污泥浓缩

污泥浓缩污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后采用消化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图1所示。空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水，占污泥中总含水量的65～85%之间；污泥浓缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约占污泥中总含水量的15～25%之间；浓缩作用不能将毛细水分离，必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥总含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来。污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。一、重力浓缩工艺1.工艺原理及过程重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度很高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始以后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤积压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。污泥浓缩一般采用圆形池，如图1所示。进泥管一般在池中心，进泥点一般在池深一半处。排泥管设在池中心底部的最低点。上清液自液面池周的溢流堰溢流排出。较大的浓缩池一般都设有污泥浓缩机，如图2所示。污泥浓缩机系一底部带刮板的回转式刮泥机。底部污泥刮板可将污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮板可将浮渣刮至浮渣槽排出。刮泥机上装设一些栅条，可起到助浓作用。主要原理是，随着刮泥机转动，栅条将搅拌污泥，有利于空隙水与污泥颗粒的分离。对浓缩机转速的要求不像二沉池和初沉池那样严格，一般可控制在1～4r/h，周边线速度一般控制在1～4m/min。浓缩池排泥方式可用泵排，也可直接重力排泥。后续工艺采用厌氧消化时，常用泵排，因可直接将排除的污泥泵送至消化池。2.工艺控制(1)进泥量的控制对于某一确定的浓缩池和污泥种类来说，进泥量存在一个最佳控制范围。进泥量太大，超过了浓缩能力时，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；进泥量太低时，不但降低处理量，浪费池容，还可导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行下去。污泥在浓缩池发生厌气分解，降低浓缩效果表现为两个不同的阶段:当污泥在池中停留时间较长时，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难；如果停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，产生C02和H2S或N2，直接导致污泥上浮。浓缩池进泥量可由下式计算:Qi=qs·A/Ci(1)式中，Qi为进泥量(m3/d)；Ci为进泥浓度(kg/m3)；A为浓缩池的表面积(m2)；qs为固体表面负荷[kg/(m2·d)]。固体表面负荷qs系指浓缩池单位表面积在单位时间内所能浓缩的干固体量。也的大小与污泥种类及浓缩池构造和温度有关系，是综合反映浓缩池对某种污泥的浓缩能力的一个指标。温度对浓缩效果的影响体现在两个相反的方面:当温度较高时，一方面污水容易水解酸化(腐败)，使浓缩效果降低；但另一方面，温度升高会使污泥的粘度降低，使颗粒中的空隙水易于分离出来，从而提高浓缩效果。在保证污泥不水解酸化的前提下，总的浓缩效果将随温度的升高而提高。综上所述，当温度在15～20℃时，浓缩效果最佳。初沉污泥的浓缩性能较好，其固体表面负荷qs一般可控制在90～15Okg/(m2·d)的范围内。活性污泥的浓缩性能很差，一般不宜单独进行重力浓缩。如果进行重力浓缩，则应控制在低负荷水平，qs一般在10～3Okg/(m2·d)之间。常见的形式是初沉污泥与活性污泥混合后进行重力浓缩，其qs取决于二种污泥的比例。如果活性污泥量与初沉污泥量在1:2～2:1之间，qs可控制在25～8Okg/(m2·d)，常在60～7Okg/(m2·d)之间。即使同一种类型的污泥，qs值的选择也因厂而异，运行人员在运行实践中，应摸索出本厂的qs最佳控制范围。由式(1)计算确定的进泥量还应当用水力停留时间进行核算。水力停留时间计算如下:T=V/Qi=A·H/Qi(2)式中，A为浓缩池的表面积(m2)；H为浓缩池的有效水深，通常指直墙深度(m)。水力停留时间一般控制在12～30h范围内。温度较低时，允许停留时间稍长一些；温度较高时，不应使停留时间太长，以防止污泥上浮。【实例计算】某处理厂的污水处理系统每天产生含水率为98%的混合污泥1500m3。该厂污泥处理系统中有4座直径为14m、有效水深为4m的圆形重力浓缩池。该厂在运行中发现固体表面负荷宜控制在7Okg/(m2·d)左右。试计算该厂需投运的浓缩池数量及每池的进泥量，并对水力停留时间进行核算。【解】浓缩池的面积A=3.14×7×7=154m2，浓缩池的有效容积V=154×4=615m3。污泥的含水率为98%，则含固量为2%，Ci=20kg/m3。将A、Ci及qs值代人式(1)，得每座浓缩池的进泥量Qi=70×154/20=540m3/d将V和Qi代人式(2)，得水力停留时间T=615/540=1.13d=27h30h需投运的浓缩池数量n=1500/5400=2.8≈3因此，该厂需投运3座浓缩池，每池的进泥量为540m3/d，污泥在每池中的停留时间为27h。(2)浓缩效果的评价在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。浓缩效果通常用浓缩比、分离率和固体回收率三个指标进行综合评价。浓缩比系指浓缩池排泥浓度与之入流污泥浓度比，用f表示，计算如下:f=Cμ/Ci(3)式中，Ci为入流污泥浓度(kg/m3)；Cμ为排泥浓度(kg/m3)。固体回收率系指被浓缩到排泥中的固体占入流总固体的百分比，用表示，计算如下:η=Qμ·Cμ/（Qi·Ci）(4)式中，Qμ为浓缩池排泥量(m3/d)；Qi为入流污泥量(m3/d)。分离率系指浓缩池上清液量占入流污泥量的百分比，用F表示，计算如下:F=Qe/Qi=1-η/f(5)式中，Qe为浓缩池上清液流量(m3/d)；f表示污泥经浓缩池后被浓缩了多少倍；可表示经浓缩之后，有多少干污泥被浓缩出来；F表示经浓缩之后，有多少水分被分离出来。以上三个指标相辅相承，可衡量出实际浓缩效果。一般来说，浓缩初沉污泥时，f应大于2.0，η应大于90%。如果某一指标低于以上数值，应分析原因，检查进泥量是否合适，控制的qs是否合理，浓缩效果是否受到了温度等因素的影响。浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，f应大于2.0，可应大于85%。【实例分析】某处理厂污泥浓缩池，当控制qs为5Okg/(m2·d)时，得到如下浓缩效果:入流污泥量=500m3/d入流污泥的含水率为98%排泥量Qμ=200m3/d排泥的含水率为95.5%试评价浓缩效果，并计算分离率。【解】Ci=2%=20kg/m3Qi=500m/dQμ=4.5%=45kg/m3Qμ=200kg/m3将以上数值代入式(3)和式(4)，可得f=45/20=2.252.0η＝200×45/（500×20）=90%≥90%F=(500-200)/500=60%经计算可知，该浓缩效果较好。污泥被浓缩了2.25倍，有90%的污泥固体随排泥进入后续污泥处理系统，只有10%的污泥固体随上清液流失。经浓缩之后，60%的上清液中携带10%的固体从污泥中分离出来。(3)排泥控制浓缩池有连续和间歇两种运行方式。连续运行是指连续进泥连续排泥，这在规模较大的处理厂比较容易实现。小型处理厂一般只能间歇进泥并间歇排泥，因为初沉池只能是间歇排泥。连续运行可使污泥层保持稳定，对浓缩效果比较有利。无法连续运行的处理厂应“勤进勤排”，使运行尽量趋于连续，当然这在很大程度上取决于初沉池的排泥操作。不能做到“勤进勤排”时，至少应保证及时排泥。一般不要把浓缩池作为储泥池使用，虽然在特殊情况下它的确能发挥这样的作用。每次排泥一定不能过量，否则排泥速度会超过浓缩速度，使排泥变稀，并破坏污泥层。3.日常维护管理浓缩池的日常维护管理，包括以下内容:(1)由浮渣刮板刮至浮渣槽内的浮渣应及时清除。无浮渣刮板时，可用水冲方法，将浮渣冲至池边，然后清除。(2)初沉污泥与活性污泥混合浓缩时，应保证两种污泥混合均匀，否则进入浓缩池会由于密度流扰动污泥层，降低浓缩效果。(3)温度较高，极易产生污泥厌氧上浮。当污水生化处理系统中产生污泥膨胀时，丝状菌会随活性污泥进入浓缩池，使污泥继续处于膨胀状态，致使无法进行浓缩。对于以上情况，可向浓缩池入流污泥中加入Cl2、KMnO4、03、H202等氧化剂，抑制微生物的活动，保证浓缩效果。同时，还应从污水处理系统中寻找膨胀原因，并予以排除。(4)在浓缩池入流污泥中加入部分二沉池出水，可以防止污泥厌氧上浮，提高浓缩效果，同时还能适当降低恶臭程度。(5)浓缩池较长时间没排泥时，应先排空清池，严禁直接开启污泥浓缩机。(6)由于浓缩池容积小，热容量小，在寒冷地区的冬季浓缩池液面会出现结冰现象。此时应先破冰并使之溶化后，再开启污泥浓缩机。(7)应定期检查上清液溢流堰的平整度，如不平整应予以调节，否则导致池内流态不均匀，产生短路现象，降低浓缩效果。(8)浓缩池是恶臭很严重的一个处理单元，因而应对池壁、浮渣槽、出水堰等部位定期清刷，尽量使恶臭降低。(9)应定期(每隔半年)排空彻底检查是否积泥或积砂，并对水下部件予以防腐处理。4.异常问题分析与排除现象一:污泥上浮。液面时泡逸出，且浮渣量增多。其原因及解决对策如下:(1)集泥不及时。可适当提高浓缩机的转速，从而加大污泥收集速度。(2)排泥不及时。排泥量太小，或排泥历时太短。应加强运行调度，做到及时排泥。(3)进泥量太小，污泥在池内停留时间太长，导致污泥厌氧上浮。解决措施之一是加Cl2、03等氧化剂，抑制微生物活动，措施之二是尽量减少投运池数，增加每池的进泥量，缩短停留时间。(4)由于初沉池排泥不及时，污泥在初沉池内已经腐败。此时应加强初沉池的排泥操作。现象二:排泥浓度太低，浓缩比太小。其原因及解决对策如下:(1)进泥量太大，使固体表面负荷qs增大，超过了浓缩池的浓缩能力。应降低入流污泥量。(2)排泥太快。当排泥量太大或一次性排泥太多时，排泥速率会超过浓缩速率，导致排泥中含有一些未完成浓缩的污泥。应降低排泥速率。(3)浓缩池内发生短流。能造成短流的原因有很多，溢流堰板不平整使污泥从堰板最.较低处短路流失，未经过浓缩，此时应对堰板予以调节。进泥口深度不合适，入流挡板，或导流筒脱落，也可导致短流，此时可予以改造或修复。另外，温度的突变、入流污泥含固量的突变或冲击式进泥，均可导致短流，应根据不同的原因，予以处理。5.分析测量与记录(1)分析项目如下:含水率(含固量):浓缩池进泥和排泥，每天3次，取瞬时样BOD5：浓缩池上清液，每天1次，取连续混合样SS:浓缩池上清液，每天3次，取瞬时样TP:浓缩池上清液，每天1次，取连续混合样(2)测量项目如下:温度:进泥及池内污泥流量:进泥量与排泥量(3)计算项目如下:计算并记录qs、T、f、η、F(二)气浮浓缩工艺1.工艺原理及过程初沉污泥的比重平均为1.02～1.03，污泥颗粒本身的比重约为1.3～1.5，因而初沉污泥易于实现重力浓缩。活性污泥的比重约在1.O～1.005之间，活性污泥絮体本身的比重约在1.O～1.01，泥龄越长，其比重越接近于1.0。当处于膨胀状态时，其比重