麦水生物处理原理与技术 第十四讲 第六章 污泥的处理与处置 6.1污泥的来源及性质 6.1.1污泥的来源 栅渣:格栅或滤网,呈垃圾状,量少,易处理和处置 浮渣:上浮渣和气浮池,可能多含油脂等,量少 沉砂池沉渣:沉砂池,比重较大的无机颗粒,量少 初沉污泥:初沉池,以无机物为主,数量较大,易腐化发臭,可能含有虫卵和病变菌,是污泥处理的主要对象 沉污泥:二沉池,剩余的活性污泥,有机物质,含水率高,易腐化发臭,难脱水,是污泥处理的主要对象: 水源水在被净化的过程中也会产生各种污泥 化学污泥:经化学处理后,除含有原废水中的悬浮物外,还含有化学药剂所产生的沉淀物,易于脱水与压实。 6.1.2表征污泥性质的主要指标 一含水率和含固率、挥发性固体、有毒有害物质、脱水性能 含水率与含固率 ●含水率是污泥中含水量的百分数:含固率则是污泥中固体或干污泥含量的百分数:湿泥量与含固率的乘积就是污泥量: 含水率降低(即含固量提高)将大大降低湿泥量(即污泥体积):含水率发生变化时,可近似计算湿污泥的体积 ●通常:含水率>85%,污泥呈流状:65~85%,污泥呈塑态;<65%,呈固态。 、挥发性固体 即SS,通常用于表示污泥中的有机物的量 有机物含量越高,污泥的稳定性就更差 有毒有害物质 污泥含有一定量的N(4%)、P(2.5%)和K(0.5%),有一定肥效 污泥含有病菌、病毒、寄生虫卵等,在施用之前应有必要的处理 表二重金属的限制浓度 四、脱水性能 —一—污泥的脱水性能与污泥性质、调理方法及条件等有关,还与脱水机械种类有关。 在污泥脱水前进行强处理,改变污泥粒子的物化性质,破坏其胶体结构,减少其与水的亲和力,从而改善脱水性能,这 一过程称为污泥的调理或调质。 常用污泥过滤比阻抗值(r)和污泥毛细管吸水时间(CST)两项指标来评价污泥的脱水性能。 比阻抗值(r)——单位干重滤饼的阻力,其值越大,越难过滤,其脱水性能越差 比阻抗公式 式中:dV/d一过滤速度,m3 V—一滤出液体积,m 一过滤时间,s P—一过滤压力,Nm2 A_—过滤面积,m2 C—一单位面积滤出液所得滤饼干重,kg/m r一污泥过滤比阻抗,m/kg 过滤开始时单位过滤面积上过滤介质的阻力,m/m2 u一滤出液的动力粘滞度,N·sm2 当P为常数值时,则可积分得 发现WV~V呈直线关系,令其斜率 第1页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 1 页 第十四讲 第六章 污泥的处理与处置 6．1 污泥的来源及性质 6．1．1 污泥的来源 ⚫ 栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处置； ⚫ 浮渣：上浮渣和气浮池，可能多含油脂等，量少； ⚫ 沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量少； ⚫ 初沉污泥：初沉池，以无机物为主，数量较大，易腐化发臭，可能含有虫卵和病变菌，是污泥处理的主要对象； ⚫ 二沉污泥：二沉池，剩余的活性污泥，有机物质，含水率高，易腐化发臭，难脱水，是污泥处理的主要对象； ——水源水在被净化的过程中也会产生各种污泥。 ⚫ 化学污泥：经化学处理后，除含有原废水中的悬浮物外，还含有化学药剂所产生的沉淀物，易于脱水与压实。 6．1．2 表征污泥性质的主要指标 ——含水率和含固率、挥发性固体、有毒有害物质、脱水性能 一、 含水率与含固率 ⚫ 含水率是污泥中含水量的百分数；含固率则是污泥中固体或干污泥含量的百分数；湿泥量与含固率的乘积就是污泥量； 含水率降低（即含固量提高）将大大降低湿泥量（即污泥体积）；含水率发生变化时，可近似计算湿污泥的体积； ⚫ 通常：含水率 > 85%，污泥呈流状； 65~85%，污泥呈塑态； 65%，呈固态。 二、 挥发性固体 ——即 VSS，通常用于表示污泥中的有机物的量； ——有机物含量越高，污泥的稳定性就更差。 三、 有毒有害物质 ——污泥含有一定量的 N(4%)、P(2.5%)和 K(0.5%)，有一定肥效； ——污泥含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应有必要的处理； 表二 重金属的限制浓度 四、 脱水性能 ——污泥的脱水性能与污泥性质、调理方法及条件等有关，还与脱水机械种类有关。 ——在污泥脱水前进行强处理，改变污泥粒子的物化性质，破坏其胶体结构，减少其与水的亲和力，从而改善脱水性能，这 一过程称为污泥的调理或调质。 ——常用污泥过滤比阻抗值(r)和污泥毛细管吸水时间(CST)两项指标来评价污泥的脱水性能。 ——比阻抗值(r)——单位干重滤饼的阻力，其值越大，越难过滤，其脱水性能越差。 ⚫ 比阻抗公式 式中：dV / dt——过滤速度，m 3 /s V——滤出液体积，m 3 t——过滤时间，s P——过滤压力，N/m2 A——过滤面积，m 2 C——单位面积滤出液所得滤饼干重，kg/m3 r——污泥过滤比阻抗，m/kg Rm——过滤开始时单位过滤面积上过滤介质的阻力，m/m2 ——滤出液的动力粘滞度，N·s/m2 当 P 为常数值时，则可积分得： 发现 t/V~V 呈直线关系，令其斜率
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 则有: b—与污泥性质有关的常数,s/m° 比阻抗值r的测定: b=4.80X10s/ Ex F10-·m2 比阻抗值测定装置 1;布氏酗◆75:2连换管3.10aL滴定餐:4,真空表:5,磁定:6,真空泵:7,试验台 A.测定装置 B.测定方法 每隔一定的时间连续测定滤出液量V,并作W~V的关系图,如右上图 已知:P=9.5×104N/m2:滤出液动力粘滞系数u=0012N·s/m2C=75kg/m3,A=442×103m2 则计算可得:r=2.1×10mkg 6.1.3污泥中的水分及其影响 游离水、毛细水、内部水和附着水 游离水(又称间隙水):存在于污泥颗粒间隙中的水,约占污泥水份的70%左右,一般可借助中心或离心力分离 ●毛细水:存在污泥颗粒间的毛细管中,约占20%,需要更大的外力 内部水:存在于污泥颗粒内部(包括细胞内的水) 附着水:粘附于颗粒或细胞表面的水 污泥处理方法的选择常取决于污泥的含水率和最终处理的方式 6.2污泥处理于处置方法的概述 6.2.1污泥的处理 污泥的最终出路主要是部分或全部利用或以某种再返回自然环境中去 污泥的利用:主要是农业上的利用 污泥的最终处置方法:填埋、焚烧、海洋投放、地下投放等 填埋: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 海洋投放:地下洞穴、废矿、深井中等 6.2.2污泥处置前的前处理 浓缩、脱水、干化、稳定、调理(调节),或消毒。 第2页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 2 页 第十四讲 则有： b——与污泥性质有关的常数，s/m6 ⚫ 比阻抗值 r 的测定： A． 测定装置： B． 测定方法 每隔一定的时间连续测定滤出液量 V，并作 t/V~V 的关系图，如右上图 已知：P=9.5×104N/m2：滤出液动力粘滞系数=0.00112 N·s/m2 ;C=75 kg/m3 ,A=4.42×103m 2 则计算可得：r=2.1×1011 m/kg 6．1．3 污泥中的水分及其影响 一、 污泥中的水分： ——游离水、毛细水、内部水和附着水 ⚫ 游离水(又称间隙水)：存在于污泥颗粒间隙中的水，约占污泥水份的 70%左右，一般可借助中心或离心力分离： ⚫ 毛细水：存在污泥颗粒间的毛细管中，约占 20%，需要更大的外力； ⚫ 内部水：存在于污泥颗粒内部(包括细胞内的水) ⚫ 附着水：粘附于颗粒或细胞表面的水 ——污泥处理方法的选择常取决于污泥的含水率和最终处理的方式 6．2 污泥处理于处置方法的概述 6．2．1 污泥的处理 ⚫ 污泥的最终出路主要是部分或全部利用或以某种再返回自然环境中去； ⚫ 污泥的利用：主要是农业上的利用 ⚫ 污泥的最终处置方法：填埋、焚烧、海洋投放、地下投放等 ——填埋：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； ——海洋投放：地下洞穴、废矿、深井中等 6．2．2 污泥处置前的前处理 ——浓缩、脱水、干化、稳定、调理(调节)，或消毒
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 图:污泥处理与处置的基本流程 气浮浓缩 高心 初级处理 和二级处理 真空过 土地处量 重力浓缩 于化床 好 热处理 湿式氧化 -…返回处理的废液 返回处理的污泥固体 6.3污泥浓缩 降低污泥含水率,减容、降低后处理费用的有效方法: 浓缩的对象是70%的游离水 重力浓缩法,气浮浓缩法和离心浓缩法 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等 6.3.1重力浓缩法 间歇式污泥混缩池 进泥 上清液 二、连续式污泥浓缩池 逆流进泥井 驱动装量 驱动装置 接超负荷 支撺物 中心刮泥器 污泥管橡皮刮板 出水管 出水渠 6.3.2气浮浓缩法 实用于密度接近于1、疏水的污泥,或易发生膨胀的污泥 第3页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 3 页 第十四讲 图：污泥处理与处置的基本流程 6．3 污泥浓缩 ——降低污泥含水率，减容、降低后处理费用的有效方法； ——浓缩的对象是 70%的游离水； ——重力浓缩法，气浮浓缩法和离心浓缩法。 ——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等。 6．3．1 重力浓缩法 一、 间歇式污泥混缩池 二、连续式污泥浓缩池 6．3．2 气浮浓缩法 ——实用于密度接近于 1、疏水的污泥，或易发生膨胀的污泥；
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 压力溶气气浮 浮浓缩匚艺流程 水泵一空机溶气系统 罐;2.加压梨;3.空气;4.出流;5.减压阀 1回漣水:2.加压;3.空压机:4.饱和容器 浓葡:7气浮浓缩池;8.刮泥机械 5压力表:6,减压释放设备:7.放阀 6.3.3高心浓缩法 利用固、液有密度的不同,在高速旋转的离心机中具有不同的离心力而使二者分离 连续工作,仅为3min,出泥含固率可达4%以上 6.4污泥的调理 加药调理法 在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂,使污泥液体颗粒表面发生化学反应,中和颗粒表面的电荷,使水游离出来, 同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体,降低污泥的比阻抗(或CST): 调理效果的好坏与调理剂种类、投加量以及环境因素等有关 6.4.1调理剂 无机调理剂 适用于真空过滤和板框压滤 (1)最有效、最便宜的是铁盐: FeCl3·6H0,Fe2(S0)·4 HOFeS04·7H0,聚合硫酸铁(PFS) )铝盐 A12(SO)2·18H!O、AlCl3、A1(OH)2·C1,聚合氯化铝(PA (3)铁盐常和石灰联用:在p>12时,可提供CaOH2絮凝体, 、有机调理剂: 粒子型聚丙烯酰胺等 6.4.2调理剂投加量的确定 充机药N 4.3调理效果的影响因素 污泥性质 调理剂的品种 投加量 环境条件:水温,pH 调理剂的投加顺序 污泥与调理剂的混合 6.5污泥的脱水与干化 目的是除去污泥中的大量水分,缩小其体积,减轻其重量: 经过脱水、干化处理,污泥含水量能从90%下降到60~80%,其体积为原来的1/10~1/5 自然干化多采用于干化床 机械脱水多采用板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机等。 5.1自然干化 污泥干化床 第4页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 4 页 第十四讲 ——压力溶气气浮 6．3．3 离心浓缩法 ——利用固、液有密度的不同，在高速旋转的离心机中具有不同的离心力而使二者分离； ——连续工作， HRT 仅为 3 min,出泥含固率可达 4%以上 6．4 污泥的调理 ——加药调理法； ——在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，使污泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面的电荷，使水游离出来， 同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗(或 CST)； ——调理效果的好坏与调理剂种类、投加量以及环境因素等有关。 6．4．1 调理剂 一、 无机调理剂： 适用于真空过滤和板框压滤 (1) 最有效、最便宜的是铁盐： FeCl3·6H2O,Fe2(SO4)·4H2OFeSO4·7H2O ，聚合硫酸铁(PFS) (2) 铝盐： Al2(SO4)2·18H2O、AlCl3、Al(OH)2·Cl ,聚合氯化铝(PAC) (3) 铁盐常和石灰联用：在 pH>12 时，可提供 Ca(OH)2絮凝体。 二、有机调理剂： 阳粒子型聚丙烯酰胺等 6．4．2 调理剂投加量的确定 6．4．3 调理效果的影响因素 ⚫ 污泥性质； ⚫ 调理剂的品种； ⚫ 投加量； ⚫ 环境条件：水温，pH； ⚫ 调理剂的投加顺序； ⚫ 污泥与调理剂的混合； 6．5 污泥的脱水与干化 ——目的是除去污泥中的大量水分，缩小其体积，减轻其重量； ——经过脱水、干化处理，污泥含水量能从 90%下降到 60~80%，其体积为原来的 1/10~1/5。 ——自然干化多采用于干化床； ——机械脱水多采用板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机等。 6．5．1 自然干化 ——污泥干化床
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 轨铁道 44.0 44.50 45板福遭 0 配泥檀 43.20 L木板隔墙 i=D.003 一出口 不撸水管(65mm)-42.80 窄轨铁道 窄轨铁道 排水管 面I-1 自然蒸发与渗透:一—含水率可达65%;——适用于中小规模的废水处理厂 6.5.2机械脱水 西欧国家经脱水处理的污泥占总量的69.3%,其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1% 主要的脱水机械有:转筒离心机、板框压滤机、压式压滤机、真空过滤机,分别占21.7%,15.8%,11.4%和2.5% 真空过滤机 早期使用的连续机械脱水机械 板框压滤机 ●最早应用于污泥脱水的机械:间歇操作、基建投资大,过滤能力低:但其滤饼的含固率高、滤液清、药剂用量少 诞板,滤框和滤布组合 后的作状况示意图 第5页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 5 页 第十四讲 图 ——自然蒸发与渗透；——含水率可达 65%；——适用于中小规模的废水处理厂 6．5．2 机械脱水 ——西欧国家经脱水处理的污泥占总量的 69.3%，其中机械脱水占 51.4%、自然干化 16.9%、其它 1%； ——主要的脱水机械有：转筒离心机、板框压滤机、压式压滤机、真空过滤机，分别占 21.7%，15.8%，11.4%和 2.5%。 一、 真空过滤机 ⚫ 早期使用的连续机械脱水机械 二、板框压滤机 ⚫ 最早应用于污泥脱水的机械；间歇操作、基建投资大，过滤能力低；但其滤饼的含固率高、滤液清、药剂用量少
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 、带压式压滤机 合成有机聚合物(高分子絮凝剂)发展的结果:连续工作、制造容易、操作管理简单、附属设备较少:但由于絮凝剂较贵 使得其运行费用较高 b,压榨製轴S形存置 a压榨轴P形布置 带式压滤机构造图 亏泥进料管;5 2污泥投料装置;6 3.重力脱水区:7 4.金属丝网;5.刮刀为沈涤水管;7滚压轴 x:1 9.诞带张紧蜒轴:13.机器山装雀 I1.滤带导向装置;15.底带 4.污泥翻转 2.滤带出冲装置:16,滤液撸出装界 HARTLEY(英国》 DE'GREMON- PRESSDEG《续国 压抑制大小依次排 形神辊轴的不同布置形式 四污泥离心机技术和转筒式离心机 利用离心机使污泥中的固、液分离 离心力场可达到重力场的1000倍以上 处理量大,基建和占地少,操作简单,自动化程度高 可不投入或少投入化学调理剂 动力费用较高,但愿运行成本降低 转筒式离心机 10 图3-21-23转式寓心机构造图 1·进料管;2.入冂容器:3.翰料孔:4转筒:5.蝶蜒卸料器;:6.变速箱 7.体物料排放门:8.机罩;9.机架:10.斜槽;山.同流管:12.报板 第6页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 6 页 第十四讲 三、带压式压滤机 ⚫ 合成有机聚合物(高分子絮凝剂)发展的结果；连续工作、制造容易、操作管理简单、附属设备较少；但由于絮凝剂较贵， 使得其运行费用较高 四.污泥离心机技术和转筒式离心机 ⚫ 利用离心机使污泥中的固、液分离； ⚫ 离心力场可达到重力场的 1000 倍以上； ⚫ 处理量大，基建和占地少，操作简单，自动化程度高； ⚫ 可不投入或少投入化学调理剂； ⚫ 动力费用较高，但愿运行成本降低。 ——转筒式离心机
麦水生物处理原理与技术 第十四讲 6.6污泥的消化稳定 污泥稳定的目的主要是降低污泥中的有机物 6.6,1污泥的厌氧消化 6.6.2污泥的好氧稳定 对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法 供氧耗能大,运行费用高: 只适用于小规模的废水厂 机理是内源呼吸: CsH7NO2→5CO2+NO3+3H2O+H 只有约80%的细胞组织能被氧化,剩余的20%则是不少于生物降解高 空气好氧稳定,纯氧稳定 6.7污泥的干燥与焚化 污泥的干燥是将脱水污泥通过处理,使污泥中的毛细水、吸附水和内部水得到大部分去除的方法, 60-80%降低至10-30%左右 污泥焚化是将干燥的污泥中的吸附水和内部水以及有机物全部去除,使含水率降至零,污泥变成灰尘 二者使非常可靠二有效的污泥处理方法,但其设备投资和运行费用都很昂贵。各种干燥器和焚化炉的选择 6.8污泥的利用与最终处置 90年,我国湿泥量约为500万m3; -95年,我国湿泥量约为1000万m 城市污泥利用与最终处置的可能途径 生沙泥肥料熟污泥肥料,污泥与化肥的复合肥料 污泥肥料一 农业利用 污泥堆肥——污泥单独堆肥,污泥与垃圾合并堆肥 污泥饲料—一污泥垃圾和泥与粮食的混合饲料污泥养殖蚯蚓,提炼动物 用维生素B12等 污泥颗粒—一发电厂燃料掺合料、污泥下馏提取焦油焦炭、燃料油和 燃气等 污泥的利 用和最终了工业利用 污泥燃烧灰——水泥添加剂污泥砂,污泥砾石,污泥砖、污泥陶粒等建筑材料 处置途径 污泥细菌蛋日——制造蛋臼塑料胶合生化纤维板等。 污泥气——燃料动力燃料,制造四窳化碳,氢氰酸有机玻璃树脂甲醛等化 工产品。 污泥填埋——生熟污泥填埋,污泥爕化灰填埋 污泥处置 污泥投海 我国城市污泥利用和最终处置的可能途径 第7页第十四讲
废水生物处理原理与技术 第十四讲 第 7 页 第十四讲 6．6 污泥的消化稳定 ——污泥稳定的目的主要是降低污泥中的有机物 6．6．1 污泥的厌氧消化 6．6．2 污泥的好氧稳定 ⚫ 对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法； ⚫ 供氧耗能大，运行费用高； ⚫ 只适用于小规模的废水厂； ⚫ 机理是内源呼吸：C5H7NO2→5CO2+NO3 -+3H2O+H+ ——只有约 80%的细胞组织能被氧化，剩余的 20%则是不少于生物降解高 ⚫ 空气好氧稳定，纯氧稳定 6．7 污泥的干燥与焚化 ——污泥的干燥是将脱水污泥通过处理，使污泥中的毛细水、吸附水和内部水得到大部分去除的方法，可以使污泥含水率从 60~80%降低至 10~30%左右； ——污泥焚化是将干燥的污泥中的吸附水和内部水以及有机物全部去除，使含水率降至零，污泥变成灰尘； ——二者使非常可靠二有效的污泥处理方法，但其设备投资和运行费用都很昂贵。各种干燥器和焚化炉的选择 6．8 污泥的利用与最终处置 ——90 年，我国湿泥量约为 500 万 m 3 ； ——95 年，我国湿泥量约为 1000 万 m 3 ； ——城市污泥利用与最终处置的可能途径；
