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污泥处理与处置本章学习内容：污泥的分类、产量及性质指标污泥处理的工艺污泥处置方式一、概述1、污泥中含有有用物质和有毒有害物质。2、污泥的处理处置原则：减量化、稳定化、无害化、资源化。3、污泥处理是指在污水处理单元操作过程中产生的污泥通过减容、减量、稳定以及无害化的过程。其工艺包括浓缩、脱水、消化、干化等工艺过程。4、污泥处置是指以自然或人工方式使经处理后的污泥或污泥产品能够达到长期稳定，并对生态环境无不良影响的最终消纳方式。污泥处置方式包括土地利用、填埋、焚烧以及建材利用等。二、污泥的分类、产量及性质指标（一）污泥种类与特性初沉污泥它是指由初沉池沉淀下来并排除的污泥，正常情况下为棕褐色，略带灰色，发生腐败时，则为灰色或黑色，一般情况下有难闻的气味。含水率一般为95~98%，有机分一般在55-70%之间。活性污泥是指由活性污泥法的生物处理系统中排放的剩余污泥，它的外观为黄褐色絮状，土腥味。活性污泥有机分常在70-85%之间，含水率一般为99.2~99.6%，pH值在6.5-7.5之内。化学污泥混凝沉淀工艺中形成的污泥，性质取决于采用的混凝剂，气味较小，有机分含量不高，极易浓缩或脱水。消化污泥初沉污泥、剩余污泥经消化处理后达到稳定化和无害化的污泥。污泥经过消化后，其中的大部分有机物被消化分解，同时污泥中的寄生虫卵和病原微生物被杀灭。腐殖污泥是指生物膜法系统中排放的污泥。其含水率97~99%。（二）污泥产量一般城市污水厂含水率80%的污泥的产率为5~10吨污泥/万吨污水。（三）污泥的主要性质指标1、含水（固）率污泥含水率Pw（%）：污泥中所含水分的质量与污泥总质量之比的百分数。Pw=w/(w+s)×100%污泥含固率Ps（%）：污泥中所含固体的质量与污泥总质量之比的百分数。Ps=s/(w+s)×100%含水率与含固率的关系：Pw+Ps=100%2、挥发性固体与灰分挥发性固体代表污泥中有机物的含量，又叫灼烧减重。灰分代表无机物含量，又叫固定固体或灼烧残渣。3、有机分的组成与可消化程度生污泥有机物的主要成分是蛋白质、脂肪和碳水化合物，其中一部分可被消化分解，产物以水、CH4和CO2为主，另一部分不宜或不能被分解。4、污泥的脱水性能污泥脱水性能是指污泥脱水的难易程度。衡量污泥脱水性能的指标有二：一是比阻（R)；另一个是毛细吸水时间CST。污泥的比阻R和毛细吸水时间CST越大，脱水性能越差。5、污泥的肥分污泥中含有氮、磷、钾、有机物和腐殖质等。6、污泥中有毒有害物质致病微生物、寄生虫卵、重金属、难降解毒性有机物，这些将妨碍污泥的利用。（一）污泥的一般处理工艺污泥污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置上清液上清液上清液污水处理系统使污泥初步减容，缩小后续处理构筑物的容积或设备容积使污泥中的有机物分解使污泥进一步减容采用某种途径将最终污泥予以消纳污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置二、污泥处理空隙水毛细水吸附水结合水污泥水分组成示意图存于污泥颗粒之间一部分游离水，浓缩可大部分分离污泥颗粒之间的毛细管水，机械脱水或自然干化分离吸附在颗粒上的一部分水，难以用浓缩、脱水方法分离颗粒内部化学结合水，只有改变颗粒内部结构才能分离65-85%15-25%10%（高温或焚烧去除）污泥中所含的水分如下图所示。（二）污泥浓缩1、污泥浓缩定义污泥浓缩是使污泥颗粒中的一部分水（空隙水）从污泥中分离出来，实现污泥的初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。2、污泥浓缩工艺的分类工艺工艺原理及过程参数重力浓缩法利用压缩沉淀原理，通过颗粒重力拥挤和压缩过过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。进泥量固体表面负荷水力停留时间池深及池底坡度浓缩机运行速度气浮浓缩法针对活性污泥絮体（1.0-1.005）不易沉淀的特点，利用气浮原理，使污泥絮体强制上浮，实现污泥浓缩。进泥量固体表面负荷气量加压水量水力表面负荷刮泥控制离心浓缩法利用离心力作用将污泥浓缩，可避免恶臭及磷的二次释放（二）污泥调理（调质）污泥调理热工调理化学调理冷冻法中温和高温加热投加化学药剂无机药剂和有机药剂使得R4*1013m/kg，CST20S物理调理污泥调理的目的是改善污泥脱水的性质，减小水与污泥颗粒的结合力，加速污泥脱水。1、化学调质无机药剂铁盐、铝盐、聚合氯化铝有机药剂聚丙烯酰胺（常用阳离子型）以调节pH或提高较大絮体骨料，改善污颗粒的结构，以增强混凝作用2、调质药剂的选择同种药剂不同型号的选择配药投药泥样低速搅拌或混匀观测污泥絮体形成情况及沉降情况比阻或CST进一步确认定性评价的原则：絮体要大，沉降要快3、最佳投配比的确定选定型号的药剂确定大致投药量范围（1-5‰）确定几个投药量或投药比按泥量、含固量、絮凝剂溶液的浓度计算投药量逐个测定R或CST绘制变化曲线确定最佳投药量定量评价原则：R4*1013m/kg●投药量范围带式压滤机脱水投PAM，生活性污泥PAM0.1—1.0%（0.5%）离心机投PAM，生活性污泥PAM0.2——0.75%（0.4%）我厂控制在0.2%——0.5%之内●投药量污泥中单位重量的干固体所需投加的絮凝剂干重量，即干污泥投药fm(kg/mg)（三）污泥脱水1、污泥脱水的目的污泥脱水的目的是使经过浓缩或消化之后的为进一步减容，使污泥由液态转化为固态，进一步实现污泥的减量，便于运输，且降低后续污泥处置的难度。2、污泥脱水工艺的分类自然干化将污泥摊置到由级配砂石铺垫的干化场上，通过蒸发、渗透和清液溢流等方式实现脱水，适用村镇污水厂。维护量大，产生大范围恶臭机械脱水利用机械设备进行污泥脱水，占地少，恶臭影响较小，但运行维护费用较高真空过滤脱水将污泥置于多孔性过滤介质上，在介质另一侧造成真空，将污泥中的水分强行“吸入”，使之与污泥分离真空转鼓过滤脱水机压滤脱水将污泥置于过滤介质上，在污泥一侧对污泥施加压力，强行使水分通过介质，使之与污泥分离带式压滤脱水机、板框压滤机离心脱水通过水分与污泥颗粒的离心力之差，使之相互分离离心脱水机3、脱水效果的评价指标（1）泥饼含固量CμCu越大体积越小，方便运输处置GB18918规定Cu20%,（卫生填埋时）含水率80%（2）固体回收率泥饼中固体量与脱水污泥中总干固体量的百分比（85%）)()(00eeCCuCCCCu其中：Cu---泥饼含固量，Ce---滤液含固量，Co---脱水机进泥含固量（3）脱水机的脱水能力是否达到设计处理能力？很多污水厂普遍存在脱水机设计能力太小的问题，常常满负荷运转时需要增加设备。◆带式压滤脱水带式压滤机由滤带、辊压筒、滤带张紧系统、滤带调偏系统、滤带冲洗系统和滤带驱动系统组成。（1）工艺控制：A、带速一般控制在2-5m/minB、滤带张力的控制一般控制在0.3-07mpaC、调理的控制加药量不足，调质效果不佳，加药量太大，则增加处理成本，并且导致污泥粘性增大，造成滤带被堵塞。4、污泥机械脱水（2）脱水机构造a、重力脱水区：滤带水平行走，在该区水分借自身重力穿过滤带，从污泥中分离出来。重力脱水区可脱去污泥中50-70%水分。b、锲形脱水区：是一个三角空间，滤带逐渐靠拢，污泥开始受到挤压，污泥由半固态向固态转变。c、低压脱水区：污泥被夹在两条滤带之间线棍压筒作S形上下移动，施加的压榨力取决于滤带张长及辊压筒直径。施加压力相对较小，含固量进一步提高，主要作用是将污泥成饼，强度增大。d、高压脱水区：由于辊压筒的直径减小，压榨力逐渐增大，污泥在高压挤压下，含固量进一步提高，一般大于20%。◆离心脱水机分立式、卧式两种，通常采用卧式。◆板框压滤机板框压滤机主要用于工矿企业的污泥脱水和污水处理厂的污泥深度脱水工艺。●污泥深度脱水是指污泥进行调理，破坏细胞外的菌胶团，释放毛细水、吸附水和结合水，改善污泥的脱水性能，使处理后的污泥含水率达到60%以下。《城镇污水处理厂污泥处置混合填埋泥质》（CJ/T249-2007）●污泥深脱常用的调理剂有FeCl3、CaO。●污泥深度脱水的设备包括：高压隔膜厢式压滤机、进泥系统（隔膜泵或螺杆泵）、隔膜压滤系统、吹脱系统和卸料系统。板框压滤机构造图5、污泥含水率变化影响污泥体积的变化一般情况下，污泥含水率Pw85%污泥呈流态，相对密度=1；Pw在65%-85%之间，污泥呈塑态；Pw60%，呈固态。在呈流态的污泥中，相对密度=1，随含水率变化很小，可忽略不计。故当含水率变化引起的污泥体积变化的关系近似为V1，V2表示Pw1、Pw2对应湿污泥体积例：某污水厂有由初沉和活性污泥组成的混合污泥1000m3，其含水率为97.5%，经浓缩后含水率降至95%，经脱水后含水率降至75%，分别计算浓缩后及脱水后污泥体积。1000×（1-97.5%）=V2×（1-95%）=V3×（1-75%）浓缩后体积V2=500m3脱水后体积V3=100m3由此可见，含水率减小对污泥体积影响极大122111PwPwVV（四）污泥消化污泥消化分为厌氧消化和好氧消化。污水厂通常采用厌氧消化对污泥进行消化处理。厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质的一种污泥处理工艺。污泥消化科实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，同时可实现沼气利用。厌氧消化的3个阶段：①水解酸化阶段。大分子、不溶性有机物水解算化成挥发性有机酸和醇类。②产氢产乙酸阶段。产氢产乙酸细菌把第一阶段的产生的物质（除乙酸、甲酸和甲醇）转化为乙酸和氢。③产甲烷阶段。产甲烷细菌将第二阶段的产物转化成甲烷。（五）污泥干化1、污泥干化分类：全干化（PW10%以下）和半干化（PW40%左右）2、污泥干化形式：（1）热干化（机械干化）：污泥与热媒进行传热干化。（2）生物干化（生物堆肥）：利用微生物进行好氧发酵。（3）石灰干化：生石灰与污泥按一定比例掺混。（4）自然干化：晾晒。三、污泥处置污泥处置方式：土地利用、卫生填埋、污泥焚烧、建材利用。污泥处置方式需因地制宜。1、土地利用N、P、K、有机质和微量元素，污泥通过生物堆肥后可做肥料和土壤改良剂，用于园林绿化、农用、土地改良等，但其指标需满足污泥处置的相应标准。2、卫生填埋填埋方式包括混合填埋、单独填埋。3、污泥焚烧是处置含有有毒物质的有机污泥的有效办法。污泥焚烧前一般先将污泥进行干化。焚烧方式：单独焚烧、水泥窑协同处置、热电厂协同处置、与生活垃圾混烧。4、建材利用可作为陶粒、制砖的添料。5、其他处置方式蚯蚓养殖、碳化技术、熔融技术等。总结：污水厂污泥在上述处理处置过程中实现了“四化”。减量化：污泥浓缩脱水实现了含水率的下降，体积的减小，由液态转化为固态，便于运输和消纳稳定化：消化阶段将易腐败的部分有机物分解转化，不易腐败，降低恶臭，方便运输及处置。无害化：消化阶段杀灭大部分的蛔虫卵、病原菌和病毒，提高污泥的卫生指标资源化：包括污泥可焚烧发电、沼气利用、土地利用等等