污泥的处理处置和利用

WaterQualityEngineering水质工程学B环境与市政工程系给水排水工程教研室河北农业大学第23章污泥处理、处置与利用CompanyLogo章污泥处理、处置与利用23.1概述23.2污泥的分类、性质及计算23.3污泥浓缩23.4污泥的厌氧消化23.5污泥的好氧消化23.6污泥的调理23.7污泥的干化与脱水23.8污泥的干燥与焚化23.9污泥的有效利用与最终处理环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo概述•污泥的量：约占处理水量的0.5％～1％左右(以含水率为97％计)•污泥中的物质：有害有毒物质(如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等)；有用物质(如植物营养原素氮、磷、钾、有机物及水分等)。环境与市工程系给水排水工程教研室23.1.1污泥处理与处置的目的•污泥处理与处置采用适当的技术措施，使污泥及时得到再利用或以某种不损害环境的方式重新返回到大自然中。•污泥处理：改变污泥性质、对其进行稳定化处理的全过程•包括：浓缩、脱水、厌氧消化、好氧消化、堆肥、干化和焚烧等污泥•污泥处置：安排污泥的出路，对污泥的最终消纳。污泥最终处置方法包括：作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改良；填地或投海；作为能源或建材；焚烧等。23.1.1污泥处理与处置的目的•（1）降低污泥的含水率，使其体积减量化，便于后续处理、输送和处置；•（2）稳定污泥的有机物，使其不易腐化发臭；•污泥中有机物约占50%-70%，，稳定化的方法：消化和添加化学抑制剂•（3）杀灭病原微生物和寄生虫卵等，使其无害化除此之外还要考虑重金属例子及有毒有害物质的处理，以免造成二次污染•（4）使污泥中的有用成分得到资源化利用。23.1.2污泥处理的基本方法•（1）浓缩：利用重力沉降或气浮的方法尽可能多的分离污泥中的水分。•浓缩后污泥体积大大缩小，但是污泥仍呈现液态，进一步降低含水率的方法是脱水，可使污泥由液态变为固态。•（2）稳定：•1）利用生物厌氧消化或是好氧消化将污泥中的有机固体转化为其他惰性物质•2）采用消毒方法，暂时抑制微生物的代谢避免产生臭气。•3）采用热处理法，既可以杀死微生物以稳定污泥，还能破坏污泥颗粒间的性能，改善污泥的脱水性能。23.1.2污水处理的基本方法•（3）调理：•通过加热或是投加化学药剂，使污泥中的水分易于分离，改善其脱水性能。•（4）脱水：•1）利用真空过滤、加压过滤或干燥的方法使污泥中的水分进一步分离，减少污泥体积，降低储运成本•2）利用焚化等方法将污泥固体物质转化为更加稳定的物质23.1.3污泥处理与处置的基本的工艺流程CompanyLogo污泥处理方案主要有：(1)生污泥浓缩消化自然干化最终处置(2)生污泥浓缩消化机械脱水最终处置(3)生污泥浓缩消化最终处置(4)生污泥浓缩自然干化堆肥最终处置(5)生污泥浓缩机械脱水干燥焚烧最终处置环境与市工程系给水排水工程教研室23.1.3污泥处理与处置的基本的工艺流程CompanyLogo第(1)、(2)、(3)方案，以消化处理为主体，消化过程产生的生物能即沼气(或称消化气、污泥气)，可作为能源利用，如用作燃料或发电；第(4)方案是以堆肥，农用为主，当污泥符合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地时可考虑采用；第(5)方案是以干燥焚烧为主，当污泥不适于进行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理厂用地面积的限制等地区可考虑采用。焚烧产生的热能，可作为能源。环境与市工程系给水排水工程教研室23.1.3污泥处理与处置的基本的工艺流程CompanyLogo污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质与数量；投资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，综合考虑后选定。在城市污水处理厂中，污泥处理是保证污水处理过程正常运行的重要工艺过程。虽然污泥量比污水量少的多，但是污泥处理系统运行管理复杂，因此工程投资和运行费用较高，其建设费用约占污水处理厂总投资的20%-50%。环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo污泥的分类、性质及计算23.2.1污泥的分类与性质污水处理过程中产生的各种含水率不同的废弃物的统称。(1)按成分不同分为：污泥--以有机物为主要成分。易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小(约为1.02~l.006)，含水率高,不易脱水，胶状结构,亲水物质。如：初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。沉渣--以无机物为主要成分：颗粒较粗，比重较大(约为2左右)，含水率较低,易于脱水，流动性差。如：以下四种为沉渣：①栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处置；②浮渣：上浮渣和气浮渣，可能多含油脂等，量少；③沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量少；④某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。环境与市工程系给水排水工程教研室23.2.1污泥的分类与性质CompanyLogo(2)按来源不同分为：①初次沉淀污泥：来自初次沉淀池。②剩余活性污泥：来自活性污泥法后的二次沉淀池。③腐殖污泥：来自生物膜法后的二次沉淀池。注：以上3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥，这是污泥处理的主要对象④消化污泥：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。⑤化学污泥：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣。环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo、污泥水分（1）空隙水：也称游离水，污泥颗粒间隙中的水，占污泥总水分的70%。一般可以借助外力与泥粒分离。（2）毛细水：存在于污泥颗粒间的毛细管中，占污泥总水分的20%，也可通过物理方法脱除。（3）内部水：粘附于污泥表面的附着水和存在于其内部的内部水，占污泥总水分的10%，只有通过污泥干化才能部分分离。（1）污泥含水率—污泥中水分的重量与污泥总重量之比的百分数环境与市工程系给水排水工程教研室各种水分去除方法CompanyLogo（2）脱水性能污泥过滤是污泥常用的脱水方法，因此污泥脱水性能的衡量常着眼于污泥过滤的难易程度，即滤速的快慢。常用来衡量脱水性能的指标有比阻抗值：单位干重滤饼的阻力，比阻抗值越大的污泥，越难过滤。脱水性能也越差。毛细吸水时间（CST）：污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间。CST越大，污泥的脱水性能越差。（3）挥发性固体:是指污泥中在600℃燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。通常用来表示污泥中的有机物含量。常用mg/L来表示，有时也用百分比来表示。环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo(4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度湿污泥重量=污泥所含水分重量+干固体重量。水的相对密度为1，所以湿污泥的相对密度可用下式计算：)100(100100)100(ppppppsssp-湿污泥含水率，％；γS-污泥中干固体物质平均相对密度，即干污泥相对密度确定湿污泥密度对浓缩池的设计、污泥输送及后续处理都有实用价值。环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo(5)污泥肥分污泥中含有大量植物生长所必需的肥分(氮、磷、钾)、微量元素及土壤改良剂(有机腐殖质)。我国城市污水处理厂各种污泥所含肥分见下表。我国城市污水处理厂污泥肥份表污泥类别总氮(%)磷(以P2O5计）(％)钾（以K2O计）(％)有机物(％)初沉污泥2～31～30.1～0.550～60活性污泥3.3～7.70.78～4.30.22～0.4460～70消化污泥1.6～3.40.6～0.825～30环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo(6)污泥重金属离子含量污泥中重金属离子含量，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。故当污泥作为肥料使用时，要注意重金属离子含量是否超过我国农林业部规定的《农用污泥标准》。下表列举我国城市污水处理厂污泥中重金属含量的范围。环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo农林业部农用污泥标准(GB4284-84)5560030075500250100酸性土壤pH6.5;中性或碱性土壤pH》6.5152010001000751000500200我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量(mg/Kg)环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo（1）污泥量计算初次沉淀污泥量，用下式计算：式中：V-初次沉淀污泥量，m3／d；Q-污水流量；m3/d；η：去除率，％；C0：进水悬浮物浓度，mg/L；p：污泥含水率，％；ρ：沉淀污泥密度，以1000kg／m3计。注：上式适用于初次沉淀池；二次沉淀池的污泥量也可近似地按该式计算，η以80％计。)100(1010030pQCV23.2.3污泥量、污泥的水力特性及输送的计算环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo剩余活性污泥量还可用用下式进行计算，式中：Y—污泥的产率系数，一般采用0.5-0.6；Kd-内源代谢的系数So—曝气池入流的BOD5，kg/m3Se--二沉池出流的BOD5，kg/m3Xv--曝气池中的平均VSS浓度,kg/m3VXKSSYQQvdes)(0环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo污泥输送的方法①管道(压力管道或重力管道)②卡车③驳船④以及它们的组合方法。污泥输送设备隔膜泵：无叶轮，流量脉动不稳定，仅适用于小流量污泥。旋转螺栓泵；螺旋泵：仅能提升有限的高度，不能加压多级柱塞泵：用于长距离输送污泥（2）污泥的输送环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo（3）污泥流动的水力特性与水力计算污泥流动的水力特征含水率〉99%，属于牛顿流体，流动的特性接近水流固体浓度高，污泥流动呈塑性或半塑性；层流时，阻力很大，设计时要用大流速，使污泥处于紊流状态时※污泥压力管道的最小设计流速1.0-2.0m/s。环境与市工程系给水排水工程教研室（3）污泥流动的水力特性与水力计算CompanyLogo压力输送管道的沿程水头损失海曾－威廉(HazenWilliams)紊流公式式中：hf-沿程损失（m）L-长度（m）D-管径CH-哈森系数，由污泥浓度决定，可查表压力输送管的局部水头损失式中：hi-局部阻力水头损失，m；ξ-局部阻力系数，见教材表23-6V-管内污泥流速，m／s；G-重力加速度9.8m／s2。85.117.1))((82.6HfCvDLh环境与市工程系给水排水工程教研室CompanyLogo污泥浓缩剩余污泥含水率：达99%以上经浓缩后初沉池污泥含水率：95-97%浓缩池的目的:减容污泥浓缩方法有：重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩重力浓缩用于自来水厂排泥水、污水处理厂初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥时效