本科新污泥的处理与处置

污泥的处理与资源化第1节污泥的分类、性质与产生量第2节污泥处理处置基本方法第3节污泥浓缩第4节污泥的稳定第5节污泥的调理第6节污泥脱水第7节污泥的干燥与焚烧第8节污泥的处置与资源化第9节工程实例污泥的处理和处置目的就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。第1节污泥的分类、性质与产生量1、污泥的分类、性质及主要指标来源处理目的栅渣沉砂池沉渣初沉池污泥二沉池生物污泥富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置降低含水率，使其变流态为固态，同时减少总量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。城市污水厂产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能含水率P是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在85％以上呈流态,65％~85％时呈塑态，低于60％呈固态当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：　　12122121100100CCPPWWVV%65P该式仅适合于污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥中的有毒有害物质污泥的脱水性能挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥在600ºC的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，近似地等于有机物含量用比阻(r)或毛细吸水时间(CST)评价重金属约50%转移到污泥中，污泥作为肥料，重金属离子含量应不超过“农用污泥标准”GB4284-842、污泥中的水分及其对污泥处理的影响1.污泥中的水分(1)游离水:存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70％左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。(2)毛细水:存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的20％左右。也有可能用物理方法分离出来。(3)内部水:黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10％左右。有干化才能分离，但也不完全。2.污泥中的水分对污泥处理的影响污泥处理的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。污泥的含水率与污泥状态2、污泥量计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为基础。污泥种类污泥量/(L·m-3)含水率/%密度/(kg·L-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14~2595～97.51.015~1.02二次沉淀池污泥（生物膜法）7~996～981.02二次沉淀池污泥（活性污泥法）10~2199.2～99.61.005~1.008公式估算1.初沉污泥量)100(101003V0PqV1000SNV式中：V——初沉污泥量，m3/d；qv——污水流量，m3/d；η——沉淀池中悬浮物的去除率，%；ρ0——进水中悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——污泥密度，以1000kg/m3计；S——每人每天产生的污泥量,一般采用0.3~0.8L/（d·人）;N——设计人口数，人。或2.剩余活性污泥量(活性污泥法)(1)剩余活性污泥量以VSS(挥发性固体)计:VKYqPXdρSeSOVX)((2)剩余活性污泥量以SS计:fPPXSS(3)剩余活性污泥量以体积计:ρPPV)100(100SSSS公式估算•二次沉淀池的污泥量也可近似按初沉池污泥量计算污泥的利用工业利用农业利用干污泥颗粒：污泥燃烧灰：污泥细菌蛋白：污泥气：污泥肥料污泥饲料直接利用：生（熟）污泥或与化肥混合污泥堆肥：单独或与垃圾混合堆肥直接利用：与粮食混合的饲料间接利用：蚯蚓养殖燃料掺合、污泥干馏水泥添加剂制造蛋白塑料等燃料与化工原料城市污泥利用与最终处置途径•出路：部分或全部利用，或以某种形式返回自然环境；•污泥利用：主要是农业或工业上的利用2、污泥的处置最终处置方法：填埋、焚烧、投放（海洋、地下）等•填埋：需要必要的前处理、稳定化处理；•焚烧：大幅度减容、灭菌、尾气处理、运行费用贵；•投放：地下洞穴、废矿、深井、海洋等污泥处置前的处理工艺浓缩稳定调理(调节)脱水或干化3、污泥处理与处置的基本流程二级处理重力浓缩气浮浓缩好氧或厌氧消化离心脱水热处理湿式氧化真空过滤驳运投海土地处置焚烧干化床压滤脱水浓缩稳定化脱水或干化最终处置上清液回流加药调理污泥处置的前处理第2节污泥处理处置基本方法污泥处理处置常见工艺1．生污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处理；2．生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→最终处理；3．生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处理；4．生污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处理；5．生污泥→湿污泥池→最终处理；6．生污泥→浓缩→消化→最终处理第3节污泥浓缩污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。浓缩的对象是70%的游离水；污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。方法重力浓缩气浮法浓缩离心法浓缩在选择方法时，还应考虑污泥的来源、性质以及最终的处置方法一、重力浓缩重力浓缩主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。1.间隙式污泥浓缩池设计参数：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。2.连续式污泥浓缩池连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，一般为竖流式(或辐流式)。设计参数:浓缩池的固体通量[kg/(m2·h)或kg/(m2·d)]水力负荷[m3/(m2·h)或m3/(m2·d)]水力停留时间(h或d)二、气浮浓缩法气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。1.气浮浓缩系统的组成气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。重力浓缩与气浮浓缩的比较优点缺点重力浓缩运行费用低，系统简单，管理简单停留时间长、池容大，污泥可能腐化发臭和脱N上浮气浮浓缩停留时间短，池容小，污泥不会腐化发臭和脱N上浮运行费用高，系统复杂，管理麻烦三、离心浓缩法原理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的效果指标出泥含固率，3min停留时间，含固率可达到4％固体回收率浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值污泥种类入流污泥含固率/%浓缩后污泥含固率/%高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固体）固体物质回收率/%剩余活性污泥0.5~1.58~10085~900.5~1.590~95厌氧消化污泥1~38~10080~900.5~1.590~95普通生物滤池污泥2~38~9090~959~110.75~1.595~97转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数第5节污泥的调理1、概述消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。方法加药调理法淘洗加药调理法加热调理法冷冻调理法加骨粒调理法2、污泥脱水性能的评价指标1.比阻抗值r)(ddmc2ARVrpAtV当p为常数值时，可积分并整理成为下式：pARVpArVtm)2(2由此：c22bpAr比阻抗值的物理意义是单位干重滤饼的阻力，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。bpAr2c2t/V与V呈直线关系，其斜率为：2.毛细吸水时间(CST)其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。CST值测定装置示意图3、加药调理法原理用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过加药调理使污泥的比阻抗(或CST)降低1.调理剂种类无机调理剂有机调理剂2.调理剂投加量的确定作比阻抗r及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。3.影响污泥调理效果的因素污泥性质调理剂品种污泥调理条件温度pH调理剂配制浓度混合条件第6节污泥脱水一、概述污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。二、污泥的自然干化1.污泥干化床的构造围堤和隔墙输泥槽滤水层排水系统不透水底层支柱和透明顶盖轻便铁轨水分的自然蒸发渗透污泥干化床2.污泥干化床脱水效果的影响因素气候条件污泥性质污泥调理3.污泥干化床的设计决定面积划分块数干化床面积WS1三、污泥的机械脱水及其设备脱水机械转筒离心机板框压滤机带式压滤机真空过滤机1.带式压滤机带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。(1)带式压滤机的构造:(2)带式压滤机的选用:通常根据带式压滤机生产能力、污泥量来确定所需滤机宽度和台数(一般不少于2台)。2.污泥离心脱水和转筒式离心机污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。(1)转筒式离心机的构造和脱水过程:转筒式离心机构造图进泥螺杆泵脱水用高分子絮凝剂溶药与投加装置加药螺杆泵药液后稀释装置卧螺离心脱水机脱水上清液加入污泥储罐脱水后的干泥脱水机加药装置(2)转筒离心机的选择:根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。3.板框压滤机(1)板框压滤机的构造(2)板框压滤机的选用根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置。工作原理：利用过滤介质（常用为涤纶布）二面压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥截留在介质表面。滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图板框压滤机箱式板框压滤机第7节污泥的干燥与焚化一、概述污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。二、污泥的干燥与焚化设备1.转筒式干燥器和焚化炉三、各种污泥干燥器和焚化炉的选择各种污泥干燥器的比较各种污泥焚化炉的比较第8节污泥的处置与资源化一、污泥的处置农业利用填埋焚烧投放海洋建材污泥裂解制化工原料要求：离海岸大于10km，水深25m，潮流水量为污泥量的500-1000倍污泥处理与处置的关系填埋焚烧第8节工程实例高碑店污水处理厂（100万m3/d）。采用前置缺氧推流式活性污泥法，污泥采用二级中温消化。污泥重力浓缩池直径20m，共6座。固体通量70Kg/(m2•d)，停留51h。消化池污泥投配率为3.6%，污泥总消化时间为28.1d，其中一级停留21.3d，二级停留6.8d。一级消化池6座，二级2座，为固定盖式污泥消化池，直径均为20m.，总高28.8m。采用套管式热交换器连续加热，采用机械连续搅拌，采用溢流排泥。污泥脱水为带式压滤，带宽2.6m，共5台，进泥含水率95％，进泥1852.4m3/d，泥饼含水率为75％，泥饼量为370.5m3/d，每天工作16h（两班制）。沼气贮气柜为浮动顶盖湿式贮气柜。共2座，每柜容积3000m3，贮存时间5.4h。总沼气量Q=26500m3/d。