第九章污泥的处理处置

第九章污泥的处理与处置1污泥的来源及性质•在污水处理过程中，产生大量污泥，其数量约占处理水量的0.3％～0.5％左右(以含水率为97％计)。•污水处理厂的全部建设费用中，用于处理污泥的约占20%～50%。1.1污泥的来源初沉污泥：初沉池，以无机物为主，数量较大，易腐化发臭，可能含有虫卵和病变菌，是污泥处理的主要对象；二沉污泥：二沉池剩余的活性污泥，有机物质，含水率高，易腐化发臭，难脱水，是污泥处理的主要对象；化学污泥：经化学处理后，除含有原废水中的悬浮物外，还含有化学药剂所产生的沉淀物，易于脱水与压实。消化污泥：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处置浮渣：上浮渣和气浮池，可能多含油脂等，量少；沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量少1.2表征污泥性质的主要指标含水率和含固率、挥发性固体、有毒有害物质、脱水性能一、含水率与含固率含水率是污泥中含水量的百分数；含固率则是污泥中固体或干污泥含量的百分数；湿泥量与含固率的乘积就是污泥量；含水率降低（即含固量提高）将大大降低湿泥量（即污泥体积）；含水率发生变化时，可近似计算湿污泥的体积；一般污泥含水率：二沉池：99%；浓缩池：96～97%，脱水后：75～85%通常：含水率85%，污泥呈流状；65～85%，污泥呈塑态；65%，呈固态。•污泥的体积、重量及所含固体物浓度之间的关系：•p1，V1，W1，Cl——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；•p2，V2，W2，C2——污泥含水率变为p2时的污泥体积、重量与固体物浓度。•当城市污泥含水率80%时可使用该公式。12122121100100CCppWWVV[例题]污泥含水率从97.5％降低到95％时，求污泥体积[解]污泥含水率从97.5%降低至95%，体积减少一半。11211221951005.97100100100VVppVV二、挥发性固体即VSS，通常用于表示污泥中的有机物的量；有机物含量越高，污泥的稳定性就更差。三、有毒有害物质污泥含有一定量的N(4%)、P(2.5%)和K(0.5%)，有一定肥效；污泥含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应有必要的处理；四、脱水性能污泥的脱水性能与污泥性质、调理方法及条件等有关，还与脱水机械种类有关。在污泥脱水前进行强处理，改变污泥粒子的物化性质，破坏其胶体结构，减少其与水的亲和力，从而改善脱水性能，这一过程称为污泥的调理或调质。常用污泥过滤比阻抗值(r)和污泥毛细管吸水时间(CST)两项指标来评价污泥的脱水性能。比阻抗值(r)——单位干重滤饼的阻力，其值越大，越难过滤，其脱水性能越差。污泥比阻抗公式式中：dV/dt——过滤速度，m3/sV——滤出液体积，m3t——过滤时间，sP——过滤压力，N/m2A——过滤面积，m2C——滤过单位体积滤出液所得滤饼干重，kg/m3r——污泥过滤比阻抗（简称污泥比阻），m/kg，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力。Rm——过滤开始时单位过滤面积上过滤介质的阻力，m/m2u——滤出液的动力粘滞度，N·s/m2)(2ARrCVPAdtdVm当P为常数值时，则可积分得：发现t/V～V呈直线关系，令其斜率则有：b——与污泥性质有关的常数，s/m6PARVPArCVtm2222PArCbCbPAr22比阻抗值r的测定：测定装置：如右图每隔一定的时间连续测定滤出液量V，并作t/V～V的关系图。1.3污泥中的水分及其影响污泥中的水分：——游离水、毛细水、内部水和附着水游离水(又称间隙水)：存在于污泥颗粒间隙中的水，约占污泥水份的70%左右，一般可借助重力或离心力分离：毛细水：存在污泥颗粒间的毛细管中，约占20%，需要更大的外力；内部水：存在于污泥颗粒内部(包括细胞内的水)附着水：粘附于颗粒或细胞表面的水——污泥处理方法的选择常取决于污泥的含水率和最终处理的方式。2污泥处理与处置方法概述2.1污泥的处理污泥的最终出路主要是部分或全部利用或以某种形式再返回自然环境中去；污泥的利用：主要是农业上的利用污泥的最终处置方法：填埋、焚烧、海洋投放、地下投放等——填埋：必要的前处理、稳定化处理；地下洞穴、废矿、深井中等——焚烧：大幅度减容、灭菌、尾气处理、运行费用贵；——海洋投放：132.2污泥处置前的预处理浓缩、调理(调节)、稳定、脱水（干化）、或消毒。污泥处理与处置的基本流程污泥浓缩消化调理脱水处置消毒3污泥浓缩降低污泥含水率，减容、降低后处理费用的有效方法；浓缩的对象是70%的游离水；重力浓缩法，气浮浓缩法和离心浓缩法。在选择方法时，还应考虑污泥的来源、性质以及最终的处置方法等。3.1重力浓缩法一、间歇式污泥混缩池二、连续式污泥浓缩池3.2气浮浓缩法•适用于密度接近于1、疏水的污泥，或易发生膨胀的污泥；•压力溶气气浮3.3离心浓缩法•利用固、液有密度的不同，在高速旋转的离心机中具有不同的离心力而使二者分离；•连续工作，HRT仅为3min,出泥含固率可达4%以上4污泥的调理污泥调理的方法有：化学调理法、热处理法、冷冻法4.1化学调理法在污泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，使污泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面的电荷，使水游离出来，同时使污泥颗粒凝聚成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗；调理效果的好坏与调理剂种类、投加量以及环境因素等有关。一、无机调理剂：适用于真空过滤和板框压滤(1)最有效、最便宜的是铁盐：FeCl3·6H2O,Fe2(SO4)·4H2OFeSO4·7H2O，聚合硫酸铁(PFS)(2)铝盐：Al2(SO4)2·18H2O、AlCl3、Al(OH)2·Cl,聚合氯化铝(PAC)(3)铁盐常和石灰联用：在pH12时，可提供Ca(OH)2絮凝体。二、有机调理剂：阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺等三、调理剂投加量的确定4.2热处理法污泥经热处理可使有机物分解，破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部水与吸附水被释放，脱水性能大大改善，寄生虫卵、致病菌与病毒等可被杀灭。污泥热处理兼有污泥稳定、消毒和除臭等功能。热处理后污泥进行重力浓缩，可使含水率97％～99％以上浓缩至80％～90％，如直接进行机械脱水，泥饼含水率可达30％～45％。缺点：能耗较多；运行费较高；分离液的BOD5、COD较高；设备易受腐蚀。热处理法适用于初沉污泥，消化污泥，活性污泥，腐殖污泥及它们的混合污泥。(1)高温加压热处理法控制条件：温度为170～200℃，压力为1.0～1.5MPa，反应时间为1～2h。(2)低温加压热处理法控制条件：温度低于150℃(可在60～80℃时运行)，压力为1.0～1.5MPa，反应时间1～2h。4.3冷冻法•胶体颗粒开始冷冻的情况，随着冷冻层的发展，颗粒被向上压缩浓集，水分被挤向冷冻界面，浓集污泥颗粒中的水分被挤出。•冷冻—融解使污泥颗粒的结构被彻底破坏，脱水性能大大提高，颗粒沉降与过滤速度可提高几十倍。可直接进行机械脱水。•冷冻一融解是不可逆的，即使再用机械或水泵搅拌也不会重新成为胶体。5污泥的脱水与干化目的：除去污泥中的大量水分，缩小其体积，减轻其重量；经过脱水、干化处理，污泥含水量能从90%下降到60～80%，其体积为原来的1/100～1/5。自然干化多采用干化床；机械脱水多采用板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机等。5.1自然干化•污泥干化床：有盖、无盖•自然蒸发与渗透；•含水率可达65%；•适用于中小规模的废水处理厂5.2机械脱水西欧国家经脱水处理的污泥占总量的69.3%，其中机械脱水占51.4%、自然干化16.9%、其它1%；主要的脱水机械有：转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机、真空过滤机，分别占21.7%，15.8%，11.4%和2.5%。一、真空过滤机早期使用的连续机械脱水机械能连续生产、平稳运行、可自动控制缺点：附属设备多、工序复杂、运行费用高。二、板框压滤机•最早应用于污泥脱水的机械；间歇操作、基建投资大，过滤能力低；但其滤饼的含固率高、滤液清、药剂用量少三、带式压滤机•合成有机聚合物(高分子絮凝剂)发展的结果；连续工作、制造容易、操作管理简单、附属设备较少；但由于絮凝剂较贵，使得其运行费用较高31四、转筒式离心机利用离心机使污泥中的固、液分离；离心力场可达到重力场的1000倍以上；处理量大，基建和占地少，操作简单，自动化程度高；可不投入或少投入化学调理剂；动力费用较高，但愿运行成本降低。6污泥的消化稳定污泥稳定的目的主要是降低污泥中的有机物6.1污泥的厌氧消化6.2污泥的好氧稳定对污泥中挥发性固体量的降低可接近于厌氧消化法；供氧耗能大，运行费用高；只适用于小规模的废水厂；机理是内源呼吸：C5H7NO2→5CO2+NO3-+3H2O+H+只有约80%的细胞组织能被氧化，剩余的20%则是不能被生物降解的空气好氧稳定，纯氧稳定7污泥的干燥与焚化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60～80%降低至10～30%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8污泥的利用与最终处置