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1、第三章 固体废物的脱水技术与工程应用,概 述,污泥是由原污水中的固体和处理过程中产生的固体组成的；污泥处理是废水处理过程中产生的另一个环境问题；污水处理程度越高就会产生越多的污泥；对现在污水处理厂来说，污泥的处理与处置已成为污水处理系统运行中最复杂、且花费最高的部分；,污泥处理的目的,减少水分、降低容积为后续处理、利用和运输创造条件减少污泥最终处置前的容积使污泥卫生化和稳定化含有大量的有机物、各种病原体和有害物质不进行稳定化处理，成为“二次污染源”，导致环境污染和病菌传播改善污泥的成分和某些性质有利于污泥资源化利用,污泥的基本特征,有机物含量高容易腐化发臭颗粒较细密度较小含水率高，不易脱水,污
2、泥的种类,按来源分生活污水污泥工业废水污泥给水污泥按分离过程沉淀污泥生物污泥,污泥的种类,按成分和性质有机污泥无机污泥按污泥在不同处理阶段生污泥浓缩污泥消化污泥脱水干化污泥干燥污泥污泥焚烧灰,污泥的性质指标,污泥含水率 污泥中所含水分的含量与污泥总质量之比固体含量固体物质在污泥中质量与污泥总质量之比污泥体积、质量和固体含量的关系,污泥性质的指标,污泥含水量污泥中所含水的重量，以kg/l计。挥发性固体挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物含量，也称灼烧减量灰分灰分表示无机物含量，又称灼烧残渣。,污泥性质的指标,污泥的可消化程度污泥中被消化分解的有机物数量。污泥的比重污泥重量与同体积水重量之比。污泥
3、的肥分污泥中含有氮、磷、钾等营养物和植物生长所必需的其他微量元素。污泥中的有机腐殖质是良好的土壤改良剂。,污泥处理理厂污泥的性质,有机物含量低我国城市居民食品结构不同工业废水密度大，大量无机粉尘进入水道，无机组分增加，一般为50%左右，发达国家为7080%。碳水化合物含量高食品结构以粮食、植物油、蔬菜和豆制品为主，肉类和奶制品少。C/N较为适宜主要影响消化过程，过高细菌氮源不足pH值和酸碱度基本正常重金属超标,污泥处理与处置的基本流程,浓缩利用重力或气浮的方法尽可能多的分离出污泥中的水分；稳定化利用消化，即生物氧化的方法将污泥中的有机固体物质转化为其它惰性物质，以避免在用作土壤改良剂或用于其它
4、用途时，产生臭味或危害健康；调理利用加热或化学试剂处理污泥，使污泥中的水分容易分离；,污泥处理与处置的基本流程,脱水用真空、加压或干燥方法使污泥中的水分进一步分离；减量利用湿式氧化法或焚烧等化学氧化方法将污泥固体物质转化为更稳定的物质，由于减少了污泥的体积，故称为减量。处置将污泥所含各种物质转移至土壤、水或大气中。,污泥,初步操作,浓缩,调理,脱水,填埋,利用,脱水,稳定,调理,减量,灰渣,污泥处理与处置的基本流程,污泥处理常见系统,浓缩机械脱水处置脱水滤饼浓缩机械脱水焚烧处置灰分浓缩消化机械脱水处置脱水滤饼浓缩消化机械脱水焚烧处置灰分,污泥的来源,砂砾沉砂池中所搜集的砂、碎玻璃渣等较重物质初
5、沉池污泥从初沉池底排出的污泥含固体物质38，有机物约占70二沉池污泥二级生物处理系统中废弃排出的二沉污泥，含有大量微生物和其它惰性物质。三级处理污泥三级处理产生的污泥，其特性依处理工艺而定。,污泥的输送,污泥的输送方式主要决定于污泥的含水率大小，同时应考虑污泥的利用途径。一般有管道输送、汽车和船运输等形式。对于同样数量的污泥在运送距离不超过10公里时，压力管道输送法比较经济，也比较卫生；当运输距离比较远时，考虑通过脱水及干化等过程缩小污泥体积后再运送比较经济。污水处理厂内部的输泥管道重力输泥管道，一般采用的坡度;压力输泥管的直径以不小于150mm为宜。不同类型的污泥需用不同类型的泵。,污泥处理
6、前的初步操作,污泥粉碎将污泥中粒度较大的物料破碎成小颗粒的一种过程。污泥除杂粒在流动的系统中应用离心力，使杂粒从有机污泥中分离出去。污泥混合在污泥稳定、脱水以及焚烧以前将污泥混合特别重要。污泥混合方式：初沉池混合同初沉污泥混合管道混合污泥处理装置混合单独混合池混合,污泥处理前的初步操作,污泥的贮存消除污泥产量的波动，并使在后面的污泥处理装置不运转时将污泥贮存。污泥可以在沉淀池或污泥浓缩内短期贮存，也可在消化池内贮存在不用好氧和厌氧消化的大型处理广中，污泥常常贮存在单独的混合池和贮存池内。,污泥的稳定,污泥稳定的目的是利用生化方法降解污泥中的有机固体,使污泥更为稳定(减少臭味及腐败),且更容易脱
7、水,同时减少污泥质量。一般而言，如果直接进行污泥脱水焚烧等，则不需要稳定处理。污泥稳定的基本方法厌氧消化：在密闭容器的反应器中隔绝氧气下，生化降解污泥中有机物含量。好氧消化：在污泥中通入空气条件生化降解污泥中有机物含量。,污泥的消化与调理,污泥中水分存形式污泥的厌氧消化污泥的好氧消化污泥的调理,污泥中的水分,污泥中水分的形式间隙水毛细管结合水表面吸附水内部水污泥中水分与污泥颗粒结合的强度内部水表面吸附水毛细管结合水间隙水,不同脱水方法及脱水效果表,污泥的消化,什么是污泥的消化？在人工控制下，通过微生物的代谢作用使污泥中的有机物质稳定化。厌氧消化流程厌氧消化法好氧消化法污泥中有机物厌氧化降解过程
8、酸性消化(酸性发酵)碱性消化(甲烷消化),厌氧消化,基本概念在特定的厌氧条件下，微生物将有机质进行分解，其中一部分碳素物质转化为甲烷和二氧化碳的过程。经厌氧消化处理后的污泥称为消化污泥，性质稳定、安全无臭，脱水性能较好。厌氧消化的微生物低温细菌：515中温细菌：3037，消化时间为2430天高温细菌：5055，消化时间为14天左右,厌氧消化的分类,厌氧消化按消化温度不同又可分为：低温消化(低于20)中温消化(30-37)范围高温消化(45-55)范围按运行方式还可分为一级消化、二级消化、厌氧接触消化及厌氧滤池等,污泥的厌氧消化过程,污泥中复杂有机物(脂肪、蛋白质及多糖)通过厌氧微生物的作用，水
9、解为较小分子的有机物(如三羧酸甘油酯、脂肪酸、氨基酸及糖类等)。通过微生物发酵或其他代谢作用将上述有机物进一步分解成挥发酸或醇类(酸性发酵阶段)。厌氧菌进一步将挥发酸或醇类转化为甲烷和二氧化碳等而达到最终稳定(甲烷发酵阶段)。,厌氧消化反应途径,复杂有机物,脂类,碳水化合物,蛋白质,水解阶段,大分子羧酸、醇等,氨基酸、糖等,产酸阶段,有机酸中间体(C2),产乙酸产氢阶段,H2、CO2,乙酸,产甲烷阶段,甲烷、CO2、水等,硫酸盐还原,硫酸盐还原,CH4、CO2、H2S,污泥,影响污泥厌氧消化的主要因素,温度影响厌氧消化的速度和深度温度越高，消化的过程越快，所用的时间就越少。在一定温度范围内，温
10、度越高，产气量越多；当温度升到某一数值时，产气量反而越少。实践证明，低温消化效率太低，中温和高温消化效果较为理想。,影响污泥厌氧消化的主要因素,投配率投配率小，污泥消化迅速且充分，产气量高投配率大，消化速度减慢，造成有机酸积累，pH值下降，有可能抑制甲烷菌生长 生熟污泥的混合程度投入的生污泥与池内熟污泥的充分混合，可使得全池各部分的物料和工作条件的均匀一致保证消化池经常处于偏碱性条件下，缩短培养微生物的时间，加速消化过程，提高产气量 厌氧条件甲烷菌是厌氧性微生物，要求消化池密闭、隔绝空气，保证厌氧菌的正常活动和消化池的安全运行。,影响污泥厌氧消化的主要因素,污泥的组成有机物含量越高有机物降解率
11、越高。污泥中有机物含量为60%时，有机物降解率为45%。污泥含水率降低污泥含水率可以降低运行成本，减少污泥加热时消耗的热量,提高产气率。有毒物质浓度厌氧消化中增加毒性物质将导致抑制作用而最终使消化池失效。,标准消化,消化池中不加搅拌,污泥在消化池中自然分层。污泥的加入和排出采用间歇式。容积负荷一般为0.481.6kg/(m3d)。适用于流量小于0.04m3/s的小型污水处理厂。缺点停留时间长（30-60d）体积大、负荷低、易形成厚的浮渣层。,快速消化,池设有搅拌设备，定期排泥，定期投配；连续运行，全池处于活跃的消化状态，不存在分层；消化时间1020天，为标准速率消化池的1/3；固体负荷提高46
12、倍；容积减少30%。,气体混合快速消化池剖面图,两级厌氧消化,厌氧接触消化法,污泥的好氧消化,原理类似活性污泥法，在不提供新鲜营养物质的前提下，在曝气池中对污泥进行曝气1020天，依靠有机物的好氧代谢和微生物内源稳定污泥中的有机组成。按温度分为常温好氧氧化高纯氧高温氧化(4070)高效曝气装置氧化按污水处理构筑物设施分为附属式(氧化沟法、延时曝气法)单独式,好氧消化池工艺示意图,好氧间歇操作方式,好氧连续操作方式,双系统消化,基本特点第一段，借助于注入工业用纯氧在5565进行高温好氧降解。第二阶段，在35进行厌氧分解。优点提高了过程的稳定性缩短了逗留时间污泥中的病原微生物数目大大减少,污泥的好
13、氧蚯蚓稳定,可用于液态的原生污泥和活性污泥；这种方法在东南亚应用了一定时间。将适宜的蚯蚓品种接种到好氧污泥中以后，蚯蚓摄入有机固体并排出部分稳定物质；菲律宾被用于农作物肥料和土壤调节；用蚯蚓稳定污泥无论是从基建费还是运行费来都比其它方法便宜。,污泥的调理,调理的目的改善污泥脱水性能，促进污泥的固液分离。提高脱水设备的生产能力。调理的方法淘洗调节法化学调节法加热加压调理法冷冻调理法,淘洗调理法,什么是淘洗调理法？用河水或处理水洗涤污泥，降低污泥中的碱度和粘度，以节省混凝剂用量。淘洗的过程泥水混合淘洗沉淀淘洗调理适用于消化污泥淘洗工艺单级洗涤、二级或多级串联洗涤及逆流洗涤,二级串联逆流洗涤装置,化
14、学调理法,什么是化学调理法？在污泥中加入适量的助凝剂、混凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善污泥的脱水性能。助凝剂助凝剂的作用调节污泥的pH值，改变污泥颗粒的结构，破坏胶体的稳定性，提高混凝剂的混凝效果。常用的助凝剂硅藻土、酸性白土、锯屑、污泥焚烧灰、电厂粉尘等惰性物质,混凝剂,混凝剂的作用通过中和污泥胶体颗粒的电荷和压缩双电层厚度，减少粒子和水分子的亲和力，使污泥解稳，改善其脱水性能。常用的混凝剂无机混凝剂 铅盐、铁盐高分子聚合电解质聚丙烯酰胺(PAM)、聚氯化铝(PAC)混凝剂的用量一般无机混凝剂为720%(污泥的干固体质量)高分子聚合电解质为1%以下。,混凝剂的选择,无机混凝剂铁盐形成的
15、絮体密度较大，药剂量较少。腐蚀性较强，储藏与运输困难。铝盐混凝剂形成的絮体密度较轻，药剂量较多；腐蚀性弱，贮藏与运输方便。高分子混凝剂耗量大大低于无机混凝剂处理安全，操作容易，在水中呈弱酸性或弱碱性，腐蚀性小，滤饼量增加很少滤饼用作燃料时，发热量高，焚烧后灰烬少。,混凝剂使用注意事项,三氯化铁和石灰药剂先加铁盐再加石灰，过滤速度快，节省药剂。高分子混凝剂与助凝剂合用先加助凝剂，后加混凝剂根据机械脱水方法选择相应的混凝剂真空过滤机使用无机混凝剂或高分子混凝剂压滤脱水对混凝剂的适应性也较强离心脱水用高分子混凝剂而不宜使用无机混凝剂泵循环混合或搅拌均会影响混凝效果增加过滤比阻抗，脱水困难，注意适度进
16、行。,加热加压调理法,什么是加热加压调理？将污泥加热，使污泥中的细胞物质破坏分解，细胞膜中内部水游离出来，亲水性有机胶体物质解体，提高污泥脱水性能的过程。分类高温加压调理低温加压调理加热加压调理法的优点大改善了污泥的脱水性能不需加药剂不增加滤饼量能杀死病原菌,加热加压调理法(续),加热加压调理法的缺点管道弯头易摩损，腐蚀严重，容易在管道壁结垢向处理现场四周散发恶臭，环境状况不好污泥可溶性分离液有机物浓度高，需二次处理加热加压处理霎时间长设备费用、运行费用高处理后的污泥热值低。适用于初次沉淀污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥及它们的混合污泥。,污泥高温加压调理流程,污泥,磨碎机,高压泵,热交换器,反应器,气水分离器,浓缩池,脱水机,滤饼(含水4060%),蒸汽,排汽,分离液,含水8090%,蒸汽直接吹入方式,间接加热方式,间接加热方式,低温加压吹气式调理工艺流,污泥的冷冻调理,什么是污泥的冷冻调理将污泥交替进行冷冻与融化来改变污泥的物理结构，使胶体脱稳凝聚且细胞膜破裂，细胞内部水分得到游离，从而提高污泥的脱水性能。优点不需药剂，处理的污泥适用于肥料或鉰料比加热加压调理节省能量,污泥冷冻调理工艺流程,热处理,在高温(175-230)及高压(1000-2000kPa)下,将污泥固体中的结合水释放出来。优点热处理后污泥的脱水性能比化学调理更加缺点操作和维护比较复杂,
