污泥處理技術(shù)

第6章污泥處理技術(shù)

主講人：王璇上期回顧2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇1.污水水質(zhì)指標(biāo)有哪些？2.活性污泥法處理技術(shù)有哪些工藝？其分別有什么特點(diǎn)？3.污水生物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算包含哪些內(nèi)容？工藝的選擇依據(jù)是什么？目錄2023/5/17新疆農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院王璇6.1概述6.2污泥的預(yù)處理6.3污泥的脫水及干化6.4污泥的處理與利用第一節(jié)概述1.1污泥處理的原因

2009年，全國投運(yùn)城鎮(zhèn)污水處理廠1992座，處理污水量280億立方米，產(chǎn)生含水率80%左右的污泥2005萬噸。隨著在建的2000多座污水處理廠陸續(xù)投入運(yùn)行，全國年污泥總產(chǎn)生量將很快突破3000萬噸。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國處置方式焚燒占6%；堆肥占8%；其余86%進(jìn)行“填埋”？污水處理行將結(jié)束，污泥處理處置才剛起步，導(dǎo)致污泥“積壓”，成為環(huán)境領(lǐng)域的重大問題之一。第一節(jié)概述1.1污泥處理的原因污泥處理處置是污水處理重要組成部分。污水污泥成分復(fù)雜，除含有大量的水分外，還含有難降解的有機(jī)物、重金屬、鹽類以及少量的病原微生物等。我國存在著重污水處理、輕污泥處理的傾向，污泥如果處理不當(dāng)就進(jìn)入環(huán)境，那么，不僅會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染，而且會(huì)造成能源、資源的浪費(fèi)，因此，污水污泥的處理處置具有非常重要的意義。第一節(jié)概述1.2污泥處理的目標(biāo)目標(biāo)：減量化、穩(wěn)定化、無害化和資源化

減量化：體積減量化，便于運(yùn)輸和消納。穩(wěn)定化：污泥中易腐敗物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化，使得污泥穩(wěn)定，不易腐敗，降低惡臭，便于運(yùn)輸處理。

有機(jī)物、重金屬

無害化：污泥中病原微生物（如病原菌、病毒等）的殺滅，提高污泥的衛(wèi)生指標(biāo)。資源化：將污泥視為一種資源，通過多種方式，將污泥加以利用，如：能源化、

資材化、材料化、

農(nóng)業(yè)及土地再生利用等。第一節(jié)概述1.3污泥的來源污泥類型主要來源污泥特性柵渣格柵粒徑較大的有機(jī)和無機(jī)物（與垃圾組份相似，但浸水飽和）；無機(jī)固體顆粒沉砂池密度較大、較穩(wěn)定的無機(jī)物初次沉淀污泥初沉池灰色糊狀物，數(shù)量最大（污水中可沉降物質(zhì)，污泥處理的主要對(duì)象）剩余活性污泥*污泥法二沉池*生物處理系統(tǒng)中排放的污泥，含有生物體和化學(xué)試劑（活性污泥的沉降產(chǎn)物，污泥處置的主要對(duì)象）。腐殖污泥生物膜法二沉池化學(xué)污泥化學(xué)沉淀池采用混凝、化學(xué)沉淀等化學(xué)法處理廢水所形成的污泥浮渣初/二沉池成分復(fù)雜，有機(jī)和無機(jī)，數(shù)量少第一節(jié)概述1.3污泥的來源格柵初沉沉砂活性污泥或生物膜法二沉消毒一級(jí)處理二級(jí)處理柵渣無機(jī)固體顆粒初沉泥活性污泥腐殖污泥浮渣浮渣第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)污水污泥的主要指標(biāo)：

含水率密度（比重）比阻毛細(xì)吸水時(shí)間

揮發(fā)性固體和灰分可消化程度肥分衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

污水污泥的來源和形成過程復(fù)雜多樣，其物理、化學(xué)和生物學(xué)特性存在差異，了解污泥的性質(zhì)是合理選擇污泥處理方法和工藝的基礎(chǔ)。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)A含水率

污泥中水的百分含量

，95％～99.8％可知，含水率由99％→98％，或99.5％→99％，或97％→94％，或95％→90％，污泥體積均減少一倍；

含水率對(duì)污泥的運(yùn)輸、提升和處理影響很大。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)B密度/比重污水污泥的密度接近水的密度。C揮發(fā)性固體（VSS）和灰分（NVSS）揮發(fā)份固體：表示污泥中的有機(jī)物含量－－灼燒減重灰分：表示污泥中的無機(jī)物含量－－灼燒殘?jiān)?在馬弗爐中600oC灼燒至恒重后,，所失去的重量為VSS(被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體)；殘留的重量為NVSS，mg/L。VSS實(shí)質(zhì)上是污泥中可通過生物降解的有機(jī)物含量水平，即VSS反映污泥的穩(wěn)定化程度。第一節(jié)概述1.4污泥的性質(zhì)D可消化程度

污泥中的有機(jī)物是消化的對(duì)象，其中，一部分是可被消化降解的，另一部分是不可消化降解的（如脂肪、纖維素）。可消化程度表示污泥中可消化降解有機(jī)物的比例。E肥分

污泥中N、P、K有機(jī)質(zhì)微量元素的含量。肥分表示污泥是否可作為肥料進(jìn)行資源化利用。F衛(wèi)生學(xué)指標(biāo)

污泥中病原微生物(病菌、病毒、寄生蟲卵等)的含量。環(huán)境指標(biāo)之一。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理

污泥水與污泥固體顆粒的結(jié)合力是很強(qiáng)的，如果沒有預(yù)先的處理，即通過化學(xué)的、物理的或者熱工的方法進(jìn)行預(yù)處理，絕大多數(shù)污泥的脫水是非常困難的，這種污泥預(yù)先處理的過程稱為污泥調(diào)理。

污泥調(diào)理對(duì)于所有污泥都適用，但不同的污泥所能夠達(dá)到的調(diào)理效果不同。污泥調(diào)理的方法很多，但主要的方法有化學(xué)調(diào)理法物理調(diào)理和。

調(diào)理的目的就是改善污泥脫水的性質(zhì)，減小水與污泥固體顆粒的結(jié)合力，加速污泥脫水過程。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理水分名稱含義份額去除方法間隙水/空隙水/自由水存在于污泥顆粒（絮體）空隙間的游離水。并不與污泥直接結(jié)合70％脫除容易，如重力沉降毛細(xì)結(jié)合水/毛細(xì)水污泥顆粒間毛細(xì)管內(nèi)包含的水(只有靠外力使毛細(xì)孔發(fā)生變形)20％施加外力，如離心沉降表面吸附水(吸附水)吸附在固形粒子表面，能隨固形粒子同時(shí)移動(dòng)10％脫除較難，機(jī)械法或物理化學(xué)法（如混凝）內(nèi)部水/結(jié)合水微生物細(xì)胞內(nèi)的水分不可用機(jī)械方法，可用生物分解和加熱方法去除含水率污泥狀態(tài)90％以上幾乎為液體80%-90％粥狀物70%-80％柔軟狀60%-70％幾乎為固體50％黏土狀污泥含水率與狀態(tài)第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理1.化學(xué)調(diào)理方法化學(xué)調(diào)理就是在需要脫水的污泥中加入化學(xué)混凝藥劑，使污泥顆粒，包括細(xì)小的顆粒及膠體顆粒凝聚、絮凝，以改善其脫水性能。所以需要設(shè)置藥劑溶解、配制、投加設(shè)備。2.物理調(diào)理法物理調(diào)理是向被調(diào)理的污泥中投加不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)，如投加焚燒后的污泥，或者粉煤灰，作為污泥的“支架”結(jié)構(gòu)，以降低或者改善污泥的可壓縮性。物理調(diào)理主要采用的物質(zhì)有：煙道灰、硅藻土、焚燒后的污泥灰、粉煤灰等，其中以煙道灰效果最好。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.1污泥的調(diào)理3.熱工調(diào)理法（1）熱處理法對(duì)污泥加熱可加速粒子的熱運(yùn)動(dòng)，提高粒子碰撞和結(jié)合的頻率，達(dá)到粒子相互間的凝聚。同時(shí)污泥中的細(xì)胞體受熱膨脹而破裂，釋放出蛋白質(zhì)和膠質(zhì)、礦物質(zhì)和細(xì)胞膜碎片。膠體結(jié)構(gòu)被破壞，大量釋放出內(nèi)部結(jié)合水，產(chǎn)生脫水收縮作用。進(jìn)而釋放出的有機(jī)物在高溫下受熱水解、溶化，形成由可溶性聚縮氨酸、氨氮、揮發(fā)酸及碳水化合物組成的茶褐色液體。熱調(diào)質(zhì)效果取決于污泥的性質(zhì)、溫度和處理時(shí)間等條件。（2）冷凍法冷凍熔解法是將含大量水分的污泥冷凍，使溫度下降到凝固點(diǎn)以下，污泥開始凍結(jié)，然后加熱熔解。污泥經(jīng)過冷凍-熔解過程，由于溫度發(fā)生大幅度變化，使膠體顆粒脫穩(wěn)凝聚，顆粒由細(xì)變大，失去了毛細(xì)狀態(tài)。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮

污泥的含水率很高（二沉污泥99%，初沉污泥97％），體積很大，這對(duì)輸送和后續(xù)處理（如消化）都將造成困難，因此必須進(jìn)行濃縮。

污泥濃縮就是去除污泥中一部分液體，以增加固體物質(zhì)的含量，縮小污泥的體積。減量化

污泥的含水率由99％降至96%，體積可減小到原來的1/4，但仍然保持其流動(dòng)性，可用泵輸送，降低運(yùn)輸費(fèi)用。濃縮是污泥減量化最有效辦法，特別對(duì)剩余污泥的處理，尤其不可缺少。目的：減量化第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮重力濃縮

依靠重力作用將污泥中的固體與水分離。此法應(yīng)用最為廣泛，適用于濃縮比重較大的污泥和沉渣，主要濃縮初沉污泥和剩余活性污泥。輻流式往泵房第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮氣浮濃縮

通過某種方法產(chǎn)生大量的微氣泡，依靠這些微氣泡附著在污泥顆粒的周圍，通過減小顆粒的比重，形成上浮污泥層，將上浮污泥層撇除到污泥槽，下層液體回流到廢水處理流程中。適用：含固量低的污泥濃縮，一般含水率99.5～99％；易發(fā)生膨脹的、易發(fā)酵的剩余活性污泥。（99.5～99％可濃縮到94～96％，好于重力濃縮）

第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.2污泥的濃縮離心濃縮原理：離心濃縮法是利用污泥中固、液比重不同，在旋轉(zhuǎn)時(shí)具有不同的離心力這一原理進(jìn)行分離和濃縮的。特點(diǎn)：由于離心力是重力的500～3000倍，因此離心濃縮時(shí)間很短，十幾分鐘。占地面積小，造價(jià)低，但運(yùn)行和機(jī)械維修費(fèi)用較高。三種方法中，離心濃縮得到的污泥含水率最低。效果：99.5％可濃縮到94％。型式：倒錐形轉(zhuǎn)盤式、螺旋式和筐式。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定污泥消化處理→生物處理通過微生物的新陳代謝作用，將污泥中的有機(jī)物一部分轉(zhuǎn)化為微生物的細(xì)胞物質(zhì)，另一部分轉(zhuǎn)化為比較穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)（無機(jī)物或簡單有機(jī)物）基本因素：作用者、作用對(duì)象和環(huán)境條件作用者微生物，特別是其中的細(xì)菌。三類細(xì)菌（根據(jù)生化反應(yīng)中氧氣的需求）：好氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌；兩類處理：好氧生物處理；厭氧生物處理。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化

原理：利用兼性（厭氧）菌和（專性）厭氧菌進(jìn)行厭氧生化反應(yīng)，分解污泥中有機(jī)物質(zhì)的一種污泥處理工藝。污泥厭氧消化的機(jī)理與廢水厭氧消化的相同

功能：

利用微生物代謝作用，使污泥中有機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定化，減少污泥體積，降低污泥中病原體數(shù)量；減量化穩(wěn)定化無害化

在污泥消化過程中將產(chǎn)生大量高熱值的沼氣（生物質(zhì)能源），可作為能源利用，使污泥資源化。資源化污泥經(jīng)消化后，其中的部分有機(jī)氮轉(zhuǎn)化成了氨氮，提高了污泥肥效。資源化第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化1.低負(fù)荷消化－常規(guī)中溫消化排泥進(jìn)泥沼氣

污泥不經(jīng)加熱直接進(jìn)入間歇運(yùn)行的消化池，池內(nèi)不設(shè)攪拌裝置，利用沼氣氣泡攪拌污泥。由于攪拌作用不充分，因此，池內(nèi)分成浮渣區(qū)、上清液和污泥區(qū)。穩(wěn)定的污泥由池底周期性排出，上清液回到水處理流程的前端進(jìn)行處理，沼氣從池頂收集導(dǎo)出。固體負(fù)荷0.4-1.6kgVSS/(m3.d)。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化2.

高負(fù)荷消化（高速消化池）同傳統(tǒng)低負(fù)荷消化相比，主要體現(xiàn)加熱、攪拌和破渣。優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)料速度穩(wěn)定，其攪拌、污泥投配及熟污泥排除等連續(xù)，池大部分區(qū)域可保持一致條件，使消化池體積減小，消化過程穩(wěn)定性得到提高。不分層，全池活躍消化。消化時(shí)間為低負(fù)荷1/3（10-15d），固體負(fù)荷提高4-6倍。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化蒸汽噴射器進(jìn)泥管進(jìn)泥管排泥管中位管貯罐壓縮機(jī)蒸汽噴射器水射器污泥氣攪拌＋蒸汽攪拌＋水力攪拌、蒸汽直接加熱、上進(jìn)下直排水射器也稱為水力提升器污泥氣攪拌第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定厭氧消化3.兩級(jí)消化階段一：加熱、攪拌、產(chǎn)氣和除渣，池溫33～35oC；階段二：不加熱、不攪拌，利用第一階段污泥的余熱，使池溫保持在24～26oC，繼續(xù)進(jìn)行消化、濃縮和排出上清液。第二節(jié)污泥的預(yù)處理2.3污泥的穩(wěn)定好氧消化對(duì)初沉、二沉或混合污泥進(jìn)行曝氣充氧，使有機(jī)物進(jìn)行生物氧化，最終產(chǎn)生二氧化碳和水。第二節(jié)污泥的脫水及干化

污泥經(jīng)過濃縮和消化后，尚含水95％～96％。為進(jìn)一步處理處置，必須對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理－－污泥含水率降至80％～85％，體積減少為原來的1/10以下。脫水后的泥塊具有固體特性，便于運(yùn)輸和最終處置利用。將脫水污泥的含水率進(jìn)一步降低，50％～65％以下，稱為干化?？蓪⒏苫勰喟b成袋，以商品出售。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥脫水機(jī)械脫水自然干化真空過濾壓濾離心第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場（1）定義：通過滲濾或蒸發(fā)等作用，從污泥中去除大部分水分的過程即為污泥干化。污泥干化的主要構(gòu)筑物是干化場/干化床/曬泥場。（2）干化場分類人工濾層干化場－－需人工鋪設(shè)濾層，又分為敞開式～和有蓋式～。自然濾層干化場－－適用于自然土質(zhì)滲透性能好、地下水位低的地區(qū)。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場（3）干化場的脫水特點(diǎn)及其影響因素脫水特點(diǎn)：污泥在干化場上是借助上部蒸發(fā)、底部滲透、中部放泄和人工潷除等過程來實(shí)現(xiàn)。滲透過程在污泥排入后2~3h完成，可使污泥含水率降至約85%。此后水分只能依靠蒸發(fā)脫水，經(jīng)數(shù)周后，含水率可降低至75%左右。干化期由數(shù)周到數(shù)月。

影響因素：

①氣候條件：氣溫、濕度、風(fēng)速、日曬

②污泥性質(zhì)：第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥干化場第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機(jī)械脫水

以過濾介質(zhì)兩側(cè)的壓力差為動(dòng)力，使污泥水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì)，形成濾液，而固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)上，形成濾餅，從而達(dá)到脫水的目的。

在過濾介質(zhì)一側(cè)造成負(fù)壓，另側(cè)常壓－－真空過濾；在過濾介質(zhì)一側(cè)加壓，另側(cè)常壓－－壓濾；通過離心力造成壓差－－離心脫水。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機(jī)械脫水--壓濾機(jī)

板框由濾布相間，可動(dòng)端把板、框、布?jí)壕o，板框之間形成一個(gè)濾室。板框上部均開小孔，形成了污泥通道。污泥在0.4~0.8MPa作用下，進(jìn)入通道，再進(jìn)入濾室；濾液排出，濾餅在濾室內(nèi)。濾餅填滿濾室時(shí)，結(jié)束。進(jìn)泥固定端板濾布可動(dòng)端板濾液排出口第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機(jī)械脫水--壓濾機(jī)進(jìn)泥固定端板濾布可動(dòng)端板濾液排出口污泥注入、壓濾、濾餅去除、介質(zhì)沖洗和濾機(jī)閉合。板框板框板框第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機(jī)械脫水--離心過濾機(jī)原理：利用污泥顆粒與水的密度不同，在相同離心力作用下產(chǎn)生不同的離心加速度，從而導(dǎo)致污泥固液分離，實(shí)現(xiàn)脫水。在美國和歐洲運(yùn)用廣泛。結(jié)構(gòu)形式：轉(zhuǎn)筒式、盤式，轉(zhuǎn)筒最為常用。特點(diǎn)：連續(xù)生產(chǎn)，操作方便，但污泥預(yù)處理要求高。第三節(jié)污泥的脫水及干化3.1污泥的脫水污泥機(jī)械脫水--離心過濾機(jī)泥餅分離液污泥驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)筒變速箱臥式螺旋轉(zhuǎn)筒離心機(jī)第三節(jié)污泥的脫水及干化3.2污泥烘干

污泥經(jīng)過自然干化或機(jī)械脫水后，尚有45～85％的含水率，體積與重量仍然很大，可采用干燥或焚燒進(jìn)一步脫水干化。經(jīng)干燥后，污泥含水率可降低至10％；經(jīng)焚燒后，污泥的含水率可降至為0，有機(jī)物得以高溫氧化，從而使污泥體積與重量最大限度地減小，衛(wèi)生條件大為提高。