污泥處理技術(shù)

第6章污泥處理技術(shù)

主講人：王璇上期回顧2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.污水水質(zhì)指標(biāo)有哪些？2.活性污泥法處理技術(shù)有哪些工藝？其分別有什么特點？3.污水生物處理系統(tǒng)設(shè)計計算包含哪些內(nèi)容？工藝的選擇依據(jù)是什么？目錄2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇6.1概述6.2污泥的預(yù)處理6.3污泥的脫水及干化6.4污泥的處理與利用第一節(jié)概述1.1污泥處理的原因

2009年，全國投運城鎮(zhèn)污水處理廠1992座，處理污水量280億立方米，產(chǎn)生含水率80%左右的污泥2005萬噸。隨著在建的2000多座污水處理廠陸續(xù)投入運行，全國年污泥總產(chǎn)生量將很快突破3000萬噸。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前全國處置方式焚燒占6%；堆肥占8%；其余86%進行“填埋”？污水處理行將結(jié)束，污泥處理處置才剛起步，導(dǎo)致污泥“積壓”，成為環(huán)境領(lǐng)域的重大問題之一。第一節(jié)概述1.1污泥處理的原因污泥處理處置是污水處理重要組成部分。污水污泥成分復(fù)雜，除含有大量的水分外，還含有難降解的有機物、重金屬、鹽類以及少量的病原微生物等。我國存在著重污水處理、輕污泥處理的傾向，污泥如果處理不當(dāng)就進入環(huán)境，那么，不僅會造成嚴(yán)重的二次污染，而且會造成能源、資源的浪費，因此，污水污泥的處理處置具有非常重要的意義。第一節(jié)概述1.2污泥處理的目標(biāo)目標(biāo)：減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化

減量化：體積減量化，便于運輸和消納。穩(wěn)定化：污泥中易腐敗物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，使得污泥穩(wěn)定，不易腐敗，降低惡臭，便于運輸處理。

有機物、重金屬

無害化：污泥中病原微生物（如病原菌、病毒等）的殺滅，提高污泥的衛(wèi)生指標(biāo)。資源化：將污泥視為一種資源，通過多種方式，將污泥加以利用，如：能源化、

資材化、材料化、

農(nóng)業(yè)及土地再生利用等。第一節(jié)概述1.3污泥的來源污泥類型主要來源污泥特性柵渣格柵粒徑較大的有機和無機物（與垃圾組份相似，但浸水飽和）；無機固體顆粒沉砂池密度較大、較穩(wěn)定的無機物初次沉淀污泥初沉池灰色糊狀物，數(shù)量最大（污水中可沉降物質(zhì)，污泥處理的主要對象）剩余活性污泥*污泥法二沉池*生物處理系統(tǒng)中排放的污泥，含有生物體和化學(xué)試劑（活性污泥的沉降產(chǎn)物，污泥處置的主要對象）。腐殖污泥生物膜法二沉池化學(xué)污泥化學(xué)沉淀池采用混凝、化學(xué)沉淀等化學(xué)法處理廢水所形成的污泥浮渣初/二沉池成分復(fù)雜，有機和無機，數(shù)量少第一節(jié)概述1.3污泥的來源格柵初沉沉砂活性污泥或生物膜法二沉消毒一級處理二級處理柵渣無機固體顆粒初沉泥活性污泥腐殖污泥浮渣浮渣第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)污水污泥的主要指標(biāo)：

含水率密度（比重）比阻毛細吸水時間

揮發(fā)性固體和灰分可消化程度肥分衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

污水污泥的來源和形成過程復(fù)雜多樣，其物理、化學(xué)和生物學(xué)特性存在差異，了解污泥的性質(zhì)是合理選擇污泥處理方法和工藝的基礎(chǔ)。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)A含水率

污泥中水的百分含量

，95％～99.8％可知，含水率由99％→98％，或99.5％→99％，或97％→94％，或95％→90％，污泥體積均減少一倍；

含水率對污泥的運輸、提升和處理影響很大。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)B密度/比重污水污泥的密度接近水的密度。C揮發(fā)性固體（VSS）和灰分（NVSS）揮發(fā)份固體：表示污泥中的有機物含量－－灼燒減重灰分：表示污泥中的無機物含量－－灼燒殘渣?在馬弗爐中600oC灼燒至恒重后,，所失去的重量為VSS(被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體)；殘留的重量為NVSS，mg/L。VSS實質(zhì)上是污泥中可通過生物降解的有機物含量水平，即VSS反映污泥的穩(wěn)定化程度。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)D可消化程度

污泥中的有機物是消化的對象，其中，一部分是可被消化降解的，另一部分是不可消化降解的（如脂肪、纖維素）。可消化程度表示污泥中可消化降解有機物的比例。E肥分

污泥中N、P、K有機質(zhì)微量元素的含量。肥分表示污泥是否可作為肥料進行資源化利用。F衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

污泥中病原微生物(病菌、病毒、寄生蟲卵等)的含量。環(huán)境指標(biāo)之一。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理

污泥水與污泥固體顆粒的結(jié)合力是很強的，如果沒有預(yù)先的處理，即通過化學(xué)的、物理的或者熱工的方法進行預(yù)處理，絕大多數(shù)污泥的脫水是非常困難的，這種污泥預(yù)先處理的過程稱為污泥調(diào)理。

污泥調(diào)理對于所有污泥都適用，但不同的污泥所能夠達到的調(diào)理效果不同。污泥調(diào)理的方法很多，但主要的方法有化學(xué)調(diào)理法物理調(diào)理和。

調(diào)理的目的就是改善污泥脫水的性質(zhì)，減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力，加速污泥脫水過程。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理水分名稱含義份額去除方法間隙水/空隙水/自由水存在于污泥顆粒（絮體）空隙間的游離水。并不與污泥直接結(jié)合70％脫除容易，如重力沉降毛細結(jié)合水/毛細水污泥顆粒間毛細管內(nèi)包含的水(只有靠外力使毛細孔發(fā)生變形)20％施加外力，如離心沉降表面吸附水(吸附水)吸附在固形粒子表面，能隨固形粒子同時移動10％脫除較難，機械法或物理化學(xué)法（如混凝）內(nèi)部水/結(jié)合水微生物細胞內(nèi)的水分不可用機械方法，可用生物分解和加熱方法去除含水率污泥狀態(tài)90％以上幾乎為液體80%-90％粥狀物70%-80％柔軟狀60%-70％幾乎為固體50％黏土狀污泥含水率與狀態(tài)第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理1.化學(xué)調(diào)理方法化學(xué)調(diào)理就是在需要脫水的污泥中加入化學(xué)混凝藥劑，使污泥顆粒，包括細小的顆粒及膠體顆粒凝聚、絮凝，以改善其脫水性能。所以需要設(shè)置藥劑溶解、配制、投加設(shè)備。2.物理調(diào)理法物理調(diào)理是向被調(diào)理的污泥中投加不會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，如投加焚燒后的污泥，或者粉煤灰，作為污泥的“支架”結(jié)構(gòu)，以降低或者改善污泥的可壓縮性。物理調(diào)理主要采用的物質(zhì)有：煙道灰、硅藻土、焚燒后的污泥灰、粉煤灰等，其中以煙道灰效果最好。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理3.熱工調(diào)理法（1）熱處理法對污泥加熱可加速粒子的熱運動，提高粒子碰撞和結(jié)合的頻率，達到粒子相互間的凝聚。同時污泥中的細胞體受熱膨脹而破裂，釋放出蛋白質(zhì)和膠質(zhì)、礦物質(zhì)和細胞膜碎片。膠體結(jié)構(gòu)被破壞，大量釋放出內(nèi)部結(jié)合水，產(chǎn)生脫水收縮作用。進而釋放出的有機物在高溫下受熱水解、溶化，形成由可溶性聚縮氨酸、氨氮、揮發(fā)酸及碳水化合物組成的茶褐色液體。熱調(diào)質(zhì)效果取決于污泥的性質(zhì)、溫度和處理時間等條件。（2）冷凍法冷凍熔解法是將含大量水分的污泥冷凍，使溫度下降到凝固點以下，污泥開始凍結(jié)，然后加熱熔解。污泥經(jīng)過冷凍-熔解過程，由于溫度發(fā)生大幅度變化，使膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚，顆粒由細變大，失去了毛細狀態(tài)。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮

污泥的含水率很高（二沉污泥99%，初沉污泥97％），體積很大，這對輸送和后續(xù)處理（如消化）都將造成困難，因此必須進行濃縮。

污泥濃縮就是去除污泥中一部分液體，以增加固體物質(zhì)的含量，縮小污泥的體積。減量化

污泥的含水率由99％降至96%，體積可減小到原來的1/4，但仍然保持其流動性，可用泵輸送，降低運輸費用。濃縮是污泥減量化最有效辦法，特別對剩余污泥的處理，尤其不可缺少。目的：減量化第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮重力濃縮

依靠重力作用將污泥中的固體與水分離。此法應(yīng)用最為廣泛，適用于濃縮比重較大的污泥和沉渣，主要濃縮初沉污泥和剩余活性污泥。輻流式往泵房第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮氣浮濃縮

通過某種方法產(chǎn)生大量的微氣泡，依靠這些微氣泡附著在污泥顆粒的周圍，通過減小顆粒的比重，形成上浮污泥層，將上浮污泥層撇除到污泥槽，下層液體回流到廢水處理流程中。適用：含固量低的污泥濃縮，一般含水率99.5～99％；易發(fā)生膨脹的、易發(fā)酵的剩余活性污泥。（99.5～99％可濃縮到94～96％，好于重力濃縮）

第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮離心濃縮原理：離心濃縮法是利用污泥中固、液比重不同，在旋轉(zhuǎn)時具有不同的離心力這一原理進行分離和濃縮的。特點：由于離心力是重力的500～3000倍，因此離心濃縮時間很短，十幾分鐘。占地面積小，造價低，但運行和機械維修費用較高。三種方法中，離心濃縮得到的污泥含水率最低。效果：99.5％可濃縮到94％。型式：倒錐形轉(zhuǎn)盤式、螺旋式和筐式。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定污泥消化處理→生物處理通過微生物的新陳代謝作用，將污泥中的有機物一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)（無機物或簡單有機物）基本因素：作用者、作用對象和環(huán)境條件作用者微生物，特別是其中的細菌。三類細菌（根據(jù)生化反應(yīng)中氧氣的需求）：好氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌；兩類處理：好氧生物處理；厭氧生物處理。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化

原理：利用兼性（厭氧）菌和（專性）厭氧菌進行厭氧生化反應(yīng)，分解污泥中有機物質(zhì)的一種污泥處理工藝。污泥厭氧消化的機理與廢水厭氧消化的相同

功能：

利用微生物代謝作用，使污泥中有機物質(zhì)穩(wěn)定化，減少污泥體積，降低污泥中病原體數(shù)量；減量化穩(wěn)定化無害化

在污泥消化過程中將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣（生物質(zhì)能源），可作為能源利用，使污泥資源化。資源化污泥經(jīng)消化后，其中的部分有機氮轉(zhuǎn)化成了氨氮，提高了污泥肥效。資源化第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化1.低負荷消化－常規(guī)中溫消化排泥進泥沼氣

污泥不經(jīng)加熱直接進入間歇運行的消化池，池內(nèi)不設(shè)攪拌裝置，利用沼氣氣泡攪拌污泥。由于攪拌作用不充分，因此，池內(nèi)分成浮渣區(qū)、上清液和污泥區(qū)。穩(wěn)定的污泥由池底周期性排出，上清液回到水處理流程的前端進行處理，沼氣從池頂收集導(dǎo)出。固體負荷0.4-1.6kgVSS/(m3.d)。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化2.

高負荷消化（高速消化池）同傳統(tǒng)低負荷消化相比，主要體現(xiàn)加熱、攪拌和破渣。優(yōu)點：進料速度穩(wěn)定，其攪拌、污泥投配及熟污泥排除等連續(xù)，池大部分區(qū)域可保持一致條件，使消化池體積減小，消化過程穩(wěn)定性得到提高。不分層，全池活躍消化。消化時間為低負荷1/3（10-15d），固體負荷提高4-6倍。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化蒸汽噴射器進泥管進泥管排泥管中位管貯罐壓縮機蒸汽噴射器水射器污泥氣攪拌＋蒸汽攪拌＋水力攪拌、蒸汽直接加熱、上進下直排水射器也稱為水力提升器污泥氣攪拌第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化3.兩級消化階段一：加熱、攪拌、產(chǎn)氣和除渣，池溫33～35oC；階段二：不加熱、不攪拌，利用第一階段污泥的余熱，使池溫保持在24～26oC，繼續(xù)進行消化、濃縮和排出上清液。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定好氧消化對初沉、二沉或混合污泥進行曝氣充氧，使有機物進行生物氧化，最終產(chǎn)生二氧化碳和水。第二節(jié)污泥的脫水及干化

污泥經(jīng)過濃縮和消化后，尚含水95％～96％。為進一步處理處置，必須對污泥進行脫水處理－－污泥含水率降至80％～85％，體積減少為原來的1/10以下。脫水后的泥塊具有固體特性，便于運輸和最終處置利用。將脫水污泥的含水率進一步降低，50％～65％以下，稱為干化?？蓪⒏苫勰喟b成袋，以商品出售。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥脫水機械脫水自然干化真空過濾壓濾離心第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場（1）定義：通過滲濾或蒸發(fā)等作用，從污泥中去除大部分水分的過程即為污泥干化。污泥干化的主要構(gòu)筑物是干化場/干化床/曬泥場。（2）干化場分類人工濾層干化場－－需人工鋪設(shè)濾層，又分為敞開式～和有蓋式～。自然濾層干化場－－適用于自然土質(zhì)滲透性能好、地下水位低的地區(qū)。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場（3）干化場的脫水特點及其影響因素脫水特點：污泥在干化場上是借助上部蒸發(fā)、底部滲透、中部放泄和人工潷除等過程來實現(xiàn)。滲透過程在污泥排入后2~3h完成，可使污泥含水率降至約85%。此后水分只能依靠蒸發(fā)脫水，經(jīng)數(shù)周后，含水率可降低至75%左右。干化期由數(shù)周到數(shù)月。

影響因素：

①氣候條件：氣溫、濕度、風(fēng)速、日曬

②污泥性質(zhì)：第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機械脫水

以過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差為動力，使污泥水分被強制通過過濾介質(zhì)，形成濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上，形成濾餅，從而達到脫水的目的。

在過濾介質(zhì)一側(cè)造成負壓，另側(cè)常壓－－真空過濾；在過濾介質(zhì)一側(cè)加壓，另側(cè)常壓－－壓濾；通過離心力造成壓差－－離心脫水。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機械脫水--壓濾機

板框由濾布相間，可動端把板、框、布壓緊，板框之間形成一個濾室。板框上部均開小孔，形成了污泥通道。污泥在0.4~0.8MPa作用下，進入通道，再進入濾室；濾液排出，濾餅在濾室內(nèi)。濾餅填滿濾室時，結(jié)束。進泥固定端板濾布可動端板濾液排出口第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機械脫水--壓濾機進泥固定端板濾布可動端板濾液排出口污泥注入、壓濾、濾餅去除、介質(zhì)沖洗和濾機閉合。板框板框板框第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機械脫水--離心過濾機原理：利用污泥顆粒與水的密度不同，在相同離心力作用下產(chǎn)生不同的離心加速度，從而導(dǎo)致污泥固液分離，實現(xiàn)脫水。在美國和歐洲運用廣泛。結(jié)構(gòu)形式：轉(zhuǎn)筒式、盤式，轉(zhuǎn)筒最為常用。特點：連續(xù)生產(chǎn)，操作方便，但污泥預(yù)處理要求高。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機械脫水--離心過濾機泥餅分離液污泥驅(qū)動輪轉(zhuǎn)筒變速箱臥式螺旋轉(zhuǎn)筒離心機第三節(jié)污泥的脫水及干化3.2污泥烘干

污泥經(jīng)過自然干化或機械脫水后，尚有45～85％的含水率，體積與重量仍然很大，可采用干燥或焚燒進一步脫水干化。經(jīng)干燥后，污泥含水率可降低至10％；經(jīng)焚燒后，污泥的含水率可降至為0，有機物得以高溫氧化，從而使污泥體積與重量最大限度地減小，衛(wèi)生條件大為提高。