第7章污泥处理和处置

第七章污泥处理和处置第一节概述第二节污泥浓缩第三节污泥的稳定和调理第四节污泥脱水第五节污泥的最终处置及综合利用第一节概述1、根据污泥从废水处理过程的来源分（1）初次沉淀污泥（初沉污泥）：污水一级处理过程（初次沉淀池）中产生的污泥。（2）剩余活性污泥和腐殖污泥：污水二级生化处理过程（二次沉淀池）中产生的污泥，其中活性污泥法二沉池外排的多余污泥称剩余活性污泥。（3）消化污泥(熟污泥)：生污泥经厌氧消化处理后产生的污泥。☆生污泥是指初沉池和二沉池产生的、未经厌氧消化的污泥。（4）化学污泥：化学法处理污水所产生的污泥。2、根据污泥成分和性质分（1）有机污泥（2）无机污泥（沉渣）一、污泥的分类二、污泥的特性1、含有机物多，性质不稳定，易腐败发臭2、有毒有害物质在废水处理时富集到污泥中，有害物质含量高。3、含水率高，呈胶状结构，可用管道输送，不易脱水。4、含较多的植物营养元素，适当处理后可作为肥料。5、含病原菌及寄生虫卵，流行病学上不安全。三、污泥的性质指标1、污泥含水率（PW）、含固率（PS）和污泥体积（V）PW=[W/（W+S）]×100%PS=[S/（W+S）]×100%=100%-PW式中，W：污泥水分质量；S：污泥固体质量。污泥含水率高（95%~99.8%），相对密度接近1，因此当污泥含水率变化时，可用下式近似计算湿污泥的体积：V1/V2=PS2/PS1=（100%-PW2）/（100%-PW1）式中，V1、V2：含水率分别为PW1、PW2（含固率分别为PS1、PS2）时湿污泥的体积。(污泥含水率低于65%时不适用)2、挥发性固体和灰分（1）挥发性固体（或称灼烧减重，VSS）：污泥在600℃下灼烧后挥发掉的固体成分。VSS表示污泥中有机物的含量。单位mg/L或用%表示。（2）灰分（或称固定性固体、灼烧残渣非挥发性固体）：污泥在600℃下灼烧后的残渣。灰分表示污泥中无机物的含量。3、可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。4、湿污泥相对密度湿污泥相对密度：是指湿污泥质量（污泥水分质量与干固体质量之和）与同体积水的质量之比。5、污泥中有毒有害物质如：病菌、病毒、寄生虫卵、重金属等。6、污泥的脱水性能常用比阻抗值（r）或毛细吸水时间（CST）表示。四、污泥处理和处置的一般工艺流程污泥浓缩↓污泥稳定↓污泥调理↓污泥脱水和干化↓污泥处置来自沉淀池的污泥↓降低污泥含水率,缩小污泥体积。避免污泥发生腐败，也有利于后续脱水。改善污泥的脱水性能。进一步降低污泥含水率，使污泥转变为固态，缩小污泥体积，减少污泥重量。第二节污泥浓缩一、污泥中的水分存在形式1、游离水（间隙水）：存在于泥粒间隙中，约占污泥水分的70%，借助外力可与泥粒分离。2、毛细水：存在于泥粒间的毛细管中，约占污泥水分的20%。3、内部水：包括存在于泥粒表面的附着水和泥粒内部（包括微生物细胞内）的内部水，约占污泥水分的10%。二、污泥浓缩的目的污泥的含水率很高，一般为95%~99.8%，体积很大。污泥浓缩的目的是降低污泥含水率，缩小污泥体积，有利于对污泥的输送和后续处理。如：剩余活性污泥含水率从99.2%降至97.5%，体积缩至约原来的1/3。☆污泥浓缩只能去除部分游离水，浓缩后的含水率约为95%~97%。1、重力浓缩法：使用最广泛和最简便的一种浓缩方法。2、气浮浓缩法3、离心浓缩法三、污泥浓缩的方法1、重力浓缩法（沉降法）（1）特点优点：运行费用低。缺点：浓缩池体积大，浓缩时间长可能引起污泥腐败；上清液BOD浓度较高，若回流到污水处理系统中将增加BOD负荷。（2）重力浓缩法的分类：按照运行方式可分为1）连续式：连续式污泥浓缩池（图1、图2）采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式，多用于大、中型污水处理厂。2）间歇式：间歇式污泥浓缩池可建成矩形或圆形，常用于小型污水处理厂。2、气浮浓缩法（1）气浮浓缩的基本原理气浮浓缩是依靠在罐内溶入过量的空气后，突然减压释放出大量微小气泡，微气泡稳定地附着在污泥颗粒上并迅速上升，使污泥强制上浮而得到浓缩。（2）特点优点：1）气浮法对于密度接近于水、亲水性不佳的污泥，浓缩效果尤为显著；2）气浮池停留时间较短，容积较小；3）由于通入压缩空气，可进一步满足生化需氧量的要求，从而避免污泥腐败发臭和脱氮上浮。缺点：1）运行费用较高；2）运行管理较复杂。3、离心浓缩法（1）离心浓缩法的基本原理通过高速旋转的离心机的离心力使污泥中的泥水分离，从而达到污泥浓缩的目的。（2）特点优点：1）固体回收率高，污泥浓缩的效果好；2）占地面积小，卫生条件好。缺点：1）与气浮法相比，离心法一般需要添加化学助凝剂（如聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺）来提高污泥浓缩效果；2）达到同样的浓缩效果，电耗约为气浮法的10倍。第三节污泥的稳定和调理（一）污泥稳定的目的：通过降低污泥中的VSS含量或通过杀灭污泥中的微生物，避免有机污泥外排时发生腐败、污染环境，也有利于污泥的进一步脱水。（二）稳定污泥的方法1、污泥（厌氧）消化法：常用方法。2、污泥好氧消化法3、氯气氧化法：污泥中投加氯气消毒，杀灭微生物以稳定污泥。4、石灰稳定法：污泥中投加石灰至pH12，抑制微生物生长。5、热处理法：利用高温杀灭微生物以稳定污泥，同时还能改善污泥的脱水性能。一、污泥的稳定（三）污泥消化1、污泥消化设备：主要构筑物为消化池。2、影响消化的因素：（与废水厌氧生物处理相似）（1）温度：一般采用中温消化（30～35℃）。（2）碳氮比：10～20：1较合适。（3）生熟污泥配比：投配率须恰当。如加入的生污泥过多，挥发性酸将累积。（4）有毒物质含量：主要是重金属和某些阴离子。（5）酸碱度：最适pH值6.8～7.2（实际运行以7.0～7.3为佳）（6）搅拌：可缩短消化时间，提高产气量。3、污泥好氧消化污泥好氧消化在曝气池中进行，曝气时间长达10~30天，类似活性污泥法，是在延时曝气活性污泥法的基础上发展起来的。好氧消化的主要优缺点优点（1）消化温度相同时，所需要较短，一般不需要加热；（2）污泥水中BOD5浓度较低；（3）无臭气；（4）好氧消化后污泥的脱水性能较好；（5）运行较方便；（6）设备费较少。缺点（1）需要供应空气，动力费用高；（2）无甲烷气体产生；（3）去除寄生虫卵和病原微生物的效果较差。二、污泥的调理2、污泥的调理方法（1）化学调理(加药调理)法：污泥中加入混凝剂。常用方法。（2）加热调理法：一定压力下（1~1.5MPa）对污泥短时间加热（160~200℃）。（3）其他方法：淘洗法、冷冻法、辐射法等。1、污泥调理的目的污泥中的固体物质主要是腐殖质，亲水性强，脱水困难。污泥调理的目的是破坏污泥的胶体结构，使污泥脱稳、凝聚，改善污泥的脱水性能。第四节污泥脱水进一步降低污泥含水率，从而缩小污泥体积，减轻污泥重量，以满足污泥综合利用或进一步处置的要求。一、污泥脱水的目的☆污泥脱水去除的是污泥的毛细水和表面附着水。脱水后的污泥含水率约为60%~80%，体积为原来的1/10~1/5，污泥从液态转变为固态。☆若对脱水污泥进一步干化，也只能去除污泥的部分内部水。干化污泥的含水率为10%~30%，甚至低于10%。二、污泥脱水的方法污泥脱水是依靠过滤介质（如：滤布，粒状介质，多孔性的陶瓷、塑料、金属材料）两面的压力差作为推动力，使水分强制通过过滤介质，固体颗粒被截留在介质上，以达到脱水的目的。（图：过滤原理）污泥脱水的方法有：机械脱水、自然干化。1、污泥的机械脱水机械脱水是污泥脱水的主要方法。包括：（1）真空过滤法：转鼓真空过滤机（图）。（2）压滤法：带式压滤机(图1、图2)、板框压滤机(图)。（3）离心法：转筒式离心脱水机（图）。目前,带式压滤机发展最快，其次是板框压滤机和转筒离心机，真空过滤机曾被广泛使用，现在逐渐被取代。污泥脱水后若需进一步干化，可采用污泥干燥器干燥，但费用较高。2、污泥的自然干化（1）人工滤层干化场——需人工铺设滤层。又分为敞开式干化场和有盖式干化场两种。（2）自然滤层干化场——适用于自然土质渗透性能好、地下水位低的地区。污泥自然干化的主要构筑物是干化场（床）。干化场可分为：污泥干化场第五节污泥的最终处置及综合利用一、污泥的最终处置1、土地填埋2、排海3、焚烧二、污泥的综合利用1、农业利用：有机肥。2、用作建筑材料：制砖、制纤维板材。3、污泥沼气利用