕生污泥→浓缩→消化→最终处置第〔1〕、〔3〕、〔6〕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，如用作燃料或发电；第〔2〕、〔5〕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；第〔4〕方案是以枯燥燃烧为主，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。燃烧产生的热能，可作为能源。污泥最终处理方法包括作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改进；填地或投海；作为能源或建材；燃烧等。不同脱水方法及脱水效果列于表8表不同脱水方法及脱水效果表脱水方法脱水装置脱水后含水率%脱水后状态浓缩法重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩95~97近似糊状自然干化法自然干化场、晒砂场70~80泥饼状机械脱水真空吸滤法真空转鼓、真空转盘等60~80泥饼状压滤法板框压滤机45~80泥饼状滚压带法滚压带式压滤机78~86泥饼状离心法离心机80~85泥饼状枯燥法各种枯燥设备10~40粉状、粒状燃烧法各种燃烧设备0~10灰状8.污泥浓缩8.1污泥浓缩目的是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。8.2常用浓缩方法常用污泥浓缩方法及比拟浓缩方法优点缺点适用范围重力浓缩法贮泥能力强，动力消耗小；运行费用低，操作简便占地面积较大；浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高；易发酵产生臭气主要用于浓缩初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥气浮浓缩法占地面积小；浓缩效果较好，浓缩后污泥含水率较低；能同时去除油脂，臭气较少占地面积、运行费用小于重力浓缩法；污泥贮存能力小于重力浓缩法；动力消耗、操作要求高于重力浓缩法主要用于浓缩初沉污泥；初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。特别适用于浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥离心浓缩法占地面积很小；处理能力大；浓缩后污泥含水率低，全封闭，无臭气发生专用离心机价格高；电耗是气浮法的10倍；操作管理要求高目前主要用于难以浓缩的剩余活性污泥和场地小，卫生要求高，浓缩后污泥含水率很低的场合重力浓缩及有关设计及运行〔1〕原理：重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。〔2〕分类：根据运行情况分为间歇式和连续式两种。间歇式重力浓缩池：是一种圆形水池，底部有污泥斗。工作时，先将污泥充满全池，经静置沉降，浓缩压密，池内将分为上清液、沉降区和污泥层，定期从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。间歇式浓缩池主要用于污泥量小的处理系统。浓缩池一般不少于两个，一个工作，另一个进入污泥，两池交替使用。剩余活性污泥经浓缩池中心管流入，入流污泥流量及其固体浓度分别以Q0、C0表示。上清液由溢流堰溢出称为出流，其流量与固体浓度分别以Qe、Ce表示。浓缩污泥从池底排出称为底流，底流流量与固体浓度分别以Qu、Cu表示。浓缩池中存在着三个区域，即上部澄清区；中间阻滞区〔当污泥连续供应时，该区的固体浓度根本恒定，不起浓缩作用，但其高度将影响下部压缩区污泥的压缩程度〕；下部为压缩区。单位时间内进入浓缩池的固体重量，等于排出浓缩池的固体重量〔上清液所含固体重量忽略不计〕。通过浓缩池任一断面的固体通量，由两局部组成，一局部是浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量；另一局部是污泥自重压密所造成的固体通量。连续式重力浓缩池，其特点是装有与刮泥机一起转动的垂直搅拌栅，能使浓缩效果提高20%以上。因为搅拌栅通过缓慢旋转〔圆周速度2~20cm/s〕，可形成微小涡流，有助于颗粒间的凝聚，并可造成空穴，破坏污泥网状结构，促使污泥颗粒间的空隙水与气泡逸出。〔3〕设计要点：小型污水处理厂采用方形或圆形间歇式浓缩池；大、中型污水处理厂采用竖流式和辐流式连续式浓缩池；间歇式浓缩池的主要设计参数是水力停留时间，停留时间由试验确定。时间过短，浓缩效果差；过长会造成污泥厌氧发酵。无试验数据时，可按12~24h设计。当以浓缩后的湿污泥作肥料时，污泥浓缩和贮存可采用方或圆形湿污泥池，有效水深采用1~1.5m，池底坡0.01，坡向一端。连续式浓缩池的主要设计参数有：固体通量和水力负荷。有效水深采用4m，竖流式有效水深按沉淀局部的上升流速不大于0.1mm/s进行复核。池容积按浓缩10~16h核算。当采用定期排泥时，两次排泥间隔可取8h。浓缩池的上清液应回送初沉池或调节池重新处理。〔4〕设计计算：浓缩池外表积F：选定固体通量，计算浓缩池外表积FˊS，与用水力负荷计算的浓缩池外表积FˊW进行比拟，取其大者。按固体通量，计算浓缩池外表积Fˊs〔m2〕：Fˊs=Qω/qs按水力负荷计算的浓缩池外表积Fˊw〔m2〕：Fˊw=Q/qw那么F=max〔Fˊs，Fˊw〕式中：Q——污泥量，m3/d；ω——污泥含固量，kg/m3；qs——选定的固体通量，kg/〔m2.d〕；qw——水力负荷，m3/〔m2.d〕；浓缩池有效池容W和停留时间t：根据确定的池外表积F，计算浓缩池的有效容积Wˊ，根据Wˊ复核污泥在池中停留时间tˊ。假设tˊ大于10~16h，那么修定固体通量，重新计算上述各值，最终确定浓缩池设计外表积F、有效容积W和停留时间t。计算有效容积Wˊ〔m3〕：Wˊ=Fh2复核停留时间tˊ〔h〕：tˊ=Wˊ/Q式中：h2——有效水深，m。〔5〕关于污泥浓缩的设计规定及数据：a浓缩后污泥含水率：由曝气池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%-99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97%-98%。b浓缩时间不宜小于12h；但也不要超过24h。c有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。d污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥间一般可采用8h。e集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。其泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。刮泥机的回转速度为0.75-4r/h，吸泥机的回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。f构造及附属设施一般采用水密性钢肋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。g竖流式浓缩池：当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池，一般不设刮泥机，污泥室的截锥体斜壁与水平面所形成的角度，应不小于50°，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩别离出来的污水流量进行设计。h上清液：浓缩池的上清液，应重新回到初沉池前进行处理。其数量和有机物含量参与全厂的物料平衡计算。i二次污染：污泥浓缩池一般均散发臭气，必须时应考虑防臭或脱臭措施。臭气控制可以从以下三方面着手，即封闭、吸收和掩撇。所谓封闭，是指用盖子或其它设备封住臭气发生源；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散。表重力浓缩池设计参数污泥种类进泥浓度(%)出泥浓度(%)水力负荷[m3/(m2.d)]固体负荷[kg/(m2.d)]固体捕捉率(%)溢流TSS(mg/l)初次污泥24-3390-14485-98300-1000滴滤池生物膜35-5080-92200-1000剩余活性污泥10-3560-85200-1000初次污泥与剩余活性污泥的混合污泥25-8085-92300-800表重力污泥浓缩池的计算公式名称公式符号说明浓缩池总面积A=QC/MQ--污泥量(m3/d)C--污泥固体浓度(g/l)M--浓缩池污泥固体量(kg/m2.d)单池面积A1=A/nN--浓缩池数量浓缩池直径D=(4A1/π)0.5浓缩池工作局部高度H1=TQ/24AT--设计浓缩时间浓缩池总高度H=h1+h2+h3H2--超高H3--缓冲层高度浓缩后污泥体积V2=Q(1--P1)/(1--P)P1--进泥浓度P2--出泥浓度〔6〕运行管理：在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。浓缩效果通常用浓缩比〔排泥浓度/入流污泥浓度〕、固体回收率〔浓缩到排泥中的固体/入流总固体〕和别离率〔上清液量/入流污泥量〕三个指标进行综合评价。一般来说，浓缩初沉污泥时，浓缩比应大于2，固体回收率应大于90%；浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，浓缩比大于2，别离率应大于85%。如果某一指标低于以上数值，应分析原因，检查进泥量是否适宜，控制的qs是否合理，浓缩效果是否受到了温度等因素的影响。气浮浓缩〔1〕原理：采用压力溶气浮选方法，通过压力溶气罐溶入过量空气，然后突然减压释放出大量的微小气泡，并附着在污泥颗粒周围，使其相对密度减小而强制上浮，从污泥表层获得浓缩。〔2〕适用条件：适用于相对密度接近1的活性污泥的浓缩污泥，如活性污泥〔相对密度1.005〕，生物过滤法污泥〔相对密度1.025〕，尤其是采用接触氧化法时，脱落的生物膜含大量气泡，比重更接近于1，用浮选浓缩较为有利。〔3〕气浮浓缩的工艺流程，可分为无回流，用全部污泥加压气浮；有回流水，用回流水加压气浮两种方式运行。进水室的作用，是使减压后的溶气水大量释放出微细气泡，并迅速附着在污泥颗粒上。气浮池的作用，是上浮浓缩，在池外表形成浓缩污泥层由刮泥机刮出池外。不能上浮的颗粒沉至池底，随设在池底的清液排水管一起排出；局部清液回流加压，并在溶气罐中压入压缩空气，使空气大量地溶解在水中。减压阀的作用，是使加压溶气水减压至常压，进入进水室起气浮作用。气浮浓缩可以使污泥含水率从99%以上降低到95%~97%，澄清液的悬浮物浓度不超过0.1%，可回流到污水处理厂的入流泵房。〔4〕设计计算气浮浓缩池的设计内容主要包括气浮浓缩池所需气浮面积、深度、空气量、溶气罐压力等。溶气比确实定：气浮时有效空气重量与污泥中固体物重量之比或气固比，用Aa/S表示。气浮浓缩池外表水力负荷：回流比R确实定：气浮浓缩池的外表积：离心浓缩法〔1〕原理：是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心力场所受到的离心力的不同而被别离。〔2〕适用条件：主要用于浓缩剩余活性污泥等难脱水污泥或场地狭小的场合。〔3〕离心机的种类：连续式离心机、间歇式离心机、盘式和篮式离心机。〔4〕主要参数：入流污泥浓度、排出污泥含固量、固体回收率、高分子聚合物的投加量等。9.污泥消化高浓度有机污泥通过厌氧或好氧消化，污泥中的挥发性固体变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积60%左右，并改善污泥性状，控制致病微生物，为污泥的后续处理做好准备。经济的污泥处理系统是：厌氧消化处理初沉池污泥；好氧消化处理剩余活性污泥。表污泥厌氧与好氧消化的比拟消化方法优点缺点适用条件厌氧不需曝气，运行能耗和费用低；可获得局部能源〔沼气〕易产生臭气；管理水平要求较高废水处理厂，规模不限；多采用中温消化好氧中小规模时，投资少、上清液中BOD、SS、NH4-N均低于厌氧消化，操作管理简便；消化池中不加温，不产生臭气供氧消耗的能量大，运行费用高；消化污泥脱水性能差，有机物分解率较低中小规模废水处理厂，特别适用于无初沉池的好氧生物污水处理厂9.1厌氧消化厌氧消化的机理1979年，伯力特〔Bryant〕等人根据微生物的生理种群提出的厌氧消化的三阶段理论，第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；第二阶段是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸；第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱羧产生甲烷。参与的微生物种类，参与厌氧消化第一阶段的微生物包括细菌、原生动物和真菌，统称水解与发酵细菌，大多数为专性厌氧菌，也有不少兼性厌氧菌；参与厌氧消化第二阶段的微生物是一群极为重要的菌种——产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌；参与厌氧消化第三阶段的微生物是甲烷菌——甲烷发酵阶段的主要细菌，属于绝对的厌氧菌。厌氧消化的影响因素影响厌氧消化的主要因素有温度、生物固体停留时间〔污泥龄〕与负荷、搅拌和混合、营养与C/N比、氮的守恒与转化、有毒物质、酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用等。厌氧消化池池形厌氧消化池池形。圆柱形，池径一般为6M~35M，池总高与池径之比取0.8~1.0，池底、池盖倾角一般取15°~20°，池顶集气罩直径取2M~5M，高1M~3M。蛋形一般用于大型消化池，容积可到达10000M3以上，搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底固结；池内污泥的外表积小，即使生成浮渣，也容易去除；在池容相等的条件下，池子总外表积比圆柱形小，故散热面积小，易于保温；蛋形的结构与受力条件最好，如采用钢筋混凝土结构，可节省材料；防渗水性能好，聚集沼气效果好。厌氧消化池的构造与设计消化池的构造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备，搅拌设备及加温设备等。投配、排泥：溢流系统：保持沼气室压力恒定。常用的形式有倒虹管式、大气压式和水封式等。沼气的收集与贮气设备：搅拌设备：使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。主要有泵加水射器搅拌、联合搅拌法和沼气搅拌。加温设备：加温的目的是维持消化池的消化温度〔中温或高温〕，使消化能有效地进行。加温的方法有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。消化池的容积计算：为了防止检修时全部污泥停止厌气处理，消化池数量应两座或两座以上。消化池的有效容积V=Sv/S式中：Sv——新鲜污泥中挥发性有机物重量，kg/d；S——挥发性有机物负荷，中温消化用0.6~1.5kg/〔m3.d〕，高温消化用2.0~2.8kg/〔m3.d〕；V——消化池的有效容积，m3。厌氧消化的应用两级厌氧消化，根据消化过程沼气产生的规律进行设计。目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。P367例题8-7两相厌氧消化，根据消化机理进行设计。目的是使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境。消化池的运行与管理消化污泥的培养与驯化：逐步培养法、一次培养法。正常运行的化验指标：正常运行的控制参数：新鲜污泥投配率、消化温度、搅拌时间、排泥效果和沼气气压等。消化池发生异常现象时的管理：表现在产气量下降，上清液水质恶化等。9.2好氧消化好氧消化的机理利用微生物的内源呼吸作用分解有机物。好氧消化池的构造设计参数水力停留时间〔20℃下〕，剩余活性污泥10~15d；剩余活性污泥+初沉污泥15~25d。污泥浓度，为到达消化池内的充分混合和必要的溶解氧浓度，限制浓缩污泥浓度在2%~3%。浓缩池的固体负荷不应超过24~49kg/〔m2.d〕。消化池的挥发性固体负荷1.6~4.8kgVSS/〔m3.d〕。污泥温度，好氧消化为放热反响，池内温度稍高于入池污泥温度，大致为20~25℃。当温度低于20℃时，水力停留时间将大为延长，PH值随之下降。需氧量，分解污泥中有机物的需氧量约为2kgO2/kgVSS，为保持混合液1~2mg/L的氧浓度，充气量按15~20L/min.m3MLSS和20~40L/min.m3池容计算。扩散装置采用大气泡曝气器，氧转移率5%~8%。池型和池数，采用分格式矩形池或圆形池。池数不少于两座。矩形池有效水深3~5m，长和水深比取1~2。超高〔防泡〕0.9~1.2m。搅拌所需能量，用机械曝气器20~40W/m3。〔4〕好氧消化池容积〔V〕计算：V=Q0X0/S〔m3〕式中：Q0——进入好氧消化池生污泥量，m3/d；X0——污泥中原有生物可降解挥发性固体浓度，g.VSS/L；S——有机负荷，kg.VSS/〔m3.d〕，取0.38~2.24kg.VSS/〔m3.d〕。好氧消化需空气量的计算好氧消化所需空气量应满足两方面的需要：其一是满足细胞物质自身氧化所需，当活性污泥进行好氧消化时，满足自身氧化需气量为0.015~0.02m3/〔min.m3〕，当为初次沉淀污泥与活性污泥混合时，满足自身氧化需气量为0.025~0.03m3/〔min.m3〕；其二是满足搅拌混合需气量，当为活性污泥时，需气量为0.02~0.04m3/〔min.m3〕，当为混合污泥时，需气量为不少于0.06m3/〔min.m3〕。可见，后者大于前者，故工程设计中，以满足搅拌混合所需空气量计算。10.沼气10.1沼气的性质厌氧消化产生的沼气，可称为生物能，是一种无色气体，主要成分CH4，CO2，并含有少量的H2S，CH4的燃烧值为35000~40000kj/m3，沼气的燃烧值随CH4含量而异。10.2沼气的主要用途沼气可作为家庭生活燃料，每日每人约需1.5m3；作为锅炉燃料，加温消化池污泥；作为化工原料，沼气中CO2可制造干冰，CH4可制CCl4或炭黑；利用沼气发电并利用冷却水与锅炉废气加温污泥。10.3沼气的净化沼气净化主要包括脱硫、除湿和过滤。脱硫：沼气作为能源利用时，要求H2S的浓度低于0.015%〔合0.188g/m3〕，否那么对输气管道、利用设备〔如锅炉、沼气发动机等〕有腐蚀作用。方法有干式脱硫、湿式脱硫和用水喷淋洗脱等。除湿：水分与沼气中的H2S产生氢硫酸腐蚀管道和设备；水分凝聚在检查阀、平安阀、流量计、调节器等设备的膜片和隔膜上影响其准确性；水分能增大管路的气流阻力；水分能降低沼气的热值。采用的方法是在管道低点设凝水器，冷凝水定期排除。过滤：沼气中常携带一些杂质，尤其在消化池运行初期或消化状态不稳定时杂质较多。因此进入内燃机前一般应采取过滤措施。滤网可设在沼气管路上，一些发动机在设备内部也设有滤网，应定期清洗。11.机械脱水11.1机械脱水前的预处理预处理的目的是改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果与机械脱水设备的生产能力。预处理的方法有化学调节法、热处理法、冷冻法及淘洗法等。11.2机械脱水的根本原理其根本原理是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。造成压力差推动力的方法有：依靠污泥本身厚度的静压力〔如干化场脱水〕；在过滤介质的一面造成负压〔如真空吸滤脱水〕；加压污泥把水分压过介质〔如压滤脱水〕；造成离心力〔如离心脱水〕。11.3机械脱水的方法机械脱水的方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。11.4各种类型脱水设备运行参数脱水机进泥含水率%泥饼含水率%投加药剂占污泥干重%生产能力kg干泥/〔m2.h〕回收率%带式压滤机95-9780有机高分子絮凝剂120-350kg干泥/〔m.h〕70-80真空压滤机95-9780三氯化铁10-15碱式氯化铝加石灰8-108-1570离心脱水机95-9775有机高分子絮凝剂10-20kg干泥/h80-90板框压滤机95-9765三氯化铁4-72-108012.污泥干化12.1主要构筑物是干化场干化场分为自然滤层干化场和人工滤层干化场。自然滤层干化场适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区；人工滤层干化场在枯燥、蒸发量大的地区，采用由沥青或混凝土铺成的不透水层而无滤水层的干化场，依靠蒸发脱水。12.2自然干化的机理干化场脱水主要依靠渗透、蒸发与撇除。影响干化场脱水的因素有气候条件和污泥性质等。12.3干化场的设计干化场设计的主要内容是确定总面积与分块数。干化场的总面积决定于面积污泥负荷——单位干化场面积每年可接纳的污泥量。面积负荷的数值与当地气候及污泥性质有关。干化场的分块数，为了使每次排入干化场的污泥有足够的干化时间，并能均匀地分布在干化场上以及铲除泥饼的方便，干化场的分块数最好大致等于干化天数，如干化天数为8天，那么分为8块，每次排泥用1块。每块干化场的宽度与铲泥饼的机械与方法有关，一般用6~10米。12.4各种脱水方法的比拟方法优点缺点适用范围机械脱水板框压滤机：间歇脱水液压过滤滤饼含固率高；固体回收率高；药品消耗少，滤液清澈间歇操作，过滤能力较低；基建设备投资大其他脱水设备不适用的场合；需要减少运输、枯燥或燃烧费用；降低填埋用地的场合带式压滤机：连续脱水机械挤压机器制造容易，附属设备少，投资、能耗较低；连续操作，管理简便，脱水能力大聚合物价格贵，运行费用高；脱水效率不及板框压滤机特别适合于无机性污泥的脱水；有机粘性污泥脱水不适宜采用离心机：连续脱水离心力作用基建投资少，占地少；设备结构紧凑；不投加或少加化学药剂；处理能力大且效果好；总处理费用较低；自动化程度高，操作简便、卫生国内目前多采用进口离心机，价格昂贵；电力消耗大；污泥中含有砂砾，易磨损设备；有一定噪声不适于密度差很小或液相密度大于固相的污泥脱水自然干化污泥干化床；间歇运行自然蒸发和渗透基建费用低，设备投资少；操作简便，运行费用低，劳动强度大占地面积大、卫生条件差；受污泥性质和气候影响大用于渗透性能好的污泥脱水；气候比拟枯燥的地区，多雨地区不宜建于露天；用地不紧张或环境卫生条件允许的地区13.污泥枯燥13.1定义枯燥是进一步去除毛细水，使含水率降至10%~30%。燃烧那么是去除吸附水和内部水，使含水率降至零，有机物氧化为CO2、H2O和灰，S、N、金属、卤素和其他