污泥的处理与处置水污染控制工程教案

第十八章污泥的处理和处置第一节污泥的来源、特性及数量第二节污泥的处理工艺第三节污泥浓缩第四节污泥稳定第五节污泥脱水第六节污泥的最终处置污泥的处理和处置，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。第一节污泥的来源、特性及数量一、污泥的来源、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，同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。城市污水厂所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。二沉池栅滤污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥固体的组分污泥相对密度含水率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：1212wwss21100100PPPPVV污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥固体的组分污泥相对密度挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600ºC的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，反映污泥的稳定化程度用指数比抗阻值(r)或毛细吸水时间(CST)评价污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥固体的组分污泥相对密度污泥固体的组分与污泥的来源密切相关。污泥固体组分不同，污泥的性质也就不同，与此对应的处理及处置方法也就不同。污泥性质表征参数含水率与含固率挥发性固体污泥固体的组分污泥相对密度污泥相对密度主要取决于含水率和污泥中固体组分的比例。城镇污水处理系统的污泥相对密度一般略大于1。工业污水处理系统排出的污泥相对密度往往较大。二、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生物膜法7~1996～981.02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。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公式估算三、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。只有干化才能分离，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常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。第二节污泥的处理工艺一、污泥的处置二、污泥处置的前处理为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败,污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。农业利用填埋焚烧投放海洋建材污泥处理与处置第三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。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。方法沉降法气浮法离心法一、沉降法沉降法主要用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。1.间歇式污泥浓缩池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。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)]重力浓缩池的计算：At1、沉降曲线简化计算法求出临界面位置K（t2,H2）；由关系式Hu=H0c0/cu求出Hu值；由Hu引水平线，与过K点的切线相交，交点的横坐标为tu；由At=Q0tu/H0，即可求出浓缩池的面积At。2、固体通量曲线法固体通量G=Gs+Gbkg/(m2·h);Gs=vici，Gb=uci；Q0c0=AtG；当Q0c0为定值时，G愈小，则At愈大；即采用最小通量GL，所对应面积AL为浓缩池设计面积。总通量曲线上极小值在M点。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。2.气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数:污泥负荷气固比水力负荷回流比单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位为kg/（m2.h）或kg/（m2.d）气浮池污泥负荷:污泥种类负荷/（kg.m-2.d-1)空气曝气的活性污泥25～75空气曝气的活性污泥经沉淀后50～100纯氧曝气的活性污泥经沉淀后60～15050%的初沉污泥+50%的活性污泥经沉淀后100～200初次沉淀池污泥＜2602.气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数:污泥负荷气固比水力负荷回流比溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之质量比，常用As表示；用于污泥浓缩一般取0.01～0.040aas)1(fpRSSAA2.气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数:污泥负荷气固比水力负荷回流比单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位为m3/（m2.h）为m3/（m2.d），一般40~80m3/（m2.d）或2~3.5m3/（m2.h)。2.气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数:污泥负荷气固比水力负荷回流比加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R表示，用于污水处理时取25%~50%，用于污泥浓缩需计算确定，一般不小于1。例：某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3/d，含水率为99.3%，泥温20ºC。现采用回流加压溶气气浮法浓缩污泥，要求含固率达到4%，压力容器罐的表压p为3×105Pa。试计算气浮浓缩池的面积A和回流比R。若浓缩装置改为每周运行7d，每天运行16h，计算气浮池面积。解：设计一座矩形的平流气浮浓缩池污泥流量qv=240m3/d=10m3/h1.气浮浓缩池面积A污泥负荷取75kg/(m2.d)，污泥密度为1000kg/m3,则)m(4.2275%)3.991(10002402A2.回流比R据经验，气固比As取0.02。采用装设填料的压力罐，溶解效率f=0.9。20℃时，空气饱和溶解度：入流污泥浓度р0为7000g/m3代入（20-7）式：回流水量：)77mg/L(821g/L02180g/L164101870a页见....S/hm38/hm10%38033qvR%38078.37000)139.0(8.2102.0)1(0aaSRRfpRSSAA溶气罐净体积（不包括填料）按溶气水停留3min计算，则：以水力负荷校核气浮池面积：符合要求。d)/(m51.4md)/(mm22.42401380%12323vAqR33Nm9.1m60338V3.若浓缩池每天运行16h，则流量污泥负荷仍取75kg/(m2.d)=3.125kg/(m2.h)，则回流比（R）仍为380%。回流水量：溶气罐净体积：/hm15/hm1624033'vq22m6.33m125.3%)3.991(100015A/hm57/hm15%3803333Nm85.2m60357V以水力负荷校核气浮池面积：符合要求。d)/(m51.4mh)/(mm14.2h)/(mm6.3315)1%380()1(232323vAqR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剩余污泥机械浓缩第四节污泥稳定污泥稳定化的处理方法:厌氧消化法好氧消化法氯化氧化法石灰稳定法热处理法常用方法厌氧消化目的污泥中的挥发性固体的量降低40％左右过程水解、酸化、产乙酸、产甲烷控制过程固态物的水解、液化、产甲烷优点产生能量使污泥固体总量减少作土壤调节剂杀死致病菌缺点投资大运行易受环境条件的影响消化污泥不易沉淀消化反应时间长两级高负荷率厌氧消化系统二、影响污泥消化的主要因素1.pH和碱度最佳为7.0~7.3厌氧消化产生有机酸pH甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加2.温度中温：33~35ºC高温：50~55ºC3.负荷厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。表达方式容积负荷参数为投配率日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程度上反映了污泥在消化池中的停留时间有机物负荷参数为有机负荷率每日进入的干泥量与池子容积之比消化时间进行复核4.消化池的搅拌在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。5.有毒有害物质作用使池内污泥浓度分布均匀，利于微生物生长繁殖释放有害气体使环境因素在反应器内保持均匀沼气风机搅拌三、消化池的构造主要设备搅拌螺旋浆鼓风机射流器抽吸污泥气破渣用自来水或污泥上清液喷淋将循环污泥或污泥液送到浮渣层上用鼓风机或用射流器抽吸污泥气进行搅拌集气排液溢流监测防护装置加料，排料附属设备消化池浮动式顶盖固定式顶盖加热池外加热池内加热消化池构造浮动式盖消化池固定式盖消化池螺旋浆搅拌的消化池污泥消化池大型厌氧生物处理沼气搅拌压缩机热交换器贮气罐四、消化池的设计计算内容池体设计加热保温系统设计搅拌设备设计池体选型确定池的数目和单池容积确定池体各部尺寸布置消化池的各种管道消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配率进行计算：100'pVV消化池座数n：0VVn消化池有效容积按有机负荷(Ns)计算：ssNGV式中：V——消化池有效容积，m3；V'——每天要处理的污泥量，m3/d；p——污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温度为30~35℃时，p可取6%~18%；n——消化池的座数；Gs——每日要处理的污泥干固体量，kgVSS/d；Ns——单位容积消化池污泥（VSS）负荷率，kgVSS/（m3/d）。计算消化池的构造尺寸：消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼气管和取样管。五、沼气(消化气)的收集和利用污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。污泥消化所产生的以甲烷为主的消化气量，主要取决于被消化的挥发固体量。第五节污泥脱水一、污泥调理消化污泥、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加药调理法原理用化学药品破坏泥水间的亲和力1、调理剂种类无机调理剂有机调理