污泥的浓缩和脱水.ppt

1、污泥的浓缩和脱水,概述 污泥浓缩 污泥的调理 污泥脱水 污泥的利用,5.1 概述,一、污泥的定义与分类 1污泥的定义 在给水和废水(包括污水)处理中，采用各种分离方法去掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质，从中产生的沉渣统称为污泥。 2 污泥(sewage sludge)的种类 根据来源分：给水污泥、生活污水污泥、工业废水污泥。 根据水处理方法分：沉淀污泥 （包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥）、生物污泥 （包括腐殖污泥、剩余活性污泥） 根据污泥的成分和性质分：有机污泥、无机污泥；亲水性污泥、疏水性污泥。 根据污泥在不同的处理阶段分：生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水污泥、干化污泥、干燥污泥、

2、污泥焚烧灰等。,二、污泥处理的目的和方法,（1）处理目的 减容：水处理过程中产生的污泥含水率一般在98以上，对进一步处理、运输及利用都带来困难。 卫生化和稳定化： 污泥中一般含有有机物，细菌和病原体，有毒有害物质，不经处理将对环境带来二次污染； 回收和利用： 污泥中含有许多有益组分，可以回收利用： 用作建筑材料 农肥 生产沼气（有机污泥）,（2）最终处置方法,填埋 可以单独填埋，也可以与城市垃圾一起填埋。填埋前应经过稳定化处理。选择填埋场时应注意选址的地质、水文、土壤条件，不能污染地下水。 海上弃置 地下深埋 量少，有二次污染（溶出、产生气体、易着火） 固化弃置 焚烧 适用于有机污泥，可减容，

3、灭菌消毒,（3）最终处置前的处理方法,方法 浓缩、消化、脱水、干燥、焚烧、固化 工艺系统：主要四类 a.重力浓缩机械脱水处置脱水滤饼 b.重力浓缩机械脱水焚烧处置灰分 c.重力浓缩消化机械脱水处置滤饼 d.重力浓缩消化机械脱水焚烧处置灰分,三、污泥中的水分及脱水的难易顺序,按水分在污泥中的存在形式可分为四种（见图5-1） 间隙水：颗粒间中的水，约占70%左右； 毛细管结合水：颗粒间隙形成的毛细管中的水，约占20%左右； 表面吸附水：颗粒表面的水，约占7%左右； 内部水：颗粒内部或微生物细胞内的水，约占3%左右。 脱水时由难易，依次为： 内部水表面吸附水楔形毛细管结合水裂纹毛细管结合水间隙水,污

4、泥脱水方法,(1)间隙水 通常采用浓缩法分离。当间隙水很多时，只需在调节池或浓缩池中停留几小时，就可利用重力作用使间隙水分离出来。 (2)毛细管结合水 常用离心机、真空过滤机或高压压滤机来去除这部分水。 (3)表面吸附水 表面吸附水的去除较难，不能用普通的浓缩或脱水方法去除，可用加热法脱除。,(4)内部水 用机械方法不能脱除，但可用高温加热法或冷冻法去除。,5.2 污泥浓缩（thickening）,污泥的浓缩是为了减容，为污泥的后续处理创造条件，故它是预处理作业，由于方法简单，成本低，又是必须的作业。 污泥浓缩的方法主要有三种：重力浓缩，气浮浓缩，离心浓缩。其中，应用最多的是重力浓缩 。 重力

5、浓缩法 其他浓缩法 三种方法的比较,5.2.1 重力浓缩法(gravity thickening),(1) 原理 基本原理在重选一节中已介绍,属自由沉降的范畴（因固体含量3%）。,污泥进入自由沉降区B，固体靠自重迅速下沉，到达D区后，汇集成紧密接触的类似纤维海绵状的团块结构,继续下降至E区，然后排出；在B,D之间有一个过渡区，该区已非自由沉降，下沉粒子受到已到达该区粒子的阻力,所以下沉速度变缓，C区的大小取决于B、D区的沉降速度。,e,澄清区,自由沉降区,过渡区,压缩区,浓缩物料区,分层沉淀,澄清区 自由沉降区 过渡区 压缩区 浓缩物料区,图5-2 浓缩池的浓缩过程示意图A区澄清区； B区自由

6、沉降区； C区过渡区；D区压缩区 E区浓缩物料区,污泥由中空给料管给入自由沉降区B，固体靠自重迅速下沉，到达D区后，汇集成紧密接触的类似纤维海绵状的团块结构,继续下降至E区，然后排出；在B,D之间有一个过渡区，该区已非自由沉降，下沉粒子受到已到达该区粒子的阻力,所以下沉速度变缓，C区的大小取决于B、D区的沉降速度。,（2）设备,重力浓缩他按其运行方式可分为间隙式浓缩他和连续式浓缩他两类。 污泥间隙给入在给入污泥前必须先放空上清液，腾出池容。为此，在浓缩池不同高度上设有多个上清液排放管。间隙式操作管理较麻烦，且单位处理量污泥所需池容较连续式大。,（2）设备,通常采用连续式浓缩池: 带刮泥机与搅动

7、栅的连续式浓缩池 不带刮泥机浓缩池 带刮泥机多层浓缩池 主要参数 直径从6（m）100(m) 小直径（1.820m）：中心传动 大直径（20m）：周边传动 搅拌速度：线速度220cm/s 停留时间：68小时，太长，厌氧发酵 强化措施 a.加倾斜板，增大沉降面积，缩短沉降距离。 b.加絮凝剂， 效果：由固体含量0.32.5%提高到36% 优点：操作、管理好，费用低。 缺点：占地面积大，效率低。,带刮泥机与搅动栅的连续式浓缩池(continuous thickeners),1-中心进料管；2-上清液溢流堰；3-底流排出管；4-刮泥机；5-搅动栅,带刮泥机的多层辐射式浓缩池,多斗连续式浓缩池,多斗连

8、续式浓缩池采用重力排泥，污泥斗锥角大于55，故在污泥斗部分，污泥受到三向压缩，有利于压密。污泥由进泥管进入池内，出排泥管从底斗排除，上清液排除管可根据上清液的位置随意升降。重力浓缩法操作简便、维修管理及动力费用低，但占地面积较大。,重力浓缩工艺简单有效,但停留时间较长时可能产生臭味,而且并非适用于所有的污泥;如果应用于生物除磷剩余污泥浓缩时,会出现磷的大量释放,其上清液需要采用化学法进行除磷处理。重力浓缩法适用于初沉污泥、化学污泥和生物膜污泥。,5.2.2 其他浓缩法,其他浓缩法有两种： （1）气浮浓缩法(Air-lift concentration method)： 利用清水加压溶气，减压释

9、放气泡来粘附污泥颗粒上浮的浓缩方法。对于比重接近于1g/cm3的污泥尤其适用。气浮浓缩法操作简便，运行中同样有一定臭味，动力费用高,对污泥沉降性能(SVI)敏感; （图5-4） （2）离心浓缩法(centrifugal thickening)： 利用离心力增大污泥中固态颗粒和水的密度差以达到固液分离的浓缩方法。（图5-5）,图5-4 气浮浓缩法1-溶气罐；2-加压泵；3-水池；4-气浮浓缩池；5-减压阀,出水部分回流加压溶气的流程示意,加压溶气气浮法（回流）工艺,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。气浮池的作用是为污泥颗粒上浮浓缩提供时间和空间。 气浮浓缩

10、法所得到的出流污泥含水率低于采用重力浓缩所能达到的含水率，可达到较高的固体通量。,进水室,气浮浓缩池,a.圆形池,b .矩形池,圆形气浮池,矩形气浮池,圆形的刮浮泥板、刮沉泥板都安装在中心转轴上一起旋转。,矩形池的刮浮泥板和刮沉泥板由电动机及链带连动刮泥。,与重力浓缩法相比，气浮浓缩法浓缩速度快，处理时间一般为重力浓缩所需时间的1/3左右，且占地较少；生成的污泥较干燥，表面刮泥较方便。但基建费用和操作费用较高，管理较复杂，如气浮浓缩法的操作运行费用较重力浓缩法高约2-3倍。,图5-5 离心浓缩机示意图,倒锥分离板型离心机：由许多层分离板组成，污泥在分离板间进行离心分离，澄清 液 沿着中心轴向上

11、流动，并从顶部排出；浓缩污泥从底部排出。分离板的作用是缩短固体颗粒的沉降距离、扩大转鼓的沉降面积，大大提高了分离机的生产能力。,污泥,离心液,离心浓缩,螺旋卸料离心机： 由转筒和同心螺旋轴组成。污泥由中心管时入，经 螺旋上喷口进入转筒，在离心力作用下进行离心分 离，污泥甩向转筒内壁浓缩，借螺旋与转筒的相对 运动，移向渐浓缩端进一步浓缩脱水从渐缩段排 出，澄清液从溢流口排出。,5.2.3 三种方法的比较,（1）重力浓缩法：操作简单，处理费用低； 但：占地面积大，效率低（36） （2）气浮浓缩法：效率高（57） 速度快（时间为重力法的13） 污泥稳定性好，（混入了空气，不易腐败） 但：基建费和操作

12、费用高，管理复杂。 （3）离心浓缩法：效率高（污泥可被浓缩到9195） 速度快（螺旋卸料型，直径300400处理 速度可达50m3/h） 但：动力和维修管理费高，一般不采用； （美国用于活性污泥的浓缩）,几种污泥浓缩法在我国所占的比例,不同污泥浓缩方法效果比较,5.3 污泥的调理(adjustment),5.3.1目的及内容 (1) 目的： 污泥调理是污泥浓缩或机械脱水前的预处理，其目的是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。 (2) 内容： 化学调理（加药调理） 淘洗（洗涤）普通采用 加热加压调理（蒸煮调理） 冷冻融化调理受到重视,5.3.2 化学调理,污泥中的固态粒子均为水

13、合物，基本上是一种稳定的胶体悬浮液 胶粒具有很强的布朗运动，运动时，扩散层的配衡离子大部分脱离，胶粒表面产生剩余电荷，是为电动电位（电位）（如图5-6） 相同的电性使之相互排斥，形成稳定分散体系。 化学调理的目的是： 通过加药，压缩双电层，达到脱稳作用 通过加药，用桥连作用将其聚集为絮凝体（小变大） 电位有有，实际上，污泥中的分散相全部都带负电。 压缩双电层：采用高价阳离子凝聚剂：硫酸铝，聚合氯化铝 桥连作用：高分子絮凝剂，活性基团为阳离子，又有很高的聚 合度。 如聚丙烯酰胺,聚丙烯酰胺（3絮凝剂）,（CH2 CH ）n CO NH2 这是一种非离子型絮凝剂，分子量一般为400800万，最高达

14、1200万。 活性基团为酰胺基，由于其非离子特性，可以在很宽的pH范围内使用，并对溶液中的金属离子不敏感。 化学调理的作用实质上是通过加药使粒子由小变大，加速沉降过程。,生物絮凝调理,直接作为混凝剂的微生物有细菌、霉菌和酵母菌。 从微生物细胞中提取的混凝剂有：真菌、藻类含有的葡聚糖、甘露聚糖、N二酰葡萄糖胺等在碱性条件下水解生成的带正电荷的脱乙酰几丁质(壳聚糖)，含有活性氨基和羟基等具有混凝作用的基团。 微生物细胞代谢产物的主要成分为多糖，具有吸附架桥的絮凝作用。微生物絮凝剂具有无毒，无二次污染，可生物降解，污泥絮体密实，对环境和人类无害等优点。,微生物絮凝剂,直接用微生物细胞作为絮凝剂,从微

15、生物细胞体中提取物质作为混凝剂,微生物细胞的代谢产物作为絮凝剂,5.3.3 淘洗（洗涤scrubbing）,淘洗是将污泥与34倍污泥量的水混合而进行沉降分离的一种脱水方法。 仅适用于消化污泥，目的在于降低其碱度和浓度； 碱度：过量的OH离子使粒子表面荷同名负电荷相互排斥，呈稳定悬浮状态； 浓度：浓度高，黏度大，阻碍沉降；稀，粘度小，越接近自由沉降。 消化污泥： 指厌氧消化产生的污泥，在厌氧发酵过程中，会产生大量钙、 镁、氨的重碳酸盐，使其pH升高（OH），这种污泥进行化学调理时，会消耗大量的凝聚剂。 如：2FeCl3+3Ca(HCO3)2=2Fe(OH)3+3CaCl2+6CO2 该反应消耗了

16、作为凝聚剂的FeCl3，采用淘洗，可使FeCl3用量减少一半。,淘洗,污泥淘洗工艺可分为单级洗涤、二级或多级串联洗涤及逆流洗涤等多种形式，其中二级串联逆流洗涤效果最好,污泥洗涤可提高消化污泥的浓缩、脱水效果。但在循环用水时，有机微粒会在水中逐渐富集，同时洗涤水会将污泥中的氮带走，降低污泥的肥效，所以当污泥用做土壤改良剂或肥料时，不一定采用洗涤工艺。浓缩生污泥的洗涤效果极差，对它可采取直接加药的方式进行调理。,5.3.4 加热加压调理（热处理或蒸煮处理）,通过加热加压，使部分有机物分解或水解，颗粒结构改变（内部水游离出来），以改善污泥的浓缩和脱水性能。 高温热处理：温度170200 加压 11.

17、5Mpa 反应时间 40120min 高温加热后再浓缩，含水率可降至8087；此时的污泥与水易于沉淀分离。再经机械脱水后，滤饼的含水率可降至40-60。污泥的容积可减少几十倍。,高温热处理,原污泥经磨细后由高压泵送入热交换器，温度升至160，随后在高压反应釜内200条件下进行反应，使有机物分解，反应后行泥经热交换器与原污泥进行热交换。 反应温度在175 以上时，设备容易产生结垢，从而降低热交换效率。而且，污泥经高温加压调理后，分离液中溶解性物质增多，致使分离液处理困难。,高压反应釜,低温热处理：温度150； 常压 有机物不易水解，进入分离液的BOD约降低4050。 热处理优点：明显改善脱水性能

18、，不需加药，可杀死病原菌。,水汽,5.3.5 冷冻融化调理(Freeze-thaw treatment),将污泥冷冻至-20后再融化，由于温度的大幅度变化，使胶体脱稳凝聚，水化膜破裂，内部水游离，从而大大提高污泥的沉淀和脱水性能。 优点：能耗比热处理低，（冷冻473KJ/kg污泥，热处理753KJ/kg） 有机物不分解，（不需对分离液二次处理） 缺点：时间长（5h以上），动力费用高，但比加热加压调理经济。 设备：冷冻融化槽 在进行冷冻融化调理时，冷冻速度具有如下影响： 缓慢冷冻：可形成大的冰晶体，融化时水易与固体分离 快速冷冻：形成小的冰晶体，融化时水易被固体重新吸收。,污泥冷冻处理的原理,A

19、是冷冻过程中发生的固体颗粒整体迁移现象。 图中1是胶体颗粒开始冷冻的情况，随着冷冻层的发展，颗粒被向上压缩富集，水分被挤向冷冻界面，如图中的2、3。 B为冷冻过程发生的固体颗粒包陷现象。 由于冷冻层的迅速形成，有部分颗粒妨碍水分的流动，因而在新的冷冻界面重新开始冷冻，使浓集后的颗粒夹在冷冻层之间，如图中的4、5、6。,污泥冷冻处理的原理,浓集污泥颗粒中的水分被挤出。冷冻融化使污泥颗粒的絮状结构被充分破坏，脱水性能大大提高，颗粒沉降与过滤速度可提高几十倍，可直接进行重力脱水。 污泥冷冻时的脱水作用以及形成冰冻结构时对污泥颗粒施加了挤压力，调理后的污泥颗粒可结成相当大的凝聚物。 在冷冻过程中，污泥

20、颗粒除受挤压力外，还有一部分污泥颗粒被封闭在冷冻层中间，污泥颗粒的水分子由于毛细管作用被脱除，因而破坏了污泥胶体颗粒的结构，使污泥的脱水性能得到改善。 冷冻融化法还可杀灭污泥中的寄生虫卵、致病菌与病毒等，兼有污泥稳定、消毒功能。但冷冻融化法同样需要大量的能量投入，以实现人工冷冻。,污泥冷冻处理的原理,A-整体迁移(慢速冷冻)；B-包陷现象(高速冷冻) 1-冷冻开始；2-冷冻过程；3-冷冻完成；4-固体夹层； 5-冷冻过程；6-冷冻面的飞跃,污泥经冷冻融化后，无论污泥的浓度高低，几乎都在10分钟内，沉降速度即冷冻前的2-6倍。 自来水厂的污泥若投加混凝剂进行化学预处埋时，过滤产率约可提高数倍。而

21、经冷冻融化放处理，过滤产率可以提高到20-40倍以上，最高甚至可达200-400倍以上。因此，很多自来水厂都采用冷冻融化法处理污泥，以使节约处理污泥的占地面积。,5.4 污泥脱水(dewatering),一、机械过滤脱水 概述 真空过滤脱水 压滤脱水 滚压脱水 离心脱水 主要脱水方式的比较,5.4.1 概述,污泥经浓缩后，含水率一般仍90，对其进一步的处理和处置，仍是不经济的，所以，浓缩只是脱水的预处理，而脱水才是污泥最重要的减量化手段。或者说，脱水才是污泥处置前不可缺少的预处理作业。 浓缩与脱水的比较 浓缩：污泥的含泥量提高，但污泥的含水率仍大于含泥量； 脱水：污泥的含水率降低，并且含水率低

22、于含泥量。 这种比较只是对固废中的污泥而言，若粒度较粗，含泥量较高，浓缩也可使含水率小于含泥量。 污泥脱水的类型 真空式： 利用滤材两边的压差，如圆筒真空过滤机 压榨式：利用机械挤压，如压滤机 离心式：利用离心力，如离心过滤机,衡量污泥脱水性能的指标,(1)污泥比阻 单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。 活性污泥的比阻一般为(2.8-2.9)1013m/kg；消化污泥的比阻为(1.3-1.4)1013m/kg；初沉污泥的比阻为(3.9-5.8)1011m/kg,污泥比阻,过滤,斜率:,比阻:,(2)毛细吸水时间(CRT),CRT：当盛有污泥的容器(底部透水)置于覆有一定规格

23、滤纸的有机玻璃底板上以后，污泥中的水分即在滤纸上通过毛细现象而扩散，在距污泥容器一定距离处设两电极(电极在径向上距离为1cm)，水到达内侧电极时间与到达外侧电极时间之差为CST 。,CST测定装置示意 1-有机玻璃板；2-滤纸；3-污泥容器（直径8cm）；4-电极,污泥的比阻R和毛细吸水时间CST越大，污泥的脱水性能越差。一般认为，只有当污泥的比阻R小于4.01013m/kg或毛细吸水时间CST小于20s时，才适合进行机械脱水。 比阻能准确地反映出污泥的真空过滤和压滤脱水性能但不能准确地反映污泥的离心脱水性能。 CST适用于所有的污泥脱水过程，但要求泥样与待脱水污泥的含水率完全一致，因CST测

24、定结果受污泥含水率的影响非常大。 比阻R测定过程较复杂，受人为因素干扰较大，测定结果的重现性较差；CST测定简便，测定速度快，测定结果也较稳定，因此在实际运行控制中一般都采用CST作为污泥脱水性能指标。,5.4.2 真空过滤（vacuum filtering）,真空过滤机(vacuum filters)的结构 工作原理 工艺流程 改进与发展,真空过滤是利用抽真空的方法造成过滤介质两侧的压力差，从而造成脱水推动力进行脱水，可用于初次沉淀污泥和消化污泥的脱水。经厌氧消化处理的污泥，在真空过滤之前，应进行预处理。 真空过滤所使用的机械称为真空过滤机，俗称真空转鼓。真空过滤机脱水的特点是能够连续生产，

25、运行平稳，可自动控制。主要缺点是附属设备较多，工序较复杂，运行费用较高。,（1）圆筒真空过滤机的结构1，9-左右分配头；2-喉管；3-筒体；4-刮板；5-主轴承；6-料浆槽；7-搅拌器；8-传动机构,料浆槽：位于筒体下端,接纳被过滤的污泥。 传动装置：驱动筒体旋转。 搅拌器：为防止污泥沉淀，在料浆槽内有往复摆动的搅拌嚣。 滤布：一般使用人造纤维布（锦纶、涤纶、丙纶、尼龙等）,筒体,转动,筒体外表面为过滤工作面，并分隔成l030个独立的过滤室，每个室都有滤液管(也是抽气和压气的通道)通向分配头。,筒体,过滤机的主体，钢板焊制。转筒用径向隔板分成一定数量的轴向贯通的过滤室，室与室之间严格密封； 过

26、滤室铺设过滤板（作用：支撑滤布，并形成滤液通道）； 整个筒体包裹过滤布，过滤布用胶条、麻绳嵌在隔条的绳槽内，再以5080mm的间距用钢丝把滤布固定在筒体上； 筒体的一端有一喉管，与分配头相连； 以一个滤室为例（如图5-8）。,图5-8 一个过滤室的截面图1-隔条；2-筒皮；3-过滤板；4-管子；5-胶条；6-滤布,分配头,分配头是过滤机的重要部件； 其一面(转动部件)与喉管密合保持滑动接触，另一面通过管子与真空泵、鼓风机相连，通过它控制过滤机的各个过滤室依次进行过滤，卸料，及清洗滤布。,转动部件,固定部件,固定部件,与真空泵相通的缝,与空压机相通的孔,转动部件,与真空泵、鼓风机相连,与喉管相连

27、,（2）工作原理,工作原理见图5-9； 以一个室为例： 该过滤室随筒体旋转，开始处于筒体下部（浸在污泥中），过滤室经管子、喉管与分配头的I区接通，室内为负压。水透过滤布进入过滤室，被真空泵抽向机外，滤布表面形成滤饼。 过滤室脱离液面后，进入脱水区（II），进一步脱水。 进入区，为休止区，或为过渡区（正压与负压的转换） 进入区，与分配头的鼓风管道相通，鼓风机将有正压的风吹入过滤室，吹落滤饼，并在进入料浆槽之前，清洗滤布。,图5-9 过滤机的工作原理图,转鼓式真空抽滤机,内滤式圆筒真空过滤机,过滤面不是简体外表面，而是内表面。由于污泥直接给在简体内的过滤面上，因而不需要给料槽和搅拌器。 筒内表面分

28、为许多区段，通过筒的外表面与管道和分配头相通，形成过滤室。随着圆筒的转动，滤饼经过吸干、吹松，在圆筒的上部通过刮刀卸下。 在形成滤饼时，除了依靠真空的压力以外，还可借助于颗粒本身的重力，形成较厚的滤饼。而且使滤饼产生分层现象，粒度较大的颗粒沉降速度快，先附着在滤布上，粒度较细小的颗粒沉降速度慢，后附着在滤布上，滤饼透气性好，可以减少滤布的堵塞。 但其体积庞大，不便于观察，更换滤布困难。,无格式圆筒真空过滤机,结构特点是，筒体不分隔成若干个过滤室，亦无分配头，只在简体内部对应卸饼处装有密封装置，用以隔绝抽吸力，同时引进吹气管道以排卸滤饼。固定不动的空心轴支承简体，并与真空系统相连。工作时，简体内

29、被抽成负压，滤液在抽吸力作用下透过滤布和简体上的小孔进入体内，并经吸液管和空心轴排出机外。该机因无分配头和大量的滤液管，滤液流道短，真空损失小，但简体加工精度要求高，不易大型化。,连真空泵,连空压机,圆盘真空过滤机和翻斗真空过滤机的工作原理均相似。整个过滤面分成多个隔开的过滤室，每个回转的过滤室通过分配阀与各固定管顺序接通，以吸出过滤室内的滤液、洗液，或送入压缩空气。每个过滤室回转一圈完成过滤操作的全过程，多个过滤室的操作衔接起来即形成连续过滤。,带式真空过滤机的结构与带式输送机相似，有一连续滤带,适用于易过滤的悬浮液。带式真空过滤机、内滤面转鼓真空过滤机和翻斗真空过滤机均在过滤介质（滤布）上

30、部加料，尤其适用于固体颗粒密度大、沉降快的悬浮液。,（3）工艺流程,真空过滤的工艺流程见图5-10。 工艺流程的组成 真空过滤机（前已介绍） 气水分离器 真空系统 鼓风机 空气平衡桶,图5-10 真空过滤工艺流程1过滤机；2气水分离器；3风包；4真空泵；5鼓风机,真空过滤的工艺流程,滤液,气水分离器,真空泵将水和气一起抽出，水不能进入真空泵，在此之前需进行气-水分离，气-水分离有三种方式： 利用压差分离(见图5-11)： 气水分离器中是负压，要使水压大于空气负压。将气水分离器下底安装在距地沟9m的高度，真空负压9m水柱。 缺点：过滤机要安装在较高位置。 离心泵抽水:(见图5-12) 配置专用离

31、心泵，从分离器底部抽水。 缺点：增加设备和动力消耗。 自动排液装置（见图5-13） 既无需动力，也不要高差。,图5-11 利用压差分离1-过滤机；2-气水分离器；3-真空泵；4-鼓风机,气水分离器中是负压，要使水压大于空气负压。将气水分离器下底安装在距地沟9m的高度，真空负压9m水柱。,图5-12 利用离心泵抽水1-过滤机；2-气水分离；3-真空泵； 4-鼓风机；5-离心泵；,图5-13 利用自动排液装置分离1-过滤机；3-真空泵；4-鼓风机；6-自动排液装置；,自动排液装置工作原理示意图,下设有一对排液箱（6），箱中的浮子悬挂在杠杆（2）的两端，此时，左边排液箱由橡胶阀（4）将其与气水分离器

32、隔绝, 而空气阀（3）打开与大气相通，形成正压，单向阀（7）打开排出滤液 与此同时：右边排液箱与气水分离器相通，形成负压，空气阀（3）和单向阀（7）关闭，水靠自身重力进入排液箱，随着滤液增加，浮子（5）所受浮力增大，当其浮力大于真空作用于左边排液箱的橡皮阀（4）时，通过杠杆的作用使左、右两边的状态互换； 如此交替进行，实现了连续、自动排液。 该装置克服了前两种排液方式的缺点。,真空系统,一般采用真空泵，真空度为450600mm汞柱，每平方米过滤面积需吸气量约0.81.3m3/min； 真空泵一般有两种： 水环式：允许滤液带入泵中短期运转。易维护，但功率大。 柱塞式：功率小，但不允许进液，维护工

33、作量大，已逐渐为水环式淘汰。 新技术： 采用水喷射泵，利用水的射流原理产生负压。优点：与水泵配套，本身无运动部件，效率高，生产费用低。,鼓风机,提供正压空气卸料并清洗滤布。 鼓风压力：0.10.3kg/cm2； 每平米滤饼空气量0.20.5m3/min,空气平衡桶,俗称风包，储存空气并保持一定压力；或调节压力。,（4）改进与发展 圆筒真空过滤机技术成熟，应用广泛，运行稳定，但由于滤布紧贴在转鼓上，清洗不充分，易堵塞，影响其效率，其改进途径有： 链带式转鼓真空过滤 改善料浆性质,a.链带式转鼓真空过滤,特点： 自动卸料，无需压缩机；两次冲洗：防堵塞，降低滤饼水分； 滤布洗清槽，并设三角打布器，滤

34、布再生性好； 适合粘度大的污泥。,1-卸料辊；2-洗涤辊；3洗涤槽；4-进口辊；5-冲洗水；6-三角打布器,链式转鼓 真空过滤机,b. 改善料浆性质 添加助滤剂或凝聚剂： 使颗粒细粗 降低粘度： 可提高产量，但滤饼水分略有增加。,5.4.3 压滤脱水(pressure filtering),概念：利用机械压缩作用的过滤脱水方法。 类型： 自动板框压滤机：应用广泛； 厢式全自动压滤机：成本高，仅用于特殊情况。 自动板框压滤机(filter presses)。 结构（见图5-15） 工艺过程（见图5-16） 压紧进料压干卸料,图5-15 自动板框压滤机1-主梁；2-滤布；3-固定压板；4-滤板；5

35、-滤框；6-活动压板；7-压紧装置；8-洗刷槽,压紧机构驱使活动板带动滤板和滤框在主梁上行走，用以压紧和拉开板框。在滤板和滤框四周均有耳孔，板框压紧后形成暗通道，分别为进泥口、高压水进口、滤液出口以及压干、正吹、反吹和压缩空气通道。滤布在驱动装置下行走，通过洗刷槽进行清洗，使滤布再生。,图5-16 工作过程1-滤布；2-滤框；3-橡胶膜；4-隔板；5-滤板；6-多孔网板；7-上滚筒；8-下滚筒；9-进料口,滤布夹在滤框和滤板之间，绕行在上滚筒和下滚筒上。滤框内腔隔板分成两室，滤框外面套一橡胶膜，滤框上方有进料口。滤板两侧镶装多孔网板，用来排泄滤液和支承压干滤饼。工作时，压紧板框(a) ，污泥通

36、过进料口均匀进入滤框两侧，形成两块滤饼(b)。然后向滤框内腔通入压缩空气，吹鼓橡胶膜，挤出水分，压干滤饼(c)。拉开板框，橡胶膜恢复原状，将滤饼弹出(d)。,厢式全自动压滤机,厢式压滤机是由滤板排列组成滤室 ,厢板上有滤膜,5.4.4 滚压脱水,滚压脱水采用的是连续压榨方式，一般有两种形式： 对置式：见图516（a） 滚压轴处于上下垂直的位置（图5-17a）。 特点是：瞬时、连续操作、压力大、反复施压。含水率低。,滚压轴处于上下垂直的位置，压榨时间几乎是瞬时的，接触时间短。污泥所受的力是滚轴压力的2倍，即2F。,对置式滚压脱水机,5.4.4 滚压脱水,水平式：见图516（b） 滚压轴上下错开，

37、利用滚轴的压力和滤布的张力的合力施压，并有剪切作用（图5-17b）。 特点：连续受压、压力小、压榨时间长。挤压作用力较对置滚压式的小，剪切作用力可使污泥的脱水效率得到提高，并使滤饼容易从过滤带上剥离,水平式滚压脱水机,滚压轴上下错开，依靠滚轴施加的压力F对滤布造成的张力T压榨污泥。由于张力受滤布物理强度所限，所以压榨压力小，压榨时间长。由于滚轴对两层滤布的旋转半径不同，产生一个位差S，对污泥产生剪切作用，使滤饼脱水。,这是一种将重力脱水、转筒-滚压脱水、滚压-滚压脱水组合起来的脱水装置，使滤饼介于上下两条金属网带之间面板挤压。压滚的挤压力可根据滤饼的性质调节弹簧而定。 滚压脱水的特点 滚压脱水

38、前必须经化学调理，以降低粘性，经浓缩以降低流动性。 优点：可连续操作（与压滤机相比）；滤饼含水率低（与真空过滤机比）。,污泥处理,5.4.5 离心脱水(centrifugal dewatering),离心过滤机的圆筒高速旋转（12008500转分），使固态物料挤向筒壁，螺旋输送器慢速旋转将固态物料运往排料口。 一般排料口小端为锥形，边输送边挤压，滤渣的含水率一般可达7080。 优点：不需滤布，不发生堵塞 缺点：机械磨损大，动力消耗大，噪音大。 类型：有圆筒型、圆锥型和沉降过滤型三种,圆筒型离心脱水机,构造：见图5-18 特点 螺旋输送器和转筒向同一个方向转动,但螺旋输送器的转速较转筒(1200

39、-8500 r/min)低5-100r/min，依靠这一速差的作用，螺旋输送器能够缓慢地输送浓缩的污泥。 圆筒高速转动，固体颗粒受离心力作用附着于圆筒内壁(沉降区)，液体汇集在固体的表层；从另一端排出； 螺旋输送器低速旋转，输送污泥到排料口，并通过挤压作用使之成为滤饼；,圆锥型离心脱水机,构造：见图5-19 特点： 主体部件有转筒(1200-19000r/min)、随转筒同步旋转的内部螺旋输送器和转速比转筒大10-20r/min的主螺旋输送器组成。 污泥由中心输泥管送入分离液室，然后被分离成澄清液和泥饼。在分离室内，液体越接近分离液出口，其离心力越大。液缩污泥排出方向与分离液排出方向相同，因此

40、，它的离心力也逐渐增大，结果提高了污泥的脱水效果。污泥被浓缩后，被推送到设置外筒里的主螺旋输送器上，并在推到滤饼排出口过程中继续缓慢地脱水，最后从滤饼出口排出。,(快),沉降过滤式离心脱水机,构造：见图5-20 污泥通过入料管进入螺旋体内，再经螺旋体的出料口进入转鼓内腔，在比重力大200300倍的离心力作用下，污泥形成环状沉降区，固体颗粒迅速沉淀在转鼓内壁上，液体从转鼓大端溢流口排出，即为离心液。 借螺旋与转鼓的差速运动,沉淀在转鼓内壁上的颗粒被输送到过滤段，液体经筛缝排出，即为过滤液。物料最终由转鼓小端排料口排出，即为脱水产物。,沉降过滤式离心脱水机,筛网,(过滤段),顺流式离心机,污泥经过

41、入口管加入到螺旋首部的混合腔。在此，加入絮凝剂与污泥混合并发生絮凝。然后污泥通过混合腔通过旋转作用被甩到转鼓内壁上，开始脱水作用。脱水后的污泥通过输料螺旋输送出离心机。上清液通过反流管（中心管）从液环层内表面通过虹吸作用排出。,顺流式离心机,顺流式结构，污泥沿转子全程移动，停留时间比逆流式离心机长，进泥对沉淀区没有冲击，有利于污泥脱水，絮凝剂消耗少，泥饼更干； 特别适用用于进泥浓度很稀二沉池活性污泥，这种污沉降时间很短逆流式机型是适用。,斜板螺旋,1、使污泥沉降速度缩短数倍，减少对澄清液的扰动。2、絮凝剂消耗量比普通离心机减少3040%，相当于节省4万/年。3、处理能力比普通离心机提高40%，

42、减少20%能耗。4、可处理最低浓度达0.2%的污泥，全球处理浓度最低,5.4.6 脱水方式的比较,几种脱水方式的比较见表5-2；,由表5-2 真空式：基建费用最低，但残留水分最高； 压榨式：滤饼水分最低，电耗最高，其他费用次之； 离心式：基建费和运转费最高，残留水分次之，应用不广。,二、污泥的干化和干燥脱水,1污泥的干化 （1）传统的自然干化 污泥自然干化的主要构筑物是干化场。污泥自然干化的主要构筑物是干化场。干化场可分为自然滤层干化场与人工滤层干化场两种。前者适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区。人工滤层干化场的滤层是人工铺设的，又可分为敞开式干化场和有盖式干化场两种。,(2)强化自然

43、干化,二、污泥的干化和干燥脱水,2污泥干燥 污泥干燥与脱水的区别 污泥机械脱水(也包括污泥浓缩)，其应用的目的以减少污泥处理的体积为主，其化学、生物等方面性质并不因脱水而产生变化。 污泥干燥则使用人工热源，其操作温度通常大于100，干燥对污泥的处理效应，不仅是深度脱水，还具有热处理的效应；污泥干燥处理的产物，其含水率可控制在20以下，达到抑制污泥中的微生物活动的水平，因此污泥干燥处理可同时改变污泥的物理、化学和生物特性。 污泥干燥操作的温度效应可以杀灭污泥中的寄生虫卵、致病菌、病毒等病原生物和其他非病原生物。与干燥后污泥的低含水条件相配合，污泥干燥可使污泥达到较彻底的卫生学无害化水平，同时干燥

44、污泥还具有相当高水平的“表观”生物稳定性。 干燥污泥的低含水率，使其低位发热量大为上升(含水率20的干燥城市污水厂生污泥，其低位发热量约为17MJ/kg，为标准煤的60左右)，不仅可能达到自持燃烧的水平，甚至可作为矿物燃料的替代物(污泥衍生燃料)使用。,Carver-Greenfield污泥干燥工艺,采用的是多效蒸发的干燥方式，为了使污泥具有流动性，同时又能保证干燥后的污泥不会在蒸发器内产生严重的结垢现象。,四效蒸发C-G污泥干燥流程,先以燃料油(轻质柴油、煤油等)作为溶剂，与脱水泥饼混合，形成悬浮匀浆化的物料进入蒸发器；为了节省蒸汽能耗，蒸发采用多效蒸发的流程进行，蒸汽可重复利用；蒸干水分后的混合悬浮液，以压滤方式脱油(固液分离)，油可继续循环利用，压滤泥饼即是干燥污泥,5.5污泥辐射处理,一、污泥辐射杀菌效果 常规的厌氧法、石灰消毒法只能做到大量减少污泥中病原菌的作用；加热干燥法和巴氏消毒法虽然能控制行泥的卫生学质量，但能耗大；高温发酵虽能耗小，但污泥的性质不稳定； 污泥的辐射处理杀菌彻底，操