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污废水处理设施运行管理第七章污泥处理和处置天津市环境保护科学研究院贾丽云Tel:13388020305Email:jialiyunmsn@hotmail.com一．污泥的基本概念二．污泥的贮存与运输三．污泥浓缩四．污泥消化五．沼气的应用六．污泥脱水和干化七．污泥的干燥与焚烧八．污泥的处置与利用第七章污泥处理和处置一、污泥的基本概念大纲要求掌握污泥的来源、分类；掌握污泥的性质指标；掌握污泥处理的目标。1.污泥的来源、分类：•按来源不同分为：初次沉淀污泥；剩余污泥与腐殖污泥；消化污泥；化学污泥；•按成分不同分为：有机污泥；无机污泥。2.污泥的性质指标•含水率：单位质量污泥中所含水分的百分数•V1/V2=W1/W2=100-p2/(100-p1)=c2/c1•p—污泥含水率•V—污泥体积•W—污泥重量•c—固体物浓度•适用条件：含水率在65%以上。2.污泥的性质指标•（湿）污泥的比重：污泥重量与同体积水重量之比•污泥的比阻：单位过滤面积上，单位质量干污泥所受到的过滤阻力•毛细吸水时间：污泥中的水在吸水纸上渗透距离为１cm所需的时间。•挥发性固体（VSS）：有机物含量，灼烧减重•灰分（NVSS）：无机物含量，灼烧残渣2.污泥的性质指标•污泥的可消化程度：可消化降解：分解为水、甲烷、二氧化碳不可消化降解：脂肪、纤维素等•污泥的肥分：氮、磷、钾、有机质、微量元素•污泥的卫生学指标：病原微生物数量2.污泥的性质指标污泥中水分的存在形式及其性质•污泥中的水分：空隙水：占70%——浓缩、脱水毛细水：占20%——机械脱水、干化、热处理表面吸附水：混凝内部水：——干化、焚烧污泥对环境的危害•有机物污染污泥中有机污染物主要有苯、氯酚、多氯联苯(PCBs)、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二噁英(PCDD/F)等。污泥中含有的有机污染物不易降解、毒性残留长，这些有毒有害物质进入水体与土壤中将造成环境污染。•病原微生物污染污水中的病原微生物和寄生虫卵经过处理会进入污泥，污泥中病原体对人类或动物的污染途径包括：①直接与污泥接触；②通过食物链与污泥直接接触；③水源被病原体污染；④病原体首先污染了土壤，然后污染水体。污泥对环境的危害•重金属污染在污水处理过程中，70%～90%的重金属元素会通过吸附或沉淀而转移到污泥中。•其它危害污泥对环境的二次污染还包括污泥盐份的污染和氮、磷等养分的污染。污泥盐分含盐量较高，破坏植物养分平衡，甚至对植物根系造成直接的伤害；在降雨量较大地区且土质疏松土地上大量施用富含氮、磷等的污泥之后，当有机物的分解速度大于植物对氮、磷的吸收速度时，氮、磷等养分就有可能随水流失而进入地表水体造成水体的富营养化，进入地下引起地下水的污染。3.污泥处理的目标•减量化；•稳定化；•无害化；•资源化。4.污泥处理系统污泥污泥浓缩污泥消化污泥脱水污泥处置上清液消化液滤液污水处理系统•污泥浓缩阶段：重力、离心、气浮•污泥消化阶段：厌氧、好氧•污泥脱水阶段：自然干化、机械脱水•污泥处置阶段：填埋、焚烧、堆肥、建材污泥处置的相关标准•《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的污泥农用时污染物控制标准限值。污泥处置的相关标准•《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的污泥稳定化控制的指标。•城镇污水处理厂污泥应进行污泥脱水处理，脱水后污泥含水率应小于80%。污泥处置的相关标准•“污水处理厂污泥处理处置最佳可行技术导则“（征求意见稿）中涉及的污泥处置主要包括土地利用和焚烧。•土地利用主要用于园林、绿地、林业、土壤修复及改良等。在导则中明确规定污泥土地利用部分不包括农用。•焚烧污泥焚烧主要包括单独焚烧和混合焚烧。二、污泥的贮存与运输•掌握贮存的目的、方式及运输方式1.污泥的贮存•贮存目的：平衡污泥产量的波动，为后续处理工序提供均匀的进料条件。•贮存方式：短期贮存：沉淀池、污泥浓缩池、消化池单独贮存：混合池、贮存池2.污泥的输送•输送方式的选择：污泥含水率的大小污泥的利用途径•管道输送：运送距离10km;固体含量5%。（流速、管径、泵的选择）•汽车、驳船运送：距离较远；脱水或干化后污泥污泥泵站•污泥泵站：提升比污水黏度大的污泥。•集泥池与泵房分开•不设格栅•集泥池容积：初沉池或消化池一次排泥量；活性污泥5分钟回流量污泥泵：低黏度污泥：离心污水泵、潜污泵、螺旋泵高黏度污泥：螺杆泵IS系列单级单吸式离心泵Sh(SA)系列单级双吸式离心泵卧式立式QW型潜水排污泵螺杆泵螺旋泵隔膜泵转子泵三、污泥浓缩•掌握污泥浓缩的目的•掌握重力浓缩法工作原理、运行方式、工艺控制条件、运行效果检测评价、日常维护及异常问题的分析。•熟悉气浮浓缩法原理和优缺点•熟悉离心浓缩法原理和优缺点1.污泥浓缩的基本概念•浓缩的目的：降低污泥含水率、污泥体积；降低后续处理设施的建设和运行费用•浓缩运行效果的评价指标浓缩比：f=Cu/CiCu—排泥浓度，kg/m3Ci—入流污泥浓度，kg/m31.污泥浓缩的基本概念•固体回收率：η=QuCu/(QiCi)×100%Qu—排泥量，m3/dQi—入流污泥量，m3/d•分离率：F=Qe/Qi=1-η/fQe—上清液量，m3/d2.污泥浓缩方法、原理、优缺点重力浓缩法气浮浓缩法离心浓缩法工作原理利用重力分离污泥中的固体和水初沉污泥剩余污泥利用气泡附着在污泥颗粒周围，减小污泥比重，形成污泥上浮剩余污泥利用离心力分离污泥中的固体和水剩余污泥运行方式间歇运行连续运行回流加压溶气气浮转盘式螺旋卸料筐式离心机间歇运行污泥浓缩池主要工艺参数：浓缩时间：9-12h连续运行污泥浓缩池2.污泥浓缩工艺控制条件重力浓缩法气浮浓缩法离心浓缩法工艺参数固体负荷：30-60kg/(m2.d)浓缩时间：12h污泥含水率：进99.2-99.6%出97-98%有效水深：4m刮泥机外缘线速度1-2m/min进泥量水力负荷混凝剂投加回流比压力加压水量气量刮泥速度处理能力污泥含水率固体回收率混凝剂投量2.污泥浓缩方法、原理、优缺点重力浓缩法气浮浓缩法离心浓缩法优点贮存污泥能力大操作简易运行费低电耗低浓缩后污泥含水率低占地较小臭气少除去沙砾浓缩后污泥含水率低占地面积小几乎无臭气缺点占地面积大会产生臭气工作不稳定生物除磷工艺不应采用运行费高电耗高贮存污泥能力小操作繁琐电耗高设备维修量大3.重力浓缩池的日常维护•及时清除浮渣、清洗池壁、出水堰•保证污泥混合均匀•防止污泥厌氧上浮：加药，加入二沉池出水•长时间未排泥或结冰，严禁开启污泥浓缩机•定期冲刷防恶臭•定期防腐处理4.重力浓缩池常见的异常问题、产生原因和解决对策现象产生原因解决对策污泥上浮气泡逸出集泥不及时适当提高浓缩机转速排泥不及时，排泥量太小及时排泥因进泥量太小，停留时间太长，污泥厌氧上浮加氧化剂Cl2,O3减少运行池数污泥在初沉池已腐败加强初沉池排泥操作4.重力浓缩池常见的异常问题、产生原因和解决对策现象产生原因解决对策排泥浓度太低，浓缩比太小进泥量太大降低入流污泥量排泥太快降低排泥速率进泥口深度不合适，入流挡板或导流筒脱落予以改造或修复温度突变，入流污泥含固率突变，冲击时进泥调整运行工况四、污泥消化大纲要求熟悉以下内容：•污泥消化的目的及原理；•污泥厌氧消化法的类型和特点；•污泥厌氧消化系统的组成•消化池的日常维护；•污泥厌氧消化影响因素；•污泥厌氧消化池的异常问题分析。1.污泥消化的目的及原理•厌氧消化原理：利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解有机物，使污泥稳定化。•污泥消化目的：使有机物质稳定化；减少污泥体积；减少污泥中病原体数量；易于脱水。2.污泥消化的类型低负荷消化法高负荷消化法两相污泥消化法运行方式不加热不设搅拌间歇操作HRT=30-60d加热设搅拌连续运行HRT=10-15d第一级:高负荷消化第二级:低负荷消化优缺点池内分层;温度不均匀;有效容积小池内不分层;温度:中温、低温;负荷高投资和占地面积大适用范围小型污水处理厂大中型污水处理厂2.污泥消化的类型2.污泥消化的类型2.污泥消化的类型3.污泥厌氧消化系统的组成•消化池•进排泥系统•搅拌系统•加热系统•集气系统（1）消化池•分为定容式（固定盖式）；动容式（移动盖式）。•定容式消化池池型（2）进排泥系统（3）搅拌系统机械搅拌水力搅拌沼气搅拌（4）加热系统•池内加热（4）加热系统•池外加热（5）集气系统•气柜：低压浮盖式湿式气柜6-10h储气量•气路：压力控制；除湿脱硫阻火通气报警4消化池的运行管理（1）消化污泥的培养与驯化逐步培养法边投泥边加温至设计量，培养一步培养法投泥至设计量再加温，培养（2）消化池的日常维护•取样分析；•清砂与清渣；•搅拌、加热、保温系统维护；•消化池结垢；•泡沫控制；•消化池停运检查与处理（防腐防渗）；•安全运行。（3）污泥厌氧消化池的异常问题分析•VFA/ALK升高水力超负荷；有机物投配超负荷；搅拌效果不好；温度波动太大；存在毒物。（3）污泥厌氧消化池的异常问题分析•产气量降低有机物投配负荷太低；甲烷活性降低。消化池出现负压排泥量大于进泥量；压缩机的出气管路出现泄露；碱性药剂投加过量；抽气量大于产气量。（3）污泥厌氧消化池的异常问题分析消化池压力增大进泥量大于排泥量；沼气管路阻力增大；产气量大于用气量。上清液含固量升高，排泥浓度降低上清液排放量太大；上清液排放太快；出现短路。（3）污泥厌氧消化池的异常问题分析•消化液温度降低热源供应不足；一次投泥量太大；混合搅拌不均匀。工程实例厦门第二污水处理厂设有3座蛋形消化池，工作温度33～35℃，污泥停留时间21d，单池有效容积8120m3。搅拌：采用螺旋浆搅拌，导流筒导流；套管式热交换器换热；热水型沼气锅炉加温。进入蛋形消化池的污泥量为1160m3/d，污泥含水率95%，污泥消化总的电耗为2916kW.h/d，即消化处理单位体积污泥的比能耗为5kW.h/m3(50.3kW.h/tDS)。污泥发酵技术•好氧发酵是在有氧条件下，好氧微生物对污泥进行分解、转化并生产出发酵产品的生物转化过程。好氧发酵通过生物反应实现污泥减量化和稳定化。•好氧发酵基本流程阳光棚发酵槽五沼气的应用•大纲要求掌握以下内容：•沼气的组成；•沼气系统的组成。1沼气的组成•CH455-69%;•CO2~30%;•H2;•N2•O2•H2S0.01~0.02%•CmHn•热值：5000~6000kcal/m32沼气系统的组成•集气室；•输配系统；防腐、除湿：低点冷凝水的引出•净化单元；脱硫（干法湿法）、过滤•储气柜；低压（0.01-0.03MPa）中压（0.4-0.6MPa）•阻火器:湿式：水封干式：铝网阻火器•用气设备3沼气的综合利用•沼气发动机：驱动发电机发电；驱动鼓风机和泵；废热加热污泥。沼气发电热量回收流程•沼气锅炉•废气燃烧器：沼气系统最大产量设计4沼气系统的运行管理•沼气的调度；•气柜的管理；•消化池的维护；•定期检查安全阀和负压防止阀；•定期排冷凝水；•定期清洗阻火器和过滤器；•定期更换脱硫塔填料；•定期防腐处理。工程实例海口市白沙门污水处理厂•处理规模30万t/d；•污泥处理工艺采用了厌氧消化池。4个圆柱形消化池，总容积为24000m3，沼气搅拌。T=35℃、污泥停留时间=25d、有机物降解率为50%；产气量:8520m3/d。•安装沼气发动机2台，每台116～388kw(负荷为30％～100％)；发电机2台，每台351kw。实际运行中，投人消化池中每立方米污泥的产气量约4.5～6m3。2台沼气发•电机组于2006年2月正式投人运行。2006年2、3、4月发电量相当于污水处理厂内平均用电量的27%，每月可节省电费约15～18万元。沼气发动机产生的废热用于加热消化池中的污泥。工程实例北京高碑店污水处理厂•高碑店污水处理厂设计处理污水100万m3/d，污泥产量4000m3/d(含水率97%)；•采用二级中温厌氧消化工艺。污泥经过浓缩后，含水率96%，进入消化池。一级消化池有加热和搅拌，二级消化池不加热也不搅拌。运行温度为33～35℃。一期采用沼气搅拌，二期采用机械搅拌，同时设