9污泥处理与处置

污泥处理与处置污泥的概述在工业废水和生活污水的处理过程中,会产生大量的固体悬浮物质,这些物质统称为污泥.污泥即可以是废水中早已存在的,也可以是废水处理过程中形成的.前者如各种自然沉淀中截留的悬浮物质,后者如生物处理和化学处理过程中,由原来的溶解性物质和胶体物质转化而成的悬浮物质.1、污泥的来源和分类①初次沉淀污泥:来自初次沉淀池,其性质随废水的成分而异.②剩余活性污泥与腐殖污泥:来自活性污泥法和生物膜法后的二次沉淀池.前者称为剩余活性污泥,后者称为腐殖污泥.③消化污泥:初次沉淀污泥、剩余活性污泥和腐殖污泥等经过消化稳定处理后的污泥称为消化污泥.④化学污泥:用混凝、化学沉淀等化学法处理废水,所产生的污泥称为化学污泥.⑤有机污泥：有机污泥主要含有有机物,典型的有机污泥是剩余生物污泥,如活性污泥和生物膜、厌氧消化处理后的消化污泥等,此外还有排泥及废水固相有机污染物沉淀后形成的污泥.⑥无机污泥:无机污泥主要以无机物为主要成分,亦称泥渣,如废水利用石灰中和沉淀、混凝沉淀和化学沉淀的沉淀物.2、污泥的性质指标1.1污泥的基本概念（1）污泥的含水率、固体含量和体积污泥中水分的含量与污泥总质量之比的百分数称为污泥含水率，相应地，固体物质在污泥中质量百分比称为固体含量（%）。污泥的含水率主要取决于泥泥中固体的种类及其颗料大小，通常，固体颗粒越细小，其所含有机物越多，污泥的含水率越高。污泥的含水率一般都接近1，故其稍有降低，污泥总体积就会显著减少。所以降低污泥的含水率具有十分重要的意义。（2）污泥的脱水性能为了降低污泥的含水率，减少体积，以利于污泥的输送、处理与处置，必须对污泥进行脱水处理。脱水性能是用来衡量污泥脱水程度难易的物理量。测定污泥的脱水性能对于选择脱水方法有着重要的意义。（3）挥发性固体与灰分挥发性固体又称为灼烧减量，能够近似地表示污泥中有机物的含量。灰分则表示无机物含量，又称为固定固体或灼烧残渣。有时需对污泥或沉渣中的有机物和无机物的成分作进一步分析，例如有机物质中蛋白质、脂肪、及腐殖质各占的百分数，（4）污泥的可消化性常用可消化程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量。（5）污泥中微生物生活污泥、医院排水及某些工业废水排出的污泥中，含有大量的细菌及各种寄生虫卵。为了防止在利用污泥的过程中传染疾病，必须对污泥进行寄生虫卵的检查并加以适当处理。（6）污泥的肥分污泥含有全氮、氨氮、磷及钾等营养物质和植物生长所需的其他微量元素，污泥中的有机腐殖质，是良好的土壤改良剂(7)污泥的燃烧值当污泥的主要成分是有机物时，可供燃烧以后回收热量（8）污泥中的有毒有害物质城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮(约含污泥干重的4％)、磷(约含2.5％)和钾约含0.5％)，有一定肥效，可用于改善土壤。但其中也含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应采取必要的处理措施(如污泥消化)。污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。工业废水处理厂(站)的污泥的性质随废水的性质变化很大。1.2污泥的基本特性污泥固体：污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分。含水率：污泥中水的百分含量叫含水率。固体百分含量和含水率的关系：固体（%）+水量（%）=100（%）污泥比重：指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥比重S可按下式计算：式中：Wi——污泥中第i项组分的百分含量；Si——污泥中第i项组分的比重。11()niiiSWS污泥体积与含水率的关系含水率为P0的污泥，其体积为V0，若含水率变为P，则其体积公式可按下式计算：212002012[100()](100)[100()](100)SPSSPVVSPSSP污泥的产量废水处理中产生的污泥量因废水水质和处理工艺而异。污泥的处理污泥处理的主要内容包括稳定处理（生物稳定、化学稳定），去水处理（浓缩、脱水）和最终处置与利用（卫生填埋、干化、排海、焚烧、湿式氧化及综合利用等）。污泥处理与污水处理相比设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。3.污泥调理（浓缩、脱水、干化）影响污泥浓缩和脱水性能的主要因素是颗粒的大小、表面电荷水合的程度以及颗粒间的相互作用。污泥调理的目的：克服水合作用和静电排斥作用，增大污泥颗粒，使其易于浓缩和过滤。其途径有二：一是加入混凝剂，改变颗粒表面性质，使其脱稳并凝聚起来；二是改善污泥颗粒间的结构，减少过滤阻力，使其不堵塞过滤介质（如滤布）常用的污泥调理方法有加药调理、淘洗、加热、冷冻等。加药调理加药调理就是向污泥中投加调理剂三氯化铁、三氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚丙烯酰胺、石灰等。无机调理剂价廉易得，但渣量大，受PH值得影响大，经无机调理剂处理后污泥量增加，污泥中无机成分的比例提高，污泥燃烧值降低一般情况下，对城市污水厂污泥，三氯化铁投加量为5%~10%；消石灰投加量为20%~40%；聚合氯化铝和聚合硫酸铁为1%~3%，硫酸亚铁为10%~15%；阳离子聚丙烯胺为0.1%~0.3%除污泥性质和调理剂外，影响调理剂效果的因素主要是温度、PH值、调理剂浓度、各种调理剂的投加顺序等加热调理和冷冻调理加热调理和冷冻调理一样，用改变有机污泥的胶体结构，提高脱水性能。加热调理：在一定压力（1~1.5MPa）下短时间（1~2h）加（160~200℃），使污泥固体凝结，破坏凝胶体的结构，降低污泥颗粒与水的亲和力，而且污泥也被消毒，臭味几乎消除。加热调理和湿式氧化不同，在湿式氧化中通入空气以使污泥在高温下有比较深的氧化程度。淘洗淘洗是将固体或固液混合物与液体完全混合，使其组分转移到液体中。淘洗过程包括用淘洗水稀释污泥、搅拌、沉淀分离、撇除上清液，淘洗液中BOD、COD、SS等都很高，需要回流到废水处理系统去处理。通常，淘洗污泥的费用要超过由于降低调理剂所省的费用。因此，此方法不提倡.3.1污泥的浓缩原理及应用1)污泥水的分类和去除方法按存在状态的不同，污泥水可分为四种：游离水、絮体水、毛细水、粒子水。通过各种去水方法降低污泥含水率，能大大减少污泥体积，并能改变其物理状态以便进一步处置利用。2)污泥浓缩浓缩有间歇式和连续式两种操作方式。浓缩方法分重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。①重力浓缩法分层沉降过程示意图②气浮浓缩法重力浓缩法最适于重质污泥（如初沉污泥），对于比重接近于1的轻质污泥，如活性污泥或发生膨胀的污泥则效果不佳，在此情况下可采用气浮浓缩法。气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮得到浓缩。气浮浓缩的工艺流程如下：澄清水从池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通过水射流器或空压机将空气引入，然后在溶气罐内溶入水中。溶气水经减压阀进入混合池，与流入该池的新污泥混合。减压析出的空气泡携带固体上浮，形成浮渣层，用刮板刮出便得到分离。3.2污泥脱水原理及应用1)干化场干化场也叫干化床或晒泥场，是一种自然脱水设施。干化场的脱水作用包括：上部蒸发、底部渗透、中部放泄。根据自然条件和渗水层特征，干化期由数周至数月，干化污泥的含水率可降至65～75%。2)过滤机过滤机是应用最广泛的污泥机械脱水设备。过滤脱水时，在外力作用下，污泥中的水分透过滤布与固体分离。分离的污泥水送回废水处理设备，截留的固体剥落后运走。2.5污泥处理与处置两种主要的过滤方法是真空过滤和压力过滤。①真空过滤机真空过滤机的特点是适应性强、连续运行、操作平稳、全过程机械化。②板框压滤机板框压滤机的特点是作用压力要比真空抽力大，滤饼含水率低（最低达50%）。③带式压滤机这种设备的特点是把压力直接施加在滤布上，用滤布的压力或张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，因此消耗动力小，并可连续运行。④离心脱水机污泥的浓缩法与脱水法的适用范围污泥的分类（以分离水的难易分）浓缩后污泥含水率%脱水后污泥含水率板框压滤机带式压滤机、离心机、真空滤机容易7530~40-中等85~9060~6570~80困难97~9970~7580~854.污泥消化与处置污泥消化原理及应用1)污泥好氧消化①好氧消化原理：污泥好氧消化是对二级处理的剩余污泥或一、二级处理的混合污泥进行持续曝气，促使生物细胞（包括一部分构成BOD的有机物）分解，从而降低挥发性悬浮固体的含量的方法。在好氧消化过程中，有机污泥经氧化转化成CO2、NH3、H2等气体产物，其氧化作用可以用下式表示：C5H7NO2+5O2→5CO2+NH3+2H2O②好氧消化分类好氧消化过程分为普通好氧消化和自热高温好氧消化两类。后者与前者的区别是能利用微生物氧化有机物时所释放的热量对污泥加热，可以使污泥达到自热高温消化的目的。2)污泥厌氧消化①厌氧消化原理污泥厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行生化反应，分解污泥中有机物质的一种处理工艺。常见的厌氧消化法有传统消化法和高速消化法，二者的主要区别在于后者要求搅拌，由此产生了完全不同的运行工况。②影响因素温度污泥厌氧消化受温度影响很大。温度不同，优势菌种不同，反应速率和产气速率都不同。负荷如果负荷过高会超过系统的消化能力，降低消化效果。如果负荷过低，虽然能保证消化效果，但污泥处理量将大大降低，造成消化能力的浪费。pH值和碱度厌氧消化过程对pH值很敏感。厌氧消化池正常运行时产酸菌和产甲烷菌会自动保持平衡，如果产酸阶段和产甲烷阶段失去平衡，甲烷菌会逐渐失去活性，不再产生甲烷，直至消化系统被完全破坏。消化池的搅拌厌氧消化池的搅拌方式有三种：机械搅拌，污泥泵循环抽送，沼气搅拌。有毒物质5.污泥的综合利用和最终处置5.1综合利用农业利用污泥作为农业肥料、饲料及土壤的调节剂。污泥用在农业上应用必须满足卫生要求，即不得含有致病微生物寄生虫卵；有毒物质的含量也必须在限量之内，应满足作为农业饲料用的有关规定。有毒物质包括有机成分（如油脂、烷基苯磺钠、酚类物质等）与无机成分（如重金属离子、氟化物等）泥渣中有用物质的回收与利用工业废水处理过程中产生的污泥及沉渣，往往毒性大，难于无害化。但这些污泥及沉渣，往往存在可以回收利用的工业原料回收工业原料及产品改革工艺，回收有用物质，如电镀行业中采用逆流漂洗污泥气的利用污泥或废水厌氧生物处理过程中产生的污泥气（沼气），一般含甲烷在50%~60%以上最终处置污泥的最终处置有土地填埋、焚烧、热解、投海等5.2污泥的最终处置①卫生填埋污泥卫生填埋（填垫、堆置、与城市生活垃圾一起填埋）前，必须先将其含水率降低至85%以下。②干化污泥干化是将脱水污泥通过处理，使污泥中的毛细水和吸附水大部分或全部去除的方法。污泥干化后含水率可从60～80%降低至10～30%左右。污泥干化常用的设施为回转式圆筒干燥炉。③焚烧污泥焚烧是一种常用的处置方法，即借助辅助燃料引火，使焚烧炉内温度升至燃点以上，令其自烧，所产生的废气（CO2、SO2等）和炉灰，再分别进行处理。④湿式氧化湿式氧化是将湿污泥在高温高压下分解其中有机物的一种处理方法。6污泥处理与处置工程实例分析潜力巨大十二五600亿？污水处理量-污泥量-3000wt/yr.现状混乱技术五花八门二次污染成本不清不楚标准混乱案例1蛇口污水厂，技术：热解工程名称深圳市RRS城市污泥蒸汽热解处理示范工程建设地点广东-深圳建设性质新建规模30吨/日建成时间2009-10工程投资项目模式其它处理处置后含水率40-50%处理处置前含水率80-85%案例2宁波，综合处理，技术：混合焚烧发电工程名称中科绿色电力垃圾污泥混合焚烧发电项目建设地点宁波建设性质新建规模120吨/日建成时间2008-07工程投资400万元项目模式专业运营焚烧炉膛温度850-900℃℃污泥稳定化率100%处理处置前含水率80%%污泥处理处置污泥焚烧案例3上海白龙港，300万t/d，技术：厌氧发酵建设地点上海建设性质新建规模1020吨/日建成时间2008-06工程投资70009万元消化温度35℃℃项目模式其它处理处置后含水率脱水污泥75%干化污泥30%%处理处置前含水率99.5%%产生沼气量44512立方米立方米污