水质工程学第17章污泥处理处置与利用

§12-1概述§12-2污泥的分类与性质§12-3污泥浓缩§12-4污泥脱水与干化§12-5污泥调理§12-6污泥的稳定化处理§12-7污泥的综合利用与最终处置第十二章污泥处理与处置概述前面介绍的污水处理方法中，除了部分有机物经处理后转化为CO2、CH4等以及某些污染物经浓缩后回用之外，大量的污染物是经存在形态的转化而从水中去除的。通常它们转化为固态从水中分离，分离出来后就成为污泥。因此这些污泥的处理可视为污水处理的延续，污泥的最终处理是水中污染物的最终出路。可以说，污泥处理在水处理中具有非常重大的意义。往往污泥处理的费用可占到污水处理厂费用的50%或以上。概述污泥处理就是利用适当的技术措施，为污泥提供出路，满足经济、环境等方面的要求。污水处理过程中排出的污泥，一般还有很多水分，有的含有大量的有机物和无机物，甚至有毒有害物质。概述污泥处理的目的是：1、污泥稳定化：使其中的有机物质最终转变为不耗氧的物质；2、脱水：去除污泥中含有的大量水分，减少其体积，便于运输和最终处理；3、实现有利物质的回收利用：如铺路、废物再生、施肥等；概述污泥处理的各种方法简述如下：污泥浓缩（重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩）污泥稳定（厌氧消化、好氧消化、热处理）污泥调节（化学法、热处理）污泥脱水（干化床、真空转鼓、压滤机、离心脱水、污泥干燥与焚烧）概述卫生填埋污泥堆肥污泥投放建材利用污泥处置污泥的分类与性质12.2.1污泥分类12.2.2污泥的性质污泥分类按成分分污泥：以有机物为主沉渣：以无机物为主污泥分类按来源分初沉污泥：来自初沉池剩余污泥：来自活性污泥法后的二沉池腐殖污泥：来自生物膜法后的二沉池消化污泥：生污泥经消化后的污泥（熟污泥）化学污泥：化学沉淀法产生的污泥污泥的性质一、污泥的性质指标1、污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。污泥含水率一般很高，故比重接近于1。污泥的性质污泥的体积、重量及所含固体浓度之间的关系如下：12122121100100CCPPWWVV（12-1）式中：P1、V1、W1、C1——含水率为P1时的污泥体积、重量及固体物质浓度P2、V2、W2、C2——含水率为P2时的污泥体积、重量及固体物质浓度污泥的性质2、挥发性固体（VSS）与灰分：挥发性固体近似等于有机物含量；灰分表示无机物含量二、污泥的性质生活污水污泥含水率种类含水率（%）初沉污泥95-97腐殖污泥92-96剩余污泥98-99污泥浓缩12.3.1目的和作用12.3.2特点12.3.3浓缩方法目的和作用目的：减少含水率，从而使体积得到一定程度的减小。作用：降低后续处理设施的投资、占地和运行费用。特点1、浓缩用于降低污泥中的空隙水空隙水70%浓缩法去除污泥所含水分毛细水20%自然干化、机械脱水附着水与内部水10%干燥与焚烧2、经浓缩后的污泥仍有流动性浓缩方法一、重力浓缩采用湿污泥池，有间歇式和连续式；设计参数：停留时间24h，一般7-12h；常采用Coe-Clevenger、Dick、Fitch和Kench法进行设计（见沉淀第2节介绍）；上升流速（表面负荷）特点：贮存污泥能力大，操作要求低，运行费用省，占地大；浓缩效率不够高浓缩方法二、气浮浓缩常采用回流加压溶气气浮法设计参数：固体负荷率，气固比特点：分离效果好，浓缩后污泥含水率低，工作可靠，占地小，臭气问题小，可去油脂；运行费用高，操作复杂，无污泥贮存能力。浓缩方法三、离心浓缩可连续操作，占地少，卫生条件好，电耗大，设备及操作要求都很高。污泥脱水与干化12.4.1目的与作用12.4.2特点12.4.3主要方法目的和作用进一步减小含水率，以便于污泥的最终处理。特点1、用于去除间隙水及毛细水2、脱水后污泥失去流动性；形成泥渣，泥饼主要方法真空过滤、板框压滤、带式压滤、离心、干化床等。预处理要求浓缩调节真空转鼓√√板框压滤√√带式压滤√√干化床不一定不用主要方法机械脱水的原理：以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分能强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，达到脱水的目的。造成压力差推动力的方法有4种：（1）依靠污泥自身的静压力（干化场）；（2）在过滤介质的一面造成负压（真空吸滤）；（3）加压污泥把水分压过介质（压滤）；（4）造成离心力（离心脱水）。主要方法一、压滤常用的为板框压滤和带式压滤；板框压滤为间歇操作，带式压滤为连续操作。设备造型的参数为：板框为面积（m2），带压为宽度（m）。经压滤后污泥的含水率可达75%左右。主要方法二、离心脱水离心脱水常用离心机。污泥浓缩时也可用离心机，但脱水时要求入流污泥浓度较高。离心机的性能以分离因素来评价，所谓分离因素是指离心力与重力之比。一般分离因素在1000-1500的为低速离心机；1500-3000的为中速离心机；大于3000的为高速离心机。常用离心机有转筒式和卧式两种。主要方法三、污泥干化床污泥干化床属于污泥的自然干化，是一种简便经济的脱水方法。它是利用自然力量而将污泥脱水的，适用于气候比较干燥、用地不紧张以及环境卫生条件允许的地区。污泥干化床是一片平坦的场地，污泥在干化床上由于水分的自然蒸发和渗透逐渐变干，体积逐渐减小，流动性逐步消失。污泥的含水率可降低到65%。污泥干化床一般由围堤和隔墙、输泥槽、滤水层、排水系统、不透水底层等组成，影响污泥干化床的因素主要是气候条件和污泥性质。主要方法污泥调理12.5.1目的和作用12.5.2调理的途径12.5.3常用调理方法目的和作用消化污泥、剩余污泥、剩余污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。所谓调理就是破坏污泥的胶态结构，减少泥水之间的亲和力，改善污泥的脱水性能。污泥的调理方法有加药调理法、淘洗加药调理法、加热调理法、冷冻调理法、加骨粒调理法等。目的：改善污泥的浓缩、脱水性能作用：减小结合水对颗粒的附着力，提高污泥颗粒的回收率调理的途径一、影响浓缩脱水性能的因素1、颗粒的大小2、表面所带的电荷：电斥力3、污泥颗粒的水合作用：水化壳二、调理的途径1、增大颗粒的尺度2、减小电斥力3、降低水合程度常用调理方法一、加药调理法其原理是用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗降低。所用药品称为调理剂。净水用的混凝剂可作为调理剂。调理剂分为无机调理剂与有机调理剂两类，其中无机调理剂常用铁盐和铝盐，有机调理剂主要为聚丙烯酰胺系列。投加混凝剂一方面可使颗粒脱稳，另一方面增大尺度。常用调理方法二、加热调理法高压下加热污泥，以破坏结合水与污泥颗粒间的联系，并使污泥在高温高压下溶解或水解，从而破坏细胞并释放出细胞内的水分，改善脱水性能。三、其它调节法投加惰性物质等污泥的稳定化处理12.6.1目的和作用12.6.2常用方法目的和作用去除污泥中的有机成分，防止腐烂变质，杀灭致病菌常用方法厌氧消化：详见厌氧处理一章好氧消化：类似于延时爆气法石灰稳定法：杀灭寄生虫和致病菌污泥的堆肥化：利用嗜热性好氧菌的分解作用，将污泥中有机物降解为类似于腐殖质的性质稳定的物质，并可成为很好的土壤改良肥料。污泥的干化：采用干化场，回转窑等。湿式燃烧法：在高温（150~300℃）下利用空气氧化流态污泥中的有机物，在高压容器中进行。常用方法一、厌氧消化1、厌氧消化的原理：利用厌氧菌在无氧状态下氧化分解有机物，并将其转化为CO2、H2、CH2等气体。2、影响因素（1）温度分中温（30~36℃）消化和高温（50~53℃）消化（2）泥龄与负荷消化池中水力停留时间就等于泥龄。消化池的水力停留时间可用污泥投配率表示，投配率可定义为每日投加的新鲜污泥的体积占消化池容积的百分数，则常用方法%100'VVn（12-2）式中：n——污泥投配率V’——每日投加的新鲜污泥体积（m3/d）V——消化池容积（m3）常用方法投配率是消化池设计的重要参数，n太高，可能导致脂肪酸积累，pH下降，消化不完全，产气率低；n太低，消化完全，产气高，但投资太大。通常投配率以5%~8%为宜，相应的停留时间为12.5~20d。（3）搅拌与混合：保证生物酶与底物充分混合（4）营养与C/N比：不同来源的污泥消化时的C/N比不同。常用方法（5）酸碱度、pH值：应保持消化池中的条件适宜于厌氧菌的生存。有普通消化池、两相厌氧消化等。二、好氧消化1、好氧消化的原理：使污泥处于内源呼吸阶段，减少污泥量。2、好氧消化池的构造及工艺：构造与完全混合爆气池相似，其设计可借鉴延时爆气法的设计参数。污泥的综合利用与处置污泥处置的基本问题是利用适当的技术措施，为污泥提供出路，同时应认真考虑污泥处置所产生的各种环境和经济问题，并按一定的要求妥善处理。污泥的最终出路一般是部分或全部利用，或以某种形式返回到环境中。污泥的综合利用与处置一、污泥的利用可以利用的因素：营养成分和有机物、回收能源、提取有价值的原料1、农业应用营养高的有机肥料，可以改善土壤，问题是有毒物、重金属和致病菌及对环境的影响(臭气)。2、回收有用物质3、其它综合利用：沼气、制砖、铺路等。污泥的综合利用与处置二、进入环境1、填埋──单独或与城市垃圾一起填埋。填埋前应经稳定处理，选择好填埋场地，管理、防止对地下水污染，对渗滤液进行收集、处理。2、焚烧──大量减小有机固体量和体积、灭菌；主要问题是大气污染和经济。3、投放地下──有毒、有害物投入深井或废坑，经济因素限制。4、海洋投放──投放方式、费用等是值得商榷的问题。污泥处理与处置详见《固体废弃物的处理与处置》污泥的综合利用与处置