污泥的浓缩与脱水

4污泥的浓缩与脱水(Thickeninganddehydration/dewateringofsludge)【概念】污泥污泥气浮浓缩污泥离心浓缩污泥调理污泥加热加压调理污泥冷冻融化调理【方法原理】污泥中水分的种类及其分离方法；污泥浓缩的原理、方法和构筑物；污泥调理的原理和方法；污泥脱水的原理、方法和设备；污泥处理处置方法。本章重点内容提要4.1概述4.1.1污泥的分类4.1.2污泥中水分及其脱除方法4.2污泥浓缩4.2.1重力浓缩法4.2.2气浮浓缩法4.2.3离心浓缩法4.3污泥调理4.3.1化学调理4.3.2淘洗4.3.3加热加压调理4.3.4冷冻融化调理4.4污泥脱水4.4.1真空过滤脱水4.4.2压滤脱水4.4.3滚压脱水4.4.4离心脱水4.4.5造粒脱水机4.5污泥的利用和处置4.5.1污泥的利用大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人硕士论文）4.5.2污泥的处置4.1概况（Generalsituation）4.1.1污泥的分类（Classificationofsludge)*污泥：在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等统称为污泥（补充资料）。按污泥来源：分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。按污泥的成分和性质：分为有机污泥和无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。按污泥从水中分离过程：分为沉淀污泥（包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥等）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）。按污泥在不同的处理阶段：分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥（熟污泥）、脱水污泥、干污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰等。间隙水毛细管水表面吸附水内部水固体废物中水的存在形式存在颗粒间歇中的水。约占固体水分的70%左右,用浓缩法分离在毛细管中充满的水分.约占水分的20%左右，采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水吸附在颗粒表面的水，约占水分的7%，可用加热法脱除在颗粒内部或微生物细胞内的水，约占水分的3%,可采用生物法破坏细胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除4.1.2污泥中水分及其脱除方法（Waterofsludgeanddewateringmethods）图4-1污泥中水分的存在形式表4-1固体废物常用的脱水方法及效果脱水方法脱水装置脱水后含水率（％）脱水后状态浓缩脱水重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩95～97近似糊状自然干化法自然干化场、晒砂场70～80泥饼状机械脱水真空过滤真空转鼓、真空转盘等60～80泥饼状压力过滤板框压滤机45～80泥饼状滚压过滤滚压带式压滤机78～86泥饼状离心过滤离心机80～85泥饼状干燥法各种干燥设备10～40粉状、粒状焚烧法各种焚烧设备0～10灰状脱水设备类型优点缺点适用范围真空过滤机能连续操作，运行平稳，可以自动控制，处理量较大，滤饼含水率较高污泥脱水前需进行预处理，附属设备多，工序复杂，运行费用较高适应于各种污泥的脱水板框过滤机制造较方便，适应性大，自动压滤剂进料、卸料、滤饼含水率较低间歇操作，处理量较低适应于各种污泥的脱水滚压带式压滤机可连续操作，设备构造简单，投资低、自动化程度高操作麻烦，处理量较低不适于粘性较大的污泥脱水离心脱水机占地面积小，附属设备少，投资低，自动化程度高分离液不清，电耗量较大，机械部件磨损较大不适于含沙量高的污泥造粒脱水机设备简单，电耗低，管理方便处理量大刚才消耗量大，混凝剂消耗量较高，污泥泥丸紧密性较差使用于含油污泥的脱水4.2污泥浓缩(Thickeningofsludge)污泥浓缩的目的：是去除污泥中的间隙水，缩小污泥的体积，为污泥的输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。主要方法：重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。4.2.1重力浓缩法（Gravitythickeningmethod）重力浓缩法的构筑物称为浓缩池，分为间歇式浓缩池和连续式浓缩池。4.2.2气浮浓缩法（Gasfloatationthickeningmethod）污泥气浮浓缩是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒－气泡结合体，进而产生浮力把污泥颗粒带到水面达到浓缩的目的。4.2.3离心浓缩法（Centrifugalthickeningmethod）污泥离心浓缩是利用污泥中固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。4.3污泥调理（Sludgeconditioning）污泥调理目的:是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。主要有下列方法：4.3.1化学调理（Chemicalconditioning）在污泥中加入适量的混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。4.3.2淘洗（Elutriation）将污泥与3－4倍污泥量的水混合而进行沉降分离。4.3.3加热加压调理（Heatingandpressureconditioning）对污泥进行加热加压调理，使亲水性有机胶体物质水解，改变其颗粒结构，同时也可使部分有机物分解。根据温度不同又可分为高温加压调理(170～200℃，1.0～1.5MPa)和低温加压调理(150℃以下)。4.3.4冷冻融化调理（Freezingandthawingconditioning）将污泥交替进行冷冻与融化，通过改变其物理结构，使污泥易于浓缩脱水。4.4污泥脱水（Dehydration/dewateringofsludge）4.4.1真空过滤脱水（Vacuumfiltrationdehydration/dewatering）普遍使用的是转鼓式真空过滤脱机，工艺流程如图4－2。4.4.2压滤脱水（Pressfiltrationdehydration/dewatering）主要有自动板框压滤机和厢式全自动压滤机两种。如图4－3是自动板框压滤机工作过程。4.4.3滚压脱水（Squeegeedehydration/dewatering）有对置滚压式和水平滚压式两种。4.4.4离心脱水（Centrifugaldehydration/dewatering）按离心脱水原理可分为离心过滤机、离心沉降脱水机和沉降过滤式离心机三种。如图4－4是离心过滤机示意图，如图4－5是圆筒型过滤机。4.4.5造粒脱水机（Modelgraindewatering）湿式造粒机的构造示意如图4－6。图4－2转鼓真空过滤机工艺流程1.真空过滤机2.气水分离桶3.空气平衡桶4.真空泵5.鼓风机图4－3自动板框压滤机工作过程1.滤布2.滤框3.橡胶模4.隔板5.滤板6.多孔网板7.上滚筒8.下滚筒9.进料口图4－4离心过滤机图4－5圆筒型离心机图4－6湿式造粒机的构造示意图1.隔板2.溢流管3.泄水缝4.提泥螺旋板5.孔口4.5污泥的利用和处置（Utilizationanddisposalofsludge）4.5.1污泥的利用（Utilizationofsludge）(1)建筑材料；(2)农肥；(3)沼气；(4)回收有价组分。*补充讲无机污泥的利用――大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人的硕士论文）。4.5.2污泥的处置（Disposalofsludge）(1)填埋；(2)焚烧；(3)海洋投弃。大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用研究(本人的硕士论文）1污泥性质表1污泥多元素分析结果Table1Multi-elementanalysisresultsofsludge成分CuPbZnCdFeAu(g/t)Ag(g/t)含量（%）3.221.074.821.129.1211.59277.6成分AsSCaOMgOAl2O3SiO2含量（%）9.883.6015.761.253.6511.88表2铜的物相分析结果（%）Table2Resultsofcopperphaseanalysis物相硫酸铜硫化铜自由氧化铜结合氧化铜合计含量分布率0.010.280.5415.342.6575.290.329.093.52100.002污泥浸出—沉淀—（载体）浮选工艺研究试剂硫酸、硫化钠、氢氧化钠、Z-200、丁铵黑药、丁基黄药、乙硫氮、松油。试验设备磨矿在XMQ240×90锥型球磨机上进行，浮选试验在XFPS—63单槽浮选机和XFD-63型挂槽浮选机上进行，粒度分析采用标准套筛和连续旋流粒度分析仪（LXF-VI）进行。捕收剂与调整剂的选择采用浸出—沉淀—浮选法回收污泥中的铜,浮选药剂采用Z-200号及选择性较强的丁铵黑药、乙硫氮、丁基黄药。药剂对比试验表明:同一用量下，Z-200与黄药效果相当，丁铵黑药较前两种选铜效果差，乙硫氮效果最差,捕收剂用量（丁基黄药∶丁铵黑药=2∶1）以400g/t为宜。松油用量以80g/t为宜。采用硫酸作浸出剂，硫化钠作沉淀剂。调整剂析因试验确定合适用量为：硫酸75Kg/t，硫化钠20Kg/t。表3浸出—沉淀—（载体）浮选开路试验结果（%）Table3Resultsofleaching-precipitation-(carrier)open-circuitflotationtest产品名称产率品位回收率备注CuAuAgCuAuAg铜精矿19.7314.6739.201072.491.8766.7376.22LPCF法扣除载体30g铜品位20%含Au14g/t，Ag90g/t中矿15.591.2510.40210.76.1813.9911.83尾矿64.680.0951.95合计100.003.1511.59277.60100.00100.00100.00铜精矿21.6013.1730.40879.8087.6756.6668.46图2中矿15.762.1011.7028010.2015.9115.90尾矿62.640.112.13合计100.003.2411.59277.60100.00100.00100.002＇混黄药70松油20铜冶炼污泥磨矿-74μ65%搅拌60＇硫酸用量75000搅拌10＇氢氧化钠100002＇混黄药120松油205＇5＇×2粗精矿尾矿图2－16开路试验流程药剂用量单位：克/吨搅拌30＇硫化钠用量200008＇10＇中矿2＇混黄药70松油205＇×22＇混黄10中矿单独处理5＇闭路试验结果浸出—沉淀—（载体）浮选开路试验流程如图2－16，试验结果见表三。全流程闭路试验结果全流程闭路试验流程见图2－17，结果见表4。结果表明：浸出—沉淀—浮选处理污泥，获得铜精矿产率19.72%，铜精矿品位14.25%，含金品位36.8g/t，银品位1090g/t，铜回收率89.06%，金回收率62.61%，银回收率77.43%,指标良好。3污泥湿法冶金工艺研究试剂硫酸、氨水、硫酸铁、亚硫酸钠化学纯试剂及工业硫脲。主要试验设备SX2—2.5—10箱式电阻炉、SC202-2型烘箱、DJ—1搅拌器、真空过滤装置及烧杯等玻璃器皿。浸铜试验结果试验结果见表5、图2－18。在常温下，酸泥比为40%的条件下，浸出率可达到70.4%。2＇混黄药70松油20铜冶炼污泥磨矿-74μ65%搅拌60＇硫酸75000搅拌10＇氢氧化钠100002＇混黄药120松油205＇5＇×2铜精矿尾矿图2－17闭路试验流程药剂用量单位：克/吨搅拌30＇硫化钠200008＇10＇2＇混黄药70松油205＇×22＇混黄55＇表4全流程闭路试验结果（%）Table4Resultsofclosed-circuitflotationtest产品名称产率品位回收率综合效率E汉备注CuAuAgCuAuAg铜精矿19.7214.2536.8109089.0662.6177.4372.79图3尾矿80.280.4310.94合计100.03.1611.59277.6100.0100.0100.0中矿153.0111.427414.2914.7514.80表5浸铜试验结果Table5Resultsofleachingcoppertest序号液固比浸出时间酸泥比（%）浸出率（%）14∶11.5h2031.224∶11.5h3050.634∶11.5h4070.444∶11.5h5066.4图2-18铜的浸出率与酸泥比关系0