《排水工程》(下册)第四版课件.ppt

1、城市污泥消化器，污水污泥的处置和利用，第8章污泥处理，主要内容(1)污泥的分类、特性和计算(2)污泥浓度(3)污泥的厌氧消化(4)污泥的其他稳定措施(5)污泥调理(6)污泥干燥和脱水(7)污泥干燥和焚烧(8)污泥的有效利用和最终处理，本课内容： (1)分类， 污泥的性质和计算(2)本课程的重点和难点： (1)污泥含水量变化对体积的影响(2)污泥浓缩方法，第一节污泥的分类、性质和清除。 污泥产量约占处理水的0.30.5%(按含水量的97%计算)。(数量)2。污泥中的物质(1)有害和有毒物质：寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物和重金属离子；(2)有用物质：植物营养素(氮、磷、钾)、有机物和水等

2、。污泥处理的目的：(1)使污水处理厂正常运行，保证污水处理效果；(2)妥善处理或利用有毒有害物质；(3)稳定易腐烂发臭的有机物；(4)综合利用有用物质，化害为利。总之，污泥处理的目的是减少、稳定、无害化和综合利用污泥。4.污泥处理成本占水处理厂总建设成本的2050%甚至70%。污泥处理方案(1)原污泥浓缩、消化、自然干燥、最终处置(2)原污泥浓缩、自然干燥、堆肥、最终处置(3)原污泥浓缩、消化、机械脱水、最终处置(4)原污泥浓缩、机械脱水、干焚烧、最终处置(5)原污泥、湿污泥池、最终处置(6)原污泥浓缩、消化和最终处置污泥的最终处置方法包括将其作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠进行改良；填满

3、土地或者把它扔到海里；作为能源或建筑材料；焚烧等。污泥处理方案的选择应基于污泥的性质和数量；投资情况和经营管理费用；环境保护要求及相关法律法规；城市农业发展和当地气候条件等。都是经过综合考虑后选定的。污泥的分类、性质和性质指标1污泥的分类和性质(1)组分分类污泥主要由有机物组成，沉积物主要由无机物组成；(2)根据来源不同，初沉污泥来自初沉池。剩余活性污泥来自活性污泥工艺后的二沉池。腐殖污泥来自生物膜工艺后的二沉池。以上三种污泥统称为原污泥或新污泥，是污泥处理的主要对象。消化污泥是指经过厌氧消化或好氧消化后的消化污泥或熟污泥。化学污泥是指用化学沉淀法处理污水后的化学污泥或化学沉淀物。用于表示污泥

4、性质的主要指标如下：(1)污泥含水量(2)挥发性固体(3)消化率(4)湿污泥和干污泥的相对密度(5)污泥肥料含量(6)污泥重金属离子含量。污泥的含水量一般较高，比重接近1。污泥的体积、重量和固体浓度之间的关系可以表示为：p1、V1、Wl、C1:当污泥含水量为p1时，污泥的体积、重量和固体浓度；P2、V2、W2、C2:当污泥含水量变为p2时，污泥体积、重量和固体浓度。(1)污泥含水量，实施例：当污泥含水量从97.5降低到95时，可以找到污泥体积的溶液，表明污泥含水量从97.5降低到95，并且体积减半。上述公式适用于含水量大于65%的污泥。当含水量低于65%后，体积中会出现许多气泡，体积和重量不再

5、符合上述公式。(2)挥发性固体(或燃烧损失)和灰分(或燃烧残留物)挥发性固体大约等于有机物含量；灰分代表无机物含量。(3)可消化性表示污泥中可消化和降解的有机物的量。Rd，消化率，PS1和pS2分别代表原污泥和消化污泥的无机含量。PV1和pV2分别代表原污泥和消化污泥的有机物含量。其中Vd消化污泥，m3d；Pd消化污泥含水量，取每周平均Vl原污泥量，m3d，取每周平均值；P1生污泥含水率，取周平均值；pV1原污泥的有机质含量；Rd消化率，取周平均值。因此，消化污泥的量可以通过以下公式计算：(4)湿污泥的相对密度和干污泥的相对密度湿污泥的重量等于污泥中所含的水的重量和干固体的重量之和。湿污泥的比

6、重等于相同体积的湿污泥重量与水重量之比。由于水的相对密度为1，湿污泥的相对密度可通过以下公式计算：其中：为湿污泥的相对密度；P:湿污泥的含水量；污泥中干固体物质的平均相对密度，即干污泥的相对密度，有机物(即挥发性固体)的百分比及其在干固体中的相对密度分别用pv和v表示，无机物(即灰分)的相对密度用rf表示，因此干污泥的平均相对密度rs可由下式计算：有机物的相对密度一般等于1，无机物的相对密度约为2.52.65。上述公式可以简化湿污泥的相对密度，从而确定湿污泥和干污泥的相对密度，对浓缩池设计、污泥输送和后续处理具有实用价值。实施例2知道初级沉淀池中污泥的含水量为95%，有机物含量为65%。计算干

7、污泥和湿污泥的相对密度。解决方案：干污泥的相对密度按下式计算，湿污泥的相对密度按下式计算。(5)污泥含有植物生长所需的大量养分(氮、磷、钾)、微量元素和土壤改良剂(有机腐殖质)。中国城市污水处理厂各种污泥的肥料含量见下表。(6)污泥中重金属离子含量，这取决于城市污水中工业废水的比例和工业性质。经过二次处理后，污水中50多种重金属离子被转移到污泥中。因此，污泥中重金属离子含量普遍较高。因此，污泥用作肥料时，应注意重金属离子的含量是否超过了中国农林水产省规定的农业污泥标准。下表列出了中国城市污水处理厂污泥中重金属含量的范围。中国城市污水处理厂污泥中重金属的组成和含量(mg/Kg)，3。污泥量、水力

8、特性和污泥输送的计算，(1)污泥量、初始沉淀污泥量，其中，V:初始沉淀污泥量，m3/d；问：污水流量；m3d。去除率，C0:进水中悬浮固体的浓度，毫克/升；p:污泥的含水量；沉淀污泥的密度，按1000kg/m3计算。上述公式适用于一沉池，二沉池的污泥量也可根据该公式近似计算，计算公式为80。剩余活性污泥量也可按以下公式计算：消化污泥量，1)污泥输送方式，管道(压力管道或重力管道)汽车驳船及其组合方式。使用的方法取决于污泥的数量和性质。污泥处理方案；运输距离和成本；最终处置和利用的方式等。(2)污泥输送、管道、卡车和驳船运输综合经济比较表，(2)污泥输送设备(a)隔膜泵(b)旋转螺杆泵(c)螺杆

9、泵(d)混流泵(e)多级柱塞泵(f)离心泵，(3)污泥流动的水力特性和水力计算(1)污泥流动的水力特性在高含水量(大于99%)条件下，随着固体浓度的增加，污泥的流动呈现出半塑性或塑性流体的特征，只有在克服初始剪切力0后才能开始流动。固体浓度越高，0值越大。2)沿压力泥浆管道的水头损失哈森威廉姆斯紊流公式hf:沿泥浆管道的水头损失，m；L:输泥管长度，m；D:泥浆管直径，m；V:污泥流速，ms；Hasan Williams系数(其值取决于污泥浓度)适用于各种类型的污泥。根据污泥浓度，查下表。在长距离管道输送中，污泥，尤其是生污泥和浓缩污泥，可能含有油脂，固体浓度较高。长期使用后，管壁被油脂粘住，

10、管底部沉积，导致水头损失增加。出于安全原因，哈森-威廉姆斯紊流公式计算的水头损失应乘以水头损失系数K。K值与污泥类型和污泥浓度有关，如下图所示。根据计算的水头损失值，选择泥浆泵。由上图可见，当污泥浓度在16之间时，消化污泥的钾值变化不大，约为1 . 01 . 5；原污泥及其浓缩污泥的k值大幅增加，约为1.04.0。根据水头损失值乘以k值，泵将更可靠地运行。城市污水处理厂的设计污泥流量为226.8m3/h(0.063m3/s)，含水率为98%(污泥浓度为2)。管道输送至农场长期使用，长度为5公里，计算管道运输过程中的水头损失值。污泥流量为0。063m3/s，污泥以紊流状态输送，流速为2.0m/s

11、，管径为200 mm。水头损失值由哈桑威廉姆斯紊流公式计算：由于污泥含水量为98，即污泥浓度为2，系数CH81通过查阅教科书表84得到。如果输送的污泥是消化污泥，根据污泥浓度2，查教科书图83，得到K1.03，修正的水头损失为hf1 . 03238 . 5245 . 6m；如果输送的污泥是生污泥，得到K1.2，修正的水头损失为hf1 . 2238 . 5286 . 2m；3)压力污泥输送管的局部水头损失和长距离污泥输送管的水头损失主要是顺程水头损失。局部水头损失的比例很小，因此可以忽略不计。然而，由于输送距离短，必须计算污水处理厂污泥管道的局部水头损失。请参见以下计算局部水头损失值的公式。其中

12、hi:局部阻力水头损失，m；局部阻力系数，见教材表85 v:管道中的污泥流量，ms；重力加速度是9.8 ms2.1.概述初沉池污泥含水量为9597，剩余活性污泥超过99。因此，污泥的体积非常大，这使得污泥的后续处理变得困难。污泥浓缩的目的是减少体积。污泥中所含的水大致可分为四类：(1)颗粒间的间隙水；(2)毛细水，即微粒之间的毛细水；(3)污泥颗粒吸水；(4)颗粒内部的水。污泥水分示意图，毛细水，吸附水和间隙水的内部水，约占70%，约20%，约10%。降低含水率的方法如下：(1)浓缩法降低污泥中的间隙水；(2)自然干燥法和机械脱水法主要去除毛管水；(3)干燥焚烧法主要去除吸附水和内部水，(2)

13、重力浓缩。重力浓缩结构称为重力浓缩池。根据不同的运行模式。可分为连续重力浓缩池和间歇重力浓缩池。固体通量单位时间内通过单位面积的固体重量称为固体通量，kg/(m2h)。当浓缩池正常运行时，浓缩池中的固体含量处于动态平衡状态，如下图所示。每单位时间进入浓缩池的固体重量等于离开浓缩池的固体重量(上清液中所含固体的重量可以忽略不计)。通过浓缩池任何一段的固体通量由两部分组成，一部分是浓缩池底部连续排泥造成的向下固体通量；另一部分是污泥自密实引起的固体通量。也就是说，G=Gu Gi，(1)下行固体通量： Gu=uCi Gu_下行固体通量。kg(m2h)；u向下流动速度，即界面d，GL，Cu，B，3，(

14、。当污泥的固体浓度为ci，m/h时，Vi界面沉降速度(Vi interface settling veloCity)，根据公式(Gi=viCi)，它可用作GiCi关系曲线，如图87(b)中的曲线2所示。当固体浓度低于500毫克/升时，没有泥水界面，所以曲线2不能向左延伸。Cm等于泥水界面的最低浓度。(3)总固体通量浓度在任何横截面上的总固体通量等于公式(Gu=uCi)和公式(Gi=viCi)的和，g=Gu=GUi VIcici(u VI)，即曲线3是通过叠加图8-7中的曲线1和2得到的。图8-7(b)，曲线3，即静态试验方法用于表征连续重力浓缩池的工作条件。曲线3的最低点b作为切线，纵坐标在G

15、L点处切割，最低点b的横坐标为CL，称为极限固体浓度。它的物理意义是，如果固体浓度大于氯，它不能通过这一部分。GL是极限固体通量，其物理意义是在浓缩池的深度方向上必须有一个控制部分，它具有最小的固体通量，即GL。其他部分的固体通量大于G1。根据固体通量，可以计算出浓缩池的设计横截面积：a、浓缩池的设计表面积，m2；Q0流入污泥量，m3/h；C0流入污泥固体浓度，kgm3；GL极限固体通量，kg(m2h)。Q0、C0为已知数字，GL值可测试或参照同性质污水处理厂浓缩池的运行数据。2.重力浓缩池的结构形式，(1)间歇式重力浓缩池，(2)连续式重力浓缩池，其他形式的连续式重力浓缩池，多层辐射浓缩池，

16、适用于土地紧缺地区，多斗浓缩池，3。设计计算，1)间歇式污泥浓缩池，设计参数：停留时间一般为912小时，浓缩池的上清液应在返回一沉池前进行再处理。3.设计计算，a .面积计算，b .有效水深一般为4m，垂直水深按降水部分上升速度不大于0.1mm计算，浓缩池容积按1016小时浓缩计算。2)连续污泥浓缩池，2)气浮浓缩法，主要适用于密度接近1、疏水或易膨胀的污泥，一般采用压力溶气气浮。3.离心浓缩法，利用污泥中的固体(即污泥)和其中的液体(即水)之间密度的巨大差异，因此在高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而可以将两者分离。离心浓缩机一般可以连续工作，污泥在离心浓缩机中的水力停留时间只有3分钟，污泥的固含量可以达到4%以上，即污泥的含水量可以达到96%以下。第三部分是污泥的厌氧消化。主要内容有：(1)厌氧消化机理(2)厌