污泥的浓缩与脱水固体废物处理与处置教学.pptx

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1、1教教 学学 要要 求求主要教学内容及要求：5.1概述5.2污泥的浓缩、稳定、调理、机械脱水5.3其他处理技术（热干燥、超声波处理等）5.4污泥的处置技术u理解掌握：污泥浓缩与脱水常用方法的基理解掌握：污泥浓缩与脱水常用方法的基本原理本原理u掌握：浓缩与脱水所用设备与装置的技术掌握：浓缩与脱水所用设备与装置的技术性能及常用工艺、污泥的处置性能及常用工艺、污泥的处置第1页/共112页25.1 5.1 污泥（污泥（SludgeSludge）概述）概述u废水处理中无论哪种方法都或多或少会产生沉淀物、颗粒物和漂浮物等，形成污泥。u如在活性污泥法处理废水时，剩余活性污泥体积通常只占到处理废水体积1以下，

2、但污泥处理设施的投资却占到总投资的30-40，甚至超过50。u因此，无论从污染物净化的完善程度、废水处理技术开发中的重要性及投资比例，污泥处理占有十分重要的地位，有人形象地将污泥处理比作废水处理过程的两大车轮，缺一不可，必须引起高度重视。第2页/共112页3污泥的产生在工业废水和生活污水的处理过程中，通常要截留相当数量的悬浮物质，这些物质统称为污泥固体。形成污泥固体的悬浮物质，可以是废水中早已存在的，也可以是废水处理过程中逐渐形成的。污泥固体与水的混合体通称为污泥，但有时把含有机物为主的叫污泥（亲水性污泥），而把含无机物为主的叫泥渣（疏水性污泥）。第3页/共112页45.1.1污泥(sewag

3、esludge)的种类和性质这里的污泥主要是指水处理过程中产生的污泥，根据来源及水处理方法的不同，可以分为三大类，并可进一步分类 初沉污泥生活污水污泥沉淀污泥混凝沉淀 沉淀污泥 腐殖污泥污泥工业废水污泥生物处理污泥 剩余活性污泥给水污泥第4页/共112页5污泥的种类和性质污泥的组成、性质和数量主要取决于废水的来源，同时还和废水处理工艺有密切关系。初次沉淀污泥 来自初次沉淀池，其性质随废水的成分而异。腐殖污泥与剩余活性污泥 来自生物膜法与活性污泥法后的二次沉淀池。前者称腐殖污泥，后者称剩余活性污泥。消化污泥 初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥经厌氧消化处理后的污泥。化学污泥 用混凝、化学沉淀等

4、化学法处理废水，所产生的污泥称为化学污泥。第5页/共112页6污泥的理化性质（1）污泥固体的组成污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分。前者叫溶解固体，后者叫悬浮固体。总固体、溶解固体和悬浮固体，又各分为稳定性固体和挥发固体。挥发固体是指在600600下能被氧化，并以气体产物逸出的那部分固体，它通常用来表示污泥中的有机物含量。污泥固体浓度常用mg/Lmg/L表示，也可用重量百分数表示。第6页/共112页7污泥的理化性质（2）污泥比重污泥比重：指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥比重主要取决于含水率和污泥固体的比重。污泥固体比重愈大，含水率愈低，则污泥的比重就愈大。生活污泥及类似的工业污

5、泥的比重一般略大于1 1。工业污泥的比重往往很大。第7页/共112页8污泥的理化性质（3）有机物含量第8页/共112页9污泥的理化性质（4）养分与热值第9页/共112页10污泥的理化性质（5）重金属含量第10页/共112页11污泥的理化性质（6）污泥的含水性能污泥中水的百分含量叫含水率。固体重量比()十含水率(%)(%)100(%)100(%)，例如固体浓度为7%7%，则含水率为9393。由于多数污泥都由亲水固体组成，因此含水率一般都很高。例如：初沉污泥的含水率一般约为97.5%97.5%，活性污泥的含水率则都在99%99%以上。第11页/共112页12污泥含水率与种类的关系第12页/共112

6、页13污泥含水率与状态的关系第13页/共112页14含水率与体积变化第14页/共112页15含水率与体积变化关系第15页/共112页16理化性质总述污泥中含有较多的有机物，可以用来改善土壤结构，提高保水性能和保肥能力，是良好的土壤改良剂；污泥又含较多的氮、磷、钾等植物养分，可以作为肥料；污泥也有较高热值，干燥后相当于褐煤，可以直接当燃料或发酵产生沼气作燃气使用等。重金属含量则因处理污水来源不同而有很大的区别，重金属含量过高则将极大限制污泥的综合利用。第16页/共112页175.1.2 5.1.2 污泥中的水分及其分离方法污泥中的水分及其分离方法按水分在污泥中的存在形式可分为四种（图5-1）l间

7、隙水：颗粒间中的水，约占70%左右；l毛细管结合水：颗粒间隙形成的毛细管中的水，约占20%左右；l表面吸附水：颗粒表面的水，约占7%左右；l内部水：颗粒内部或微生物细胞内的水，约占3%左右。脱水时的难易程度依次为：内部水表面吸附水楔形毛细管结合水裂纹毛细管结合水间隙水第17页/共112页18污泥脱水的难易除了与水分在污泥中的存在形式有关外，还与污泥颗粒的大小和有机物含量有关。污泥颗粒越细、有机物含量越高，其脱水的难度就越大。为了改善污泥的脱水性能，常采用污泥消化或化学调理等方法。生产实践表明，污泥脱水用单方法很难奏效，必须采用几种方法配合使用，才能收到良好的脱水效果。常用的几种脱水方法及效果见

8、表5-1。图图5-15-1污泥水分的存在形式污泥水分的存在形式第18页/共112页19污泥中水分的去除方法间隙水（70%70%）：存在于污泥絮体空隙之间，可借助将污泥固体浓缩得以去除。毛细水（20%20%）：粘附于单个粒子之间，必须施加更大的外力，使毛细孔发生变形后，才能将其部分去除。表面吸附水（7%7%）：需要通过化学作用或热处理，改变污泥固体的化学结构和水分子状态，方能将其去除。内部水（3%3%）：存在于微生物细胞内，只有在细胞破裂后，始能去除，可采用焚烧等手段。第19页/共112页20表5-1常用的脱水方法及效果脱水方法脱水方法含水率（含水率（%)%)推动力推动力能耗（能耗（kW*h/m

9、kW*h/m3 3污泥水）污泥水）脱水后的污泥脱水后的污泥状态状态浓缩浓缩重力浓缩重力浓缩95-9795-97重力重力0.001-0.010.001-0.01近似糊状近似糊状气浮浓缩气浮浓缩浮力浮力离心浓缩离心浓缩离心力离心力机械脱水机械脱水真空过滤真空过滤60-8560-85负压负压110110泥饼泥饼压力过滤压力过滤56-7056-70压力压力泥饼泥饼滚压过滤滚压过滤78-8678-86压力压力泥饼泥饼离心过滤离心过滤80-8580-85离心力离心力泥饼泥饼水中造粒水中造粒82-8682-86化学、机械化学、机械干化干化冷冻，湿式冷冻，湿式热能热能10001000氧化、热处理氧化、热处理干

10、燥干燥10-4010-40热能热能颗粒颗粒焚烧焚烧0-100-10热能热能灰灰第20页/共112页215.1.3污泥的资源化利用污泥脱水后就要解决污泥的出路问题。污泥的利用污泥中含有很多有用物质，看通过以下途径加以利用（1）建筑材料污泥焚烧灰掺加粘土和硅砂制砖；或在剩余活动性污泥中加进木屑、玻璃纤维制板材；以无机物为主要成分的沉渣，可用来铺路和填坑。（2）农肥如果污泥中重金属离子含量在容许范围以内，可直接用作农肥。（3）沼气有机污泥经过厌氧发酵分解后产生的沼气，可为能源。此外，污泥中蛋白质可作饲料或从中提取维生素B18、维生素A和维生素B等化学药物。第21页/共112页225.1.4 5.1.

11、4 污泥的处置污泥的处置由于某些因素无法采用污泥利用或产品回收的方法，就不得不考虑污泥的处置。（1）填埋污泥单独填埋或与城市垃圾一起填埋是一种可以考虑的方法。但在填埋前应经过稳定化处理。选择填埋场地时应注意该处的地质、水文条件和土壤条件，不至使地下水受到污染，且应和土地利用规划相结合。（2）焚烧污泥焚烧不仅可使有机固体量和污泥体积大幅度地减小而且还可以达到灭菌目的。（3）海洋投弃某些国家采用海洋投弃法，至于应用什么投放形式好，对环境影响如何要结合具体情况进行确定。第22页/共112页23污泥处理处置的一般原则减量化污泥因含水率高导致体积庞大，不利于贮存、运输和消纳，降低水含量十分重要资源化植物

12、养分、热值等有益成份含量较高，尽可能综合利用无害化常含有病原微生物、腐败质及重金属离子等有害物质，必须控制和稳定化第23页/共112页24第24页/共112页255.2污泥的浓缩、调理、机械脱水5.2.1污泥的浓缩5.2.2污泥的调理5.2.3污泥的稳定5.2.4污泥的脱水第25页/共112页26污泥的处理与处置流程图污泥的处理与处置流程图第26页/共112页275.2.1污泥的浓缩（thickening）u污泥的浓缩是为了减容，为污泥的后续处理创造条件，故它是预处理作业，由于方法简单，成本低，又是必须的作业。u污泥浓缩脱水的主要对象是间隙水，它占污泥含水总量的65-85，因此，浓缩是减少污泥

13、体积最经济有效的方法。u污泥浓缩的方法主要有三种：重力浓缩，气浮浓缩，离心浓缩。其中，应用最多的是重力浓缩。第27页/共112页28（1 1）重力浓缩法）重力浓缩法 利用重力作用的自然沉降分离方式，不需要外加能量，是一种最节能的污泥浓缩方法。重力浓缩本质上是一种沉降分离工艺，属压缩沉降。但是浓缩率的变化比较大，对后续脱水工艺有影响。重力浓缩的合理设计和运行取决于对污泥沉降特性的正确掌握。第28页/共112页29重力沉降的形态固体颗粒浓度很低时，发生自由沉降，粒子与粒子间不产生干扰。固体浓度增大，各粒子之间相互产生干扰，沉降速度比自由沉降时慢，这种现象称为干涉沉降。固体浓度再增大，很快出现沉降层

14、，但沉降速度由于粒子之间的相互干扰，比成层沉降更慢，而且随着固体浓度的增大而愈来愈慢，称为集合沉降。固体浓度非常大或者如减速沉降终了后，固体粒子都堆积在沉降槽的底部。下部的粒子受到上部粒子的重力作用而压缩，粒子层变形，粒子间隙间的水分被挤出界面，粒子之间相互接触更紧密悬浮液得到浓缩，这种现象称为压缩沉降。重力浓缩池中的沉降为后两种沉降方式。第29页/共112页30重力沉降过程中最上面为清水层；其下为浓度均匀的匀降层；再下面为浓度渐变的过渡层；最下面是浓度又趋均匀的压缩层。四层之间有三个界面。随着时间的转移，界面I(I(浑液面)以等速v v下沉；界面和界面分别以变速v v和v v上升。到某一时刻

15、，界面和首先重合，匀降层消失，浑液面由匀速下降转入变速下降，并且速度逐渐减慢。此后不久，界面又与浑液面重合，此时的浑液面叫临界面，其上为清水区，下面是的压缩层。一般认为，临界面的出现，标志着浓缩过程的开始，之前属于澄清过程。重力沉降过程第30页/共112页31不同沉降过程示意图A澄清区；B沉降区；C过渡区；D 压缩区清水区，此处等于出水的水质开始时在搅拌的作用下是分布均匀沉降区和清水区有明显的界面，沉降的过程是该界面以等速下沉压缩区，该区内浓度基本相同，但比沉淀区高过渡区，该区内浓度随深度变化沉降区，该区内浓度基本相同，且不随时间变化第31页/共112页32第32页/共112页33设备 通常采

16、用连续式浓缩池（图5-3）主要参数直径从6（m）100(m)100(m)小直径（1.81.820m20m）：中心传动 大直径（20m20m）：周边传动 搅拌速度：线速度2 220cm/s20cm/s 停留时间：6 68 8小时，太长，厌氧发酵强化措施 a.a.加倾斜板，增大沉降面积，缩短沉降距离。b.b.加絮凝剂，效果：由固体含量0.30.32.5%2.5%提高到3 36%6%优点：操作、管理好，费用低。缺点：占地面积大，效率低。第33页/共112页34图5-3连续式浓缩池(continuousthickeners)1-中心进料管；2-上清液溢流堰；3-底流排出管；4-刮泥机；5-搅动栅第34

17、页/共112页35重力浓缩的工艺参数设计重力浓缩池时，一般先进行污泥的静态沉降试验，掌握沉降特性，得出设计参数。重力浓缩池的主要设计参数是：(1)浓缩池的固体通量(固体过流率，即单位时间内通过浓缩池任一断面上单位面积的干固体重量，单位是kg/(m2h)或kg/(m2d)；(2)面积水力负荷，即单位时间内单位表面积上溢流出的上清液流量，单位为m3/(m2h)或m3/(m2d)；(3)固体物在浓缩池中的水力停留时间(h或d)。第35页/共112页36重力浓缩池的设计（1）浓缩池面积(A)固体通量核算：A=Q0C0/G面积水力负荷核算：A=Q0Pw/q，初沉污泥水力负荷可取1.2-1.6m3/(m2

18、h)，活性污泥水力负荷取0.2-0.4m3/(m2h)两种方法核算后，取最大值（同时满足水的澄清和污泥浓缩的要求）浓缩池深度(H)主要有澄清区和压缩区高度决定。要满足固体不随溢流水流出，澄清区高度不宜小于2-3米，总深度一般采用4米。第36页/共112页37重力浓缩池的设计（2）水力停留时间(T)由物料平衡计算为：T=AH/Q0一般控制在10-16h为宜，太长污泥会膨胀上浮。固需核算出水力停留时间的合理性，否则需对给泥量、池面积和深度进行调整。搅拌速度搅拌机的转数要兼顾集泥效果和安装在齿耙上部支架所产生的搅拌效果，其最佳转数的确定目前还没有计算方法，操作人员应在运行实践中摸索出最佳控制的范围。

19、第37页/共112页38重力浓缩池的构造污泥浓缩装置是以获得高浓度污泥渣为主要目的，所以在结构上与获得澄清液为主的沉淀装置不同。前者以处理浓悬浮液为主，刮泥板与池底的间隙和负荷比较大。污泥浓缩装置的运行分为连续式和间歇式两种，大型污泥浓缩装置都为连续式。为了减少设备的占地面积，还开发了多层辐射式浓缩他，实际上是将单层浓缩池重叠，所以多层的结构与单层浓缩池相同第38页/共112页39辐流式中心传动浓缩池第39页/共112页40多层辐流式浓缩池第40页/共112页41重力浓缩的缺陷重力浓缩利用固体与液体的密度差进行压缩沉降，一般固体与水的密度差愈大，重力浓缩的效果愈好。初沉污泥的密度平均为1.02

20、-1.03gcm3，因而初沉污泥容易实现重力浓缩。活性污泥的密度约在1.000-1.005g/cm3，当污泥处于膨胀状态时，其密度甚至会小于水，重力浓缩的效果比较差。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。第41页/共112页42（2 2）气浮浓缩）气浮浓缩气浮浓缩：利用空气改变固体密度，使其小于水的密度以产生上浮的原动力，达到固液分离。在一定温度下，空气在水中的溶解度与压力成正比。当压力降低时，溶解的空气会从水中释放出来，会形成许多微细的气泡，粘附在污泥絮体的周围，使污泥絮体密度减小。因此，气浮的关键在于产生微气泡，并使其稳定地附着在污泥絮体上面产

21、生上浮作用。活性污泥虽然是亲水性的，但由于能形成絮体，污泥颗粒在絮凝过程中能捕集气泡，絮体的捕集作用和吸附作用，足以使污泥颗粒表面附着大量气泡，从而使絮体的密度减轻而达到气浮的目的。第42页/共112页43第43页/共112页44（3 3）离心浓缩法）离心浓缩法(centrifugal thickening)(centrifugal thickening)利用离心力增大污泥中固态颗粒和水的密度差以达到固液分离的浓缩方法。（图5-5）图图5-55-5离心浓缩机示意图离心浓缩机示意图(a).倒锥分离板形离心机；(b).螺旋卸料离心机第44页/共112页45u三种浓缩法的比较重力浓缩法：操作简单，处

22、理费用低；但：占地面积大，效率低(36)气浮浓缩法：效率高（5 57 7）速度快（时间为重力法的1 13 3）污泥稳定性好，（混入了空气，不易腐败）但：基建费和操作费用高，管理复杂。离心浓缩法：效率高（污泥可被浓缩到74747878）速度快（螺旋卸料型，直径300300400400处理速 度可达50m50m3 3/h/h 但：动力和维修管理费高，一般不采用；（美国用于活性污泥的浓缩）第45页/共112页465.2.2污泥的调理(adjustment)目的：为提高污泥的脱水和过滤性能，是脱水和过滤的预处理。内容：化学调理（加药调理），淘洗（洗涤）普通采用加热加压调理（蒸煮调理），冷冻融化调理受到

23、重视第46页/共112页47u化学调理污泥中的固态粒子均为水合物，基本上是一种稳定的胶体悬浮液胶粒具有很强的布朗运动，运动时，扩散层的配衡离子大部分脱离，胶粒表面产生剩余电荷，是为电动电位（电位）（如图5-6）相同的电性使之相互排斥，形成稳定分散体系。化学调理的目的是：通过加药，压缩双电层，达到脱稳作用通过加药，用桥连作用将其聚集为絮凝体（小变大）电位有有，实际上，污泥中的分散相全部都带负电。压缩双电层：采用高价阳离子凝聚剂：硫酸铝，聚合氯化铝。桥连作用：高分子絮凝剂，活性基团为阳离子，又有很高的聚合。如聚丙烯酰胺。第47页/共112页48聚丙烯酰胺（3絮凝剂）（CH2 CH ）n CO NH

24、2 这是一种非离子型絮凝剂，分子量一般为400800万，最高达1200万。活性基团为酰胺基，由于其非离子特性，可以在很宽的pH范围内使用，并对溶液中的金属离子不敏感。化学调理的作用实质上是通过加药使粒子由小变大，加速沉降过程。第48页/共112页49凝聚作用机制第49页/共112页50u淘洗（洗涤scrubbing）淘洗是将污泥与34倍污泥量的水混合而进行沉降分离的一种脱水方法。仅适用于消化污泥，目的在于降低其碱度和浓度：碱度：过量的OH离子使粒子表面荷同名负电荷相互排斥，呈稳定悬浮状态；浓度：浓度高，黏度大，阻碍沉降；稀，粘度小，越接近自由沉降。消化污泥：指厌氧消化产生的污泥，在厌氧发酵过程

25、中，会产生大 量 钙、镁、氨 的 重 碳 酸 盐，使 其 pH升 高（OH），这 种 污泥进行化学调理时，会消耗大量的凝聚剂。如：2FeCl3+3Ca(HCO3)2=2fe(OH)3+3CaCl2+6CO2 该反应消耗了作为凝聚剂的FeCl3，采用淘洗，可使FeCl3用量减少一半。第50页/共112页51二级逆流淘洗装置第51页/共112页52u 加热加压调理（热处理或蒸煮处理）通过加热加压，使部分有机物分解或水解，颗粒结构改变（内部水游离出来），以改善污泥的浓缩和脱水性能。高温热处理：温度170200 加压 11.5Mpa 反应时间 40120min 高温加热后再浓缩，含水率可降至8087；

26、污泥的容积可减少几十倍。低温热处理：温度150；常压 有机物不易水解，进入分离液的BOD约降低4050，不需二次处理，是主要发展方向。热处理优点：明显改善脱水性能，不需加药，可杀死病原菌。第52页/共112页53第53页/共112页54u 冷冻融化调理将污泥冷冻至-20后再融化，由于温度的大幅度变化，使胶体脱稳凝聚，水化膜破裂，内部水游离，从而大大提高污泥的沉淀和脱水性能。优点：能耗比热处理低，（冷冻473KJ/kg污泥，热处理753KJ/kg）有机物不分解，（不需对分离液二次处理）缺点：时间长（5h以上）设备：冷冻融化槽在进行冷冻融化调理时，冷冻速度具有如下影响：缓慢冷冻：可形成大的冰晶体，

27、融化时水易与固体分离快速冷冻：形成小的冰晶体，融化时水易被固体重新吸收。第54页/共112页555.2.3污泥的稳定二级处理和多数一级处理的污泥都含有大量有机物，投放到自然界，仍将受微生物的作用，继续对环境造成危害，所以需采取措施降低其有机物含量或使其暂时不产生分解，通常称之为污泥稳定。污泥稳定的方法有生物法和化学法。生物稳定就是在人工条件下加速微生物对有机物的分解，使之变成稳定的无机物或不易被生物降解的有机物的过程；化学稳定就是采用化学药剂杀死微生物，使有机物在短期内不致腐败的过程。第55页/共112页56主要方法：氯氧化法：利用高剂量的氯气将污泥化学氧化；石灰稳定：将污泥的pH值提高到12

28、或更高，产生不利于微生物生存的环境；热处理：污泥经受高温和高压时，释出结合水，最终形成固体凝结物。包括Porfeus法和低温湿式氧化法。厌氧消化：即在无氧的条件下，借兼性菌及专性厌氧细菌降解污泥中的有机污染物。好氧消化：使污泥中有机物被最终转化为C02和H20以及N03-、S042-等。两相厌氧消化：产酸相和产烷相分别在不同的生长环境内进行。目前国际上污泥稳定化处理总的方向是以厌氧消化为主，中国城市污水污泥处理采用的也是中温厌氧消化，主要先进技术和设备都是引进的。第56页/共112页57稳定技术稳定技术稳定技术稳定技术应用范围应用范围应用范围应用范围 特特特特 点点点点 缺缺缺缺 点点点点 氯

29、氧化氯氧化氯氧化氯氧化生生生生物物物物污污污污泥泥泥泥、化化化化粪池污泥粪池污泥粪池污泥粪池污泥污泥化学氧化污泥化学氧化污泥化学氧化污泥化学氧化污泥便于脱水污泥便于脱水污泥便于脱水污泥便于脱水费费费费用用用用高高高高昂昂昂昂；限限限限于于于于在在在在相相相相当当当当于于于于0.2m0.2m0.2m0.2m3 3 3 3.S.S.S.S-1 1 1 1或更小的处理厂或更小的处理厂或更小的处理厂或更小的处理厂石灰稳定石灰稳定石灰稳定石灰稳定无无无无机机机机污污污污泥泥泥泥、有有有有机污泥机污泥机污泥机污泥pHpHpHpH值值值值不不不不利利利利于于于于微微微微生生生生物物物物的的的的生生生生存存存

30、存，污污污污泥泥泥泥不会腐化、产生气味和危害健康不会腐化、产生气味和危害健康不会腐化、产生气味和危害健康不会腐化、产生气味和危害健康杀死病原体的效果较好杀死病原体的效果较好杀死病原体的效果较好杀死病原体的效果较好 稳稳稳稳定定定定单单单单位位位位质质质质量量量量污污污污泥泥泥泥所所所所需需需需要要要要的的的的石石石石灰灰灰灰量比脱水所需要的量要大量比脱水所需要的量要大量比脱水所需要的量要大量比脱水所需要的量要大热处理热处理热处理热处理生物污泥生物污泥生物污泥生物污泥既是稳定过程，也是调理过程既是稳定过程，也是调理过程既是稳定过程，也是调理过程既是稳定过程，也是调理过程能够不添加化学药品就迅速脱

31、水能够不添加化学药品就迅速脱水能够不添加化学药品就迅速脱水能够不添加化学药品就迅速脱水污泥的臭味被消除并消毒污泥的臭味被消除并消毒污泥的臭味被消除并消毒污泥的臭味被消除并消毒设设设设备备备备的的的的基基基基本本本本建建建建设设设设费费费费用用用用较较较较高高高高，宜宜宜宜于于于于污污污污泥泥泥泥大大大大规规规规模模模模处处处处理理理理，场场场场地地地地狭狭狭狭小小小小时时时时使使使使用受到限制用受到限制用受到限制用受到限制厌氧消化厌氧消化厌氧消化厌氧消化有机污泥有机污泥有机污泥有机污泥投资费用低投资费用低投资费用低投资费用低产生的甲烷气体可以利用产生的甲烷气体可以利用产生的甲烷气体可以利用产生

32、的甲烷气体可以利用污污污污泥泥泥泥难难难难于于于于用用用用机机机机械械械械法法法法脱脱脱脱水水水水；易易易易发发发发生生生生一一一一些些些些运运运运转转转转上上上上的的的的问问问问题题题题：有有有有臭臭臭臭味味味味，池池池池子一般要加盖子一般要加盖子一般要加盖子一般要加盖好氧消化好氧消化好氧消化好氧消化多多多多用用用用于于于于中中中中、小小小小型型型型生生生生活活活活污污污污水水水水处处处处理厂理厂理厂理厂上层澄清液中上层澄清液中上层澄清液中上层澄清液中BODBODBODBOD的浓度较低的浓度较低的浓度较低的浓度较低生生生生物物物物稳稳稳稳定定定定的的的的最最最最终终终终产产产产物物物物如如如

33、如腐腐腐腐殖殖殖殖土土土土没没没没有气味，易于处置有气味，易于处置有气味，易于处置有气味，易于处置产生的污泥易脱水产生的污泥易脱水产生的污泥易脱水产生的污泥易脱水污泥中可以利用的基本肥效较高污泥中可以利用的基本肥效较高污泥中可以利用的基本肥效较高污泥中可以利用的基本肥效较高 操作问题较少操作问题较少操作问题较少操作问题较少 设备费用较低设备费用较低设备费用较低设备费用较低提提提提供供供供氧氧氧氧气气气气的的的的动动动动力力力力费费费费用用用用较较较较高高高高；不不不不能能能能回回回回收收收收有有有有用用用用的的的的副副副副产产产产品品品品；去去去去除除除除寄寄寄寄生生生生虫虫虫虫卵和病原微生物

34、的效果差卵和病原微生物的效果差卵和病原微生物的效果差卵和病原微生物的效果差两相厌氧两相厌氧两相厌氧两相厌氧消化消化消化消化有机污泥有机污泥有机污泥有机污泥可可可可同同同同时时时时达达达达到到到到对对对对城城城城市市市市污污污污泥泥泥泥的的的的稳稳稳稳定定定定和和和和灭菌灭菌灭菌灭菌高温可缩短酸化时间高温可缩短酸化时间高温可缩短酸化时间高温可缩短酸化时间产产产产甲甲甲甲烷烷烷烷反反反反应应应应器器器器和和和和产产产产酸酸酸酸反反反反应应应应器器器器的的的的容容容容积积积积R R R R对对对对整整整整个个个个消消消消化化化化系系系系统统统统的的的的处处处处理理理理效效效效果果果果有有有有很很很很

35、大大大大的的的的影影影影响响响响，R R R R的的的的偏偏偏偏大大大大或或或或偏偏偏偏小小小小都都都都会会会会降低消化处理的效果降低消化处理的效果降低消化处理的效果降低消化处理的效果第57页/共112页58有机污泥经过消化之后，不仅有机污染物得到进一步的降解、稳定和利用，而且污泥数量减少，污泥的生物稳定性和脱水性大为改善。污泥的消化包括好氧消化和厌氧消化。好氧消化（aerobicdigestion）运行操作比较方便和稳定，处理过程中需排出的污泥量少。但运行费用大，能耗亦高。适用于污泥数量少、规模较小的处理厂。厌氧消化（anaerobicdigestion）成本低，能产生甲烷和有机肥料，不仅现

36、在是，而且未来仍将是应用最为广泛的污泥稳定化工艺。污泥的消化(Digestion)第58页/共112页59厌氧消化池常见的厌氧消化池有传统消化池和高速消化池，二者的主要区别在于后者要求搅拌，由此产生了两种完全不同的运行工况。传统消化池的缺点是，由于分层现象明显，使细菌和营养物得不到充分接触，因而负荷小、产气量低，兼之形成浮渣层占去有效容积，造成操作困难。高速消化池污泥处于完全混匀状态，克服了前者的缺点，增加了负荷和产气率。第59页/共112页60搅拌方式第60页/共112页61污泥的化学稳定（ChemicalStabilization）化学稳定是向污泥中投加化学药剂，以抑制和杀死微生物，消除污

37、泥可能对环境造成的危害(产生恶臭及传染疾病)，一般采用的方法有：(1)(1)石灰稳定法 用石灰使污泥的pHpH提高到111111.511.5，1515下接触4h4h，能杀死全部大肠杆菌及沙门氏伤寒杆菌。若采用石灰乳投加虽然产生的渣量大，但其脱水性好。(2)(2)氯稳定法 氯能杀死病菌，有较长期的稳定性。但pHpH低，过滤性差，而且氯化过程中常发生有毒的氯胺，给后续处置带来一定困难。第61页/共112页625.2.4污泥的脱水(dewatering)u概述污泥经浓缩后，含水率一般仍90。所以，浓缩只是脱水的预处理，而脱水才是污泥最重要的减量化手段。或者说，脱水才是污泥处置前不可缺少的预处理作业。

38、浓缩与脱水的比较浓缩：污泥的含泥量提高，但污泥的含水率仍大于含泥量；脱水：污泥的含水率降低，并且含水率低于含泥量。这种比较只是对固废中的污泥而言，若粒度较粗，含泥量较高，浓缩也可使含水率小于含泥量。第62页/共112页63u污泥脱水的类型污泥脱水的方法有：自然脱水，真空脱水，加压脱水、离心分离法脱水和湿法造粒法等。真空式：利用滤材两边的压差，如圆筒真空过滤机压榨式：利用机械挤压，如压滤机离心式：利用离心力，如离心过滤机第63页/共112页64污泥过滤实验污泥脱水目前最常用的方法是过滤。过滤脱水时，滤液必须克服过滤介质和滤饼的阻力。第64页/共112页65卡门公式第65页/共112页66l自然脱

39、水自然脱水是将污泥摊铺在由砂和石子铺垫的干化场上，通过蒸发、渗沥和溢流等方式实现脱水。干化场石子底部一般铺设有集水管，污泥中的水分大部分通过渗沥脱水，蒸发脱去的水分只占10左右。自然脱水虽然设备和运行成本低，但脱水时间长，受气候条件影响大，且由于污泥腐败产生恶臭和苍蝇，影响周围环境卫生，特别是恶臭，影响到干化场下风向几千米之远。因此只适用于村镇小型污水厂污泥处理。第66页/共112页67u真空过滤（vacuumfiltering）过滤机结构过滤机的结构见图5-7。过滤机主要有以下部分组成筒体；分配头；料浆槽；位于筒体下端,接纳被过滤的污泥。传动装置驱动筒体旋转。搅拌器为防止污泥沉淀，在料浆槽内

40、有往复摆动的搅拌嚣。滤布一般使用人造纤维布（锦纶、涤纶、丙纶、尼龙等）第67页/共112页68l工作原理工作原理见图5-9；仍以一个室为例：该过滤室随筒体旋转，开始处于筒体下部（浸在污泥中），过滤室经管子、喉管与分配头的I区接通，室内为负压。水透过滤布进入过滤室，被真空泵抽向机外，滤布表面形成滤饼。过滤室脱离液面后，进入脱水区（II），进一步脱水。进入区，为休止区，或为过渡区（正压与负压的转换）进入区，与分配头的鼓风管道相通，鼓风机将有正压的风吹入过滤室，吹落滤饼，并在进入料浆槽之前，清洗滤布。第68页/共112页69第69页/共112页70图5-10真空过滤工艺流程1过滤机；2气水分离器；3

41、风包；4真空泵；5鼓风机l l工艺流程工艺流程第70页/共112页71l 改进与发展圆筒真空过滤机技术成熟，应用广泛，运行稳定，但由于滤布紧贴在转鼓上，清洗不充分，易堵塞，影响其效率，其改进途径有：链带式转鼓真空过滤改善料浆性质第71页/共112页72u压滤脱水(pressure filtering)(pressure filtering)概念：利用机械压缩作用的过滤脱水方法。类型：自动板框压滤机：应用广泛；厢式全自动压滤机：成本高，仅用于特殊情况。自动板框压滤机(filterpresses)。结构（见图5-15）工艺过程（见图5-16）压紧进料压干卸料第72页/共112页73板框过滤脱水板框

42、压滤脱水（dewateringbyplateframepressfilter）是将带有滤液通路的滤板和滤框平行交替排列，每组滤板和滤框中间设有滤布。用可动端把滤板和滤框压紧，使滤板与滤板之间构成一个压滤室。污泥从进液口流入，水通过滤板从滤液排出口流出，泥饼堆积在框内滤布上，滤板和滤框松开后泥饼就很容易剥落下来。一个操作周期包括了：滤板、滤框关闭污泥压入过滤脱水滤板、滤框开启泥饼剥离滤布洗净。板框压滤机的优点是结构较简单，操作容易，运行稳定故障少；过滤面积选择范围灵活，且单位过滤面积占地较少；过滤推动力大，所得滤饼含水率低；对物料的适应性强，适用于各种污泥。其主要缺点是不能连续运行，处理量小，滤

43、布消耗大。因此，它适合于中小型污泥脱水处理的场合。第73页/共112页74第74页/共112页75u滚压脱水滚压过滤脱水（dewateringbyrollpressfilter）是利用滚压筒的压力和滤布的张力在滤布上榨去污泥中的水分。带式滚压过滤基本上由滤布和滚压筒组成，这种简单而又合理的结构是其成功的关键。滚压脱水采用的是连续压榨方式，一般有两种形式：对置式：见图516（a）滚压轴处于上下垂直的位置（图5-17a）。特点是：瞬时、连续、压力大、反复施压。水平式：见图516（b）滚压轴上下错开，利用滚轴的压力和滤布的张力的合力施压，并有剪切作用（图5-17b）。特点：连续受压、压力小、压榨时间

44、长。滚压脱水的特点滚压脱水前必须经化学调理，以降低粘性，经浓缩以降低流动性。优点：可连续操作（与压滤机相比）；滤饼含水率低（与真空过滤机比）。第75页/共112页76第76页/共112页77图5-16（a）对置式滚压脱水机第77页/共112页78图5-16（b）水平式滚压脱水机第78页/共112页79u离心脱水(centrifugal dewatering)(centrifugal dewatering)离心过滤机的圆筒高速旋转（12008500转分），使固态物料挤向筒壁，螺旋输送器慢速旋转将固态物料运往排料口。一般排料口小端为锥形，边输送边挤压，滤渣的含水率一般可达7080。优点：不需滤布，

45、不发生堵塞 缺点：机械磨损大，动力消耗大，噪音大。类型：有圆筒型、圆锥型和沉降过滤型三种 第79页/共112页80第80页/共112页81l脱水方式的比较几种脱水方式的比较见表5-2；由表5-2真空式：基建费用最低，但残留水分最高；压榨式：滤饼水分最低，电耗最高，其他费用次之；离心式：基建费和运转费最高，残留水分次之，应用不广。第81页/共112页82表5-2几种脱水方式的比较脱水方式脱水方式真空式真空式压榨式压榨式离心式离心式原理原理滤材两边的压差滤材两边的压差机械挤压机械挤压离心力离心力滤饼残留水分滤饼残留水分%70 8055 6574 80电耗消耗电耗消耗kwh/kg污泥污泥0.0370

46、.0550.013（日本）（日本）基建费日元吨基建费日元吨固体固体120026003000（日本）（日本）运转费运转费 日元吨日元吨固体固体115002100022000（日本）（日本）典型设备典型设备圆筒过滤机圆筒过滤机压滤机压滤机离心过滤机离心过滤机第82页/共112页835.3污泥的其他处理方法5.3.1污泥的热干燥、干化5.3.2超声波技术5.3.3湿式氧化法5.3.4超临界水氧化法5.3.5污泥的资源化技术第83页/共112页845.3.1污泥的热干燥、干化目的：去掉污泥中的部分水分，以适应不同处置的要求（1）将使得大量的潜在污染物可以重新得到利用（2）燃烧热值得到利用（3）制造建材

47、、土地利用主要过程：污泥干化是资源化利用的第一步1）蒸发过程：由于物料表面的水蒸气压低于介质（气体）中水蒸气分压，水分从物料表面移入介质。2）扩散过程：当物料表面水分被蒸发掉，形成物料表面的湿度低于物料内部湿度，此时，需要热量的推动力将水分从内部转移到表面。第84页/共112页85水 分 在 污 泥 中有4种存形式：自 由 水 分、间隙 水 分、表 面水 分 以 及 结 合水。水分在处理过程中的蒸发20世纪80年代，Muller、Satoetal以及Smollen等人对污泥的干燥特性进行了研究，发现其与晶体物质的干燥特性有很大的差异。第85页/共112页86现行的污泥热干燥处理技术直接热干燥技

48、术：又称对流热干燥技术装置：旋转式热干燥器、闪蒸热干燥器间接热干燥技术：传热效率及蒸发速率均不如直接热干燥技术装置：簿膜热干燥器，圆盘式热干燥器热干燥必要的工艺步骤 处理工艺：上料、干化、气固分离、粉尘捕集、湿分冷凝、固体输送和储存等。前处理设备：输送、储存、分离、粉碎、筛分、提升、混合、上料。第86页/共112页87热泵技术干化污泥的设备原理：热风干燥系统，通过循环热风与物料直接接触，提供蒸发水份热量，带走物料中的水份。第87页/共112页88NARATHERM桨式加热干燥工艺NARATHERM工艺是由得利满公司和GOUDA公司共同开发的桨式加热干燥工艺，是欧洲目前使用最广泛的加热工艺，其流

49、程简述如下：第88页/共112页89干燥器包括一个可加热的中空槽、两根或四根成对安装中空的传动轴、装于轴上许多楔形搅拌桨、桨顶端的刮板等。传热流体从同一侧进入中空槽、轴和桨的内部对所有可能与污泥接触的金属进行加热。成对的两根轴转向相反，桨叶齿形配合，可调转速的轴带动搅拌桨将污泥缓慢均匀的翻转搅拌。第89页/共112页90优点 若以处理一吨含水率60%污泥干化成含水率20的颗粒肥料为例，其能耗成本计算结果如下表所示：不同热不同热不同热不同热源干燥源干燥源干燥源干燥能源转能源转能源转能源转换效率换效率换效率换效率干燥干燥干燥干燥效率效率效率效率处理成处理成处理成处理成本（元）本（元）本（元）本（元

50、）能耗成能耗成能耗成能耗成本比例本比例本比例本比例操作简操作简操作简操作简易性易性易性易性环境环境环境环境污染污染污染污染干燥质量干燥质量干燥质量干燥质量控制控制控制控制热泵热泵热泵热泵CopCop4 40.960.9641411 1易易易易无无无无好好好好煤煤煤煤0.70.70.90.925250.610.61较复杂较复杂较复杂较复杂较重较重较重较重不易稳定不易稳定不易稳定不易稳定煤气煤气煤气煤气0.850.850.90.989892.172.17一般一般一般一般较轻较轻较轻较轻较好较好较好较好燃油燃油燃油燃油0.80.80.90.993932.272.27一般一般一般一般较轻较轻较轻较轻较