污泥的处理处置-1(课堂PPT).ppt

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,*,第十八章 污泥的处理和处置,第一节 污泥的来源、性质和数量,第二节 污泥的处置及其前处理,第三节 污泥浓缩,第四节 污泥的稳定,第五节 污 泥 的 调 理,第六节 污 泥 脱 水,第七节 污泥的干燥与焚化,1,我国污泥的产生与处置现状,2,3,4,5,6,第一节 污泥的来源、性质和数量,7,一、污泥的来源、性质及主要指标,来源,初沉污泥,剩余污泥,消化污泥,化学污泥,富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置,城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的,1,%,左右（,0.5%1.5%,）,含水率,99.2%,左右。,栅渣、沉砂池沉渣,降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量,稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。,处理目的,8,二沉池栅滤,9,二、污泥的特性,1.,污泥中的固体,溶解固体 和悬浮固体,挥发性固体和稳定性固体（挥发性固体反映污泥的稳定化程度）,2.,污泥固体的组分,污泥固体的组分与来源密切相关；组分不同，性质不同，对应的处理处置方法不同,10,3.,含水率与含固率,含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数,含水率在,85,以上呈流态,65,85,时呈塑态，低于,60,呈固态,含水率对污泥特性有重要影响。,11,4.,污泥相对密度,污泥相对密度指污泥的质量与同体积水质量的比值。,Wi-,污泥中第,i,项组分的质量分数，,%,；,i,-,污泥中第,i,项组分的相对密度,.,1,-,固体相对密度，（城市污泥,2.5,）,2,-,水的相对密度,12,当城市污泥含水率大于,80%,时可按此公式计算：,5.,污泥体积、相对密度于含水率的关系,V-,污泥体积,m3,ms-,污泥中固体的质量，,Kg;,-,水的密度，,Kg/m3,污泥浓缩前后的关系：,99%98%,；,97%94%,；,95%90%,。,13,污泥含水率越高，降低污泥含水率时减容效果越明显。,例题：,污泥的原始含水率为,99.5,，求含水率变为,98.5,和,97%,时，污泥体积如何变化？,14,污泥性质表征参数,含水率与含固率,挥发性固体,污泥中的有毒有害物质,污泥的脱水性能,挥发性固体,(,用,VSS,表示,),，是指污泥中在,600,C,的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体，,用指数比抗阻值,(,r,),或毛细吸水时间,(CST),评价,15,三、污泥量,计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为基础。,污泥种类,污泥量,/(L,m,-3,),含水率,/%,密度,/(kg,L,-1,),沉砂池的沉砂,0.03,60,1.5,初次沉淀池污泥,1425,95,97.5,1.0151.02,二次沉淀池污泥,生物膜法,79,96,98,1.02,活性污泥法,1021,99.2,99.6,1.0051.008,16,公式估算,1.,初沉污泥量,式中：,V,初沉污泥量，,m,3,/d,；,Q,污水流量，,m,3,/d,；,沉淀池中悬浮物的去除率，,%,；,c,0,进水中悬浮物浓度，,mg,/L,；,P,污泥含水率，,%,；,污泥密度，以,1000kg/m,3,计；,S,每人每天产生的污泥量,一般采用,0.30.8L/（d,人）;,N,设计人口数，人。,17,2.,剩余活性污泥量,(,活性污泥法,),(1),剩余活性污泥量以,VSS(,挥发性固体,),计:,(2),剩余活性污泥量以,SS,计:,f-0.60.75,(3),剩余活性污泥量以体积计:,公式估算,18,三、污泥中的水分及其对污泥处理的影响,1.,污泥中的水分,(1),游离水:,存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的,70,左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离。,(2),毛细水:,存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的,20,左右。也有可能用物理方法分离出来。,(3),内部水:,黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部,(,包括生物细胞内的水,),的内部水，约占污泥中水分的,10,左右。只有干化才能分离，但也不完全。,19,20,2.,污泥中的水分对污泥处理的影响,污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。,若污泥的含水率,98%,要先浓缩至,96%,以减少污泥体积；若要运输，含水率,80%,失去流态。若要填埋含水率,2mg/L,0.020.04m,3,(,空气,)/m,3,(,池容,)min,0.040.06m,3,(,空气,)/m,3,(,池容,)min,0.72.8KgVSS/(m,3,d,重力浓缩后的,),4.2KgVSS/(m,3,d,机械浓缩后的,),50,常用方法,（二）厌氧消化,目 的,污泥中的挥发性固体的量降低,40,左右,过 程,水解、酸化、产乙酸、产甲烷,控制过程,固态物的水解、液化、产甲烷,优 点,产生能量,使污泥固体总量减少,作土壤调节剂,杀死致病菌,缺 点,投资大,运行易受环境条件的影响,消化污泥不易沉淀,消化反应时间长,51,a.,传统消化池,常见的厌氧消化池有：,52,两级高负荷率厌氧消化系统,b.,高速消化池,53,c.,厌氧接触消化池,54,项目,传统消化池,高速消化池,厌氧接触消化池,搅拌,不要求,要求,要求,排泥回流利用,不要求,不要求,要求,加热情况,加热或不加热,加热,加热,停留时间,/d,40,10,15,10,负荷,/KgVSS/(m3d),0.480.8,1.63.2,1.63.2,均衡配料,不要求,不要求,要求,脱气,不要求,不要求,要求,加料、排料方式,间断,间断或连续,连续,55,二、影响污泥消化的主要因素,1.pH,和碱度,最佳为,7.07.3,厌氧消化,产生,有机酸,pH,甲烷菌分解有机酸时产生的重碳酸盐不断增加,2.,温度,中温：,33,35,C,高温：,5055C,56,3.,负荷,厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。,表达方式,容积负荷,参数为投配率,日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程度上反映了污泥在消化池中的停留时间,有机物负荷,参数为有机负荷率,每日进入的干泥量与池子容积之比,消化时间进行复核,57,4.,消化池的搅拌,在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质,(,有机物,),搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。,5.,有毒有害物质,作用,使池内污泥浓度分布均匀，利于微生物生长繁殖,释放有害气体,使环境因素在反应器内保持均匀,58,水力搅拌,59,沼气风机搅拌,60,三、消化池的构造,主要设备,搅拌,螺旋浆,鼓风机,射流器抽吸污泥气,破渣,用自来水或污泥上清液喷淋,将循环污泥或污泥液送到浮渣层上,用鼓风机或用射流器抽吸污泥气进行搅拌,集气,排液,溢流,监测防护装置,加料，排料,附属设备,消化池,浮动式顶盖,固定式顶盖,加热,池外加热,池内加热,61,消化池构造,62,浮动式盖消化池,63,固定式盖消化池,64,螺旋浆搅拌的消化池,65,污泥消化池,66,大型厌氧生物处理,67,沼气搅拌压缩机,68,热交换器,69,贮气罐,70,四、消化池的设计计算,内容,池体设计,加热保温系统设计,搅拌设备设计,池体选型,确定池的数目和单池容积,确定池体各部尺寸,布置消化池的各种管道,71,加热,-,一般需要将反应温度控制在中温范围内，即约为,35,C,左右。,池内蒸汽直接加热,：设备简单，局部污泥易过热，会影响厌氧微生物的正常活动，并会增加污泥含水率；,池外加热：,把污泥预热后投配到消化池中，所需预热的污泥量较少，易于控制；预热温度较高，有利于杀灭虫卵；不会对一样微生物不利；但设备较复杂。,72,5.,厌氧消化池的设计,流程和设备的选择,反应器和构筑物的构造、容积,需热量的计算,搅拌设备计算,内容,73,(1),消化温度与负荷,中温消化：,32,35,；高温消化：,52,55,通过试验获得设计负荷或参考经验选取。,表,18,5,污泥常温厌氧消化设计参数,（,2,）有效容积,按投配率计算,V,消化池的有效容积，,m,3,；,每日投入的原污泥体积，,m,3,；,P,污泥投配率，,74,按,VSS,负荷计算,c,污泥的,VSS,浓度，,kgVSS/d,；,L,VS,消化池,VSS,固体容积负荷，,kgVSS/m,3,.d,；,（,3,）产气量与贮气罐容积：按公式计算，也可以通过试验或经验资料确定。,（,4,）热力计算：,（,5,）消化气的利用：,按消化时间计算,T,d,消化时间，,d,。,75,计算消化池的构造尺寸：,消化池必须附设各种管道：污泥管、上清液排放管、溢流管、沼气管和取样管。,76,五、沼气,(,消化气,),的收集和利用,污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼气。,在设计消化池时必须同时考虑相应的沼气收集、储存和安全等配套设施，以及利用沼气加热入流污泥和池液的设备。,污泥消化所产生的以甲烷（,60%70%,）为主的消化气量，主要取决于被消化的挥发固体量。,燃料,-,发电或锅炉。,77,二、污泥的化学稳定,石灰稳定法：,污泥中投加石灰，抑制微生物的生长和杀灭病原菌,;,稳定后污泥脱水性能得到改善，但污泥量增加,。,氯稳定法：,氯稳定法,pH,值低，产生的污泥过滤性能差，产生有毒的氯代有机物,臭氧稳定法：,目前污泥稳定最安全有效的方法，但运行费用高。,78,第五节 污泥的调理,79,一、概述,消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。,调理就是破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。,方法,加药调理法,淘洗加药调理法,加热调理法,冷冻调理法,加骨粒调理法,80,二、污泥脱水性能的评价指标,1.,污泥比阻,r,当,p,为常数值时，可积分并整理成为下式：,由此：,污泥比阻的物理意义是单位干重滤饼的阻力，比阻抗值越大的污泥，越难过滤，其脱水性能也差。,t,/,V,与,V,呈直线关系，其斜率为：,81,2.,毛细吸水时间,(CST),其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透,1cm,长度的时间，以秒计。,CST,值测定装置示意图,82,三、加药调理法,原理,用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗,(,或,CST),降低,1.,调理剂种类,无机调理剂,铝盐、铁盐和石灰,有机调理剂,聚丙烯酰胺等,2.,调理剂投加量的确定,作比阻抗,r,及,CST,与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。,83,3.,影响污泥调理效果的因素,污泥性质,调理剂品种,污泥调理条件,温度,pH,调理剂配制浓度,混合条件,84,方法,淘洗加药调理法,加热调理法,冷冻调理法,加无机助滤剂法,淘洗,降低药剂消耗、提高污泥的过滤性能,四、物理调理,85,2,、加热调理法,一定压力（,1,1.5MPa,）下短时间加热（,160,200,）。,这种调理方法使固体凝结，破坏凝胶体结构，降低污泥固体和水的亲合力。而且污泥也被消毒，臭味几乎被消除，并易于在真空或压力过滤机中过滤。,热调理法可用以调节各种混合的有机废水污泥，包括难以处置的剩余活性污泥，最适宜于生物污泥。,热调理的缺点是能耗较高，操作技术水平要求高，有臭气放出，且调理后的污泥在过渡后所得滤液有机物浓度很高。,86,淘洗是一项单元操作，在操作过程中将固体或固,-,液混合物与液体完全混合，使某些组分转移到液体中。,典型的例子是将消化污泥在化学调理以前进行洗涤，以去除可能消耗大量化学药品的某些可溶性有机和无机组分。,3,、淘洗调理法,淘洗调理费用超过由于降低调理化学药品所节省的费用。而且由于从污泥中洗出来的细小的固体在主要的废水处理装置中可能不能完全被截留，因而，虽然过去采用的这种操作比较普遍，现在不提倡采用这种方法。,87,第六节 污 泥 脱 水,88,一、概述,污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。,二、污泥的自然干化,1.,污泥干化床的构造,围堤和隔墙,输泥槽,滤水层,排水系统,不透水底层,支柱和透明顶盖,轻便铁轨,89,脱水,-,将污泥的含水率降低到,80,85%,以下的操作叫脱水。,干化,-,将脱水污泥的含水率进一步降低到,50,65%,以下的操作叫干化。,1.,常用的污泥脱水设施,干化场、过滤机和离心机,2.,干化,通常采用加热法使污泥,干化，常用的设施为回转,式圆筒干燥炉。,90,人工滤层干化场,输泥管,溅泥箱,排水管,隔墙,围堤,滤水层,砾石层,不透水底层,91,污泥干化床,92,2.,污泥干化床脱水效果的影响因素,气候条件,污泥性质,污泥调理,3.,污泥干化床的设计,决定面积,划分块数,干化床面积,93,三、污泥的机械脱水及其设备,脱水机械,转筒离心机,板框压滤机,带式压滤机,真空过滤机,1.,带式压滤机,带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。,压力过滤,离心脱水,真空过滤,94,真空过滤机,95,原理：带式污泥脱水机是由上下两条张紧的滤带夹带着污泥层，从一连串按规律排列的辘压筒中呈型弯曲经过，靠滤带本身的长力形成对污泥层的压榨力和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，获得含固量高的泥饼，从而实现污泥脱水。,96,带式压滤机,97,98,99,100,101,(2),带式压滤机的选用:,通常根据带式压滤机生产能力、污泥量来确定所需滤机宽度和台数,(,一般不少于,2,台,),，并需绘制脱水车间设备布置图。,2.,污泥离心脱水和转筒式离心机,污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。,(1),转筒式离心机的构造和脱水过程:,102,离心脱水,原理：主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩人转毂腔内。污泥颗粒被甩贴在转毂内壁上，形成固体层；水在固体层内侧产生液体层。,固体层的污泥在螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出，液体则由堰四溢流排至转载外，汇集后排出脱水机。,103,转筒式离心机构造图,104,污泥切割机,105,进泥螺杆泵,106,脱水用高分子絮凝剂,107,溶药与投加装置,108,加药螺杆泵,109,药液后稀释装置,110,卧螺离心脱水机,111,脱水上清液加入污泥储罐,112,污泥离心脱水机,113,脱水后的干泥,114,脱水机加药装置,115,(2),转筒离心机的选择:,根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。（滤液含有大量悬浮固体，必须返回污水处理系统处理）,3.,板框压滤机,(1),板框压滤机的构造,(2),板框压滤机的选用,根据污泥量、过滤机的过滤能力来确定所需过滤面积和压滤机台数及设备布置。,116,构成：凹入式滤板、框架、自动气闭式系统、滤板震动系统、空气压缩装置、滤布高压冲洗装置极机身一侧光电保护装置等。,原理：通过板框的挤压，使污泥内的水通过滤布排出，达到脱水目的。,117,118,滤板、滤框和滤布,119,板框压滤机,120,箱式板框压滤机,121,122,123,工作原理：,利用过滤介质（常用为涤纶布）二面压力差为推动力，水被强制通过介质，污泥截留在介质表面。,124,滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图,125,污泥的干化,通常采用加热法使污泥干化，常用的设施为回转式圆筒干燥炉。,污泥干化处理的成本很高，只有在干燥污泥具有回收价值,(,如作肥料,),、能补偿干燥处理费用时，或者有特殊要求时，才考虑采用。,126,第七节 污泥的最终处置,一、污泥的综合利用,1.,用作肥料和改良土壤,2.,其他用途,二、湿式氧化,三、污泥的焚烧,127,水泥渣,肥料,1.,用作肥料和改良土壤,2.,其它用途，如从工业废水泥渣中可以回收工业原料等。,一、污泥的综合利用,128,(1),用作肥料和改良土壤,有机污泥中合有丰富的植物营养物质，城市污泥合氮约,2,7%,，磷,1,5%,，钾,0.1,0.8%,。用有机污泥施肥，既有良好肥效，又能使土壤形成团粒结构，起到改良土壤的作用。,(2),其它用途,从工业废水泥渣中可以回收工业原料，例如，轧钢废水中的氧化铁皮，高炉煤气洗涤水和转炉烟气洗涤水的沉渣，均可作烧结矿的原料；由电镀废水的沉浚可提炼铁氧体；从有机污泥中可以提取维生素,B12,；低温干馏有机污泥能获得可燃门体、氨及焦油，许多有机污泥还可作为铺路、制砖、制纤维板和水泥原料。,129,(3),堆存,在可资利用的低凹地域，将污泥贮存，不断排除上清液，使污泥含水宰降至,50,60%,。,(4),焚烧,这是一种常用的处置方法，即借助辅助燃料引火，使焚烧炉内温度升至燃点以上，令其自烧，所产生的废气,(CO,2,、,SO,2,等,),和炉灰，再分别进行处理。,(5),湿式氧化,这是湿污泥在高温高压下分解其有机物的一种处理方论。,(6),弃置,弃置主要是投海、投井。投海时要充分考虑海水的稀释净化能力及其对海洋生态环境的影响；投井是将污泥注入废弃的油井和矿井，此时要注意对地下水的影响。,130,焚烧,焚烧是一种常用的污泥最终处置方法，它可破坏全部有机质，杀死一切病原体，并最大限度地减少污泥体积。,当污泥自身的燃烧热值很高，或城市卫生要求高，或污泥有毒物质含量高，不能被利用时，可采用焚烧处理。焚烧是去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。,返回,131,湿式氧化,将湿污泥中的,有机物在高温、高压下，利用空,气中的氧进行氧化分解的一种方法,。,污泥湿式氧化时，所需的空气量,G,（,mg/L,）可按下式计算：,式中：,0.232,空气中氧的质量分数；,a,空气过量系数。,132,133,