固体废弃物脱水方法

5.2污泥脱水方法•5.2.1污泥的浓缩（增稠）•5.2.2污泥的调理•5.2.3污泥的机械脱水脱水方法含水率（%）推动力能耗（kw·h/m3）脱水后污泥状态浓缩重力浓缩气浮浓缩离心浓缩95～97重力浮力离心力0.001～0.01近似糊状机械脱水真空过滤压力过滤滚压过滤离心过滤水中造粒60～8555～7078～8680～8582～86负压压力压力离心力化学、机械力1～10泥饼泥饼泥饼泥饼干化冷冻、湿式氧化热处理干燥焚烧10～400～10热能热能热能1000颗粒灰表5.2常用脱水方法5.2.1污泥的浓缩（增稠）城市污水污泥含水率很高一般为99.2%~99.8%，体积庞大，因而对污泥的处理、利用及输送都造成困难，故必先进行浓缩。浓缩后的污泥近似糊状，含水率为95%~97%。污泥增稠的目的在于减容。当污泥的含水率由99%降至96%时，体积可缩小到原来的1／4，但仍可保持其流动性，可以用泵输送，运输方便，大大降低运输及后续处理费用。因此，污泥浓缩（增稠）是降低污泥含水率、减少污泥体积最经济有效的方法，特别是对剩余活性污泥的处理，尤其不可缺少。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。重力浓缩气浮浓缩离心浓缩污泥中所含水分大致分为四类：颗粒间的间隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。降低含水率的方法有：浓缩法，用于降低污泥中的间隙水，因间隙水所占比例最大，故浓缩是减容的主要方法；自然干化法和机械脱水法，主要脱除毛细水；干燥与焚烧法，主要脱除吸附水与内部水。根据污泥性质、运输及利用方法的不同，可以采用不同的脱水干化方法。不同方法的脱水效果如下表所示。1.重力浓缩法重力浓缩的基本原理重力浓缩是污泥在重力场的作用下自然沉降的分离方式，是一个物理过程，不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。重力浓缩属于分层沉降。最上面为清水层（自由沉降）；其下为浓度均匀的匀降层（干涉沉降）；再下面为浓度渐变的过渡层（区域沉降）；最下面是浓度又趋均匀的压缩层（压缩沉降）。重力浓缩沉降可以分为四种形态重力浓缩池的形式及工艺控制重力浓缩构筑物称重力浓缩池。根据运行方式的不同，可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种。连续式重力浓缩池主要用于大、中型污水处理厂；间歇式重力浓缩池用于小型处理厂或工业企业的污水处理厂。重力浓缩池进泥可用离心泵，排泥则需要用活塞式隔膜泵、柱塞泵等压头较高的泥浆泵。重力浓缩法操作简便，维修管理及动力费用低；但占地面积较大是主要缺点。1.连续式重力浓缩池连续式重力浓缩池形同辐射式沉淀池，可分为有刮泥机、不带刮泥机但有污泥搅动装置以及多层浓缩池（带刮泥机）三种。有刮泥机与搅拌杆的连续式浓缩池的代表池型如下图所示。该池是地面倾斜度很小的圆锥形沉淀池（水深约3m），池底坡度一般为1:100～1:12，污泥在水下的自然坡度角为1:20。进泥口设在池中心，池周围有一溜堰。从进泥口进入的污泥向池的四周缓慢流动的过程中，固体颗粒得到沉降分离，分离液则越过溢流堰流入满流槽。被浓缩沉降到池底的污泥，经过安装在中心旋转轴上的刮泥机很缓慢地旋转刮动，从排泥口用螺旋运输机或泥浆泵排出。进料搅拌刮泥架升高位置进料挡板管柱流向污泥出口倾斜刮板溢流堰分离液出口图5.2浓缩池构造示意图为了提高浓缩效果和缩短浓缩时间，可在刮泥机上安装搅拌杆，刮泥机与搅拌杆的旋转速度应很慢，不至使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为2～20cm/s。搅拌可使浓缩时间缩短4～5h。带刮泥机及搅拌栅的连续式浓缩池如下图所示。刮泥机装的垂直搅拌栅随着刮泥机转动，周边线速度为1m/min左右，每条栅条后面，可形成微小涡流，有助于颗粒之间的絮凝，使颗粒逐渐变大，并可造成空穴，促使污泥颗粒的间隙水与气泡逸出，浓缩效果约可提高20%以上。搅拌栅可促进浓缩作用，提高浓缩效果。连续式重力浓缩池2.间歇式重力浓缩池工艺控制（1）污泥投配量控制（2）浓缩效果的测定（3）搅拌速度和排泥控制重力浓缩池的运行管理1.污泥体积指数SVI与运行的关系2.污泥膨胀、上浮的原因及解决方法（1）生物法（2）化学法（3）物理法⒉气浮浓缩法初沉池污泥的相对密度平均为1.02~1.03，污泥颗粒本身的相对密度约为1.3~1.5，初沉污泥易于实现重力浓缩；活性污泥的相对密度约为1.0~1.005，活性污泥絮体本身的相对密度约为1.0~1.01，当处于膨胀状态时，其相对密度甚至小于1，因而活性污泥一般不易实现重力浓缩。在其它条件相同的情况下，一般固体与水的密度差愈大，重力浓缩的效果愈好。针对活性污泥难以沉降的特点，近年来气浮浓缩逐渐取代重力浓缩，成为污泥浓缩的主要手段气浮到水表面的污泥用刮泥机刮除。澄清水由池底排除。一部分水加压回流，混入压缩空气，通过溶气罐，供给所需要的微气泡。刮泥机进水室污泥气浮池出水管浮渣排除澄清水排水压缩空气溶气罐减压阀加压泵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。⑴气浮浓缩原理按照亨利定律，在一定温度下，空气在液体中的溶解度与空气受到的压力成正比。当压力恢复正常以后，溶解空气随即变成细微气泡从液体中释放。大量细微气泡可以附着在污泥颗粒周围，从而使颗粒密度降低而被强制上浮，以达到浓缩的目的。气浮的关键在于产生微气泡并使其稳定地附着于污泥颗粒上面产生上浮作用。按产生微气泡的方式不同，可分为电解气浮、散气气浮和溶气气浮三种。污泥气浮浓缩主要采用的是溶气气浮法，又可分为加压气浮和真空气浮。⑵气浮浓缩的适应性根据气浮原理，气浮浓缩的适应对象应该是疏水性污泥，但气浮对象如果是絮凝体，由于在絮凝的过程中，捕获了上升中的气泡以及絮凝体对气泡的吸附作用，从而使絮凝的密度减轻以达到气浮的目的。所以活性污泥虽属亲水物质，但由于它是絮凝体，相对密度约1.002～1.008，比表面积大，很适宜于气浮。此外好氧消化污泥、接触稳定污泥、不经初次沉淀的延时曝气污泥和一些工业的废油脂等也适宜于气浮浓缩法。⑶气浮浓缩池的结构气浮浓缩池分为圆形和矩形两类，见图5.5。前者的刮浮泥板、刮沉泥板都安装在中心旋转轴上一起旋转。后者的刮浮泥板、刮沉泥板由电机及链带连动刮泥。清液进泥马达刮板浮泥刮板沉泥（a）圆形气浮池进泥加压回流水排沉泥传动链带刮板刮板马达浮泥（b）矩形气浮池清液图5.5气浮池基本形式部分回流溶气气浮法是取一部分处理后的水回流，回流水加压和溶气，减压后进入气浮池，与污泥混合和气浮，流程见图。现代气浮理论认为：部分回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选（混凝）剂，处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳，所以部分回流（回流比50%）加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。气浮法浓缩与重力浓缩、离心浓缩相比有以下特点：(1)气浮浓缩污泥的含固率高于沉降法，低于离心法；(2)气浮法的固体负荷和水力负荷较高，水力停留时间短，（一般为重力浓缩所需时间的1/3左右），因此构筑物简单紧凑，占地面积小；(3)对水力冲击负荷和四季气候改变缓冲能力强，能获得稳定的浮泥浓度及澄清水质，能有效地浓缩膨胀的活性污泥；(4)气浮法能防止污泥在浓缩过程中腐化，避免了气味问题；(5)气浮法浓缩电耗比沉降法高，比离心法低。⑷气浮浓缩法的优缺点缺点是基建费用和操作费用较高，管理较复杂，气浮浓缩的操作运行费用一般为重力浓缩的2～3倍。重力浓缩与气浮浓缩的比较优点缺点重力浓缩运行费用低，系统简单，管理简单停留时间长、池容大，污泥可能腐化发臭和脱N上浮气浮浓缩停留时间短，池容小，污泥不会腐化发臭和脱N上浮运行费用高，系统复杂，管理麻烦3.离心浓缩原理离心浓缩利用固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分分别受到大小不同的离心力而使其达到固液分离的目的。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，达到浓缩的目的进泥离心后的液体转动部件浓缩污泥齿轮箱驱动滑轮进泥浓缩污泥澄清液(a)倒锥分离板型离心机(b)螺旋卸料离心机由于离心力远远大于重力，因此离心浓缩法占地面积小，造价低，但运行费用及机械维修费用较高，因此应用较少。目前用于污泥离心分离的设备主要有倒锥分离型离心机和螺旋卸料离心机两种。其他浓缩方法若处理轻质污泥，采用离心机能获得良好的效果。一些试验表明，盘式离心机能将浓度为0.5％的活性污泥浓缩到5~6%，其特点是效率高、时间短、占地少、卫生条件好。反渗透法也开始应用于浓缩污泥。污泥的浓缩对于污泥的运输、消化处理以及脱水等，都有很大的价值。由于浓缩的方法很多，应根据污泥的性质等实际条件进行选择与应用。