固体废物的脱水

第五章固体废物的脱水田园副教授Email：[e-mail]一、脱水对象：高湿废物污泥禽畜粪便来源分离过程沉淀污泥生物污泥生活污水污泥工业污水污泥给水污泥其他含水率超过90%的固体废物二、固体废物的水分的存在形式（一）间隙水：存在污泥颗粒间隙中的水称间隙水，约占污泥水分的70%左右。一般用浓缩法分离。（二）毛细管结合水：在污泥颗粒间形成一些小的毛细管，这种毛细管有裂纹形和楔形两种。其中充满水分，分别称为裂纹毛细管和楔形毛细管结合水，约占污泥水分的20%左右。可采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水。（三）表面吸附水：吸附在污泥颗粒表面的水称为表面吸附水，约占污泥水分的7%左右。可用加热法脱除。（四）内部水：存在污泥颗粒内部或微生物细胞内的水称为内部水，约占污泥水分的3%左右。可采用生物法破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除。结合强度由大到小顺序：（也是污泥脱水的难易顺序）：•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。三、脱水方法脱水方法污泥浓缩机械脱水干化重力浓缩气浮浓缩离心浓缩真空过滤压滤离心滚压•浓缩的主要目的：除去间隙水，减少污泥体积，为后续处理处置创造条件。（一）污泥浓缩eg:•污泥的含水率从99.5%减到99%，体积减为原体积的1/2。后续处理若为厌氧消化，消化池容积可大大缩小；若为好氧消化或化学稳定，可节约空气量及药剂量。•污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97～98％，初次沉淀污泥可降至85～90%。1、重力浓缩法是使用最广泛、最简便的浓缩法，但占地面积大。脱水对象是间隙水；借助重力作用使固体废物脱水的方法。最适于重质污泥(如初次原污泥)；该方法不能进行彻底的固液分离，常与机械脱水配合使用，作为初步浓缩。重力浓缩运行方式间歇式浓缩池：污泥是间歇给入，在给入污泥前需先放空上清液。因此在浓缩池的不同高度设有上清液排放管。仅在小型处理厂或工业企业污水处理厂脱水使用，操作麻烦，单位处理量所需池容大；设计参数为停留时间，一般为9-12h。浓缩池的上清液，应回到初沉池前重新处理。图：间歇式污泥浓缩池连续式浓缩池：一般设有中心管，稀污泥浆从中心管给入池内，进行拥挤沉降与浓缩，澄清水由池表面周边溢流堰溢出。浓缩污泥从池底排出。当需要处理大量污泥时，可选用带刮泥机的连续式辐射浓缩池。多用于大中型污水处理厂，结构类似于辐射沉淀池。重力浓缩运行方式图：连续式污泥浓缩池目的：依靠大量微小气泡附着在颗粒上，形成颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把颗粒带到水面达到浓缩的目的。适合于处理比重接近于1的轻质污泥，如活性污泥。速度快，浓缩度高，处理时间为重力浓缩的1/3,占地少，刮泥方便，基建和操作费用高，管理复杂，运行费用为重力浓缩的2-3倍。2、气浮浓缩法澄清水从池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通过水射流器或压气机将空气引入，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。减压析出的空气便携带固体上浮，形成浮渣层，用刮板刮出使得到分离。采用回流充气的优点是节省新水、管理方便；缺点是增加回流系统电耗。•利用固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，不同的离心力使得固液分离的过程。•若处理轻质污泥，采用离心机能获得良好的效果。一些试验表明，盘式离心机能将浓度为0.5％的活性污泥浓缩到5～6%，其特点是效率高、时间短、占地少、卫生条件好，但运行与机械维修费用高。3、离心浓缩法（二）污泥调理污泥调理法洗涤（淘汰调节）加药（化学调节）热处理冷冻熔融法1、污泥的洗涤适用于消化污泥的预处理，用水为污泥的2-5倍。洗涤后，混凝剂的消耗量（加药量）可节省50%-80%；有单级、二级或多级串联洗涤形式，其中以二级串联逆流洗涤最佳。洗涤水可用二次沉淀池出水。洗涤后的上清液必须回到污水处理厂处理不得直接排放；洗涤后的污泥肥效降低，不宜做土壤改良剂；2、加药调理目的：加入混凝剂及助凝剂，促使污泥颗粒絮凝，改善脱水性能；原理：污泥水合物细小且带电，形成稳定的胶体悬浮液难以泥水分离。通过加药减少离子和水分子的亲和力。2、加药调理------助凝剂主要作用为调节污泥的pH、改变污泥颗粒结构、破坏胶体稳定性、增强絮凝强度。直接加入污泥法：投加量10-100mg/L配置成糊状物：1%-6%粉刷在介质上成为预覆助滤层使用方法2、加药调理混凝剂无机混凝剂高分子有机混凝剂铁盐铝盐PAMPAC2、加药调理-----混凝剂使用三氯化铁与石灰时，先加铁盐再加石灰；高分子混凝剂与助凝剂合用时，一般先加助凝剂后加混凝剂。机械脱水方法与混凝剂类型有一定联系：离心脱水不宜使用无机混凝剂搅拌或循环混合会影响混凝效果，应适度。混凝剂使用注意事项3、热处理法即蒸煮处理。通过将污泥加热，使部分有机物分解及亲水性有机胶体物质水解，污泥中的细胞分解破坏后水游离出来，适用于脱水性较差的污泥；分高压加压处理法（170-200℃,10-15Mpa,1-2h）和低温加压处理法（150℃,10Mpa）优缺点：污泥脱水性能改善；卫生、适应性强易腐蚀和磨损；泥水分离液需二次处理；条件苛刻，时间长；费用高。利用具有许多毛细孔的物质作为过滤介质，以某种设备在过滤介质两侧产生压差作为过滤动力，固体废物中的溶液穿过介质成为滤液，固体颗粒呗截留成为滤饼的分离过程。（三）机械脱水（一）过滤介质•过滤介质：具有足够的机械强度和尽可能的流动阻力的滤饼的支撑物。•种类：织物——棉、毛、丝、麻等粒状——细砂、木炭、硅藻土等多孔固体介质——很对微孔细道的固体材料•加压或抽真空方式将滤层内液体用空气或者蒸汽排除：如（间歇式、连续式、转鼓式）真空过滤机•机械压缩的压榨法：（板框、叶片、滚压带式）压滤机•离心脱水法去除料层内液体：（圆筒形、圆锥形、锥筒形）转筒离心机（二）过滤设备真空过滤机•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。它的缺点是多数污泥须经调理才能过滤，且工序多、费用高。•转鼓式真空过滤机是应用最广的一种。压滤机•（一）自动板框压滤机自动板框压滤机由主梁、滤布、固定压板、滤板、滤框、活动压板、压紧机构、洗刷槽等组成。•（二）厢式全自动压滤机厢式全自动压滤机只有滤板，没有滤框。污泥由泵加压后从中心进泥管进入，通过两侧滤布的滤液由滤板的出液口排出•压力过滤机简称压滤机，其特点是作用压力要比真空抽力大，滤饼含水率低(最低达50%)。它的缺点是间断运行、拆装频繁、滤布易坏、管理麻烦。离心脱水•离心脱水是利用污泥固体颗粒与水的密度差，在离心机中产生不同离心力，实现污水分离。滚压脱水•滚压脱水机由滚压轴和滤布组成。其工作原理是先将污泥浆进行化学调理后，给入浓缩段，依靠重力作用浓缩脱水，使污泥失去流动性，不致在压榨时被挤出滤布带。浓缩段的浓缩时间一般为10-20S，然后进入压榨段，依靠滚压轴的压力与滤布的张力榨去污泥的水分，压榨段的压榨时间约1-5min•这种脱水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，而不需真空或加压设备，因此它消耗动力少，并可以连续运行滚压脱水脱水设备优点缺点使用范围泥饼含水率真空过滤机能连续操作，运行平稳，可以自动控制，污泥处理量较大，滤饼含水率低污泥脱水前需进行预处理，附属设备多，工艺复杂，运行费用高；滤布清洗不充分，易堵塞适用于初次沉淀污泥和消化污泥的脱水60%～80%板框式压滤机制造方便，适应性强。自动压滤机进料、卸料及滤饼均可自动操作，自动化程度较高，滤饼含水率低间歇操作，处理量较低适用于各种污泥脱水45%～80%滚压带式压滤机设备构造简单，动力消耗少，能连续操作，是目前使用最广的方法处理量较低，滤饼含水率较高不适于黏性较大的污泥脱水78%～86%离心脱水机能连续生产，可自动化控制，占地面积小，卫生条件好污泥预处理要求较高，电耗量较大，机械部件易磨损，分离液不清，滤饼含水率较高不适于含砂粒量高的污泥80%～85%造粒脱水机设备简单，电耗低，管理方便，处理量大钢材消耗量大，混凝剂消耗量较高，污泥泥丸紧密型较差适于含油污泥的脱水表：几种污泥脱水设备的比较