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城镇污水厂污泥处理处置技术主讲人：胡锋平教授目录1概论2污泥处理技术3污泥处置技术4污泥处理处置新技术及工程实例1概论1.1城镇污水处理厂污泥的基本概念1.2我省污水厂污泥处理处置的现状1.3污泥处理处置规划和建设返回目录城镇污水处理厂污泥（以下简称“污泥”），是指在污水处理过程中产生的半固态或固态物质，不包括栅渣、浮渣和沉砂1.1城镇污水处理厂污泥的基本概念1.1.1污泥的概念和分类污泥的分类消化污泥：经消化处理后的污泥，或称熟污泥统称生污泥或新鲜污泥按来源不同分为剩余污泥：来自活性污泥法后的二沉池化学污泥：混凝沉淀工艺中形成的污泥腐殖污泥：来自生物膜法后的二沉池初沉污泥：来自初沉池我省县（市）污水处理厂主要采用氧化沟工艺，污泥主要为剩余污泥初沉池污泥含水率：95～97%剩余污泥含水率：99%以上污泥的水分：颗粒间隙水（70%）毛细水（20%）吸附水和颗粒内部水（10%）降低含水率的方法浓缩法：降低污泥中的间隙水脱水和自然干化法：脱去毛细水干燥与焚烧法：吸附水和内部水1.1.2污泥中水分的组成图1-1污泥水分示意1.1.3污泥的组成污泥经烘干，再经灼烧后，其成分大致可分为水、挥发性固体及灰分水挥发性固体（有机物）或称灼烧减重灰分（无机物）或称灼烧残渣1.1.4污泥的性质污泥的体积污泥的含水率物理性质污泥的密度污泥的臭气污泥的脱水性能污泥的传输性污泥的储存性污泥的燃料热值化学性质：含营养物质、微量元素及有毒重金属等微生物特性：含细菌、放线菌、真菌、病毒及原生动物等其主要性质指标含水率：污泥中所含水分的多少称含水率剩余污泥含水率99.2～99.6%脱水后的污泥含水率可达80%脱水性能：不同性质污泥的脱水性能差别很大，污泥比阻用于衡量污泥的脱水性能其物理意义：单位重量的污泥在一定压力下过滤时，滤饼单位干重所具有的阻力，单位（m/kg）返回本章随着我省各县污水处理厂（约85个）建成并陆续投入运行，污泥产生量将不断增加据测算，全省城镇污水处理厂正常运行（按1万吨污水产生约2吨干污泥计），每天产生污泥量约1360吨（其中设区市约835吨，县、市约525吨）污泥处理处置是污水处理的重要环节，是评价污水处理工作成效的重要内容，正确处置污泥是保障城镇污水处理系统正常运行的重要措施1.2我省污水厂污泥处理处置的现状表1-1我国已建污水处理厂污泥处理工艺编号污泥处理流程应用比例/%1浓缩池—最终处置21.632双层沉淀池污泥—最终处置1.353双层沉淀池污泥—干化场—最终处置2.704浓缩池—消化池—湿污泥池—最终处置6.765浓缩池—消化池—机械脱水—最终处置9.466浓缩池—湿污泥池—最终处置14.877浓缩池—两相消化池—湿污泥池—最终处置1.358910浓缩池—两级消化池—最终处置浓缩池—两级消化池—机械脱水—最终处置初沉池污泥—消化池—干化场—最终处置2.709.461.35编号污泥处理流程应用比例/%11初沉池污泥—两级消化池—机械脱水—最终处置1.3512接触氧化池污泥—干化场—最终处置1.3513浓缩池—消化池—干化场—最终处置1.3514浓缩池—干化场—最终处置4.0515初沉池污泥—浓缩池—两级消化池—机械脱水—最终处置1.3516浓缩池—机械脱水—最终处置14.8717初沉池污泥—好氧消化—浓缩池—机械脱水—最终处置2.7018浓缩池—厌氧消化—浓缩池—机械脱水—最终处置1.35续表1-1返回本章1.3污泥处理处置规划和建设目标减量化：便于污泥的贮存、运输和消纳，降低其含水率稳定化：采用生物好氧或厌氧消化工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物无害化：杀死污泥中的病原菌、寄生虫卵及病毒资源化：回收和利用污泥中的能源和资源同时规划、同时建设、同时投入运行新建的污水处理设施，应依据污泥处理处置规划，配套建设污泥规范化处理处置设施，并同时投入运行目前建成并运行，但没有配套污泥规范化处理处置设施的污水处理厂，应加快整改、建设，确保污泥安全处置工业废水必须按规定在企业内进行预处理，去除重金属和其他有害物质，达到国家和地方或者行业规定的排放标准返回本章2污泥处理技术2.1污泥浓缩2.2污泥调理2.3污泥脱水2.4污泥浓缩脱水一体机2.5污泥的稳定化2.6污泥的热处理返回目录处理对象：空隙水、自由水含量：占污泥含水总量的65%~85%目的：减少污泥的体积，减少后续构筑物或处理单元的压力污泥含水率从99%降至96%，污泥体积可减少3/4含水率从97.5%降至95%，污泥体积可减少1/2常用方法：重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩等2.1污泥浓缩2.1.1重力浓缩适用于：剩余污泥、初沉污泥及剩余活性污泥的混合污泥原理：利用污泥中的固体颗粒与水之间的相对密度差来实现泥水分离特征：区域沉降澄清区阻滞沉降区过渡区压缩区上层清液悬浮颗粒以恒速向下运动，在底部形成一层沉降固体固体沉降速率减小污泥颗粒集结，层层污泥相互支承，相互压缩分类：连续式污泥浓缩池和间歇式污泥浓缩池优点：维修管理及动力费用低缺点：占地面积大、卫生条件差、浓缩效果较差，不能有效地去除污泥中的水分，由于污泥在重力浓缩池停留时间长，浓缩他中形成厌氧环境，富磷污泥在浓缩中释磷现象严重，使整个系统的除磷效果变差图2-1浓缩过程各区域浓缩程度分布图2-2连续式重力浓缩池连续式重力浓缩池主要用于大、中型污水处理厂图2-3间歇式重力浓缩池间歇式重力浓缩池主要用于小型污水处理厂2.1.2气浮浓缩适用于：密度接近于1的污泥、疏水的污泥及易发生污泥膨胀的污泥原理：微小气泡污泥颗粒的表面使污泥颗粒的相对密度降低上浮实现泥水分离的目的分类：压力溶气气浮、生物溶气气浮、涡凹气浮、真空气浮、化学气浮及电解气浮等组成布气或溶气系统：指通过布气或溶气装置如水泵、叶轮、曝气装置、空压机、溶气罐及一些附属设备等向水中冲入或溶入气体的一类系统装置溶气释放系统：由溶气释放器(或穿孔管、减压阀)及溶气水管路组成气浮分离系统：即平流式、竖流式及综合式图2-4气浮浓缩的工艺流程图2-5气浮浓缩装置压力溶气气浮溶气气浮(DAF)具有效好的固液分离效果•不投加调理剂时污泥的含固率可达到3％以上，投加调理剂时可达到4％以上•为了提高浓缩脱水效果，通常在污泥中加入化学絮凝剂，药剂费用是污泥处理的主要费用涡凹气浮浓缩（CAF）原理：通过独特的涡凹曝气机将微气泡直接注入水中，再通过散气叶轮把微气泡均匀地分布于水中，污水回流通过涡凹抽真空作用而实现特点：适合于低浓度剩余污泥的浓缩图2-6涡流气浮浓缩工艺生物气浮浓缩原理：加入硝酸盐，利用污泥自身反硝化作用产生气体使污泥上浮而进行浓缩影响因素:硝酸盐浓度、温度、碳源、初始污泥浓度、泥龄、运行时间特点：浮泥浓度是重力浓缩的1.3~3倍，对膨胀污泥也有较好的浓缩效果，浮泥中所含气体少，对污泥后续处理有利2.1.3机械浓缩离心浓缩原理：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力使两者分离，达到浓缩的目的效果指标•出泥含固率（3min停留时间，含固率可达到4%）•固体回收率（浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值）图2-7卧式螺旋浓缩机带式浓缩机浓缩主要用于污泥浓缩脱水一体化设备的浓缩段重力带式机械浓缩机的组成：框架、近泥配料装置、脱水滤布、可调泥耙和泥坝浓缩过程：污泥进入浓缩段时被均匀摊铺在滤布上，好似一层薄薄的泥层，在重力作用下泥层中污泥的表面水大量分离并通过滤布空隙迅速排走，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上图2-8带式浓缩机示意图转鼓机械浓缩主要用于浓缩脱水一体化设备的浓缩段原理：将经化学混凝的污泥进行螺旋推进脱水和挤压脱水参数：单台设备单位时间的水力接受能力及固体处理能力图26-6螺旋式浓缩机示意图絮凝反应器污泥进口滤液排出口浓缩污泥泵螺旋式浓缩机图2-9转鼓式浓缩机示意图污泥种类入流污泥含固率/%浓缩后污泥含固率/%高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固体）固体物质回收率/%剩余活性污泥0.5~1.58~10085~900.5~1.590~95厌氧消化污泥1~38~10080~900.5~1.590~95普通生物滤池2~38~9090~95污泥9~110.75~1.595~97表2-1转鼓式离心机用于污泥浓缩的运行参数表2-2污泥浓缩工艺的效果、能耗、药耗比较2.1.4污泥浓缩工艺比较表2-3污泥浓缩工艺优、缺点返回本章2.2污泥调理加热加压调理原理：通过加热加压使部分有机物分解、水解或颗粒结构改变，从而改善浓缩和脱水性能分类：高温加压调理（170～200℃）低温加压调理（150℃以下）冷冻融化调理原理:将污泥交替进行冷冻与融化，改变其物理结构，使其易于浓缩脱水生物絮凝调理化学调理原理：投加调理剂，通过电性中和吸附架桥作用破坏胶体颗粒的稳定，小颗粒聚集成大颗粒，从而改善污泥脱水性能方式：采用石灰等无机药剂调理，可降低污泥含水率，提高污泥的横向剪切力投加PAM助凝剂，可提高污泥脱水性能，但产泥量增加返回本章2.3污泥脱水目的：进一步减少污泥的体积，便于后续处理、处置和利用去处对象：毛细水和吸附水分类：自然干化脱水和机械脱水机械脱水又分为：加压过滤、离心脱水、真空过滤、旋转挤压和电渗透脱水2.3.1自然干化脱水分类：污泥干化床、氧化塘适用于：气候比较干燥、土地使用不紧张、卫生条件允许的地区影响因素：气候条件、污泥性质及污泥调理设计参数确定总面积数与分块数面积负荷（m3/m2·a）分块数等于干化场数图2-10人工滤层干化场2.3.2机械脱水适用于：亲水性污泥、带负电荷的胶体颗粒、高比阻值机械脱水及其设备脱水机械转筒离心机板框压滤机带式压滤机真空过滤机压滤脱水分类：板框压滤机和带式压滤机板框压滤机•构造较简单，过滤推动力大，脱水效果好，一般用于城市污水厂混合污泥时泥饼含水率可达65%以下。适用于各种污泥，但操作不能连续运行，脱水泥饼产率低带式压滤机•滤带可以回旋，脱水效率高，噪声小，能源消耗省，动力消耗少，附属设备少，可以连续生产图2-11板框压滤机脱水原理及示意图图2-12板框压滤机图2-13带式压滤机示意图图2-14带式压滤机离心脱水原理：与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离图2-15离心脱水机示意图图2-16转筒式离心机真空过滤脱水原理：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图2-17转鼓真空过滤机工艺流程图2-18转鼓真空过滤机比较项目带式压滤机离心脱水机板框压滤机螺旋压榨式脱水机进泥含固率要求3%~5%2%~3%1.5%~3%0.8%~5%脱水污泥含固浓度20%25%30%25%运行状态可连续运行可连续运行间歇式运行可连续运行操作环境开放式封闭式开放式封闭式占地面积大紧凑大紧凑冲洗水量大少大很少运行需换磨损件滤布基本无滤布基本无噪声小较大较大基本无设备费用低较贵贵较贵表2-4四种脱水机械性能比较污泥浓缩脱水的发展趋势带式压滤机板框压滤机真空过滤机螺旋沉降离心机广泛应用逐渐减少逐步增加发展趋势：向污泥浓缩脱水一体化的方向发展返回本章2.4污泥浓缩脱水一体机传统污泥浓缩脱水工艺的缺陷•浓缩时间长，需配置相应的机械设备，单独设置脱水机房，增加基建投资•重力浓缩存在污泥上浮现象•重力浓缩时，长时间厌氧状态，磷被重新释放，通过上清液回流至污水处理系统，影响除磷效果随着污泥处理技术和工艺的发展，污泥浓缩脱水一体化装置应运而生，并且逐渐得到应用原理：集污泥浓缩与压榨脱水为一体，由带式污泥浓缩机和传统的带式压滤机组成污泥含水率变化•含水率98.5%～99.5%经过浓缩段后，含水率为95%左右，污泥回收率≥99%•经压滤段后含水率75%～78%污泥回收率≥97%特征•浓缩效果提高，避免污泥上浮现象•污泥停留时间短，除磷效果好•占地面积小，节约土地，节省投资•运行稳定，处理量大，运行费用低•操作管理方便，可连续运行•集中控制，系统容易配套图2-19带式污泥浓缩脱水一体机图2-20转鼓污泥浓缩脱水一体机返回本章2.5污