污泥处理与处置

污废水处理设施运营管理1第七章污泥处理与处置污废水处理设施运营管理2污水污泥是城市生活污水和工业污水处理过程中产生的废弃物，是污水处理厂的必然产物。2005年，全国污水排放总量为717亿吨，污泥产生量约为208万吨（干泥）；按照我国城市污水处理厂建设规模，预计2010年，我国城市污水处理量处理率将大幅度增加，污泥年产量将增加到现在的5倍。引言污废水处理设施运营管理3污泥处理处置是污水处理重要组成部分。污水污泥成分复杂，除含有大量的水分外，还含有难降解的有机物、重金属、盐类以及少量的病原微生物等。我国存在着重污水处理、轻污泥处理的倾向，污泥如果处理不当就进入环境，那么，不仅会造成严重的二次污染，而且会造成能源、资源的浪费，因此，污水污泥的处理处置具有非常重要的意义。本章的主要内容污废水处理设施运营管理4主要内容围绕污水污泥的减量化、稳定化、无害化和资源化处理处置，拟学习：概述污泥贮存与运输污泥浓缩污泥消化污泥脱水与干化污泥干燥与焚烧污泥处置与利用7.1概述污废水处理设施运营管理57.1概述来源与分类性质指标处理的目标处理系统7.1.1来源与分类污废水处理设施运营管理67.1.1污泥的来源与分类（1）污泥类型主要来源污泥特性栅渣格栅粒径较大的有机和无机物（与垃圾组份相似，但浸水饱和）；无机固体颗粒沉砂池密度较大、较稳定的无机物初次沉淀污泥初沉池灰色糊状物，数量最大（污水中可沉降物质，污泥处理的主要对象）剩余活性污泥*污泥法二沉池*生物处理系统中排放的污泥，含有生物体和化学试剂（活性污泥的沉降产物，污泥处置的主要对象）。腐殖污泥生物膜法二沉池化学污泥化学沉淀池采用混凝、化学沉淀等化学法处理废水所形成的污泥浮渣初/二沉池成分复杂，有机和无机，数量少污水处理过程中，产生大量的固体悬浮物－－污泥，可以是污水中早已存在的，也可以是污水处理过程中产生的。（1）按处理方法和分离过程分类引：按照污泥来源分类4种分类法污废水处理设施运营管理7格栅初沉沉砂活性污泥或生物膜法二沉消毒一级处理二级处理栅渣无机固体颗粒初沉泥活性污泥腐殖污泥浮渣浮渣污废水处理设施运营管理87.1.1污泥的来源与分类（2）（2）按照污泥的来源分类：生活污水污泥、工业废水污泥和给水污泥。（3）按照污泥的不同产生阶段分类：生/原污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干化污泥、干燥污泥。（4）按照污泥的成分和性质分类：有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。有机、无机分类法展开按照污泥不同产生阶段按照污泥成分和性质污废水处理设施运营管理97.1.1污泥的来源与分类（3）污泥组成流动相固相有机物无机物元素组成化学组成微生物组成毒害性植物养分无机矿物C、H、O、N、S、P、卤素•毒害性有机物：•有机官能化合物：醇酸脂醛醚烃腐殖质•有机生物质：糖类纤维素类脂肪蛋白病原菌、病毒、寄生虫卵As、Cd、Cr、Hg、Pb、Zn、Ni重金属离子60％转移到污泥中，是无害化和资源化处理的关键。氧及其化合物；N、P、K及其可溶物Fe、Al、Ca、Si等氧化物、氢氧化物来源分类over,7.1.2污泥的性质指标污废水处理设施运营管理107.1.2污泥的性质指标（1）污水污泥的来源和形成过程复杂多样，其物理、化学和生物学特性存在差异，了解污泥的性质是合理选择污泥处理方法和工艺的基础。污水污泥的主要指标：含水率密度（比重）比阻毛细吸水时间挥发性固体和灰分可消化程度肥分卫生学指标A含水率主要指标污废水处理设施运营管理1112211100210021ccWWppVVA含水率7.1.2污泥的性质指标（2）污泥中水的百分含量p，95％～99.8％可知，含水率由99％→98％，或99.5％→99％，或97％→94％，或95％→90％，污泥体积均减少一倍；B密度比重公式引申p80%含水率对污泥的运输、提升和处理影响很大。污泥体积V-重量W-固体浓度c-含水率p关系：污废水处理设施运营管理12B密度/比重7.1.2污泥的性质指标（3）污水污泥的密度接近水的密度。C挥发性固体（VSS）和灰分（NVSS）挥发份固体：表示污泥中的有机物含量－－灼烧减重灰分：表示污泥中的无机物含量－－灼烧残渣◘在马弗炉中600oC灼烧至恒重后,，所失去的重量为VSS(被燃烧，并以气体逸出的那部分固体)；残留的重量为NVSS，mg/L。VSS实质上是污泥中可通过生物降解的有机物含量水平，即VSS反映污泥的稳定化程度。一组污泥数据挥发性固体和灰分污废水处理设施运营管理13D可消化程度污泥种类污泥量/L.m-3含水率/%密度/kg.L-1沉砂池沉砂0.03601.5初沉池污泥14-2595-97.51.015-1.02二沉池污泥生物膜法7-1996-981.02活性污泥法10-2199.2-99.61.005-1.008某城市污水处理厂的污泥量污废水处理设施运营管理14D可消化程度污泥中的有机物是消化的对象，其中，一部分是可被消化降解的，另一部分是不可消化降解的（如脂肪、纤维素）。可消化程度表示污泥中可消化降解有机物的比例。E肥分污泥中N、P、K有机质微量元素的含量。肥分表示污泥是否可作为肥料进行资源化利用。F卫生学指标污泥中病原微生物(病菌、病毒、寄生虫卵等)的含量。环境指标之一。7.1.2污泥的性质指标（4）7.1.3污泥处理目标－4化E肥分F卫生学指标污废水处理设施运营管理157.1.3污泥的处理目标减量化：体积减量化，便于运输和消纳。7.1.4污泥处理系统稳定化：污泥中易腐败物质分解转化，使得污泥稳定，不易腐败，降低恶臭，便于运输处理。有机物、重金属无害化：污泥中病原微生物（如病原菌、病毒等）的杀灭，提高污泥的卫生指标。资源化：将污泥视为一种资源，通过多种方式，将污泥加以利用，如：能源化、资材化、材料化、农业及土地再生利用等。目标：减量化、稳定化、无害化和资源化污废水处理设施运营管理167.1.4污泥的处理系统（1）污泥处理系统是由若干个处理单元组成，典型处理单元：浓缩、消化、脱水、处置。根据污泥的最终处置、污泥数量性质和当地情况，选取不同的处理单元，组成不同污泥处理工艺流程。生污泥浓缩消化自然干化处置A生污泥浓缩消化机械脱水处置B沼气污泥处理系统C-E以消化为主，农用等资源化利用污废水处理设施运营管理177.1.4污泥的处理系统（2）生污泥浓缩自然干化堆肥农肥C生污泥浓缩机械脱水干燥焚烧处置D生污泥浓缩消化机械脱水处置干燥焚烧E热能环境要求高典型处理系统污泥处理系统B强调发电污废水处理设施运营管理18生污泥浓缩消化机械脱水处置B污水处理系统上清液消化液滤液7.1.4污泥的处理系统（3）干燥焚烧处置处置填埋土地利用资源利用7.1概述over处置展开GO污废水处理设施运营管理19污水处理系统污泥处理系统本厂、外埠贮存运输污泥贮存运输污废水处理设施运营管理207.2污泥贮存与运输－－贮存作用：平衡污泥产量的波动，为污泥处理工序提供均匀的进料条件；或小型处理厂污泥外运前贮存。情形：污泥可在沉淀池、污泥浓缩池、消化池内短期贮存；无消化时，污泥贮存在混合池和贮存池。注意：•避免雨淋或浸泡，以免污染物溶出，二次污染；•尽量缩短有机污染物贮存时间，防止恶臭；•病原体微生物等污泥，充分消毒，避免蚊蝇；•特殊有毒有害的危险污泥，按国标贮存。－－固体废物管理和污染控制标准污泥运输情形注意污废水处理设施运营管理217.2污泥贮存与运输－－运输（1）作用：外运；各个途径到污泥处理系统的运输。污泥泵图方式：决定于含水率和污泥利用途径，常用有：管道输送、汽车和驳船等。运送距离10km以下，压力管道输送；10km以外，污泥脱水干化后再输送。管道输送：重力输送和压力输送。压力输送：污泥泵站和污泥贮存池注意：必须考虑污泥的流速和含水率：•流速：流速小，悬浮物易沉降，流动损失小；流速大，悬浮物不易沉淀，流动损失大。管道输送宜采用大流速。•含水率大，黏性小，流动损失小，流动接近水。方式注意污废水处理设施运营管理227.2污泥贮存与运输－－运输（2）污泥泵另一个图污废水处理设施运营管理237.2污泥贮存与运输－－运输（3）7.2污泥贮存运输over，7.3浓缩GO污废水处理设施运营管理247.3污泥浓缩污泥的含水率很高（二沉污泥99%，初沉污泥97％），体积很大，这对输送和后续处理（如消化）都将造成困难，因此必须进行浓缩。目的意义浓缩主要内容污泥浓缩就是去除污泥中一部分液体，以增加固体物质的含量，缩小污泥的体积。减量化污泥的含水率由99％降至96%，体积可减小到原来的1/4，但仍然保持其流动性，可用泵输送，降低运输费用。浓缩是污泥减量化最有效办法，特别对剩余污泥的处理，尤其不可缺少。污废水处理设施运营管理257.3.1污泥水分7.3.2重力浓缩7.3.3气浮浓缩7.3.4离心浓缩主要内容污泥中的水分污废水处理设施运营管理267.3.1污泥中的水分水分名称含义份额去除方法间隙水/空隙水/自由水存在于污泥颗粒（絮体）空隙间的游离水。并不与污泥直接结合70％脱除容易，如重力沉降毛细结合水/毛细水污泥颗粒间毛细管内包含的水(只有靠外力使毛细孔发生变形)20％施加外力，如离心沉降表面吸附水(吸附水)吸附在固形粒子表面，能随固形粒子同时移动10％脱除较难，机械法或物理化学法（如混凝）内部水/结合水微生物细胞内的水分不可用机械方法，可用生物分解和加热方法去除7.3.2重力浓缩含水率污泥状态90％以上几乎为液体80%-90％粥状物70%-80％柔软状60%-70％几乎为固体50％黏土状污泥含水率与状态污废水处理设施运营管理277.3.2重力浓缩（1）－原理、运行方式依靠重力作用将污泥中的固体与水分离，即利用污泥中的固体颗粒与水之间的密度差来实现泥水分离。此法应用最为广泛，适用于浓缩比重较大的污泥和沉渣，主要浓缩初沉污泥和剩余活性污泥。主要去除颗粒间的间隙水。（一）原理根据运行方式，分为间歇式与连续式。前者主要用于小型厂；后者多用于大、中型厂。（二）运行方式间歇式按运行方式分类污废水处理设施运营管理287.3.2重力浓缩（2）－运行方式待浓缩污泥排入→浓缩一定时间→分层放掉清液→排泥→向池内排入如下一批待处理污泥。成层沉降→压缩沉降GO1）间歇式澄清区：固体浓度极低阻滞沉降区：悬浮颗粒恒速下降(浓度均匀，匀降层)过渡区：颗粒下降速度减小(浓度渐变)压缩区：污泥颗粒集结，各层相互作用，空隙水被排挤出，固体浓度不断提高。连续式浓缩池沿高程可分为分区澄清区匀降层过渡层压缩层污废水处理设施运营管理297.3.2重力浓缩（3）－运行方式待浓缩污泥通过中心管进入池中，沉淀和浓缩，浓缩污泥从底部排出。搅动栅将污泥缓慢搅动，破坏污泥网状结构和胶着状态，造成空穴，使其中的水分与气泡容易分离加速颗粒凝聚，加速污泥的密实，使颗粒均匀密实。型式：竖流和辐流式两种。2）连续式辐流式往泵房重力浓缩实例图搅动栅污废水处理设施运营管理307.3.2重力浓缩（4）－－实例北京高碑店污水处理厂污泥浓缩池原理/运行方式over，运行管理污废水处理设施运营管理317.3.2重力浓缩（5）－－运行管理连续式：•固体负荷：单位时间通过浓缩池任一断面的干固体重量；30～60kg/(m2.d).•水力负荷：单位时间内每单位浓缩池表面积溢流的上清液流量；初沉污泥1.2～1.6m3/(m2.h)剩余活性污泥0.2～0.4m3/(m2.h).•浓缩时间：≮12h；•二沉污泥：99.2～99.6％→97～98％；•有效水深：4m左右；•刮泥机外缘线速度1-2m/min，池底坡向泥斗坡度≮0.05。(1)工艺参数（三）运行管理实例数据间歇式：浓缩时间，太短，浓缩效果不能保证；太长，污泥宜出现厌氧状态而破坏浓缩过程。没有试验条件，≯24h；通常,9～12h。1工艺参数2运行效果监测评价3日常维护4异常问题评价连续式污废水处理设施运营管理327.3.2重力浓缩（6）－－运行管理北京高碑店污水处理厂污泥浓缩池重力浓缩脱水,国产半桥式栅条浓缩机，进口定容式污泥泵。固体表面负荷70kg/m2.