水污染控制工程-污泥的處理與處置

1、第十八章 污泥的處理和處置,第一節(jié) 污泥的來源、特性及數(shù)量,第二節(jié) 污泥的處理工藝,第三節(jié) 污泥濃縮,第四節(jié) 污泥穩(wěn)定,第五節(jié) 污 泥 脫水,第六節(jié) 污 泥 的最終處置,污泥的處理和處置，就是要通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，使污泥得到再利用或以某種不損害環(huán)境的形式重新返回到自然環(huán)境中。,第一節(jié) 污泥的來源、特性及數(shù)量,一、污泥的來源、性質(zhì)及主要指標(biāo),來源,處理目的,富含有機(jī)物，容易腐化、破壞環(huán)境，必須妥善處置,城市污水廠所產(chǎn)生的

2、污泥量約為處理水體積的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。,二沉池柵濾,污泥性質(zhì)表征參數(shù),污泥性質(zhì)表征參數(shù),揮發(fā)性固體(用VSS表示)，是指污泥中在600ºC的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體，反映污泥的穩(wěn)定化程度,用指數(shù)比抗阻值(r)或毛細(xì)吸水時(shí)間(CST)評(píng)價(jià),污泥性質(zhì)表征參數(shù),污泥固體的組分與污泥的來源密切相關(guān)。污泥固體組分不同，污泥的性質(zhì)也就不同，與此對應(yīng)的處理及處置方法也就不同。,污泥性質(zhì)

3、表征參數(shù),污泥相對密度主要取決于含水率和污泥中固體組分的比例。城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的污泥相對密度一般略大于1。工業(yè)污水處理系統(tǒng)排出的污泥相對密度往往較大。,二、污泥量,計(jì)算城市污水廠的污泥量時(shí)，一般以下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。,公式估算,1. 初沉污泥量,式中：V——初沉污泥量，m3/d；qv——污水流量， m3/d；η——沉淀池中懸浮物的去除率，%；ρ0——進(jìn)水中懸浮物濃度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——污泥密度，以1

4、000kg/m3計(jì)；S——每人每天產(chǎn)生的污泥量,一般采用0.3~0.8L/（d·人）;N——設(shè)計(jì)人口數(shù)，人。,2. 剩余活性污泥量(活性污泥法),(1) 剩余活性污泥量以VSS(揮發(fā)性固體)計(jì):,(2) 剩余活性污泥量以SS計(jì):,(3) 剩余活性污泥量以體積計(jì):,公式估算,三、污泥中的水分及其對污泥處理的影響,1. 污泥中的水分,2. 污泥中的水分對污泥處理的影響,污泥處理的方法常取決于污泥的含水率和最終的處置方式。,,第

5、二節(jié) 污泥的處理工藝,一、污泥的處置,二、 污泥處置的前處理,為了避免污泥進(jìn)入環(huán)境時(shí)，其有機(jī)部分發(fā)生腐敗,污染環(huán)境，常在脫水之前先進(jìn)行降解，稱穩(wěn)定。經(jīng)過穩(wěn)定的污泥如果脫水性能差，則還需調(diào)理。,污泥處理與處置,第三節(jié) 污 泥 濃 縮,污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。,污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。,一、沉降法,沉降法主要用于濃縮初沉污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。,1. 間歇式污泥濃縮池,設(shè)計(jì)參

6、數(shù)為停留時(shí)間，一般為9~12h。,濃縮池的上清液，應(yīng)回到初沉池前重新處理。,,2. 連續(xù)式污泥濃縮池,連續(xù)運(yùn)行的濃縮池可采用沉淀池的形式，一般為豎流式(或輻流式)。,設(shè)計(jì)參數(shù):,濃縮池的固體通量[kg/(m2·h)或kg/(m2·d)],,重力濃縮池的計(jì)算：At,1、沉降曲線簡化計(jì)算法求出臨界面位置K（t2,H2）； 由關(guān)系式Hu=H0c0/cu求出Hu值；由Hu引水平線，與過K點(diǎn)的切線相交，交點(diǎn)的橫坐標(biāo)為tu

7、；由At=Q0tu/H0，即可求出濃縮池的面積At。,2、固體通量曲線法固體通量G=Gs+Gb kg/(m2·h);Gs=vici，Gb=uci；Q0c0=AtG；當(dāng)Q0c0為定值時(shí)，G愈小，則At愈大；即采用最小通量GL，所對應(yīng)面積AL為濃縮池設(shè)計(jì)面積?？偼壳€上極小值在M點(diǎn)。,二、 氣浮濃縮法,氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(chǎn)生黏附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮，并得到濃縮。,1. 氣浮濃縮系統(tǒng)的組成,氣

8、浮濃縮系統(tǒng)主要由加壓溶氣裝置和氣浮分離裝置兩部分組成。,,2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù),主要設(shè)計(jì)參數(shù):,污泥負(fù)荷,氣固比,水力負(fù)荷,回流比,單位時(shí)間內(nèi)，通過氣浮池?cái)嗝娴母晒腆w量，單位為kg/（m2.h）或kg/（m2.d）,氣浮池污泥負(fù)荷:,2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù),主要設(shè)計(jì)參數(shù):,污泥負(fù)荷,氣固比,水力負(fù)荷,回流比,溶氣水經(jīng)減壓釋放出的空氣量與需濃縮的固體量之質(zhì)量比，常用As表示；用于污泥濃縮一般取0.01～0.04,2. 氣

9、浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù),主要設(shè)計(jì)參數(shù):,污泥負(fù)荷,氣固比,水力負(fù)荷,回流比,單位時(shí)間內(nèi)，通過氣浮池?cái)嗝娴奶幚硭?，單位為m3/（m2.h）為 m3/（m2.d），一般40~80m3/（m2.d）或 2~3.5 m3/（m2.h)。,2. 氣浮濃縮法的主要設(shè)計(jì)參數(shù),主要設(shè)計(jì)參數(shù):,污泥負(fù)荷,氣固比,水力負(fù)荷,回流比,加壓溶氣水量與需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示，用于污水處理時(shí)取25%~50% ，用于污泥濃縮需計(jì)算確定，一般不小于

10、1。,例：某廢水處理廠的剩余活性污泥量為240m3/d，含水率為99.3%，泥溫20ºC?，F(xiàn)采用回流加壓溶氣氣浮法濃縮污泥，要求含固率達(dá)到4%，壓力容器罐的表壓p為3×105Pa。試計(jì)算氣浮濃縮池的面積A和回流比R。若濃縮裝置改為每周運(yùn)行7d，每天運(yùn)行16h，計(jì)算氣浮池面積。,解：,設(shè)計(jì)一座矩形的平流氣浮濃縮池污泥流量qv=240m3/d=10m3/h,氣浮濃縮池面積A污泥負(fù)荷取75kg/(m2.d)，污泥密度為

11、1000kg/m3,則,2. 回流比R據(jù)經(jīng)驗(yàn)，氣固比As取0.02。采用裝設(shè)填料的壓力罐，溶解效率f=0.9。20℃時(shí)，空氣飽和溶解度：,入流污泥濃度р0為7000g/m3代入（20-7）式：,回流水量：,溶氣罐凈體積（不包括填料）按溶氣水停留3min計(jì)算，則：,以水力負(fù)荷校核氣浮池面積：,符合要求。,3. 若濃縮池每天運(yùn)行16h，則流量,污泥負(fù)荷仍取75kg/(m2.d)=3.125kg/(m2.h)，則,回流比（R）仍為38

12、0%。,回流水量：,溶氣罐凈體積：,以水力負(fù)荷校核氣浮池面積：,符合要求。,三、離心濃縮法,轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)用于污泥濃縮的運(yùn)行參數(shù),剩余污泥機(jī)械濃縮,第四節(jié) 污泥穩(wěn)定,污泥穩(wěn)定化的處理方法:,厭氧消化法,好氧消化法,氯化氧化法,石灰穩(wěn)定法,熱處理法,,兩級(jí)高負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng),,二、 影響污泥消化的主要因素,1. pH和堿度,最佳為7.0~7.3,3. 負(fù)荷,厭氧消化池的容積決定于厭氧消化的負(fù)荷率。,表達(dá)方式,4. 消化池的攪拌,在有

13、機(jī)物的厭氧發(fā)酵過程中，讓反應(yīng)器中的微生物和營養(yǎng)物質(zhì)(有機(jī)物)攪拌混合，充分接觸，將使得整個(gè)反應(yīng)器中的物質(zhì)傳遞、轉(zhuǎn)化過程加快。,5. 有毒有害物質(zhì),沼氣風(fēng)機(jī)攪拌,三、 消化池的構(gòu)造,主要設(shè)備,消化池構(gòu)造,浮動(dòng)式蓋消化池,固定式蓋消化池,螺旋漿攪拌的消化池,污泥消化池,大型厭氧生物處理,沼氣攪拌壓縮機(jī),熱交換器,貯氣罐,四、消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算,內(nèi)容,池體設(shè)計(jì),加熱保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì),攪拌設(shè)備設(shè)計(jì),消化池有效容積按每天處理污泥量及污泥投配率進(jìn)行計(jì)算：

14、,消化池座數(shù)n：,消化池有效容積按有機(jī)負(fù)荷(Ns)計(jì)算：,式中：V——消化池有效容積，m3； V'——每天要處理的污泥量，m3/d； p——污泥投配率，城市污水廠高負(fù)荷率消化池，當(dāng)消化溫度為30~35℃時(shí)，p可取6%~18%； n——消化池的座數(shù)； Gs——每日要處理的污泥干固體量， kg VSS/d ； Ns——單位容積消化

15、池污泥（VSS）負(fù)荷率， kg VSS/（m3/d）。,計(jì)算消化池的構(gòu)造尺寸：,消化池必須附設(shè)各種管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼氣管和取樣管。,五、沼氣(消化氣)的收集和利用,污泥和高濃度有機(jī)廢水的厭氧消化均會(huì)產(chǎn)生大量沼氣。,在設(shè)計(jì)消化池時(shí)必須同時(shí)考慮相應(yīng)的沼氣收集、儲(chǔ)存和安全等配套設(shè)施，以及利用沼氣加熱入流污泥和池液的設(shè)備。,污泥消化所產(chǎn)生的以甲烷為主的消化氣量，主要取決于被消化的揮發(fā)固體量。,第五節(jié) 污泥脫水,一、污泥調(diào)

16、理,消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥與初沉污泥的混合污泥等在脫水之前應(yīng)進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥的脫水性能。,調(diào)理就是破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)、減少泥水間的親和力，改善污泥的脫水性能。,加藥調(diào)理法,1、調(diào)理劑種類,2、影響污泥調(diào)理效果的因素,污泥性質(zhì),調(diào)理劑品種,污泥調(diào)理?xiàng)l件,二、污泥脫水,污泥脫水的作用是去除污泥中的毛細(xì)水和表面附著水，從而縮小其體積，減輕其質(zhì)量。,（一）、 污泥的自然干化,1. 污泥干化床的構(gòu)造,污泥干化床,干化床面積,三、

17、 污泥的機(jī)械脫水及其設(shè)備,1. 帶式壓濾機(jī),帶式壓濾機(jī)工藝的開發(fā)成功的關(guān)鍵是濾帶的開發(fā)，是合成有機(jī)聚合物發(fā)展的結(jié)果。,(1) 帶式壓濾機(jī)的構(gòu)造:,(2) 帶式壓濾機(jī)的選用:,通常根據(jù)帶式壓濾機(jī)生產(chǎn)能力、污泥量來確定所需濾機(jī)寬度和臺(tái)數(shù)(一般不少于2臺(tái))，并需繪制脫水車間設(shè)備布置圖。,2. 污泥離心脫水和轉(zhuǎn)筒式離心機(jī),污泥離心脫水的原理與離心分離、離心濃縮相同，即利用轉(zhuǎn)動(dòng)使污泥中的固體和液體分離。,(1) 轉(zhuǎn)筒式離心機(jī)的構(gòu)造和脫水過程:,轉(zhuǎn)

18、筒式離心機(jī)構(gòu)造圖,污泥切割機(jī),進(jìn)泥螺桿泵,脫水用高分子絮凝劑,溶藥與投加裝置,加藥螺桿泵,藥液后稀釋裝置,臥螺離心脫水機(jī),脫水上清液加入污泥儲(chǔ)罐,污泥離心脫水機(jī),脫水后的干泥,脫水機(jī)加藥裝置,(2) 轉(zhuǎn)筒離心機(jī)的選擇:,根據(jù)離心機(jī)的處理能力，即每臺(tái)機(jī)每小時(shí)處理濕污泥立方米數(shù)，或每臺(tái)機(jī)每小時(shí)處理干污泥千克數(shù)來決定的。,3. 板框壓濾機(jī),(1)板框壓濾機(jī)的構(gòu)造,(2) 板框壓濾機(jī)的選用,根據(jù)污泥量、過濾機(jī)的過濾能力來確定所需過濾面積和壓濾機(jī)

19、臺(tái)數(shù)及設(shè)備布置。,濾板、濾框和濾布,板框壓濾機(jī),箱式板框壓濾機(jī),工作原理：利用過濾介質(zhì)（常用為滌綸布）二面壓力差為推動(dòng)力，水被強(qiáng)制通過介質(zhì)，污泥截留在介質(zhì)表面。,濾板、濾框和濾布組合后的工作狀況示意圖,第六節(jié) 污泥的最終處置,一、 概述,污泥干燥是將脫水污泥通過處理，去除污泥中絕大部分毛細(xì)管水、吸附水和顆粒內(nèi)部水的方法。,二、污泥的干燥與焚化設(shè)備,1. 轉(zhuǎn)筒式干燥器和焚化爐,2. 流化床焚化爐,,3. Sevar干燥器,,三、各種污泥