固體廢物的脫水課件

第三章固體廢物的脫水技術(shù)

與工程應(yīng)用概述污泥是由原污水中的固體和處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體組成的；污泥處理是廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的另一個(gè)環(huán)境問(wèn)題；污水處理程度越高就會(huì)產(chǎn)生越多的污泥；對(duì)現(xiàn)在污水處理廠來(lái)說(shuō)，污泥的處理與處置已成為污水處理系統(tǒng)運(yùn)行中最復(fù)雜、且花費(fèi)最高的部分；污泥處理的目的減少水分、降低容積為后續(xù)處理、利用和運(yùn)輸創(chuàng)造條件減少污泥最終處置前的容積使污泥衛(wèi)生化和穩(wěn)定化含有大量的有機(jī)物、各種病原體和有害物質(zhì)不進(jìn)行穩(wěn)定化處理，成為“二次污染源”，導(dǎo)致環(huán)境污染和病菌傳播改善污泥的成分和某些性質(zhì)有利于污泥資源化利用污泥的種類(lèi)按來(lái)源分生活污水污泥工業(yè)廢水污泥給水污泥按分離過(guò)程沉淀污泥生物污泥污泥的種類(lèi)按成分和性質(zhì)有機(jī)污泥無(wú)機(jī)污泥按污泥在不同處理階段生污泥濃縮污泥消化污泥脫水干化污泥干燥污泥污泥焚燒灰污泥的性質(zhì)指標(biāo)污泥含水率污泥中所含水分的含量與污泥總質(zhì)量之比固體含量固體物質(zhì)在污泥中質(zhì)量與污泥總質(zhì)量之比污泥體積、質(zhì)量和固體含量的關(guān)系污泥性質(zhì)的指標(biāo)污泥的可消化程度污泥中被消化分解的有機(jī)物數(shù)量。污泥的比重污泥重量與同體積水重量之比。污泥的肥分污泥中含有氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)物和植物生長(zhǎng)所必需的其他微量元素。污泥中的有機(jī)腐殖質(zhì)是良好的土壤改良劑。污泥處理理廠污泥的性質(zhì)有機(jī)物含量低我國(guó)城市居民食品結(jié)構(gòu)不同工業(yè)廢水密度大，大量無(wú)機(jī)粉塵進(jìn)入水道，無(wú)機(jī)組分增加，一般為50%左右，發(fā)達(dá)國(guó)家為70~80%。碳水化合物含量高食品結(jié)構(gòu)以糧食、植物油、蔬菜和豆制品為主，肉類(lèi)和奶制品少。C/N較為適宜主要影響消化過(guò)程，過(guò)高細(xì)菌氮源不足pH值和酸堿度基本正常重金屬超標(biāo)污泥處理與處置的基本流程濃縮利用重力或氣浮的方法盡可能多的分離出污泥中的水分；穩(wěn)定化利用消化，即生物氧化的方法將污泥中的有機(jī)固體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為其它惰性物質(zhì)，以避免在用作土壤改良劑或用于其它用途時(shí)，產(chǎn)生臭味或危害健康；調(diào)理利用加熱或化學(xué)試劑處理污泥，使污泥中的水分容易分離；污泥初步操作濃縮調(diào)理脫水填埋利用脫水穩(wěn)定調(diào)理減量灰渣污泥處理與處置的基本流程污泥處理常見(jiàn)系統(tǒng)濃縮→機(jī)械脫水→處置脫水濾餅濃縮→機(jī)械脫水→焚燒→處置灰分濃縮→消化→機(jī)械脫水→處置脫水濾餅濃縮→消化→機(jī)械脫水→焚燒處置灰分污泥的來(lái)源砂礫沉砂池中所搜集的砂、碎玻璃渣等較重物質(zhì)初沉池污泥從初沉池底排出的污泥含固體物質(zhì)3~8％，有機(jī)物約占70％二沉池污泥二級(jí)生物處理系統(tǒng)中廢棄排出的二沉污泥，含有大量微生物和其它惰性物質(zhì)。三級(jí)處理污泥三級(jí)處理產(chǎn)生的污泥，其特性依處理工藝而定。污泥處理前的初步操作污泥粉碎將污泥中粒度較大的物料破碎成小顆粒的一種過(guò)程。污泥除雜粒在流動(dòng)的系統(tǒng)中應(yīng)用離心力，使雜粒從有機(jī)污泥中分離出去。污泥混合在污泥穩(wěn)定、脫水以及焚燒以前將污泥混合特別重要。污泥混合方式：初沉池混合同初沉污泥混合管道混合污泥處理裝置混合單獨(dú)混合池混合污泥處理前的初步操作污泥的貯存消除污泥產(chǎn)量的波動(dòng)，并使在后面的污泥處理裝置不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)將污泥貯存。污泥可以在沉淀池或污泥濃縮內(nèi)短期貯存，也可在消化池內(nèi)貯存在不用好氧和厭氧消化的大型處理廣中，污泥常常貯存在單獨(dú)的混合池和貯存池內(nèi)。污泥的穩(wěn)定污泥穩(wěn)定的目的是利用生化方法降解污泥中的有機(jī)固體,使污泥更為穩(wěn)定(減少臭味及腐敗),且更容易脫水,同時(shí)減少污泥質(zhì)量。一般而言，如果直接進(jìn)行污泥脫水焚燒等，則不需要穩(wěn)定處理。污泥穩(wěn)定的基本方法厭氧消化：在密閉容器的反應(yīng)器中隔絕氧氣下，生化降解污泥中有機(jī)物含量。好氧消化：在污泥中通入空氣條件生化降解污泥中有機(jī)物含量。污泥的消化與調(diào)理污泥中水分存形式污泥的厭氧消化污泥的好氧消化污泥的調(diào)理不同脫水方法及脫水效果表脫水方法脫水裝置脫水后含水率%脫水后狀態(tài)濃縮法重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮95~97近似糊狀自然干燥法自然干化場(chǎng)、曬砂場(chǎng)70~80泥餅狀機(jī)械脫水真空吸濾法真空轉(zhuǎn)鼓、真空轉(zhuǎn)盤(pán)60~80泥餅狀壓濾法板框壓濾機(jī)45~80泥餅狀滾壓帶法滾壓帶式壓濾機(jī)78~86泥餅狀離心法離心機(jī)80~85泥餅狀干燥法各種干燥設(shè)備10~40粉狀、粒狀焚燒法各種焚燒設(shè)備0~10灰狀污泥的消化什么是污泥的消化？在人工控制下，通過(guò)微生物的代謝作用使污泥中的有機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定化。厭氧消化流程厭氧消化法好氧消化法污泥中有機(jī)物厭氧化降解過(guò)程酸性消化(酸性發(fā)酵)堿性消化(甲烷消化)污泥的厭氧消化過(guò)程污泥中復(fù)雜有機(jī)物(脂肪、蛋白質(zhì)及多糖)通過(guò)厭氧微生物的作用，水解為較小分子的有機(jī)物(如三羧酸甘油酯、脂肪酸、氨基酸及糖類(lèi)等)。通過(guò)微生物發(fā)酵或其他代謝作用將上述有機(jī)物進(jìn)一步分解成揮發(fā)酸或醇類(lèi)(酸性發(fā)酵階段)。厭氧菌進(jìn)一步將揮發(fā)酸或醇類(lèi)轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等而達(dá)到最終穩(wěn)定(甲烷發(fā)酵階段)。厭氧消化反應(yīng)途徑復(fù)雜有機(jī)物脂類(lèi)碳水化合物蛋白質(zhì)水解階段大分子羧酸、醇等氨基酸、糖等產(chǎn)酸階段有機(jī)酸中間體(C>2)產(chǎn)乙酸產(chǎn)氫階段H2、CO2乙酸產(chǎn)甲烷階段甲烷、CO2、水等硫酸鹽還原硫酸鹽還原CH4、CO2、H2S污泥影響污泥厭氧消化的主要因素溫度影響厭氧消化的速度和深度溫度越高，消化的過(guò)程越快，所用的時(shí)間就越少。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高，產(chǎn)氣量越多；當(dāng)溫度升到某一數(shù)值時(shí)，產(chǎn)氣量反而越少。實(shí)踐證明，低溫消化效率太低，中溫和高溫消化效果較為理想。影響污泥厭氧消化的主要因素

投配率投配率小，污泥消化迅速且充分，產(chǎn)氣量高投配率大，消化速度減慢，造成有機(jī)酸積累，pH值下降，有可能抑制甲烷菌生長(zhǎng)

生熟污泥的混合程度投入的生污泥與池內(nèi)熟污泥的充分混合，可使得全池各部分的物料和工作條件的均勻一致保證消化池經(jīng)常處于偏堿性條件下，縮短培養(yǎng)微生物的時(shí)間，加速消化過(guò)程，提高產(chǎn)氣量

厭氧條件甲烷菌是厭氧性微生物，要求消化池密閉、隔絕空氣，保證厭氧菌的正?；顒?dòng)和消化池的安全運(yùn)行。影響污泥厭氧消化的主要因素污泥的組成有機(jī)物含量越高有機(jī)物降解率越高。污泥中有機(jī)物含量為60%時(shí)，有機(jī)物降解率為45%。污泥含水率降低污泥含水率可以降低運(yùn)行成本，減少污泥加熱時(shí)消耗的熱量,提高產(chǎn)氣率。有毒物質(zhì)濃度厭氧消化中增加毒性物質(zhì)將導(dǎo)致抑制作用而最終使消化池失效。標(biāo)準(zhǔn)消化消化池中不加攪拌,污泥在消化池中自然分層。污泥的加入和排出采用間歇式。容積負(fù)荷一般為0.48~1.6kg/(m3·d)。適用于流量小于0.04m3/s的小型污水處理廠。缺點(diǎn)停留時(shí)間長(zhǎng)（30-60d）體積大、負(fù)荷低、易形成厚的浮渣層。快速消化池設(shè)有攪拌設(shè)備，定期排泥，定期投配；連續(xù)運(yùn)行，全池處于活躍的消化狀態(tài)，不存在分層；消化時(shí)間10~20天，為標(biāo)準(zhǔn)速率消化池的1/3；固體負(fù)荷提高4~6倍；容積減少30%。氣體混合快速消化池剖面圖兩級(jí)厭氧消化厭氧接觸消化法污泥的好氧消化原理類(lèi)似活性污泥法，在不提供新鮮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的前提下，在曝氣池中對(duì)污泥進(jìn)行曝氣10~20天，依靠有機(jī)物的好氧代謝和微生物內(nèi)源穩(wěn)定污泥中的有機(jī)組成。按溫度分為常溫好氧氧化高純氧高溫氧化(40~70℃)高效曝氣裝置氧化按污水處理構(gòu)筑物設(shè)施分為附屬式(氧化溝法、延時(shí)曝氣法)單獨(dú)式好氧消化池工藝示意圖好氧間歇操作方式好氧連續(xù)操作方式雙系統(tǒng)消化基本特點(diǎn)第一段，借助于注入工業(yè)用純氧在55~65℃進(jìn)行高溫好氧降解。第二階段，在35℃進(jìn)行厭氧分解。優(yōu)點(diǎn)提高了過(guò)程的穩(wěn)定性縮短了逗留時(shí)間污泥中的病原微生物數(shù)目大大減少污泥的好氧蚯蚓穩(wěn)定可用于液態(tài)的原生污泥和活性污泥；這種方法在東南亞應(yīng)用了一定時(shí)間。將適宜的蚯蚓品種接種到好氧污泥中以后，蚯蚓攝入有機(jī)固體并排出部分穩(wěn)定物質(zhì)；菲律賓被用于農(nóng)作物肥料和土壤調(diào)節(jié)；用蚯蚓穩(wěn)定污泥無(wú)論是從基建費(fèi)還是運(yùn)行費(fèi)來(lái)都比其它方法便宜。污泥的調(diào)理調(diào)理的目的改善污泥脫水性能，促進(jìn)污泥的固液分離。提高脫水設(shè)備的生產(chǎn)能力。調(diào)理的方法淘洗調(diào)節(jié)法化學(xué)調(diào)節(jié)法加熱加壓調(diào)理法冷凍調(diào)理法淘洗調(diào)理法什么是淘洗調(diào)理法？用河水或處理水洗滌污泥，降低污泥中的堿度和粘度，以節(jié)省混凝劑用量。淘洗的過(guò)程泥水混合→淘洗→沉淀淘洗調(diào)理適用于消化污泥淘洗工藝單級(jí)洗滌、二級(jí)或多級(jí)串聯(lián)洗滌及逆流洗滌二級(jí)串聯(lián)逆流洗滌裝置化學(xué)調(diào)理法什么是化學(xué)調(diào)理法？在污泥中加入適量的助凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，使污泥顆粒絮凝，改善污泥的脫水性能。助凝劑助凝劑的作用調(diào)節(jié)污泥的pH值，改變污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，破壞膠體的穩(wěn)定性，提高混凝劑的混凝效果。常用的助凝劑硅藻土、酸性白土、鋸屑、污泥焚燒灰、電廠粉塵等惰性物質(zhì)混凝劑混凝劑的作用通過(guò)中和污泥膠體顆粒的電荷和壓縮雙電層厚度，減少粒子和水分子的親和力，使污泥解穩(wěn)，改善其脫水性能。常用的混凝劑無(wú)機(jī)混凝劑鉛鹽、鐵鹽高分子聚合電解質(zhì)聚丙烯酰胺(PAM)、聚氯化鋁(PAC)混凝劑的用量一般無(wú)機(jī)混凝劑為7~20%(污泥的干固體質(zhì)量)高分子聚合電解質(zhì)為1%以下?；炷齽┑倪x擇無(wú)機(jī)混凝劑鐵鹽形成的絮體密度較大，藥劑量較少。腐蝕性較強(qiáng)，儲(chǔ)藏與運(yùn)輸困難。鋁鹽混凝劑形成的絮體密度較輕，藥劑量較多；腐蝕性弱，貯藏與運(yùn)輸方便。高分子混凝劑耗量大大低于無(wú)機(jī)混凝劑處理安全，操作容易，在水中呈弱酸性或弱堿性，腐蝕性小，濾餅量增加很少濾餅用作燃料時(shí)，發(fā)熱量高，焚燒后灰燼少。混凝劑使用注意事項(xiàng)三氯化鐵和石灰藥劑先加鐵鹽再加石灰，過(guò)濾速度快，節(jié)省藥劑。高分子混凝劑與助凝劑合用先加助凝劑，后加混凝劑根據(jù)機(jī)械脫水方法選擇相應(yīng)的混凝劑真空過(guò)濾機(jī)使用無(wú)機(jī)混凝劑或高分子混凝劑壓濾脫水對(duì)混凝劑的適應(yīng)性也較強(qiáng)離心脫水用高分子混凝劑而不宜使用無(wú)機(jī)混凝劑泵循環(huán)混合或攪拌均會(huì)影響混凝效果增加過(guò)濾比阻抗，脫水困難，注意適度進(jìn)行。加熱加壓調(diào)理法什么是加熱加壓調(diào)理？將污泥加熱，使污泥中的細(xì)胞物質(zhì)破壞分解，細(xì)胞膜中內(nèi)部水游離出來(lái)，親水性有機(jī)膠體物質(zhì)解體，提高污泥脫水性能的過(guò)程。分類(lèi)高溫加壓調(diào)理低溫加壓調(diào)理加熱加壓調(diào)理法的優(yōu)點(diǎn)大改善了污泥的脫水性能不需加藥劑不增加濾餅量能殺死病原菌加熱加壓調(diào)理法(續(xù))加熱加壓調(diào)理法的缺點(diǎn)管道彎頭易摩損，腐蝕嚴(yán)重，容易在管道壁結(jié)垢向處理現(xiàn)場(chǎng)四周散發(fā)惡臭，環(huán)境狀況不好污泥可溶性分離液有機(jī)物濃度高，需二次處理加熱加壓處理霎時(shí)間長(zhǎng)設(shè)備費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用高處理后的污泥熱值低。適用于初次沉淀污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥及它們的混合污泥。污泥高溫加壓調(diào)理流程污泥磨碎機(jī)高壓泵熱交換器反應(yīng)器氣水分離器濃縮池脫水機(jī)濾餅(含水40~60%)蒸汽排汽分離液含水80~90%蒸汽直接吹入方式