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污泥浓缩与脱水污泥的概述污泥：在废水的处理中，通常要截留相当数量的悬浮物质，这些物质统称为污泥固体，与水的混合体叫污泥。污泥的特点：污泥中含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子；植物营养素（氮、磷、钾）、有机物及水分等。另外污泥易于腐化发臭，颗粒较细，相对密度较小（约为1.02-1.006），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。一、污泥的种类与特点(一)污泥的分类及特性(1)根据污泥从水中分离过程可分为沉淀污泥及生物处理污泥.现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和生物处理污泥的混合污泥。(2)按污泥成分和性质可分为有机污泥和无机污泥。以有机物为主要成分的有机污泥可简称为污泥，具主要特性是有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质，便于用管道输送。生活污水污泥或混合污水污泥均属有机污泥。以无机物为主要成分的无机污泥常称为沉渣，沉渣的特性是颗粒较粗，密度较大，含水率较低且易于脱水，但流动性较差，不易用管道输送。某些工业废水物理、化学处理过程中的沉淀物均属沉渣，无机污泥一般是疏水性污泥。(3)更常用的是按污泥在不同处理阶段分类命名：生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥，干燥污泥及污泥焚烧灰。二、污泥的性质：（1）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。前者叫溶解固体。总固体、溶解固体和悬浮固体又各分为稳定体和挥发固体。挥发固体是指在600℃下能被氧化，并以气体产物逸出的那部分固体，它通常用来表示污泥中的有机物含量。污泥固体浓度常用mg/L表示，也有用重量百分数表示的。（2）含水率含水率：污泥中水的百分含量。固体(％)＋水量(％)＝100（％）或者：C%＋p%＝1式中：p－为含水率;C－为的固体浓度。污泥的体积、重量及所含固体浓度之间的关系可用下式表示：12122121100100ppCCWWVV当污泥含水率从97.5％降至95％时，求出污泥的体积的变化。解：11211221951005.97100100100VVppVV可见污泥含水率从97.5降低至95％，体积减少一半。例题：（3）污泥相对密度污泥相对密度指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥相对密度主要取决于污泥的含水率和固体的比重。固体相对密度越大、含水率越低，则污泥的比重就越大。生活污泥的相对密度一般接近于1。工业污泥的相对密度往往较大，例如，铁皮沉渣的相对密度为5～6。（4）污泥中重金属离子含量污泥中重金属离子含量一般都较高。所以当污泥用作肥料时，必须注意污泥中重金属离子含量是否超标。在城市污水处理的总费用中，污水处理和污泥处理的费用基本相等.三、污泥的处理方法1.污泥处理的目的：①降低水分，减少体积，以利于污泥的运输、储存及各种处理和处置的工艺的进行。②使污泥的卫生化、稳定化；污泥常含有大量的有机物，也可能含有多种病原菌，有时还含其他有毒有害物质。必须消除这些会散发恶臭、导致病害及污染环境的因素，使污泥卫生而稳定无害。③通过处理可改善污泥的成分和性质，以利于应用并达到回收能源和资源的目的。2.污泥处理方法常用污泥处理方法：浓缩、消化、脱水、干燥、焚烧、固化及最终处置。其中污泥的浓缩、消化及脱水是应用最为广泛的处理方法。常见的处理方案：最终处置自然干化消化浓缩生污泥最终处置堆肥自然干化浓缩生污泥最终处置干燥焚烧机械脱水浓缩生污泥最终处置机械脱水浓缩生污泥最终处置机械脱水消化浓缩生污泥最终处置干燥焚烧机械脱水消化浓缩生污泥3．污泥焚烧污泥经焚烧后，含水率可降为0％，使运输与最后处置大为简化。污泥在焚烧前应有效地脱水干燥。污泥焚烧工艺适合于以下情况：①当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能作为农副业利用；②卫生要求高，用地紧张的大、中城市；③污泥自身的燃烧热值高，可以自燃并利用燃烧热量发电；④与城市垃圾混合焚烧并利用燃烧热量发电。生污泥：废水处理过程中所产生的以有机物为主要成分的污泥，称为新鲜污泥或生污泥。性质：它呈胶状结构，不易脱水。污泥中所含氮、磷、钾成分呈有机态，不易为植物所吸收。污泥中的有机物质极不稳定，容易腐化发臭。有的污泥中含有病原菌和寄生虫卵，容易传播疾病。消化目的：污泥消化是借助微生物的代谢作用，使污泥中有机物质稳定化，去除臭味，杀死大部分病原菌、蛔虫虫卵，减少污泥体积并回收利用消化过程中产生的沼气等能源。污泥消化是在人工控制下，通过微生物的代谢作用，使污泥中有机物质稳定化的过程。一般包括好氧消化和厌氧消化两个过程，它们分别利用好氧微生物和厌氧微生物的代谢作用使污泥稳定化。4．污泥消化四、污泥的资源化（1）污泥在农业上应用eg：作为肥料或土壤的改良剂。（2）污泥作原料生产建筑材料：污泥中含有重金属或有毒有害物质数量过高，不宜作农肥。可用于建筑制品。例如：污泥制砖：方法：利用干化污泥直接制砖、污泥焚烧灰制砖、污泥与粉煤灰混合制砖等（3）沼气：污泥的厌氧分解产生沼气。（4）其他用途：污泥制活性炭、污泥制燃料、污泥作为吸附剂等五、污泥的处置污泥无法再利用时，应考虑污泥处置。（1）填埋（2）焚烧（3）海洋投弃二污泥的浓缩按水分在污泥中存在的形式可分为间隙水、毛细管结合水、表面吸附水和内部水四种。①颗粒间的间隙水：存在污泥颗粒间隙中的水，约占总水分的70％；分离方法：浓缩法②颗粒间毛细管内的毛细水（毛细管结合水）：指由于产生毛细现象而密集富集在细小污泥固体颗粒周围的水，约占总水分的20%；分离方法：高速离心机、负压或正压过滤机脱水。③表面吸附水：吸附在污泥颗粒表面的水。约占污泥水分的7％左右。分离方法：加热脱除④内部水：存在污泥颗粒内部或微生物细胞内的水。约占污泥水分的3%。分离方法：高温加热法、冷冻法或生物法。污泥中水分与污泥颗粒结合的强度由大到小的顺序内部水表面吸附水毛细管结合水间隙水。该顺序也是污泥脱水的难易顺序。污泥浓缩污泥浓缩目的：主要是用来降低污泥颗粒间的间隙水，缩小污泥体积。污泥的浓缩方法：重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩等。其中重力浓缩应用较为广泛。浓缩方法选择依据：在选择浓缩方法时，除了各种方法本身的特点外，还应考虑污泥的性质、来源、整个污泥处理流程及最终处置方式等。如重力浓缩用于浓缩初沉淀污泥和剩余活性污泥的混合污泥时效果较好；单纯的剩余活性污泥一般用气浮法浓缩，近年来离心法浓缩在有些工艺中得到采用。(一）重力浓缩法（常用）原理：自然的重力沉降分离污泥适用范围：重力浓缩主要用于浓缩初沉淀污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。按运行方式可分为间歇式（小型处理厂）和连续式（大中型处理厂）1．间歇式污泥浓缩池污泥是间歇给入，在给入污泥前需先放空上清液。为此，在浓缩池的不同高度设有上清液排放管。2．连续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。连续式污泥浓缩池结构类似于辐流式沉淀池的形式。一般直径为5～20m，圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。出泥/放空上清液进泥刮泥机垂直栅条图2-3重力浓缩池平面示意图连续式（二）气浮浓缩法气浮浓缩的原理污泥气浮浓缩是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒-气泡结合体，进而产生浮力把污泥颗粒带到水表面达到浓缩的目的。适用范围：气浮法较适用于污泥颗粒相对密度接近于1且疏水的污泥，对于易发生污泥膨胀的、易发酵的剩余活性污泥效果尤为显著。污泥离心浓缩是利用污泥中固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。种类：倒锥分离板型离心机和螺旋卸料离心机螺旋卸料离心机也是连续运转的。这种离心机由一个长的转筒和一个同心的螺旋轴构成。通常转筒是水平安装，而且一端是逐渐缩小的。污泥由中心管进入，经螺旋上喷口进入转筒，在离心力作用下进行固液分离，污泥甩向转筒内壁浓缩，借螺旋与转筒的相对运动，移向渐缩端进一步浓缩脱水从渐缩端排出，而离心澄清液从溢流口排出。筒体和螺旋轴有一定的速度差。三、离心浓缩法图9.12转筒式离心机污泥分离液泥饼41237651—变速箱；2—转筒；3—罩盖；4—螺旋输送器；5—轴承；6—空心轴；7—驱动轮螺旋卸料离心机5.3污泥调理污泥调理是污泥浓缩或机械脱水前的预处理，其目的是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。污泥调理方法主要有化学调理、淘洗、加热加压调理、冷冻融化调理等。调理工艺选择依据：污泥性状、脱水工艺、处理处置系统等。化学调理是在污泥中加入适量的混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善污泥脱水性能。常用的无机混凝剂有铝盐（硫酸铝、明矾、三氯化铝、聚合氯化铝等）、铁盐（三氯化铁、硫酸铁、绿矾等）；有机高分子混凝剂是聚丙烯酰胺。助凝剂是石灰，用来调节污泥的pH值。不起混凝作用。一、化学调理二、淘洗污泥淘洗是将污泥与3-4倍污泥量的水混合而进行沉降分离的一种方法。污泥淘洗的过程是泥水混合→淘洗→沉淀。三者可以分开进行，也可在合建的同一池内进行。一般用废水处理后的出水来洗涤污泥。辅以空气搅拌或机械搅拌，可以提高淘洗效果。污泥淘洗的目的：是降低污泥中的碱度和粘度，以节省混凝剂的用量，提高浓缩效果，缩短浓缩时间。应用：污泥淘洗仅适用于消化污泥。淘洗原因：由于污泥在消化过程中产生大量的重碳酸盐，其碱度可达生污泥的30倍以上。若直接进行化学调理，将消耗大量的混凝剂。经过淘洗的污泥，其碱度可从2000～2500mg／L降至400-500mg/L，可节省50-80％的混凝剂。所以，消化污泥不宜直接进行化学调理。三、加热加压调理原理：对污泥进行加热加压调理，可使部分有机物分解，破坏亲水胶体颗粒稳定性，污泥内部水与吸附水被释放，大大改善脱水性能。寄生虫卵、致病菌及病毒可被杀死。因此污泥热处理兼有污泥稳定性、消毒和除臭等功能。适用范围：初沉污泥、消化污泥、活化污泥、腐殖污泥及其混合污泥等。分类：按加热温度不同，可分为高温加压调理和低温加压调理两种。（一）高温加压调理控制条件：反应温度低于150℃（可在60℃～80℃运行）,使有机物的水解受到控制。压力为1.0～1.5MPa，反应时间、处理流程与高温加压调理基本相同。优点：有机物的水解受到控制与高温加压调理相比，分离液BOD5含量下降（约低40-50％）。控制条件：是把污泥升温到170~200℃，加压压力为1.0－1.5MPa，反应时间为40－120min。调理后污泥，再经浓缩，含水率可降至80－87％，此时的污泥与水易于沉淀分离。再经机械脱水后，滤饼的含水率可降至40～60％。缺点：①耗能较多，运行费用较高；②设备容易产生结垢，从而降低热交换效率。③分离液中溶解性物质增多，分离液中的BOD5/COD较高，致使分离液处理困难。（二）低温加压调理四、冷冻融化调理冷冻融化调理是将污泥交替进行冷冻与融化，通过改变污泥的物理结构，使污泥易于浓缩脱水。由于冷冻时的脱水作用以及形成冰冻结构时对污泥颗粒施加了挤压力，调理后的污泥颗粒可凝结成相当大的凝聚物。污泥经冷冻、融化后，其沉淀性能与过滤速度比冷冻前可提高几倍到几十倍，而且不需用混凝剂。适用范围：可以调理各种污泥。主要缺点：动力费用高，但比加热加压调理经济。目前冷冻融化调理尚处于试验研究阶段。污泥脱水污泥的机械脱水方法：真空吸滤法、压滤法和离心法等基本原理：以过滤介质两面的的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从而达到脱水的目的。工业上常用的过滤介质：(1)织物介质又称滤布，包括由棉、毛，丝、麻等天然纤维及由各种合成纤维制成的织物，以及用玻璃丝，金属丝等织成的网状物，织物介质在工业上应用最广；(