固废物处理—城市污泥资源化

《固体废弃物处理处置与资源化技术》——城市污泥资源化技术学院：班级：姓名；学号：第一节城市污泥处理方法及工艺第二节城市污泥处置与利用第三节城市污泥处理存在问题城市污泥资源化技术城市污泥资源化技术第一节城市污泥处理的方法及工艺一、概述1．污泥处理的方法2．污泥的分类3．表示污泥性质的指标4．污泥量的确定5．污泥的水力学特征及输送6．污泥的处理与处置二、污泥处理工艺1．重力浓缩2．气浮浓缩3．离心浓缩4．污泥消化城市污泥资源化技术一、概述1．污泥处理的方法在污水处理过程中，会产生大量的污泥，污泥是污水处理过程中的必然产物。污泥含水率为97％时，污泥约占处理水量的0.3～0.5％。例如一座10×104m3/d的城市污水处理厂，每日产生的污泥量约230m3左右。这些污泥集聚了污水的污染物，并且很不稳定，其中含有很多细菌、病原微生物、寄生虫卵以及金属离子等有毒物质，以及植物营养素、氮、磷、钾、有机物等有用物质。城市污泥资源化技术污泥处理的目的和原则有四：一是稳定化，通过稳定化处理消除恶臭；二是无害化处理，通过无害化处理，杀灭污泥中的虫卵及致病微生物，去除或转化其中的有毒有害物质，如合成有机物及重金属离子等；三是减量化处理，使之易于运输处置；四是利用，实现污泥的资源化。城市污泥资源化技术污泥的处理与处置是两个不同的概念。污泥的处理方法主要包括浓缩、消化、脱水、干燥等，是为了实现污泥的稳定化、无害化和减量化；而其处置方法主要包括填埋、肥料农用、焚烧等，主要是实现污泥的利用与资源化。从流程上来看，处理在前，处置在后。污泥处理可供选择的方案大致有：污泥处理可供选择的方案大致有：（1）生污泥→湿污泥池→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→最终处置（4）生污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处置（5）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置（6）生污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处置方案（1）~（6）的处理工艺由简到繁，工程投资和管理费用亦由低到高。污泥处理方案选择时，应根据污泥的性质与数量、资金情况与运行管理费用、环境保护要求及有关法律与法规、城市农业发展情况及当地气候条件等情况，进行综合考虑后选定。城市污泥资源化技术2．污泥的分类根据污泥中物质的成分，将污泥分为有机污泥和无机污泥。有机污泥通常称为污泥，以有机物为主要成分，具有易腐化发臭、颗粒较细、比重较小、含水率高且不易脱水的特性，是呈胶状结构的亲水性物质。无机污泥通常称为沉渣，以无机物为主要成分，具有颗粒较粗、比重较大、含水率较低且易于脱水的特性。城市污泥资源化技术根据污泥的来源可分为以下几类：（1）初次沉淀污泥。（2）腐殖污泥和剩余污泥。腐殖污泥来自生物膜法后的二次沉淀池，剩余污泥来自活性污泥法后的二次沉淀池。（3）熟污泥或消化污泥。（4）化学污泥。化学污泥是采用化学方法处理污水过程中产生的污泥。城市污泥资源化技术3．表示污泥性质的指标（1）污泥的含水率（2）污泥的脱水性能与污泥比阻（3）挥发性固体和灰分（4）可消化程度（5）湿污泥比重与干污泥比重（6）污泥肥分（7）污泥的毒性与环境危害性（8）污泥的热值与可燃性城市污泥资源化技术（1）污泥的含水率污泥的含水率：单位重量污泥所含水分的重量百分数。污泥的体积、重量及污泥所含固体物浓度之间的关系可用下式来表示。12122121100100CCppWWVV如果污泥含水率从99％降低到96％时，污泥体积可以减少3/4。112112419610099100100100VVppVV城市污泥资源化技术（2）污泥的脱水性能与污泥比阻污泥脱水性能是指污泥脱水的难易程度。污泥比阻是指单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力。污泥比阻也可反映污泥的脱水性能。22pAbr（3）挥发性固体和灰分挥发性固体可近似代表污泥中有机物含量，又叫灼烧减重；灰分代表无机物含量，又叫灼烧残渣。通过烘干、高温（550℃、600℃）焚烧称重求测。城市污泥资源化技术（4）可消化程度可消化程度表示污泥中挥发性固体被消化降解的百分数。污泥中的有机物，是消化处理的对象。有一部分易于分解（或称可被气化，无机化），另一部分不易或不能被分解，如纤维素、橡胶制品等。可消化程度用Rd表示，用下式计算：10012112SVSVdppppR城市污泥资源化技术（5）湿污泥比重与干污泥比重ppppppsss100100100100湿污泥比重等于湿污泥重量与同体积的水重量之比值。由于水比重为1，所以湿污泥比重γ：有机物比重一般等于1，无机物比重约为2.5～2.65，以2.5计，则干污泥平均比重γs为：VSp5.1100250城市污泥资源化技术（6）污泥肥分污泥中含有大量的植物营养素（氮、磷、钾）、微量元素，污泥中的有机腐殖质是良好的土壤改良剂。城市污泥资源化技术（7）污泥的毒性与环境危害性污泥的毒性和危害性主要由于其所含有的毒性有机物、致病微生物和重金属等。污泥中含有的毒性有机物主要是难分解的有机氯杀虫剂、苯并芘、氯丹、多氯联苯等。这类污染物的浓度能在农作物中富集10倍以上，对环境和人类具有长期危害性。污泥中含有比水中数量高的多的病原物，主要有细菌、病毒和虫卵等。必须在资源化利用之前进行消毒处理。污泥中一般含有较大量的重金属物质，其含量的高低取决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，因此污泥中的重金属离子含量一般都较高。城市污泥资源化技术（8）污泥的热值与可燃性污泥的可燃性用干基热值表示。干基热值是指单位重量的干固体所具有的燃烧热值。有机固体的干基热值≥6000kJ/kg时，可稳定燃烧供热或发电。新鲜污泥的热值较高，消化污泥热值较低，但其干基热值均大大超过6000kJ/kg，所以干污泥具有很好的可燃性。城市污泥资源化技术（2）二沉池污泥量二次沉淀池的污泥量也可近似地按该式计算，η以80％计。（3）剩余活性污泥量一般剩余活性污泥量可用活性污泥法中的计算公式进行计算，即：rSfXXQ城市污泥资源化技术（4）消化污泥量消化污泥量可用下式计算：100110010011001001111dVVddRpppVpV城市污泥资源化技术4．污泥量的确定（1）初沉污泥量根据污水中悬浮物浓度、去除率、污水流量及污泥含水率，用下式计算：pQCV10010001000初沉污泥量也可以按每人每天产泥量计算：1000NSV城市污泥资源化技术管道输送，可分为重力管道与压力管道两种。重力管道输送时，距离不宜太长，管坡一般采用0.01～0.02，管径不小于200mm，中途应设置清通口，以便在堵塞时用机械清通或高压水（污水处理厂出水）冲洗。压力管道输送时，需要进行详细的水力计算。城市污泥资源化技术5．污泥的水力学特征及输送污泥管道输送具有卫生条件好，没有气味与污泥外溢，操作方便并利于实现自动化控制，运行管理费用低的优点。主要缺点是一次性投资大，一旦建成后，输送的地点固定，较不灵活。所以，污泥量大时一般考虑采用管道输送。城市污泥资源化技术污泥在厂内输送时，重力输泥管一般采用0.01～0.02的坡度；压力输泥管一般采用表中所列举的最小设计流速。城市污泥资源化技术污泥泵最好采用自灌式，当采用非自灌式时，不得使用一般清水泵所用的底阀。污泥站贮泥池的最小容积，应为污泥泵连续工作15min的抽泥量。贮泥池中应采取一定的搅拌措施，以防污泥沉淀。污泥泵容易堵塞和损坏，一定要有备用泵。城市污泥资源化技术6．污泥的处理与处置降低污泥含水率的方法有浓缩、脱水和干化之分。污泥的浓缩是初步降低污泥的含水率，但未能改变污泥的流态。浓缩主要对象是剩余污泥。浓缩常用沉淀法，也有用气浮法和离心法的。城市污泥资源化技术污泥的脱水是指将流态污泥（经过或未经过浓缩）转化为固态的湿污泥。污泥的含水率从90％以上降到60～80％左右。常用的脱水法分自然脱水法和机械过滤法。污泥的干化是指把脱水污泥的含水率进一步降低到10％左右，使湿污泥块成为干的泥粉。常用的方法是烘干法，污泥量不大时也可用风干法，风干污泥的含水率常高于10％。城市污泥资源化技术在污泥脱水前，常先把污泥进行适当处理，以改善其脱水性能。常用的改善有机污泥脱水性能的处理方法有混凝法、淘洗混凝法、升温法和冷冻法。城市污泥资源化技术DYN型带式污泥脱水机立毛纤维型IK污泥脱水机城市污泥资源化技术大型离心脱水机小型离心脱水机城市污泥资源化技术二、污泥浓缩工艺污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。污泥浓缩的方法主要有:重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩城市污泥资源化技术1．重力浓缩利用污泥自身的重力将污泥间隙中的水挤出，使污泥的含水率降低的方法，称为重力浓缩法。重力浓缩构筑物称重力浓缩池。根据运行方式的不同，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种。城市污泥资源化技术间歇式重力浓缩池多采用竖流式。在浓缩池不同深度上设置上清液排除管，运行时应先排除浓缩池中的上清液，腾出池容，再投入待浓缩的污泥。浓缩时间一般采用8～12h。图10-2间歇式重力浓缩池（a）带中心管间歇式浓缩池；（b）不带中心管间歇式浓缩池1-污泥入流槽；2-中心筒；3-出流堰；4-上清液排除管；5-闸门；6-污泥泵泥管；7-排泥管城市污泥资源化技术2．气浮浓缩污泥的气浮浓缩是在加压情况下，将空气溶解在澄清水中，在浓缩池中降至常压后，释放出的大量微气泡附着在污泥颗粒的周围，使污泥颗粒比重减小而被强制上浮，达到浓缩的目的。气浮法较适用于污泥颗粒比重接近于1的活性污泥，可将污泥含水率由99.5%降至94%～96%。气浮浓缩池的基本形式有圆形和矩形两种。城市污泥资源化技术圆形气浮池城市污泥资源化技术矩形气浮池城市污泥资源化技术污泥的气浮浓缩工艺流程城市污泥资源化技术3．离心浓缩离心浓缩是利用污泥中的固体颗粒与液体的比重差，在离心力场所受到的离心力的不同而分离。由于离心力几千倍于重力，因此离心浓缩占地面积小，造价低，但运行费用与机械维修费用较高。用于离心浓缩的离心机有转盘式离心机，篮式离心机和转鼓离心机等。城市污泥资源化技术各种离心浓缩机的运行数据见表10-2，浓缩污泥为剩余活性污泥。城市污泥资源化技术4．污泥消化污泥消化的目的，就是对污泥进行稳定，以消除污泥中散发的臭味和杀灭污泥中的病原微生物。其方法有厌氧消化、好氧消化、药剂氧化、药剂稳定等。在污泥的稳定处理中最常用的是厌氧消化法。厌氧消化、好氧消化是利用微生物的作用将污泥中可生物降解的有机物分解(包括微生物)。药剂氧化是利用氧化剂的作用将污泥中的有机物分解。药剂稳定是利用化学药剂的作用抑制微生物对污泥中有机物的分解，杀灭污泥中的病原微生物，使之不散发臭味。城市污泥资源化技术（1）厌氧消化污泥在无氧的条件下，由兼性菌及专性厌氧细菌将污泥中可生物降解的有机物分解为二氧化碳和甲烷气(或称污泥气、消化气)，使污泥得到稳定。污泥厌氧消化过程分为三个阶段：水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。城市污泥资源化技术（2）好氧消化污泥好氧消化实质上是活性污泥法的继续，微生物在外源底物耗尽后，即进入内源呼吸期，依靠代谢自身物质来维持生命活动所需能量。其反应可表示为：3222275357NOHOHCOONOHC从反应式可以看出，污泥中可降解物质完全被分解为无机物，反应彻底，氧化1kg细胞物质需氧224/113≈2kg。城市污泥资源化技术好氧消化池构造主要包括好氧消化室；泥液分离室；消化污泥排除管；曝气系统。好氧消化法的操作较灵活，可以间歇运行操作，也可连续运行操作。城市污泥资源化技术与厌氧消化相比，好氧消化的优点是：•污泥中可生物降解有机物的降解程度高；•清液BOD浓度低；•消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；•消化污泥的肥分高，易被植物吸收；•