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1、污泥处理、处 置与利用,重点：污泥分类、特征与性质、污泥的各种浓缩方 法与计算、污泥的稳定化处理。 难点：污泥消化,17.7 污泥的干化与脱水,17.1 概述,17.2 污泥的分类、性质与计算,17.3 污泥浓缩,17.4 污泥的厌氧消化,17.5 污泥的其他稳定措施,17.6 污泥的调理,17.8 污泥的干燥与焚化,17.9 污泥的有效利用与最终处置,17.1 概述,污泥的数量：0.3%-0.5%（以含水率97%计） 污泥中的物质：有毒有害（虫卵、微生物、重金属、有机物等）， 有用物质（N、P、K、有机物等） 污泥处理的目的：减量化，稳定化，无害化及综合利用 投资：为总投资的20-70% 处
2、理方案应综合考虑,17.1.1 污泥处理的一般原则,1.减量化 2.稳定化 3.无害化 4.资源化,17.1.2 污泥处理与处置的基本方法,17.1.3 污泥处理与处置的基本流程,1.浓缩 2.稳定 3.调理 4.脱水,1.生污泥浓缩消化自然干化最终处理 2.生污泥浓缩消化机械脱水最终处理 3.生污泥浓缩 消化最终处置 4.生污泥浓缩自然消化堆肥最终处置 5.生污泥浓缩机械脱水干燥、焚化处置最终处置,返回,17.2 污泥的分类、性质及计算,17.2.1 污泥的分类,按成分不同,污泥以有机物为主要成分，含水率高，不易脱水，胶状结构，亲 水物质 沉渣以无机物为主要成分，含水率低，易于脱水，流动性差
3、,1.生污泥： 初沉池污泥、剩余活性污泥 （新鲜污泥）、 腐殖污泥 2.消化污泥（熟污泥）经好氧、或厌氧消化处理的污泥 3.化学污泥用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物,按来源不同,17.2.2 污泥的性质指标,3. 挥发性固体（灼烧减量）有机物含量 灰分（灼烧残渣）无机物含量 4. 可消化程度表示污泥中可被消化降解的有机物数量,1.定义：污泥中水分的重量与污泥总重量之比百分数,2.表达式：,其中： V体积； W重量； P含水率； C固体物浓度,污泥含水率,污泥肥分,污泥肥分（N、P、K）和微量元素，土壤改良（腐殖质）,湿污泥比重与干污泥比重,P-湿污泥含水率，%; Pv与v，:干物质中有机物所
4、占百分比及其比重 f： 无机物的比重。,2.湿污泥比重,1.干污泥比重：泥中干固体平均比重,干固体中 100/s=Pv/v+(100-Pv)/ f,污泥重金属离子含量,二级处理后，50%重金属存在污泥中，注意重金属离子不超标问题。,17.2.3 污泥量的计算,初沉池污泥量,剩余活性污泥量,其中： X挥发性剩余污泥量（kg/d）干重 f=MLVSS/MLSS=0.75 Xr回流污泥浓度（g/l）,其中：Q污水流量(m/d) 去除率（%） C0进水悬浮物浓度（mg/l） P含水率 沉淀污泥密度(kg/m),V(m/d)=100C0Q/10(100-P),Qs=X / fXr,17.2.4 污泥流动
5、的水力特性与水力条件,污泥流动的水力特征,污泥的输送,1.含水率99%的状态，流动的特性接近水流,2.层流时，阻力很大。紊流状态时，阻力较小。 设计时，要用大流速，处于紊流状态，下临界速度1.1m/s，上临界速度1.4m/s；因此污泥管道的最小设计流速1.0-2.0m/s。,1、管道输送,输送的目的地很稳定 污泥的流动性很好，含水率较高 所含油脂成分较少,污泥的腐蚀性低 污泥的流量较大30m/h 重力管道坡度0.01-0.02，d不小于200mm 驳船适用于不同的含水率的污泥,2、污泥输送设备,（1）隔膜泵 （2）螺旋泵等,污泥流动的水力计算,返回,17.3 污泥浓缩,1.初沉池污泥含水率：9
6、5-97% 剩余污泥含水率：达99%以上 2.浓缩池的目的: 减小容积 3.污泥的水分： 颗粒间隙水70% 毛细水（颗粒间毛细内的水） 20% 污泥颗粒吸附水和颗粒内部水 10% 4.降低含水率的方法 浓缩法：降低污泥中的间隙水（浓缩是为了减容） 脱水和自然干化法：脱去毛细水 干燥与焚烧法：吸附水和内部水,17.3.1 污泥重力浓缩,重力浓缩理论,1.迪克（Dick）理论,向下流固体通量（底流牵动通量） Gu=uCi 式中 Ci通过1-1断面的污泥 固体浓度(kg/m)； u向下流流速(m/h),自重压密固体通量（固体舒流通量） Gi=ViCi Vi为固体浓度为Ci时的界面沉速，当Ci500m
7、g/l 时不会出现泥水分离，Cm形成泥水分离的最 低沉速当u为定值时，Gu与Gi成直线关系,总固体通量 G=Gu+Gi=uCi+ViCi=Ci(u+Vi) 设计中设定 极限固体浓度（CL）固体浓度大于CL，通不过此界面 极限固体通量（GL）在浓缩池的深度方向，必存在一个控制断面， 这个控制断面的固体通量最小。 浓缩池的设计断面面积 AQ0C0/GL A浓缩池面积 Q0入流污泥量m/h C0入流固体浓度kg/h GL极限固体通量kg/m.h,重力式连续浓缩池深度的设计,1.浓缩池总深度 ： 压缩区高度Hs 阻滞区与上清液高度 池底坡 超高 2.排泥浓度是浓缩时间的函数，与污泥层厚度无关 3.压缩
8、区高度Hs的计算柯伊克里什维法 Hs=Q0C0tu(s-w)/ s(m-w)A Q0C0入流污泥固体重量(kg/h) tu达到排泥浓度时所需要的浓缩时间 s污泥中固体物密度kg/m m污泥的平均密度kg/m w上清液的密度，取1000kg/m,连续流重力浓缩池的基本构造与形式,1.浓缩池必须同时满足： 上清液澄清 排出的污泥固体浓度达到设计值 固体回收率高(浓缩污泥中固体的重量/原污泥固体物重量)100% 大于95%,2.垂直搅拌栅的应用 栅条后处可形成微小漩涡 有助于颗粒的絮凝使颗粒变大造成空穴使空隙水与污 泥接触紧密 浓缩效率可提高20%以上,原理同连续式，适用于小型污水厂,间歇式重力浓缩
9、池,17.3.2 污泥气浮浓缩,返回,17.4 污泥的厌氧消化,按其形状 圆柱形、椭圆形（卵形）和龟 甲形等几种形式 按其池顶结构形式 固定盖式和浮动盖式的消化池 负荷率 传统消化池和高速消化池。,17.4.1 污泥厌氧消化的 分类,17.4.2 污泥厌氧消化的影响因素,以对甲烷发酵阶段影响因素为准,1、温度影响 一般多采用中温消化，由于生污泥温度较低，故消化时需加热。 加热方法：蒸气加热 热水加热 盘管加热 2.污泥投配率：每日投加新鲜的污泥体积占消化池有效容积的百分数。 n是消化时间的倒数，如n=5% T=1/n=1/5%=20d，n是消化池的重 要参数。 中温消化适宜n=5%-8%，相应
10、T为20d12.5d。 3.搅拌和混合 目的：生、熟污泥充分混合。避免污泥结块，加速消化气释放。 方法：泵加水搅拌法；消化气循环搅拌法；混合搅拌法。 4.营养与C/N比（1020）：1 5.有毒物质 6.酸碱度、PH值、和消化液的缓冲作用,17.4.3 厌氧消化池型,池型,1.圆柱形 2.蛋形,圆柱形,1.池径D：6-35m 2.池高/池径h/D：0.8-1.0 3.D1(集气罩)2-5m，高1- 3m，倾角15-20,17.4.4 消化池的设计计算,消化池的设计计算的主要内容, 消化池体积的计算与池体设计； 消化池内搅拌设备的设计与计算； 消化池所需要的加热保温系统的设计与计算；,1、消化池
11、的池体设计 国内一般按污泥投配率来计算所需的消化池容积，即：,式中：V消化池的有效容积，m3； V每天需要处理的新鲜污泥的统计，m3/d； p 污泥投配率。,消化池的池体设计,消化池的结构尺寸,在确定了所需的消化池的有效容积后，就可计算消化池各部的结构尺寸，其一般要求如下： 圆柱形池体的直径一般为635m； 柱体高径之比为1：2； 池总高与直径之比为0.81.0； 池底坡度一般为0.08； 池顶部的集气罩，高度和直径相同，一般为2.0m； 池顶至少设两个直径为0.7m 的人孔。,消化池的工艺管道,在消化池中还需要设置多种工艺管道，其中主要包括： 污泥管：进泥管、出泥管、循环搅拌管； 上清液排放
12、管； 溢流管； 沼气管；取样管；,17.4.5 消化池的构造,污泥投配，排泥与搅流系统,1. 污泥投配池的容积 V=(1/3-1/2)w w为每日投加污泥量 V=60QT/10， 当抽升活性污泥时，T不小于15min, 高程不足时，用污泥泵提升 2.排泥 静水压力排泥,沼气的收集与贮存,柜容：日均产气量的25%-40%，产气量即6-10h的平均产气 量计算,溢流装置（安全装置）,1.作用：及时溢流，保持沼气压力恒定，防止投配过量、排泥不及时 、 气量不平衡等情况发生。,2.溢流管的方式： （1）大气压式， 配重不同封式 （2）倒虹管溢流入低压槽（淹没状，池内外） 3.注意事项： 溢流管的设计应
13、避免浮渣层， 以避免堵塞,搅拌设备,1.目的：污泥浓度不超过10%的差别，5-10h全池污泥搅拌一次,2.搅拌方式： 泵加水射器： 泵压0.2Mpa 污泥面0.2-0.3 m以下，吸泥量（生）1：3-5，池 径大于10m，可设21m以上的水射器。 联合搅拌（推荐使用） 生污泥加温与沼气搅拌 沼气搅拌 5-7m/min.1000m池容，气流速度7-15m/s,加热设备及计算,1.加温方法： 直接通入热水及蒸气 ，增加含水率，局部污泥温度高 盘管加热盘管外壁结壳 内外套管加热 2.热工计算： 所需总热量：提高生污泥温度的耗热量 Q1 池体本身的耗热量 Q2 管道，热交换等耗热量 Q3 热交换器的设
14、计 热水锅炉的选择,1.方法： 投配率 消化池有机负荷,2. 计算 V= w/n （W每日投加新鲜污泥量） V=Sv/S Sv为新鲜污泥中挥发性有机物重量 S为单位池容内均匀分解有机物的数量（挥发性有机物负荷） 中温消化 S0.6-1.5kg/m.d 高温消化 S2.0-2.5kg/lm.d,消化容积计算,17.4.6 消化池的运行管理,消化污泥的培养与驯化,正常运行的化学指标,1.逐步培养法 初沉污泥+浓缩后的活性污泥投入消化池加热30-40d 2.一次培养法 池塘污泥，经22mm孔径过滤后投入,1.产气量（CO230%、CH450%） 2.投配污泥含水率94-96% 3.有机物含量60-7
15、0% 4.有机物分解程度45-55% 5.脂肪酸与总碱度2000mg/l 6.NH3N 500-1000mg/l,正常运行控制参数,维护与管理,1.投配率，温度； 2.搅拌:连续或间歇搅拌； 3.排泥（先排上清液，再排泥）,池内污泥浓度不低于30g/l； 4.正常沼气气压：1177-1961Pa.,1.保温、防止在空气中的CH4占空气5-16%，避免爆炸。,2.高温甲烷菌不能用中温条件下的甲烷菌直接接种,但可驯化驯化 时，升温速度为1 /h，最佳达到53 3.原因：温度高于38，中温甲烷菌大量死亡，污泥易变质,4.人工加碱控制PH6.5-7.5，,消化池的异常现象,返回,17.5 污泥的其他稳
16、定措施,17.5.1 污泥的好氧消化,既不在投加底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气，使污泥中的微生物处于内源呼吸的阶段，自由产酸。,好氧消化,好氧消化的优点,可生物降解有机物的降解程度高；上清液的BOD浓度低； 消化污泥量少，稳定，易脱水； 消化池运行管理简单，构筑物费用低。,好氧消化的缺点,能耗高；不能回收沼气；分解程度随温度变化大； 重力浓缩时，上清液浓度高；,需要说明的问题,对高泥龄的消化污泥效果不佳；好氧消化的曝气时间10d左右，BOD5去除率50%；用于小型污水厂,好氧消化的机理,好氧消化池的构造及工艺设计,C5H7NO2+7O2 5CO2+3H2O+H+NO3- 氧化1Kg细胞
17、质需氧2Kg，处于内源呼吸期，H+上升时，需调节碱度，PH值=7；DO值不大于2mg/l;充分搅拌。,1 、好氧消化池的构造,高34m,底坡坡度I0.25,鼓风机的风压34m,与完全混合式活性污泥法曝气池相同。,2 、好氧消化需空气量的计算,(1)自身氧化；需空气量 (2)消化搅拌， 0.06m3/minm3,其中： -dX/dt：可生物降解的挥发性固体的分解速率，g.vss/L.d X：在t时刻的可生物降解的挥发性固体浓度，g.vss/L Kd：内源呼吸速率常数，d-1 .,(2) 好氧消化池容积计算,以微生物停留时间或c计算,(活性污泥c 1015d，初沉池混合c 1520d),以有机负荷
18、S为参数计算V,V= Q0 X0/S,式中 Q0进入好氧消化池生污泥量，m3d； S有机负荷，0.382.24KgVSS/m3d,17.5.2 污泥堆肥,返回,17.6 污泥的调理,污泥的调理使用于所有污泥（原污泥，消化污泥）但效果不同。, 化学法（有机，无机）； 物理法（加压，粉石灰）； 热工法（冷冻，热处理）， 其他方法（超声波处理）,污泥的调理,污泥预先处理的过程,调理的目的,改善污泥脱水性能，减少水与污泥固体颗粒之间的结合力，加速污泥脱水过程。如果没有预先的处理，则绝大多数污泥脱水是非常困难,不同污泥的调理,污泥调理的方法,17.6.1 化学调理法,加混凝剂，助凝剂等化学药剂，使颗粒凝
19、聚，比阻降低，改善脱水性能，是最常用的工艺。,定义,化学药剂,1.无机药剂：铝盐，铁盐及其高分子聚合物（PAC），经常投加石 灰，调节PH，硬度。 2.有机药剂：高分子量的水解性的聚合物，人工合成的效果好(PAM) 3.助凝剂：一般不起混凝效果，调节污泥的PH值，供给污泥网格结构， 改变污泥颗粒结构，增强絮体强度。,适用无机药剂应注意的问题,调理后的PH 值7 污泥调理操作控制（避免剪切力和涡流） 污泥输送专用隔膜泵。 反应时间(加铝盐5min,加石灰10min),脱水前浓缩池(30min90min),17.6.2 热处理法,17.6.3 冷冻溶解法,17.6.4 淘洗法,污泥经热处理后即可起
20、到调理的作用，又可起到稳定的作用，可使有机物分解，破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部水与吸附水被释放，比阻降低，脱水性能大大改善，寄生虫卵、致病菌与病毒等可被杀灭。,含有大量水分的污泥冷冻，使温度下降至凝固点以下，污泥开始冻结，然后加热溶解。,适用于消化污泥的预处理，,返回,17.7 污泥的干化与脱水,17.7.1 脱水的基本原理与比阻,1.原理：压力差 静压力（干化场） 一面造成负压（真空吸滤脱水） 加压污泥把水分压过介质（压滤机） 造成离心（离心脱水机）,2.卡门过滤基本方程式 式中 V滤液体积，m3 t过滤时间，s p过滤压力，kg/m2 A过滤面积，m2 滤液的动力粘滞度，kgs/m2 滤过
21、单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量 r比阻，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力 Rf过滤介质的阻抗，1/m2,基本原理,t/V=rV/2PA2 +Rf/PA,比阻,1.比阻:单位过滤面积上，单位干重滤饼 所具有的阻力称比阻； 2. 在压力一定的情况下，t/V与V成直线关系，通过试验可以求得比阻,1.是指滤饼中的固体重量与原污泥中固体重量的比值 R= QkCk/ Q0C0 100% R= Ck(C0- Cf)/ C0(Ck- Cf) 100%,固体回收率,污泥脱水过滤产率的计算,1. 过滤产率的定义：单位时间在单位过滤面积上产生的滤饼干重量，单 位为kg/(m2s), 2. 过滤产
22、率决定于污泥性质，压滤动力，预处理方法，过滤阻力及过滤面积。 L=(2Pm/rtc)1/2 m=t/tc 式中 L过滤产率，kg/(m2s)； P过滤压力，N/m2； t过滤时间，s； tc过滤周期，s； 滤液动力粘滞度，kgs/m2,17.7.2 污泥自然干化,1 、确定总面积数与分块数 2 、 面积负荷m3/m2a 3 、分块数等于干化场数,污泥自然干化场的分类与构造,自然沉淀和人工滤层,干化场的脱水特点,1 、渗透，蒸发 渗透（23d完成） 含水率下降到85% 蒸发（约1周完成） 含水率下降到75%。 2 、影响因素 ： 气候条件（降雨量，蒸发量）消化污泥渗透性能好； 污泥性质：初沉池污
23、泥主要依靠蒸发脱水。,干化场的设计,17.7.3 污泥的机械脱水,1.污泥的亲水性、带负电荷的胶体颗粒、高比阻值；,2.污泥水和污泥颗粒通过分子间不同类型力结合在一起； 3.此结合力的大小与所结合的水量、胶体物质和胶状物质的含量、污泥 中固体颗粒粒径有关,适用,方法,1 .真空过滤脱水 主要应用于经过预处理后初次沉淀污泥，化学污泥及消化 污泥的脱水。 2 .压滤脱水 板框压滤机 ：构造简单，适用于各种污泥，不能连续运行。 3 .滚压脱水带式压滤机 带式压滤机，压力加在滤布上，目前应用最多，可连续生产，不需要安装加压设备，动力消耗少.,4 、离心脱水 重力浓缩 离心浓缩 压滤 真空,(1)推动对
24、象不一样,对象是“固相”,对象是“液相”,(2)离心脱水：脱水的推动力是离心力，推动的对象是固相，固液分离 效果好，应用前景好。,返回,17.8 污泥的干燥与焚化,17.8.1 概述,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6080%降低至1030%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；二者是非常可靠而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,17.8.2 污泥干燥器,真空污泥干燥器,间接式污泥干燥器,转筒式污泥干燥器,流化床污泥干燥器,NARA干燥器,各种污泥干燥器的对比,17.8.3 污泥焚化设备,流化床焚烧炉,逆流回转焚烧炉,焚化炉的比较,返回,17.9 污泥的有效利用与最终处置,返回,