排水工程下册第四版.pptx

<p>,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Gao J.F.,CEEE;Beijing Tech,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Gao J.F.,CEEE;Beijing Tech,Municipal Sludge Digesters,污,泥,处,理,处,置,与,利,用,1/164,第8章 污泥处理,主要内容,（1）,污泥分类、性质及计算,（2）,污泥浓缩,（3）,污泥厌氧消化,（4）,污泥其它稳定办法,（5）,污泥调理,（6）,污泥干化与脱水,（7）,污泥干燥与焚化,（8）,污泥有效利用与最终处理,2/164,此次课内容:,（1）,污泥分类、性质及计算,（2）,污泥浓缩,此次课重点难点:,（1）污泥含水率改变对容积影响,（2）污泥浓缩方法,3/164,第一节 污泥分类、性质及排除,一、概述,1.污泥产量,约占,处理水量0.30.5,左右(以含水率为97计)。(量),2.污泥中物质,(1)有害有毒物质,：,寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子,等；,(2)有用物质：,植物营养原素(氮、磷、钾)、有机物及水分,等。,4/164,3.污泥处理目标,：,(1)使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；,(2)使有害有毒物质得到妥善处理或利用；,(3)使轻易腐化发臭有机物得到稳定处理；,(4)使有用物质能够得到综合利用，变害为利。,总之，污泥处理目标是使,污泥减量、稳定、无害化及综合利用,。,4.污泥处理费用,占水处理厂全部建设2050，甚至70。,5/164,5.污泥处理方案,(1),生污泥一浓缩一消化一自然干化一最终处置,(2),生污泥一浓缩一自然干化一堆肥一最终处置,(3),生污泥一浓缩一消化一机械脱水一最终处置,(4),生污泥一浓缩一机械脱水一干燥焚烧一最终处置,(5),生污泥一湿污泥池一最终处置,(6),生污泥一浓缩一消化一最终处置,上述生污泥指未经消化处理污泥,，详见后述。,6/164,污泥最终处置方法,包含作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改良；填地或投海；作为能源或建材；焚烧等。,污泥处理方案选择，应依据污泥性质与数量；投资情况与运行管理费用；环境保护要求及相关法律与法规；城市农业发展情况及当地气候条件等情况，综合考虑后选定。,7/164,二、污泥分类、性质及性质指标,1污泥分类与性质,(1)按成份分类,污泥 以有机物为主要成份,沉渣 以无机物为主要成份,8/164,(2)按起源不一样分,首次沉淀污泥,来自首次沉淀池,。,剩下活性污泥,来自活性污泥法后二次沉淀池。,腐殖污泥,来自生物膜法后二次沉淀池,。,以上3种污泥可统称,为生污泥或新鲜污泥，这是污泥处理主要对象,消化污泥,生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。,化学污泥,用化学沉淀法处理污水后产生沉淀物称为化学污泥或化学沉渣。,9/164,2污泥性质指标,用于表示污泥性质主要指标有：,(1)污泥含水率,(2)挥发性固体,(3)可消化程度,(4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度,(5)污泥肥分,(6)污泥重金属离子含量,10/164,污泥中所含水分重量与污泥总重量之比百分数称为污泥含水率。,污泥含水率普通都很高，比重靠近于1。污泥体积、重量及所含固体物浓度之间关系，可用下式表示：,式中,p,1,，V,1,，W,l,，C,l,：污泥含水率为p,1,时污泥体积、重量与固体物浓度；,p,2,，V,2,，W,2,，C,2,：污泥含水率变为p,2,时污泥体积、重量与固体物浓度。,(1)污泥含水率,11/164,例题:污泥含水率从97.5降低到95时，求污泥体积,解 由,可见污泥含水率从97.5降低至95，体积降低二分之一。,上式适合用于含水率,大于65,污泥。因含水率低于65以后，体积内出现很多气泡，体积与重量不再符合上式关系。,12/164,(2)挥发性固体(或称灼烧减重)和灰分(或称灼烧残渣),挥发性固体近似地等于有机物含量；灰分表示无机物含量。,(3)可消化程度,表示污泥中可被消化降解有机物数量。,R,d,可消化程度，；,p,S,l,，p,S,2,分别表示生污泥及消化污泥无机物含量，；,p,V,1,，p,V,2,分别表示生污泥及消化污泥有机物含量，。,13/164,式中,V,d,消化污泥量，m,3,d；,p,d,消化污泥含水率，取周平均值,V,l,生污泥量，m,3,d，取周平均值；,p,1,生污泥含水率，取周平均值；,p,V,1,生污泥有机物含量，；,R,d,可消化程度，取周平均值。,所以消化污泥量可用下式计算：,14/164,(4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度,湿污泥重量等于污泥所含水分重量与干固体重量之和。,湿污泥比重等于湿污泥重量与同体积水重量之比值。因为水相对密度为1，所以湿污泥相对密度 可用下式计算：,15/164,式中:,湿污泥相对密度；,p:湿污泥含水率，；,污泥中干固体物质平均相对密度，即干污泥相对密度,干固体中，有机物(即挥发性固体)所占百分比及其相对密度分别用,p,v,，,v,表示，无机物(即灰分)相对密度用,r,f,表示，则干污泥平均相对密度,r,s,可用下式计算：,16/164,有机物相对密度普通等于1，无机物相对密度约为2.52.65，以2.5计，则上式可简化,故湿污泥相对密度为,确定湿污泥相对密度和干污泥相对密度，对于浓缩池设计、污泥运输及后续处理，都有实用价值,17/164,例2 已知首次沉淀池污泥含水率为95，有机物含量为65。求干污泥,相对密度,和湿污泥,相对密度,。,解：干污泥,相对密度,用下式计算,湿污泥,相对密度,用下式计算,18/164,(5)污泥肥分,污泥中含有大量植物生长所必需肥分(氮、磷、钾)、微量元素及土壤改良剂(有机腐殖质)。我国城市污水处理厂各种污泥所含肥分见下表。,我国城市污水处理厂污泥肥份表,污泥类别,总氮(%),磷,(以P,2,O,5,计）(),钾,（以K,2,O计）(),有机物(),初沉污泥,23,13,0.10.5,5060,活性污泥,3.37.7,0.784.3,0.220.44,6070,消化污泥,1.63.4,0.60.8,2530,19/164,(6)污泥重金属离子含量,污泥中重金属离子含量，,决定于城市污水中工业废水所占百分比及工业性质。,污水经二级处理后，污水中重金属离子约有,50,以上转移到污泥中。所以污泥中重金属离子含量普通都较高。,故当污泥作为肥料使用时，要注意重金属离子含量是否超出我国农林业部要求农用污泥标准。,下表列举我国城市污水处理厂污泥中重金属含量范围。,20/164,重金属离子名称,Hg,汞,Cd,镉,Cr,铬,Pb,铅,As,砷,Zn,锌,Cu,铜,Ni,镍,含量范围,4.63-138,3.6-24.1,9.2-,540,85-2400,12.4-560,300-1119,55-460,30-47.5,农林业部农用污泥标准,(GB4284-84),5,5,600,300,75,500,250,100,酸性土壤pH6.5;,中性或碱性土壤pH6.5,15,20,1000,1000,75,1000,500,200,我国城市污水处理厂污泥中重金属成份及含量(mg/Kg),21/164,3.污泥量、污泥水力特征及输送计算,（1）污泥量,首次沉淀污泥量,式中,V,：首次沉淀污泥量，m,3,/d；,Q,：污水流量；m,3,d；：去除率，；,C,0,：进水悬浮物浓度，mg/L；,p,：污泥含水率，；,：沉淀污泥密度，以1000kg/m,3,计。,上式适合用于首次沉淀池，二次沉淀池污泥量也可近似地按该式计算，以80计。,22/164,剩下活性污泥量还可用用下式进行计算，,消化污泥量,23/164,1）污泥输送方法,管道(压力管道或重力管道),卡车,驳船,以及它们组合方法。,采取何种方法决定于污泥数量与性质；污泥处理方案；输送距离与费用；最终处置与利用方式等原因。,（2）污泥输送,24/164,管道、卡车、驳船输送综合经济比较表,投资,管理费,输送1m成本,管道输送,1,1,1,驳船装运,0.821.30,2.604.00,6,卡车输送,2.257.00,27.034.0,30,25/164,2)污泥输送设备,a.隔膜泵,b.旋转螺栓泵,c.螺旋泵,d.混流泵,e.多级柱塞泵,f.离心泵,26/164,（3）、污泥流动水力特征与水力计算,1）、污泥流动水力特征,污泥在含水率较高(高于99)状态下，属于牛顿流体，流动特征靠近于水流。,伴随固体浓度增高，污泥流动显示出半塑性或塑性流体特征，必须克服初始剪力,0,以后才能开始流动，固体浓度越高，,0,值也越大。,27/164,所以污泥流动特征不一样于水流。污泥流动阻力，在层流条件下，因为,0,值存在，阻力很大，所以污泥输送管道设计，常采取较大流速，使泥流处于紊流状态。,污泥流动下临界速度约为1.1ms，上临界速度约为1.4ms。污泥压力管道最小设计流速为1.02.0m/s。,28/164,2）、压力输泥管道沿程水头损失,哈森威廉姆斯(Hazen Williams)紊流公式,h,f,:,输泥管沿程水头损失，m；,L:,输泥管长度，m；,D:,输泥管管径，m；,v:,污泥流速，ms；,C,H,:哈森威廉姆斯系数，其值决定于污泥浓度，适合用于各种类型污泥，依据污泥浓度，,查下表,得。,29/164,污泥浓度(%),C,H,值,污泥浓度(%),C,H,值,0.0,100,6.0,45,2.0,81,8.5,32,4.0,61,10.1,25,污泥浓度与C,H,值,30/164,长距离管道输送时，因为污泥，尤其是生污泥、浓缩污泥，可能含有油脂、固体浓度较高，使用时间长后，管壁被油脂粘附以及管底沉积，水头损失增大。,为安全考虑，用哈森威廉姆斯紊流公式计算出水头损失值，应乘以水头损失系数K。,K值与污泥类型及污泥浓度相关，可查下图。依据计算所得水头损失值，选择污泥泵。,31/164,32/164,由上图可知，污泥浓度在16之间时，消化污泥K值改变不大，约为1.01.5；,生污泥及其浓缩污泥K值提升较大，约为1.04.0之间。,依据乘以K值后水头损失值选泵，则运行更为可靠。,33/164,例,某城市污水处理厂设计污泥流量为226.8m,3,/h(0.063m,3,/s)，含水率98(污泥浓度为2)。用管道输送至农场长久利用，管道长度为5km，求管道输送时水头损失值。,解,因污泥流量为0.063m,3,/s，采取紊流状态输送污泥，取流速为2.0m/s，管径为200mm。,水头损失值用哈森威廉姆斯紊流公式计算：,因污泥含水率为98，即污泥浓度为2，,查教材表84,得系数,C,H,81。,34/164,若输送污泥是消化污泥，依据污泥浓度为2，查教材图83，得K1.03，修正后水头损失为：,h,f,1.03238.5245.6m,若输送污泥是生污泥，查教材图83，得K1.2，修正后水头损失值为,h,f,1.2238.5286.2m,依据修正后水头损失值选污泥泵。,35/164,3）、压力输泥管局部水头损失,长距离输泥管道水头损失，主要是沿程水头损失。局部水头损失所占比重很小，故可忽略不计。但污水处理厂内部输泥管道，因输送距离短，局部水头损失必须计算。局部水头损失值计算公式见下式。,36/164,式中,h,i,：局部阻力水头损失，m；,：局部阻力系数，见教材表85,v,：管内污泥流速，ms；,g,：重力加速度9.8 ms,2,。,37/164,38/164,第二节 污泥浓缩,一、概述,首次沉淀池泥含水率介于,9597，,剩下活性污泥达,99以上,。所以污泥体积非常大，对污泥后续处理造成困难。,污泥浓缩目标在于减容,。,污泥中所含水分大致分为4类：,（1）颗粒间空隙水；,（2）毛细水，即颗粒间毛细管内水；,（3）污泥颗粒吸附水；,（4）颗粒内部水。,39/164,污泥水分示意图,毛细水,吸附水,内部水,空隙水,约占70,约占20,约占l0,40/164,降低含水率方法有：,(1)浓缩法,用于降低污泥中空隙水；,(2)自然干化法和机械脱水法,主要,脱除毛细水,；,(3)干燥与焚烧法,主要,脱除吸附水与内部水,41/164,浓缩,方法,重力浓缩,气浮浓缩,离心浓缩,42/164,二、,重力浓缩,重力浓缩构筑物称重力浓缩池。,依据运行方式不一样。可分为,连续式,重力浓缩池、,间歇式,重力浓缩池两种。,43/164,1.固体通量,单位时间内,经过单位面积固体重量叫,固体通量,kg/(m,2,h)。,当浓缩池运行正常时，池中固体量处于动平衡状态，见下列图所表示。,44/164,45/164,单位时间内进入浓缩池固体重量，等于排出浓缩池固体重量,(上清液所含固体重量忽略不计)。,经过浓缩池任一断面固体通量，由两部分组成，,一部分,是浓缩池底部连续排泥所造成向下流固体通量；,另一部分,是污泥自重压密所造成固体通量。,即：G=G,u,+G,i,46/164,（1）向下流固体通量,:,G,u,=uC,i,G,u_,向下流固体通量。kg(m,2,h)；,u向下流流速，即因为底部排泥造成产生界面下降速度。mh。,C,i,断面II处污泥固体浓度，kgm,3,。,由上式(,G,u,=uC,i,)可见，当u为定值时，G,u,与C,i,成直线关系。见图87(b)中直线1。,47/164,G,L,Cu,b,3,(Cu,C,L,),a,a,C,L,C,m,u=5m/d,2,100,200,300,400,0,10,20,30,40,50,固体通量（kg/m,2,d),固体浓度(kg/m,3,),（b）,48/164,（2）自重压密固体通量,：,G,i,=v,i,C,i,G,i,自重压密固体通量，kg(m,2,h)；,v,i,污泥固体浓度为C,i,时界面沉速，m/h。,49/164,依据式(,G,i,=v,i,C,i,)，可作G,i,C,i,关系曲线，见,图87(b),中曲线2。,固体浓度低于500mg/L时，不会出现泥水界面，故曲线2不能向左延伸。C,m,即等于形成泥水界面最低浓度。,（3）总固体通量,浓缩他任一断面总固体通量等于式(,G,u,=uC,i,)和式(,G,i,=v,i,C,i,)之和，,G=G,u,+G,i,uC,i,v,i,C,i,C,i,(u+v,i,),即图8-7中曲线1与2叠加得曲线3。,50/164,图8-7(b)，曲线3即用静态试验方法，表征连续式重力浓缩池工况。,经曲线3最低点b作切线截纵坐标于G,L,点，最低点b横坐标为,C,L,称为极限固体浓度,，,其物理意义是：固体浓度假如大于C,L,，就通不过这个截面。,G,L,就是极限固体通量，,其物理意义是：,在浓缩池深度方向，必存在着一个控制断面，这个控制断面固体通量最小，即G,L,。其它断面固体通量都大于G,L,。,51/164,依据固体通量能够计算浓缩池设计断面面积：,A浓缩池设计表面积，m,2,；,Q,0,入流污泥量，m,3,/h；,C,0,入流污泥固体浓度，kgm,3,；,G,L,极限固体通量，kg(m,2,h)。,Q,0,，C,0,是已知数，G,L,值可经过试验或参考同类性质污水厂浓缩池运行数据。,52/164,2.重力浓缩池结构形式,（1）间歇式重力浓缩池,53/164,（2）连续式重力浓缩池,54/164,55/164,连续式重力浓缩池其它形式,多层辐射式浓缩池，适合用于土地紧缺地域,多斗式浓缩池,56/164,3.设计计算,1）间隙式污泥浓缩池,设计参数：停留时间普通为912h。,浓缩池上清液，应回到初沉池前重新处理。,57/164,3.设计计算,A.面积计算,B.水深,有效水深普通采取4m，竖流式水深按沉淀部分上升流速小于0.1mm/s进行核实。,浓缩池容积应按浓缩1016小时核实。,2）连续式污泥浓缩池,58/164,二、气浮浓缩法,气浮浓缩法主要适合用于密度靠近于1、疏水污泥，或轻易发生膨胀污泥，普通多采取是压力溶气气浮法。,59/164,60/164,三、离心浓缩法,离心浓缩法是利用污泥中固体即污泥与其中液体即水之间密度有很大不一样，所以在高速旋转离心机中含有不一样离心力，从而能够使二者分离。普通离心浓缩机能够连续工作，污泥在离心浓缩机中,HRT,仅为3,min,，而出泥含固率可达4%以上，即出泥含水率能够到达96%以下。,61/164,离心筛网浓缩器,62/164,微孔滤机浓缩,63/164,第三节 污泥厌氧消化,主要内容：,（1）厌氧消化机理,（2）厌氧消化动力学,（3）厌氧消化影响原因,（4）厌氧消化池池形、结构与设计,（5）消化池运行与管理,重点难点：,（1）厌氧消化机理,（2）厌氧消化影响原因,（3）厌氧消化池池形、结构与设计,64/164,1.,三阶段消化理论,一、厌氧消化机理,（1）第一阶段,碳水化合物（脂肪、蛋白质）在,水解发酵菌,作用下糖类、脂肪酸、氨基酸、水和二氧化碳；,参加反应微生物：细菌、原生生物和真菌,纤维素分解菌最主要一步；产物CO,2,，H,2,，已醇；,碳水化合物分解菌产物是葡萄糖；,蛋白质分解菌-生成氨基酸,脂肪分解菌脂肪酸,65/164,（2）第二阶段,脂肪酸在,产氢产乙酸菌,作用下H,2,、CO,2,、乙 酸；,参加反应微生物：,产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌,产物：,乙酸、甲烷、CO,2,、H,2,66/164,（3）第三阶段,经过两组生理不一样,产甲烷菌作用,，,产生CH,4,1）一组把 H,2,和CO,2,转化为CH,4,4H,2,+CO,2,CH,4,+2H,2,O （1/3）CO,2,还原,2）一组对乙酸脱羧产生CH,4,2CH,3,COOH2CH,4,+2CO,2,（2/3）乙酸脱羧参加反应微生物：,产甲烷细菌,主要产物：CH,4,产甲烷细菌属于绝对厌氧菌,67/164,复杂有机物,较高级有机酸,H,2,乙酸,CH,4,水解与发酵,4%,76%,20%,24%,52%,28%,72%,生成甲烷,生成乙酸与脱氢,第一阶段,第二阶段,第三阶段,有机物厌氧消化模式图,2.模式图,68/164,二、厌氧消化动力学,在厌氧消化条件下，BOD,5,去除也遵照一级反应动力学规律。,因为甲烷发酵阶段是厌氧消化速率控制原因，所以，厌氧消化反应动力学是以该阶段作为基础建立,。,69/164,厌氧消化反应动力学方程式：,-dS/dt底物去除速率，质量/体积.时间；,k单位质量底物最大利用速率，质量/细菌质量；,S可降解底物，质量/体积；,K,s,半速度常数，质量/底物体积，即在生长速率等于最大生长速率1/2时底物浓度；,X细菌浓度，质量/体积；,dx/dt细菌增加速率，质量/体积时间；,Y细菌产率，细菌质量/底物质量；,b细菌衰亡速率系数，d,-1,细菌净比增殖速率）1/d,70/164,用上式进行物料衡算，可推导出细菌增殖速率与生物体平均停留时间 之间关系式，即：,解上式得,71/164,底物降解效率E按下式计算,72/164,三、厌氧消化影响原因,因甲烷发酵阶段是厌氧消化反应控制原因，所以厌氧反应各项影响原因也以,对甲烷菌,影响原因为准。,73/164,1温度,甲烷菌对于温度适应性，可分为两类，即,中温甲烷菌(适应温度区为3036),；,高温甲烷菌(适应温度区为5053)。,厌氧消化分为,中温消化和高温消化。,消化反应与温度之间关系是不连续。,温度与有机物负荷、产气量关系见下列图,74/164,75/164,中温消化条件下，挥发性有机物负荷为0.61.5kg(m,3,d)，产气量约l1.3m,3,(m,3,d)；,高温消化条件下，挥发性有机物负荷为2.02.8kg(m,3,d)，产气量约3.04.0m,3,(m,3,d)。,76/164,中温或高温厌氧消化允许温度变动范围为1.52.0。,当有3改变时，就会抑制消化速率，有5急剧改变时，就会突然停顿产气，使有机酸大量积累而破坏厌氧消化。,消化温度与消化时间关系，消化时间是指产气量到达总量90所需时间。二者关系下列图。,77/164,78/164,由图可见，中温消化消化时间约为20d-30d，高温消化约为10d-15d。,因中温消化温度与人体温靠近，故对寄生虫卵及大肠菌杀灭率较低；,高温消化对寄生虫卵杀灭率可达99，对大肠菌指数可达10-100，能满足卫生要求(卫生要求对蛔虫卵杀灭率95以上，大肠菌指数10一100).,79/164,2.生物固体停留时间(污泥龄)与负荷,c,=Mr/,e,Mr 消化池内总生物量,e,=Me/t 消化池每日排出生物量；,Me排出消化池总生物量,kg,t排泥时间，d,厌氧消化效果好坏与污泥龄有直接关系,消化池容积负荷和水力停留时间(即消化时间)关系见下列图。,80/164,81/164,有机物降解程度是污泥龄函数，而不是进水有机物函数。,消化池容积设计应按有机负荷污泥龄或消化时间设计。,所以只要提升进泥有机物浓度，就能够更充分地利用消化池容积。,因为甲烷菌增殖较慢对环境条件改变十分敏感，所以，要取得稳定处理效果就需要保持较长污泥龄。,82/164,消化池有效容积,V=Sv/S，,Sv新鲜污泥中挥发有机物重量，kg/d,S挥发性有机物负荷,中温：0.6-1.5kg/m.d,高温：2.0-2.8kg/m.d,83/164,消化池投配率,是每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积百分数。,投配率是消化时间倒数。,投配率过高，消化时间短，消化池内脂肪酸可能积累，pH下降，污泥消化不完全，产气率降低；,投配率过低，消化时间长，污泥消化较完全，产气率较高，消化池容积大，基建费用增高。,84/164,依据我国污水处理厂运行经验，城市污水处理厂污泥中温消化投配率以58为宜，对应消化时间为1/5%=20d-1/8%=12.5d,高温消化投配率,（10-16%）,85/164,3.搅拌和混合,作用：,（1）细菌与污泥充分混合,（2）使整个消化池内温度、底物、甲烷细菌分布均匀,（3）防止在消化池表面结成泥壳，加速消化气释放,搅拌方法般有：,泵加水射器搅拌法；,消化气循环搅拌法,混合搅拌法等。,86/164,4.碳氮比,污泥细胞分子式：C,5,H,7,NO,3,即C/N=5：1，,普通C/N在(1020)：1时，消化效果比很好。,C/N高，细胞氮不足，缓冲能力下降，PH下降,C/N低，氮量上升，铵盐积累，抑制消化,87/164,首次沉淀池碳氮比为10：1，剩下污泥碳氮比为5：1。所以剩下污泥单独消化时效果较差。,农村沼气池，用粪便消化时，含氮量过高，碳氮比太低。所以必须投加杂草、茎杆等提升碳氮比，增加产气量,88/164,消化池中有机酸累积时，要消耗大量HCO,3,-,，使消化液缓冲能力下降甚至丧失。,碱度降低，即预示着pH值要下降。所以测定碱度能够预知消化进行情况怎样,89/164,5.氮守恒与转化,消化系统硝酸盐氮都将被还原成氮气而存在于消化气中。,因为细胞增殖极少，故只有极少氮转化为细胞(,C,5,H,7,NO,3,),，大部分可生物降解氮转化为消化液中NH,3,，所以，消化液中氮浓度都高于进入消化池原污泥。,90/164,6.有毒物质,任何一个物质对甲烷消化都有两方面作用,(1)促进甲烷细菌生长作用,(2)抑制甲烷细菌生长作用。,关键在于它们浓度界限，即,毒阈浓度,。,低于毒阈浓度下限，对甲烷细菌生长行促进作用；,在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用;,91/164,假如浓度是逐步增加，则甲烷细菌可被驯化，超出毒阈浓度上限，对甲烷细菌有强烈抑制作用。,有毒物质主要有：,重金属离子；,阴离子，,主要是S,2,；,氨,92/164,7、pH值与酸碱度,甲烷细菌适宜pH为6.67.8，最正确pH在6.87.2之间。,pH下降至5以下，对甲烷细菌有毒害作用,。,假如有一段pH较低，甲烷细菌会大量死亡，即使pH恢复至中性，厌氧消化效率也不易恢复。,而在高pH值时（如高于7.8），只要恢复到中性，甲烷消化效率就能很快恢复。,93/164,高碑店污水处理厂,1池形,消化池基本池形有圆柱形和蛋形两种。,四、厌氧消化池池形、结构与设计,94/164,德国柏林某污水处理厂,95/164,96/164,97/164,大型消化池可采取蛋形,，容积可做到,10000m,3,以上.,蛋形消化池优点：,搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底固结；,池内污泥表面积小，即使生成浮渣，也轻易去除；,在池容相等条件下，池子总表面积比圆柱形小，故散热面积小，易于保温；,98/164,蛋形结构与受力条件最好，如采取钢筋混凝土：结构，可节约材料；,防渗水性能好，聚集沼气效果好。,蛋形壳体曲线,做法以下列图所表示。,99/164,2结构与设计,消化池结构主要包含污泥投配、排泥及溢流系统，沼气排出、搜集与贮气设备、搅拌设备及加温设备等。,100/164,(1)投配、排泥与溢流系统,1)污泥投配：,生污泥需,先排入消化池污泥投配池，,然后用污泥泵抽送至消化池。,污泥投配池普通为矩形、最少设两个，池容依据生污泥量及投配方式确定，惯用12h贮泥量设计。,投配池应加盖、设排气管及溢流管。假如采取消化池外加热生污泥方式，则投配池可兼作污泥加热池。,101/164,2)排泥：,消化池排泥管设在池底，依靠消化池内静水压力将熟污泥排至污泥后续处理装置。,3)溢流装置：,消化池必须设置溢流装置，及时溢流，以保持沼气室压力恒定。,溢流装置必须绝对防止集气罩与大气相通。,溢流装置惯用形式有倒虹管式、大气压式及水封式等3种。,102/164,溢流装置管径普通大于200mm,a.倒虹管式 b.大气压式 c.水封式,103/164,(2),沼气搜集与贮存设备,104/164,(3)搅拌没备,搅拌目标:,(,1),使池内污泥温度与浓度均匀，预防污泥分层或形成浮渣层，,(2)缓冲池内碱度，从而提升污泥分解速度。混合均匀标志：池内各处污泥浓度相差小于10。,搅拌方法：沼气搅拌，泵加水射器搅拌及联合搅拌。,搅拌方式：,（1）连续搅拌；,（2）,间歇搅拌，在510h内将全池污泥搅拌一次。,105/164,1)泵加水射器搅拌,106/164,2)联合搅拌法,就是把生污泥加温、沼气搅拌联合在一个装置内完成。,推荐,使用,这种,搅拌,方法,。,107/164,3)沼气搅拌,优点：,搅拌比较充分，可促进厌氧分解，缩短消化时间。,108/164,(4)加温设备及计算,自学,109/164,3、两级厌氧消化,两级消化是依据消化过程沼气产生规律进行设计。目标是节约污泥加温与搅拌所需能量。,110/164,在消化前8d,，产生沼气量约占全部产气量80%,111/164,所以，能够把消化池设计成两级,第一级消化池：,有加温、搅拌设备，并有集气罩搜集沼气，然后把排出污泥送入第二级消化池。,第二级消化池：,没有加温与搅拌设备，依靠,一级消化,余热继续消化，消化温度约为2026，产气量约占20，可搜集或不搜集，因为不搅拌，所以第二级消化池有浓缩功效。,一级与二级体积比为：1:1，,2:1,，3:2,112/164,4、两相厌氧消化,把第一、二阶段与第三阶段分别在两个消化池中进行，,使各相消化池含有更适合于消化过程三个阶段各自菌种群生长繁殖环境。,优点：,池容积小，加温与搅拌能耗少，运行管理方便，消化更彻底。,113/164,自学,5、消化池运行与管理,6、自然消化双层沉淀池(殷霍夫池),114/164,115/164,116/164,第四节 污泥好氧消化,污泥好氧消化技术对污泥中挥发性固体量降低可靠近于厌氧消化法；但需要大量供氧，因而能耗较大，运行费用高，所以普通只适合用于小规模废水厂。,（了解）,117/164,其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段，经过本身氧化降低污泥中有机物含量，使污泥到达稳定化。其反应方程式以下：,C,5,H,7,NO,2,5CO,2,+NO,3,-,+3H,2,O+H,+,只有约80%细胞组织能被氧化，剩下20%则是不能被生物降解,依据所采取氧气起源不一样，又可分为空气好氧稳定和纯氧稳定法。,118/164,第五节 沼气利用,主要用途：,（1）用于消化池污泥加温,（2）发电,（自学）,119/164,污泥干化与脱水,主要内容：,1.污泥干化场,2.污泥机械脱水方法与设备,重点难点：,1.污泥机械脱水方法,2.,脱水造成压力差推进力方法,120/164,第六节,污泥自然干化,污泥经浓缩或消化后，尚有9597含水率，体积很大，如不用管道输送，应降低含水率。,污泥脱水与干化方法：,（1）自然干化；,（2）机械脱水。,121/164,一、污泥自然干化场分类与结构,干化场能够分为自然滤层干化场与人工滤层干化场两种。,前者适合用于自然土质渗透性能好，地下水位低地域,（注意对地下水污染）,后者滤层，是人工铺设，又可分为敞开式干化场与有盖式干化场两种,122/164,123/164,人工滤层干化场结构示于下列图，它由不透水底层、排水系统、滤水层、输泥管、隔墙及围堤等部分组成。有盖式，设有可移开(晴天)或盖上(雨天)顶盖。,124/164,125/164,二、干化场脱水特点及影响原因,1.脱水路径,主要依靠,渗透，蒸发，撇除,渗透（23d完成）含水率下降到85%,蒸发（约1周完成）含水率下降到75%。,2.影响原因,（1）气候条件（降雨量，蒸发量）,（2）污泥性质 消化污泥渗透性能好；,初沉池污泥主要依靠蒸发脱水。,126/164,三、干化场设计,1.确定总面积数与分块数,2.设计参数：面积负荷 m,3,/（m,2,a）,3.分块数大于等于干化天数（确保天天排泥用1块干化场）,127/164,1.巴氏消毒法（低热消毒法）,2.石灰稳定法,3.加氯消毒法,（自学）,第七节 污泥消毒,128/164,一、机械脱水前调理,1.调理目标,改进污泥脱水性能，降低水与污泥固体颗粒之间结协力，加速污泥脱水过程。,2.,调理方法,化学法（有机，无机，微生物混凝剂）；,热热处理法,冷冻法,其它方法（超声波处理，淘洗法）,第八节 污泥机械脱水,129/164,二、机械脱水基本原理与比阻,1.原理,污泥机械脱水是以过滤介质两面压力差作为推进力，使污泥水分被强制经过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。从而到达脱水目标。,造成压力差推进力方法有4种：,依靠污泥本身厚度静压力(如干化场脱水)；,在过滤介质一面造成负压(如真空吸滤脱水)；,加压污泥把水分压过介质(如压滤脱水)；,造成离心力(如离心脱水)。,130/164,卡门过滤基本方程式,V滤液体积，m,3,t过滤时间，s,p过滤压力，kg/m,2,A过滤面积，m,2,滤液动力粘滞度，kgs/m,2,滤过单位体积滤液在过滤介质中截留干固体重量,kg/m,3,r比阻，m/kg,单位过滤面积上，单位干重滤饼所含有阻力称比阻；,R,f,过滤介质阻抗，1/m,2,131/164,2.,比阻,在压力一定情况下，t/V与V成直线关系,t/V,a,b,v,0,(斜率),(截距),比阻值：,132/164,133/164,三、脱水方法与设备,污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。其基本原理相同。,134/164,1.真空过滤脱水,真空过滤脱水当前应用较少，使用机械称为真空过滤机，可用于经预处理后首次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥等脱水。,真空过滤机脱水特点是能够连续生产，运行平稳，可自动控制。主要缺点是从属设备较多，工序较复杂，运行费用较高。,135/164,136/164,137/164,2.压滤脱水,压滤脱水采取板框压滤机,。,它结构较简单，过滤推进力大，,适合用于各种污泥。,但不能连续运行。,压滤机可分为人工板框压滤机和自动板框压滤机两种。,人工板框压滤机，需一块一块地卸下，剥离泥饼并清洗滤布后，再逐块装上，劳动强度大，效率低。,自动板框压滤机，上述过程都是自动，效率较高，劳动强度低。,138/164,139/164,140/164,3.滚压脱水,用于污泥滚压脱水设备是带式压滤机。,其主要特点是把压力施加在滤布上，用滤布压力和张力使污泥脱水，而不需要真空或加压设备，动力消耗少，能够连续生产。,这种脱水方法，当前应用广泛。,带式压滤机基本结构见下列图。,141/164,142/164,143/164,滚压方式有,两种,，,一个,是滚压轴上下相对，压榨时间几乎是瞬时，但压力大；,另一个,是滚压轴上下错开，依靠滚压轴施于滤布张力压榨污泥，压榨压力受张力限制，压力较小，压榨时间较长，但在滚压过程中对污泥有一个剪切力作用，可促进泥饼脱水。,144/164,145/164,4.离心脱水,离心脱水,，,脱水推进力是离心力,，推进对象是固相，离心力大小可控制，比重力大几百倍甚至几万倍，所以脱水效果也比浓缩好。,146/164,离心脱水原理与离心机分类,离心力与重力比值称为分离原因，用 表示,离心机分类：,按分离因数大小可分：,（1）为高速离心机(3000)、,（2）中速离心机(15003000)、,（3）低速离心机(10001500)；,按几何形状不一样可分为转筒式离心机、盘式离心机、板式离心机等。,147/164,148/164,污泥脱水惯用是,低速锥筒式离心机,低速离心机,是20世纪70年代开发、专用于污泥脱水。因污泥絮体较轻且疏松，如采取高速离心机轻易被甩碎。,149/164,第九节 污泥干燥与焚化,污泥脱水、干化后，含水率还很高，体积很大，为了便于深入利用与处理，可作干燥处理或焚烧。干燥处理后，污泥含水率可降至约20左右，体积可大大减小，便于运输、利用或最终处理。,污泥干燥与焚烧各有专用设备，也可在同一设备中进行。,150/164,污泥干燥器分类,1.依据干燥介质与污泥流动方向分类,干燥介质与污泥在干燥器中流动方向有并流、逆流与错流等3种。,2.依据形状分类,依据干燥器形状可分为回转圆筒式(上述并流干燥器、逆流干燥式及错流干燥器均属这类)，急骤干燥器以及带式干燥器等3种。,151/164,回转圆筒式干燥器,152/164,脱水污泥经粉碎机1与回流干燥污泥混合预热后进入回转圆筒干燥器2，干燥后污泥经卸料室3，废气经旋风分离器4，细粉回流预热，气体经除臭燃烧器5除臭后排入大气，干燥污泥经分配器6，一部分回流，一部至贮存池7，灰池8外运利用。,153/164,污 泥 焚 烧,在以下情况能够考虑采取污泥焚烧工艺：,当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能作为农副业利用；,卫生要求高，用地担心大、中城市；,污泥本身燃烧热值高，能够自燃并利用燃烧热量发电；,与城市垃圾混合焚烧并利用燃烧热量发电。,154/164,污泥经焚烧后，含水率可降为0，使运输与最终处置大为简化。污泥在焚烧前应有效地脱水干燥。焚烧所需热量依靠污泥本身所含有机物燃烧热值或辅助燃料。假如采取污泥焚烧工艺时，则前处理无须用污泥消化或其它稳定处理以免因为有机物质降低而降低泥燃烧热值。,污泥焚烧可分为两种：,完全焚烧；湿式燃烧,(即不完全焚烧)。,155/164,完全焚烧设备,完全焚烧设备主要有回转焚烧炉、立式多段炉及流化床焚烧炉。,156/164,湿式燃烧不完全焚烧,湿式燃烧不完全焚烧或称湿式氧化是经浓缩后污泥(含水率约96)，在液态下加温加压、并压人压缩空气，使有机物被氧化去除，从而改变污泥结构与成份，脱水性能大大提升。湿式燃烧约有80-90有机物被氧化，故又称为不完全焚烧。,在l大气压下，水沸点是100，要氧化有机物是不可能。湿式燃烧必须在高温高压下进行，所用氧化剂为空气中氧气或纯氧、富氧。,157/164,湿式燃烧分类,依据湿式燃烧所要求氧化度，反应温度、压力不一样，湿式燃烧可分为：,(1)高温高压氧化法,(2)中温中压氧化法,(3)低温低压氧化法,158/164,湿式燃烧法应用与优缺点,(1)湿式燃烧法应用：,1)污泥与</p>