污泥处理与处置

2020/7/181第七章污泥处理与处置2020/7/182一、概述1.根据污泥的来源与成分①初次沉淀污泥来自初次沉淀池，其性质随其废水的成分而异；②剩余活性污泥与腐殖污泥来自活性污泥法和生物膜法的二次沉淀池，前者称为剩余污泥，后者称为腐殖污泥；③消化污泥初次沉淀污泥、剩余活性污泥和腐殖污泥经过消化稳定处理后的污泥称为消化污泥；④化学污泥用混凝、化学沉淀等化学法处理废水，所产生的污泥称化学污泥。2020/7/183根据污泥的成分：①有机污泥有机污泥主要含有有机物，典型的有机污泥是剩余生物污泥，如活性污泥和生物膜、厌氧消化处理后的消化污泥等，此外还有油泥及废水固相有机污染物沉淀后形成的污泥；②无机污泥无机污泥主要以无机物为主要成分，也称泥渣，如废水利用石灰中和沉淀、混凝沉淀和化学沉淀物等。2020/7/184①含水率p指单位质量污泥中所含的水分的百分数。V1W1100—P2C2V2W2100---P1C1①污泥的比重指污泥重量W与同体积水重量之比。由于污泥含水率很高，污泥比重往往接近于1。②污泥的比阻指单位过滤面积上，单位质量干污泥所受到的过滤阻力，称比阻。比阻的大小与污泥中有机物含量及其成分有关。③毛细吸水时间指污泥中的水在吸水纸上渗透距离为1cm所需的时间。比阻与毛细吸水时间之间存在一定的关系，通常比阻愈大，毛细吸水时间愈长。2.污泥的性质指标2020/7/185⑤挥发性固体（VSS）和灰分（NVSS）挥发性固体表示污泥中有机物含量，又称灼烧减重；灰分则表示污泥中无机物的含量，也称灼烧残渣；⑥污泥的可消化程度污泥中的有机物是消化处理的对象。一部分可消化降解；另一部分是不易或不能降解的，如脂肪和纤维素等。用可消化程度表示污泥中可被消化降解的比例。⑦污泥肥分主要指氮、磷、钾有机质、微量元素等含量。肥分指标直接决定污泥是否适于作为肥料进行综合利用。2020/7/186⑧污泥的卫生学指标从废水生物处理系统中排出的污泥含有大量微生物，包括病原体和寄生虫卵。未经卫生处理的污泥直接排放到环境或施用于农田是不安全的。卫生学指标指污泥中微生物的数量，尤其是病原微生物的数量。2020/7/1873、污泥处理的目标①减量化由于污泥含水率很高，体积很大，经处理后，污泥体积减至原来的十几分之一，且由液态转为固态，便于运输和消纳。②稳定化污泥中有机物含量很高，极易腐败并变臭，经消化阶段处理后，易腐败部分有机物被分解转化，不易腐败，恶臭大大降低，方便运输及处理。③无害化污泥中，尤其是初次沉淀池污泥中，含有大量的病原菌、寄生虫卵及病毒，易造成传染病大面积传播。经消化阶段处理，可杀灭大部分蛔虫卵、病原菌和病毒，大大提高污泥的卫生指标。④资源化污泥是一种资源，可通过多种方式利用。如污泥厌氧消化可回收沼气，采用污泥生产建筑材料，从某些工业污泥中提取有用的重金属等。2020/7/188二、污泥的贮存与运输①贮存目的平衡污泥产量的波动，为污泥处理工序提供均匀进料的条件。②贮存方式可在沉淀池内短期贮存、也可在污泥消化池内贮存。对于没有消化池的处理厂常贮存在单独的混合池和贮存池内。③运输方式一般采用管道、汽车和驳船输送。一般输送的固含量以5%为宜。超过10km时，压力管道较经济。2020/7/189三、污泥浓缩1.污泥浓缩的目的污水处理中的污泥含水率一般为96%~99.8%，体积很大，通过污泥浓缩是含水率、污泥体积得到一定程度降低，从而降低污泥后续处理的设施的建设费用和运行费用。2020/7/18102.重力浓缩法•原理利用重力将污泥中的固体与水分离，使污泥的含水率降低。其构筑物称为污泥浓缩池。•运行方式a)间隙运行——污泥放入经一定浓缩时间后，依次开启设在不同高度的清液管上阀门，分层地放掉上清液，然后通过排泥管排放污泥后，再向池内排入下一批待处理污泥。2020/7/18112020/7/1812b)连续运行——连续运行的一般有竖流式和幅流式两种。图7-4为幅流式浓缩池2020/7/1813③重力浓缩池的日常维护——表面浮渣应及时清除——初次沉淀池污泥与剩余活性污泥混合浓缩时，应保证两种污泥均匀混合。——温度极高时，污泥会上浮，导致无法浓缩。可加入Cl2、KMnO4、O3等氧化剂抑制微生物活动，保证浓缩效果。——浓缩池较长时间没有排泥时，应先排空浓缩池，严禁直接开启污泥浓缩机。2020/7/1814——在寒冷地区浓缩池液面结冰时，应先破冰并使之融化，再开启污泥浓缩机。——应定期检查上清液溢流堰的平整度，保证出水均匀。——应对池壁、出水堰等部位定期清刷，降低恶臭。——应定期排空，检查是否积泥或积砂，并对水下部件予以防腐处理。2020/7/1815④重力浓缩池工艺控制条件a)固体负荷30~60kg/（m2·d）b)浓缩时间不小于12hc)含水率（活性污泥二沉池污泥浓缩后）97%~98%d)有效水深4me)刮泥机外缘线速度1~2m/min⑤重力浓缩池效果的检测评价a)浓缩比浓缩池排泥浓度与入流泥浓度比，b)固体回收率被浓缩到排泥中的固体占入流固体的百分比。c)分离率浓缩池上清液量占入流污泥量的百分比⑥异常问题分析（292页表7~2）2020/7/18163、气浮浓缩法原理及优缺点①原理依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒周围，形成上浮浓缩2020/7/18174.离心浓缩法原理及优缺点①原理：利用污泥中固、液比重不同，在高速旋转的机械中具有不同的离心力而进行分离浓缩，经不同的通道导出机外。由于离心力是重力的500~3000倍，因此在很小的离心机内只需十几分钟就完成。含固量从0.5%增至6%。②优缺点：场地卫生条件好，占地少，浓缩后污泥含水率低。但耗电量高，设备维修工作量大，要采用防噪声的措施。2020/7/1818四、污泥消化1.污泥消化的目的和原理①目的：利用微生物的代谢作用，使污泥中的有机物稳定化，减少污泥体积，降低污泥中病原体数量。②原理：利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中的有机物。2020/7/18192.常见污泥厌氧消化法的类型及特点①低负荷消化法：通常为单级消化，消化池内不加热，不搅拌，间隙投加污泥和排出污泥。构造如图7-62020/7/1820②高负荷法：消化池内有搅拌设备，污泥在池外先加热，其搅拌、污泥投配及熟污泥排除等工序为24小时连续进行，不存在分层。可用单级消化、两级消化、厌氧接触消化等。其示意图如7-7.2020/7/1821③两相消化法：产酸和产甲烷阶段分别在两个单独的反应池内进行。可为两大类微生物提供最佳的繁殖条件。系统示意如图7-8.2020/7/18223、厌氧消化系统的组成①消化池按其容积是否可变，分为定容式和动容式。定容式指消化池池盖固定，容积在运行中不变，需附设可变湿式气柜，以调节沼气产量的变化。动容式消化池的顶盖可上下移动，因而消化池的气相容积可随产气量的变化而变化。国内普遍采用定容式。按池体形状分为细高形，粗矮形及卵形。见图7-9.2020/7/1823②进排泥系统a.进排泥系统有：a)上进下直排：下排泥需严格控制进排泥量相等。稍有差别，会引起工作液位的变化。如排泥量大于进泥量，池内气相会引起产生真空的危险。如进泥量大，会出现缩小气相容积，或污泥从溢流管流失。b)上部进泥下部溢流：会降低消化效果。因为充分消化的污泥其颗粒密度增大，当停止搅拌时会沉淀在底部，而未经消化的污泥会上浮溢流排出。c)下部进泥上部溢流：克服了上述缺点。2020/7/1824③搅拌系统a)搅拌的作用：使消化池各处的污泥浓度、pH、微生物种群等保持均匀，并及时将热量传递到池内各部位，降低池底泥沙沉积与池面浮渣的形成。还可降低有机负荷的冲击和有毒物质进入的影响。搅拌良好的消化池容积利用率可达70%，而搅拌不合理的消化池容积利用率会降到50%一下。b)搅拌方式：见图7-11——机械搅拌：搅拌浆或搅拌涡轮。用于高细形池。——水力搅拌：设导流筒，筒内设螺旋推进器，使污泥循环。——沼气搅拌：部分沼气抽出，压缩后再通回池内搅拌。适用于粗矮形和卵形池。2020/7/18252020/7/1826④加热系统有内加热和外加热两种：见图7-12，7-13——内加热有热水通过盘管加热和蒸汽直接加热两种。热水通过盘管加热，热效率较低，循环热水管外表易结壳，降低传热效率。蒸汽直接加热会使污泥含水率增加。——外加热有生污泥投配前预热和池内污泥外循环加热两种。2020/7/18272020/7/1828⑤集气系统包括气柜和管路气柜常采用低压浮盖式湿式气柜。见图7-14。沼气管路系统应设置压力控制及安全、取样、侧湿、测压、除湿、脱硫、水封阻火、通风报警等装置。2020/7/18294.消化池的日常维护①定期取样分析检测，并根据情况随时进行工艺调整。②运行一段时间后，排空除进行清砂清渣。③搅拌系统应定期维护，排除搅拌立管的堵塞、搅拌浆的污物缠绕，搅拌轴穿顶板处的气密性。④加热系统应定期检查维护。蒸汽管路的堵塞，热交换器的堵塞，需及时请洗。⑤管路积垢应及时清洗。⑥定时全面防腐防渗检查。⑦阀门定期保养。⑧安全运行。电器设备应防爆，严禁明火，有效维护防沼气泄漏。2020/7/18305.污泥厌氧消化异常情况分析（1）VFA（挥发性有机酸）/ALK（碱度）升高原因分析•投配率：过高使VFA升高，pH下降，降低甲烷菌分解VFA,导致VFA累积•温度：温度波动大降低甲烷菌分解VFA,导致VFA累积。•搅拌效果：不好会导致局部VFA累积。•有毒物质：导致甲烷菌中毒。2020/7/1831（2）产气量降低①有机物投配负荷太低②甲烷菌活性降低（3）消化池气相出现负压，空气自真空安全阀进入消化池。①排泥量大于进泥量，消化池液位降低，产生真空。②沼气搅拌压缩机出气管出现泄漏③加入药剂补充碱度时过量，可导致负压④压缩机的抽气量大于产气量2020/7/1832（4）消化池气压增大，自安全压力阀逸出①产气量大于用气量②沼气管路阻力增大③进泥量大于排泥量（5）消化池排放的上清液含固量升高，水质下降，同时还使排泥浓度降低①上清液排放量太大，应是进泥量的1/4。②上清液排放太快，带走大量固体。③上清液排放口与排泥口距离太近（6）消化液温度下降，消化效果降低①蒸汽或热水量供应不足。②投泥次数太少，一次进泥量太多，使加热系统超负荷③混合搅拌不均匀，使局部过热，导致温度降低。2020/7/1833五、沼气的应用1.沼气的组成沼气的成分：主要是甲烷（CH4）和二氧化碳（CO2），还有少量的其它气体，如氢气（H2）、氮气（N2）、硫化氢（H2S）等。CH4：45%~80%，以55%~60%为最常见。CO2：20%~45%，以30%左右为最常见。H2S：0.005%~0.08%，常在0.01%~0.02%，对管道设备的腐蚀性很强。沼气的热值：5000~6000kcal/m3,高于城市煤气，低于天然气。2020/7/18342.沼气系统的组成①集气室：建于厌氧反应器的顶部，沼气由集气室的最高处用管道引出。②输配系统：包括输气管和配气管，其中集气室至储气柜间的管道称为储气管。在管道低处要设冷凝水器。沼气流速不大于7m/s。③净化单元：包括脱硫和过滤两部分。脱硫有干法和湿法两类。干法占地小，设备简单，但效率低。湿法效率高，但设备复杂，占地面积较大。2020/7/18352.沼气系统的组成④储气柜：有低压和中压两种。低压0.01~0.03MPa，中压0.4~0.6MPa，储气柜的容量要求能够储存6~8h的产气量。目前最常用的是低压浮盖式储气柜。⑤阻火器：防止沼气在管道内回火而设置。见图7-17。⑥用气设备：除在沼气循环搅拌中自身使用外，主要作动力燃料。2020/7/18362020/7/1837六．污泥脱水1.污泥脱水的目的污泥经浓缩、消化后，尚有95%~96%的含水率，体积仍然很大，为了综合利用和进一步处置，必须对污泥进行脱水处理。2.机械脱水的原理以过滤介质（多孔性材质）两面的压力差作为推动力，使污泥中的水分强制通过过滤介质（称滤液），从而达到脱水的目的。其方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。脱水性能的指标有产率和固体回收率