第十八章污泥的处理和处置

十八第十八章污泥的处理和处置第一节污泥的来源、性质和数量第二节污泥的处理工艺第三节污泥浓缩第四节污泥稳定第五节污泥脱水第六节污泥的最终处置1十八1.了解污泥的来源、性质和数量2.掌握污泥的处理与处置的定义和方法3.重点掌握污泥厌氧消化池的构造和设计计算、污泥脱水方法。本章重点学时：2学时2十八生活污水和工业废水的处理过程中分离或截留的固体物质统称为污泥。(1)各种自然沉淀池中截留的悬浮物质（污水中早已存在）(2)生物处理和化学处理过程中，由原来的溶解性物质和胶体物质转化形成的生物絮体和悬浮物质(3)污水处理过程中投加的化学药剂带来的3所含固体物质以有机物为主时称为---污泥以无机物为主时称之为---泥渣十八生活污水和工业废水的处理过程中分离或截留的固体物质统称为污泥。(1)各种自然沉淀池中截留的悬浮物质（污水中早已存在）(2)生物处理和化学处理过程中，由原来的溶解性物质和胶体物质转化形成的生物絮体和悬浮物质(3)污水处理过程中投加的化学药剂带来的4所含固体物质以有机物为主时称为---污泥以无机物为主时称之为---泥渣污泥的处理和处置，就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。十八第一节污泥的来源、特性及数量5十八一、污泥的来源按污水处理工艺初沉污泥剩余污泥消化污泥化学污泥污泥性质和组成主要取决于污水来源，与污水处理工艺有密切关系来自污水处理初沉池生物处理系统二沉池或生物反应池经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥混凝、化学沉淀等化学方法处理污水产生的污泥污水厂排出的污泥中还包括栅渣和沉砂池沉渣。栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中密度较大的无机颗粒含量较高，----两者一般作为垃圾处置十八按污水处理工艺初沉污泥剩余污泥消化污泥化学污泥初沉池污泥-----含有病原体和重金属化合物等二沉池污泥------基本上是微生物机体，含水率高，数量多城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%~1.5%）,含水率99.2%左右。富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置处理目的降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。一、污泥的来源十八污泥主要特性污泥中的固体污泥固体的组分含水率污泥相对密度挥发性固体：在600℃下能被氧化，并以气体产物逸出的固体，通常用来表示污泥中的有机物含量（VSS）稳定性固体：挥发后的残余物8二、污泥的特性溶解固体（溶解物质）悬浮固体（不溶解物质）根据有机物含量可分为：挥发性固体稳定性固体污泥固体含量：质量浓度mg/L质量分数%十八污泥中的固体污泥固体的组分含水率污泥相对密度与污泥来源密切相关城镇污水处理厂的污泥：主要为蛋白质、纤维素、油脂、氮、磷等金属表面处理厂污水处理厂的污泥固体：主要为及各种金属氢氧化物或氧化物石油化工企业污水处理厂的污泥固体：含有大量油9二、污泥的特性污泥主要特性十八污泥中的固体污泥固体的组分含水率污泥相对密度含水率----污泥中水的质量分数含固率----污泥中固体的质量分数含水率+含固率=100%多数污泥都由亲水性固体组成，故含水率都很高不同污泥含水率差异很大含水率在85％以上呈流态，65％~85％时呈塑态，低于60％呈固态10二、污泥的特性污泥主要特性十八污泥中的固体污泥固体的组分含水率污泥相对密度主要取决于含水率和污泥中固体组分的比例固体组分比例越大，含水率越低，则污泥相对密度越大。城镇污水及其类似污水处理系统排除的污泥相对密度略大于1工业废水处理系统排出的污泥相对密度往往较大11二、污泥的特性污泥主要特性污泥的质量同体积水质量污泥相对密度=十八城市污泥含水率大于80%时，可按下式计算污泥体积：P0–初始含水率V0---初始体积P----浓缩后含水率V----浓缩后体积12二、污泥的特性污泥体积、相对密度、含水率关系PPVV10010000污泥的含水率由99%98%97%94%95%90%污泥体积均能减少一半含水率越高，降低污泥的含水率对减小其体积愈加明显十八三、污泥量计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为基础。污泥种类污泥量/(L·m-3)含水率/%密度/(kg·L-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14~2595～97.51.015~1.02生物膜法7~996～981.02活性污泥法10~2199.2～99.61.005~1.00813十八公式估算1.初沉污泥量1000SNV式中：V——初沉污泥量，m3/d；Q——污水流量，m3/d；η——沉淀池中悬浮物的去除率，%；C0——进水中悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含水率，%；ρ——污泥密度，以1000kg/m3计；S——每人每天产生的污泥量,一般采用0.3~0.8L/（d·人）;N——设计人口数，人。14)100(1010030PQVC0十八2.剩余活性污泥量(活性污泥法)(1)剩余活性污泥量以VSS(挥发性固体)计:P368页VXKSSYQXVde0VSS)(ΔXvss---剩余活性污泥，kgVSS/dY---产率系数，kgVSS/kgBOD5，一般采用0.5~0.6S0---曝气池入流的BOD5，kgBOD5/m3Se---二沉池出流的BOD5，kgBOD5/m3Q---曝气池设计流量，m3/dKd---内源代谢系数，一般采用0.06~0.1d-1XV---曝气池的平均VSS浓度，kgVSS/m3V---曝气池容积，m315公式估算十八16(2)剩余活性污泥量以SS计:fXXVSSSSΔXss---剩余活性污泥量，kgSS/df---VSS与SS比值，一般采用0.6~0.75(3)剩余活性污泥量以体积计:ρPXV)100(100SSSSVss---剩余活性污泥量，m3/dP---污泥含水率，%ρ---污泥密度，以1000kg/m3计2.剩余活性污泥量(活性污泥法)公式估算十八三、污泥中的水分及其对污泥处理的影响1.污泥中的水分(1)游离水:存在于污泥颗粒间隙中的水，也称为间隙水约占污泥水分的70％左右这部分水一般借助外力可与泥粒分离(2)毛细水:存在于污泥颗粒间的毛细管中约占污泥水分的20％左右也有可能用物理方法分离出来(3)内部水:黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内的水)的内部水约占污泥中水分的10％左右只有干化才能分离，但也不完全。17十八18十八污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。污泥浓缩只能去除游离水的一部分。192.污泥中的水分对污泥处理的影响污泥浓缩，减小污泥体积，利于后续处理脱水，便于污泥处置时的运输，使其含水率降至80%以下，失去流态污泥填埋，含水率要小于60%十八第二节污泥的处理工艺20十八1.污泥处理系统的建设投资约占污水处理厂总投资的20%~40%，处理运营费用约占污水处理厂总运营费用的20%~30%。----------选择恰当的污泥处理工艺2.污泥处理的主要目的：减少污泥量且使其稳定，便于运输和最终处理3.污泥处理工艺典型流程储泥池、污泥浓缩、稳定、调理、脱水、干化、最终处置P371页图18-2，18-3，18-421十八22储存浓缩稳定调理脱水干化最终处置一级处理的初沉污泥、二级处理的剩余污泥进入储泥池，调节污水处理系统污泥的产生量和污泥处理系统处理能力之间的平衡随后进行污泥浓缩，自然浓缩（重力浓缩和气浮浓缩）、机械浓缩目的：大幅度削减污泥体积，减小后续处理的水量负荷和污泥调理时药剂投量稳定：减少污泥中的有机物含量和致病微生物数量，降低污泥利用的风险。方法：厌氧消化、好氧消化、化学稳定调理：提高污泥的脱水性能（减小污泥比阻）。污泥比阻：表示污泥过滤特性的综合性指标，它的物理意义是：单位质量的污泥在一定压力下过滤时在单位过滤面积上的阻力。污泥比阻愈大，过滤性能愈差。脱水：进一步降低污泥的含水率可直接进行最终处置，或经干化后再最终处置城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程十八23储存浓缩调理脱水稳定干化最终处置以无机物为主的工业污泥处理典型流程储存调理浓缩脱水最终处置带有生物除磷的城镇污水处理厂污泥处理典型流程生物除磷工艺产生的剩余污泥富含无机磷，重力浓缩时，浓缩池内的厌氧状态会促使林的释放，常经调理后直接进行机械浓缩和脱水十八污泥的最终处置绿化用肥农家肥料建筑材料焚烧等卫生填埋24十八污泥处理与处置25十八第三节污泥浓缩26十八污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。---缩小后续消化池容积，和湿式氧化所需热量污泥浓缩的技术界限为活性污泥含水率可降为97%~98%初次沉淀污泥可降至90%~92%方法重力法气浮法离心法27十八一、重力法重力法主要用于浓缩固体密度较大的重质污泥，如初沉污泥及以无机固体为主的工业污泥。1.间隙式污泥浓缩池设计参数为停留时间，一般为9~12h。浓缩池的上清液，应回到初沉池前重新处理。28十八2.连续式污泥浓缩池连续运行的浓缩池可采用沉淀池的形式，一般为竖流式(或辐流式)。设计参数:浓缩池的固体通量[kg/(m2·h)或kg/(m2·d)]水力负荷[m3/(m2·h)或m3/(m2·d)]水力停留时间(h或d)29十八二、气浮浓缩一般用于相对密度接近于1的轻质污泥，如活性污泥或含有气泡的污泥（消化污泥）。气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。1.气浮浓缩系统的组成气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。30十八2.气浮浓缩法的主要设计参数主要设计参数:气固比浓缩单位质量的污泥固体所需的空气质量；一般取0.01～0.0431水力负荷一般40~80m3/（m2.d）回流比一般不小于1十八气浮池污泥负荷:污泥种类负荷/（kg.m-2.d-1)空气曝气的活性污泥25～75空气曝气的活性污泥经沉淀后50～100纯氧曝气的活性污泥经沉淀后60～15050%的初沉污泥+50%的活性污泥经沉淀后100～200初次沉淀池污泥至26032十八三、离心浓缩原理利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的效果指标出泥含固率，3min停留时间，能将含固率为0.5％的活性污泥浓缩到5%~6%固体回收率浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值33十八污泥种类入流污泥含固率/%浓缩后污泥含固率/%高分子聚合物需要量/（g.kg-1污泥干固体）固体物质回收率/%剩余活性污泥0.5~1.58~10085~900.5~1.590~95厌氧消化污泥1~38~10080~900.5~1.590~95普通生物滤池污泥2~38~9090~959~110.75~1.595~97转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数34十八剩余污泥机械浓缩35十八第四节污泥稳定36十八污泥稳定污泥中含有大量的有机物，如投放自然界，有机物在微生物的作用下会继续腐化分解，对环境造成各种危害。采取措施，降低有机物含量或使其暂时不产生分解，这一过程称之为污泥稳定。37十八污泥稳定化的处理方法:生物稳定化学稳定38厌氧消化法好氧消化法氯稳定法石灰稳定法臭氧稳定法十八方法对二级处理的剩余污泥或一、二级处理的混合污泥进行持续曝气，促使其中的生物细胞或构成BOD的有机固体分解，从而降低挥发性悬浮固体含量产物CO2、NH3、H2O目的主要是减少污泥中有机固体VSS的含量常用方法1.好氧消化十八常用方法1.好氧消化与厌氧对比1.微生物获得能量高，反应速率快15℃下，反应15~20d，VSS可减少40%~50%达到同样效率，厌氧消化需30~40d2.微生物种群和数量丰富，结构稳定，不易受条件变化冲击，效果比较稳定3.消化液中COD含量低，无异味缺点：能耗大，长时间曝气使污泥指数增大，难以浓缩适用：污泥量较小的场合（但国外有大型污水处理厂采用）上清液和滤液污泥固体停留时间较长，池内可形成大量硝化菌，NH3被完全硝化，出水含大量硝酸盐，应直接返回脱氮系统的