第三章-6：污泥處理 環(huán)境工程學(xué)

第六節(jié)

水處理廠污泥處理技術(shù)§1概述

§2污泥的分類與性質(zhì)§3污泥濃縮§4污泥脫水與干化§5污泥調(diào)理§6污泥的穩(wěn)定化處理§7污泥的綜合利用與最終處置污泥的處理與處置概述主要來自于水處理廠的生物污泥和化學(xué)污泥（絮凝沉淀或氣?。?，一般還有很多水分，有的含有大量的有機(jī)物和無機(jī)物，甚至有毒有害物質(zhì)。

污泥處理的費(fèi)用可占到污水處理廠費(fèi)用的50%或以上，占基建投資的60%左右污泥處理的目的污泥穩(wěn)定化：使其中的有機(jī)物質(zhì)最終轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓难醯奈镔|(zhì)；減容脫水：去除污泥中含有的大量水分，減少其體積，便于運(yùn)輸和最終處理；最終處理：資源化（如鋪路、廢物再生、施肥等）或填埋等；污泥處理的方法污泥濃縮（重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮）污泥穩(wěn)定（厭氧消化、好氧消化、熱處理）污泥調(diào)節(jié)（化學(xué)法、熱處理）污泥脫水（干化床、真空轉(zhuǎn)鼓、壓濾機(jī)、離心脫水、污泥干燥與焚燒）

二、污泥的性質(zhì)——污泥分類污泥：以有機(jī)物為主，特點(diǎn)①有機(jī)物含量高，不穩(wěn)定，易腐化②顆粒細(xì)，密度接近于1③含水率高，呈膠體狀，不易脫水④易于管道輸送⑤含植物性營養(yǎng)素多，有肥效⑥含有病原菌二、污泥的性質(zhì)——污泥分類沉渣：以無機(jī)物為主，特點(diǎn)①顆粒細(xì)，密度大②易脫水，不易腐化③流動(dòng)性差，不易于管道輸送二、污泥的性質(zhì)與分類按來源分初沉污泥：來自初沉池剩余污泥：來自活性污泥法后的二沉池腐殖污泥：來自生物膜法后的二沉池消化污泥：生污泥經(jīng)消化后的污泥（熟污泥）化學(xué)污泥：化學(xué)沉淀法產(chǎn)生的污泥污泥的性質(zhì)污泥的性質(zhì)指標(biāo)污泥含水率污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。污泥含水率一般很高，故比重接近于1。污泥的性質(zhì)污泥的體積、重量及所含固體濃度之間的關(guān)系如下：

式中：P1、V1、W1、C1——含水率為P1時(shí)的污泥體積、重量及固體物質(zhì)濃度P2、V2、W2、C2——含水率為P2時(shí)的污泥體積、重量及固體物質(zhì)濃度

污泥的性質(zhì)生活污水污泥含水率種類含水率（%）初沉污泥95-97腐殖污泥92-96

剩余污泥98-99污泥量的計(jì)算初沉池污泥量二沉池剩余污泥量初沉池效率污泥濃度處理水量污泥含水率污泥密度污泥產(chǎn)率系數(shù)進(jìn)出水濃度差污泥自身氧化系數(shù)MLVSSMLVSS/MLSS2、污泥量計(jì)算城市污水廠的污泥量時(shí)，一般以下表所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)。污泥種類污泥量/(L·m-3)含水率/%密度/(kg·L-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14~2595～97.51.015~1.02二次沉淀池污泥（生物膜法）7~996～981.02二次沉淀池污泥（活性污泥法）10~2199.2～99.61.005~1.008污泥濃縮

目的：減少含水率，從而使體積得到一定程度的減小。

作用：降低后續(xù)處理設(shè)施的投資、占地和運(yùn)行費(fèi)用。

濃縮用于降低污泥中的空隙水

空隙水

70%濃縮法去除污泥所含水分毛細(xì)水

20%自然干化、機(jī)械脫水

附著水與內(nèi)部水

10%干燥與焚燒濃縮方法重力濃縮：采用濕污泥池，有間歇式和連續(xù)式；

設(shè)計(jì)參數(shù)：停留時(shí)間<24h，一般7-12h；常采用Coe-Clevenger、Dick、Fitch和Kench法進(jìn)行設(shè)計(jì)；上升流速（表面負(fù)荷）

特點(diǎn)：貯存污泥能力大，操作要求低，運(yùn)行費(fèi)用省，占地大；濃縮效率不夠高重力濃縮1.間隙式污泥濃縮池設(shè)計(jì)參數(shù)：停留時(shí)間一般為9~12h。濃縮池的上清液，應(yīng)回到初沉池前重新處理。2.連續(xù)式污泥濃縮池連續(xù)運(yùn)行的濃縮池可采用沉淀池的形式，一般為豎流式(或輻流式)。設(shè)計(jì)參數(shù):濃縮池的固體通量[kg/(m2·h)或kg/(m2·d)]水力負(fù)荷[m3/(m2·h)或m3/(m2·d)]水力停留時(shí)間(h或d)濃縮方法氣浮濃縮：常采用回流加壓溶氣氣浮法

設(shè)計(jì)參數(shù)：固體負(fù)荷率，氣固比

特點(diǎn)：分離效果好，濃縮后污泥含水率低，工作可靠，占地小，臭氣問題小，可去油脂；運(yùn)行費(fèi)用高，操作復(fù)雜，無污泥貯存能力。

氣浮濃縮重力濃縮與氣浮濃縮的比較

優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)重力濃縮運(yùn)行費(fèi)用低，系統(tǒng)簡單，管理簡單停留時(shí)間長、池容大，污泥可能腐化發(fā)臭和脫N上浮氣浮濃縮停留時(shí)間短，池容小，污泥不會(huì)腐化發(fā)臭和脫N上浮運(yùn)行費(fèi)用高，系統(tǒng)復(fù)雜，管理麻煩濃縮方法離心濃縮可連續(xù)操作，占地少，衛(wèi)生條件好，電耗大，設(shè)備及操作要求都很高。效果指標(biāo)出泥含固率，3min停留時(shí)間，含固率可達(dá)到4％固體回收率濃縮后污泥的固體總量與入流污泥中的固體總量的比值濃縮方法剩余污泥機(jī)械濃縮污泥的最終處置：脫水與干化進(jìn)一步減小含水率，以便于污泥的最終處理。

1、用于去除間隙水及毛細(xì)水2、脫水后污泥失去流動(dòng)性；形成泥渣，泥餅

主要方法脫水機(jī)械轉(zhuǎn)筒離心機(jī)板框壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)真空過濾機(jī)機(jī)械脫水的原理以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動(dòng)力，使污泥水分能強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，形成濾液；而固體顆粒被截留在介質(zhì)上，形成濾餅，達(dá)到脫水的目的。造成壓力差推動(dòng)力的方法有4種：（1）依靠污泥自身的靜壓力（干化場）；（2）在過濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓（真空吸濾）；（3）加壓污泥把水分壓過介質(zhì)（壓濾）；（4）造成離心力（離心脫水）。

一壓濾常用的為板框壓濾和帶式壓濾；板框壓濾為間歇操作，帶式壓濾為連續(xù)操作。設(shè)備造型的參數(shù)為：板框?yàn)槊娣e（m2），帶壓為寬度（m）。經(jīng)壓濾后污泥的含水率可達(dá)75%左右。

帶式壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)濾板、濾框和濾布板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)濾板、濾框和濾布組合后的工作狀況示意圖真空壓濾機(jī)進(jìn)泥螺桿泵脫水用高分子絮凝劑溶藥與投加裝置加藥螺桿泵脫水后的干泥二、離心脫水離心脫水常用離心機(jī)。污泥濃縮時(shí)也可用離心機(jī)，但脫水時(shí)要求入流污泥濃度較高。離心機(jī)的性能以分離因素來評(píng)價(jià)，所謂分離因素是指離心力與重力之比。一般分離因素在1000-1500的為低速離心機(jī)；1500-3000的為中速離心機(jī)；大于3000的為高速離心機(jī)。常用離心機(jī)有轉(zhuǎn)筒式和臥式兩種。

離心壓濾機(jī)離心壓濾機(jī)臥螺離心脫水機(jī)板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)污泥干化污泥干化床屬于污泥的自然干化，是一種簡便經(jīng)濟(jì)的脫水方法。它是利用自然力量而將污泥脫水的，適用于氣候比較干燥、用地不緊張以及環(huán)境衛(wèi)生條件允許的地區(qū)。污泥干化床是一片平坦的場地，污泥在干化床上由于水分的自然蒸發(fā)和滲透逐漸變干，體積逐漸減小，流動(dòng)性逐步消失。污泥的含水率可降低到65%。污泥干化污泥干化床一般由圍堤和隔墻、輸泥槽、濾水層、排水系統(tǒng)、不透水底層等組成，影響污泥干化床的因素主要是氣候條件和污泥性質(zhì)。

污泥調(diào)理消化污泥、剩余污泥、剩余污泥與初沉污泥的混合污泥等在脫水之前應(yīng)進(jìn)行調(diào)理，以改善污泥的脫水性能。所謂調(diào)理就是破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)，減少泥水之間的親和力，改善污泥的脫水性能。污泥的調(diào)理方法有加藥調(diào)理法、淘洗加藥調(diào)理法、加熱調(diào)理法、冷凍調(diào)理法、加骨粒調(diào)理法等。目的：改善污泥的濃縮、脫水性能作用：減小結(jié)合水對(duì)顆粒的附著力，提高污泥顆粒的回收率

常用調(diào)理方法一、加藥調(diào)理法其原理是用化學(xué)藥品破壞泥水間的親和力，通過調(diào)理使污泥的比阻抗降低。所用藥品稱為調(diào)理劑。凈水用的混凝劑可作為調(diào)理劑。調(diào)理劑分為無機(jī)調(diào)理劑與有機(jī)調(diào)理劑兩類，其中無機(jī)調(diào)理劑常用鐵鹽和鋁鹽，有機(jī)調(diào)理劑主要為聚丙烯酰胺系列。投加混凝劑一方面可使顆粒脫穩(wěn)，另一方面增大尺度。

二、加熱調(diào)理法高壓下加熱污泥，以破壞結(jié)合水與污泥顆粒間的聯(lián)系，并使污泥在高溫高壓下溶解或水解，從而破壞細(xì)胞并釋放出細(xì)胞內(nèi)的水分，改善脫水性能。三、其它調(diào)節(jié)法投加惰性物質(zhì)等

常用調(diào)理方法污泥的穩(wěn)定化處理

目的:去除污泥中的有機(jī)成分，防止腐爛變質(zhì)，殺滅致病菌

污泥的穩(wěn)定化處理_-------常用方法厭氧消化：詳見厭氧處理一章好氧消化：類似于延時(shí)爆氣法石灰穩(wěn)定法：殺滅寄生蟲和致病菌污泥的堆肥化：利用嗜熱性好氧菌的分解作用，將污泥中有機(jī)物降解為類似于腐殖質(zhì)的性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)，并可成為很好的土壤改良肥料。污泥的干化：采用干化場，回轉(zhuǎn)窯等。濕式燃燒法：在高溫（150~300℃）下利用空氣氧化流態(tài)污泥中的有機(jī)物，在高壓容器中進(jìn)行。

一、厭氧消化一、厭氧消化兩級(jí)高負(fù)荷率厭氧消化系統(tǒng)一、厭氧消化一、厭氧消化大型厭氧生物處理一、厭氧消化1、厭氧消化的原理：利用厭氧菌在無氧狀態(tài)下氧化分解有機(jī)物，并將其轉(zhuǎn)化為CO2、H2、CH2等氣體。2、影響因素（1）溫度分中溫（30~36℃）消化和高溫（50~53℃）消化（3）酸堿度、pH值：應(yīng)保持消化池中的條件適宜于厭氧菌的生存。有普通消化池、兩相厭氧消化等。二、好氧消化1、好氧消化的原理：使污泥處于內(nèi)源呼吸階段，減少污泥量。2、好氧消化池的構(gòu)造及工藝：構(gòu)造與完全混合爆氣池相似，其設(shè)計(jì)可借鑒延時(shí)爆氣法的設(shè)計(jì)參數(shù)。

污泥的干燥與焚燒1.轉(zhuǎn)筒式干燥器和焚化爐污泥的綜合利用與處置污泥處置的基本問題是利用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施，為污泥提供出路，同時(shí)應(yīng)認(rèn)真考慮污泥處置所產(chǎn)生的各種環(huán)境和經(jīng)濟(jì)問題，并按一定的要求妥善處理。污泥的最終出路一般是部分或全部利用，或以某種形式返回到環(huán)境中。

污泥的綜合利用與處置一、污泥的利用可以利用的因素：營養(yǎng)成分和有機(jī)物、回收能源、提取有價(jià)值的原料1、農(nóng)業(yè)應(yīng)用營養(yǎng)高的有機(jī)肥料，可以改善土壤，問題是有毒物、重金屬和致病菌及對(duì)環(huán)境的影響(臭氣)。2、回收有用物質(zhì)3、其它綜合利用：沼氣、制磚、鋪路等。

污泥的綜合利用與處置二、進(jìn)入環(huán)境1、填埋──單獨(dú)或與城市垃圾一起填埋。填埋前應(yīng)經(jīng)穩(wěn)定處理，選擇好填埋場地，管理、防止對(duì)地下水污染，對(duì)滲濾液進(jìn)行收集、處理。2、焚燒──大量減小有機(jī)固體量和體積、滅菌；主要問題是大氣污染和經(jīng)濟(jì)。3、投放地下──有毒、有害物投入深井或廢坑，經(jīng)濟(jì)因素限制。污泥的綜合利用與處置4、海洋投放──投放方式、費(fèi)用等是值得商榷的問題。

污泥處理與處置詳見《固體廢棄物的處理與處置》

污泥的最終利用農(nóng)業(yè)利用填埋焚燒投放海洋建材污泥裂解制化工原料要求：離海岸大于10km，水深25m，潮流水量為污泥量的500-1000倍

高碑店污水處理廠（100萬m3/d）。采用前置缺氧推流式活性污泥法，污泥采用二級(jí)中溫消化。污泥重力濃縮池直徑20m，共6座。固體通量70Kg/(m2?d)，停留51h。消化池污泥投配率為3.6