排泥水處理教程

1、歡迎大家參與污泥處理的討論！,一、背景材料,排泥水的定義由于水處理工藝不同，國內(nèi)外存在差別 在國內(nèi)，排泥水主要是指沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水 在國外一般指水廠生產(chǎn)過程中的廢棄物(Residual)，例如，還有石灰軟法產(chǎn)生的污泥,排泥水中污泥的主要成份,排泥水中的污染物,最主要的污染物是懸浮固體(SS和VSS)，總固體含量在0.1%1.0%之間。 資料報道排泥水BOD5在30150mg/L之間 CODMn在50015000mg/L 之間 另外，由于水處理過程中的濃縮作用，污泥中還有各種重金屬離子,排泥水直接排放對環(huán)境的影響,粗略估計，上海市全部水廠每年向水體排放的懸浮固體達(dá)30萬噸以上，有機(jī)物

2、在3萬噸左右 對地表水體造成污染 懸浮物沉積，淤塞河道，影響行洪和航運 高濃度Al(OH)3污泥對水生生物有毒性,二、自來水廠排泥水處理的歷史,19371938年，美國芝加哥一個實驗水廠中首次進(jìn)行了水廠廢棄物處理研究。 1946年，AWWA任命一個8人委員會，分別對水廠的三類廢棄物處理進(jìn)行研究 五、六十年代，在日本和英國也有人對水廠廢棄物處理技術(shù)進(jìn)行研究 1965年，美國頒布水質(zhì)法案，將水廠廢棄物等同于一般工業(yè)廢棄物看待，并要求進(jìn)行處理,1972年，美國又頒布了水質(zhì)法案的修正案，加強(qiáng)了包括水廠排泥水在內(nèi)的污水排放控制。七十年代污泥脫水機(jī)械技術(shù)的發(fā)展對實施排泥水處理直到了很大的推動作用 八、九十

3、年代，國外排泥水處理工藝已形成較為完善的系統(tǒng)，并展開有關(guān)的理論研究 我國在八十年代末，由原上海市自來水公司首次開展了水廠排泥水處理小試研究 到目前為止，我國實施的水廠排泥水處理工程很少，對此進(jìn)行的研究也很有限,可供選擇的水廠排泥水處理方法,沉淀池排泥水,濾池反沖洗廢水,機(jī)械濃縮,重力濃縮,污泥調(diào)節(jié),混凝劑回收,脫水污泥塘,離心脫水,板框壓濾機(jī),干化床脫水,真空過濾機(jī),帶式壓濾機(jī),直接排放,土地施用,制造有用產(chǎn)品,衛(wèi)生填埋,城市污水處理廠,永久性污泥塘,污泥來源,污泥調(diào)節(jié),污泥脫水,污泥處置,污泥濃縮,存放水量調(diào)節(jié),鋁鹽,三、排泥水處理工藝,閔行排泥水處理的工藝流程圖,1.污泥收集,沉淀池間隙性

4、排泥，濃度不均勻 濾池間隙性反沖洗，瞬間流量很大 設(shè)置污泥收集系統(tǒng)的目的是： 均衡流量 適當(dāng)調(diào)勻排泥水水質(zhì) 緩沖作用,閔行水廠的污泥收集池,2.污泥濃縮,污泥濃縮的方法 重力濃縮 機(jī)械濃縮，主要是離心機(jī)濃縮,污泥濃縮的目的,提高排泥水的含固率，便于脫水機(jī)械進(jìn)行污泥脫水 減少排泥水的容積，從而縮小脫水機(jī)械的規(guī)模 特殊情況下，對污泥量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),污泥濃縮能顯著減少泥水容積,根據(jù)物料平衡，有： V1C1V2 C2 則有 V2V1 C1/C2 假定濃縮前污泥濃度為1，濃縮后污泥濃度為4，則濃縮后污泥容積將為濃縮前的1/4,污泥濃縮的要求,出泥含固率達(dá)到脫水機(jī)械對進(jìn)泥的要求 固液分離效率高，上清液達(dá)

5、到排放標(biāo)準(zhǔn) 運行穩(wěn)定，能抵抗一定的沖擊負(fù)荷 濃縮池占地面積較小 不發(fā)生濃縮池積泥現(xiàn)象,閔行Lamella濃縮池,石家莊第八水廠濃縮池,石家莊第八水廠濃縮池積泥情況,北京水源九廠濃縮池,國內(nèi)幾家水廠濃縮池比較,3.污泥調(diào)質(zhì)（調(diào)節(jié)）,定義 在經(jīng)過濃縮的泥水中加入某種化學(xué)藥劑或?qū)ζ溥M(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，使污泥水中的固體成份性質(zhì)發(fā)生改變而更加易于脫水的一種處理方法,方法 物理法 化學(xué)法,物理調(diào)質(zhì)法,加熱調(diào)質(zhì)法 在較高的壓力(250400psi)下將污泥加熱到350400F。分離水色、濁度較高，使用少 硅藻土預(yù)涂法 在脫水機(jī)械濾布上預(yù)涂硅藻土，阻止污泥顆粒與濾布接觸，改善脫水性能 冰凍解凍法 將泥水凍結(jié)后再將

6、其融化，污泥脫水性能會得到顯著改善,化學(xué)調(diào)質(zhì)法,加酸、加堿調(diào)質(zhì)法 向泥水中加入適量的酸或堿，脫水性能改善 石灰調(diào)節(jié)法 石灰也是一種堿，同時石灰顆粒較粗，可使泥餅產(chǎn)生較大孔隙，有利于脫水 高分子絮凝劑調(diào)質(zhì)(使用最多PAM) 向泥水中加入有機(jī)高分子絮凝劑，使污泥顆粒結(jié)成較大絮體，大大改善脫水性能,PAM污泥調(diào)質(zhì)機(jī)理,PAM主要是利用其長分子鏈，在污泥顆粒間架橋形成多孔、穩(wěn)定且粒徑很大的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可讓水分通過，且將污泥顆粒穩(wěn)定在既定的位置上，從而提高了污泥的脫水性能。,污泥顆粒直徑隨絮凝劑投加率的變化,閔行陰離子型PAM比阻試驗結(jié)果,閔行非離子型PAM比阻試驗結(jié)果,閔行陽離子型PAM比阻試驗結(jié)果

7、,注意PAM單體的毒性,PAM聚合物基本沒有毒性，但試驗證明其單體有毒 老鼠、兔、豚鼠半致死量LD50為150180 mg/kg 對鼠、貓、猴在劑量施用，癥狀有進(jìn)行性后肢硬化和蛻化、后肢平衡控制功能喪失、尿潴留、前肢運動失調(diào)等 試驗大鼠飲用含有丙烯酰胺的水后，增加了多處良性或惡性腫瘤的發(fā)病率 PAM單體對人體有一定刺激作用，易被人體皮膚吸收,各國對PAM單體的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn),日本：PAM產(chǎn)品單體含量0.05%，污泥處理分離水中PAM含量0.01ppm 美國：PAM投藥量1mg/l時其單體含量0.05% WHO：飲用水中PAM單體指標(biāo)值為0.5g/l 歐盟：飲用水中丙烯酰胺指標(biāo)值為0.10g/l 中國

8、：用于飲用水的PAM產(chǎn)品單體含量應(yīng)0.05%,閔行PAM溶解設(shè)備,閔行PAM投加設(shè)備,4、污泥脫水,污泥中水分的分類,污泥中水分的分類,自由水(Free Water) 與污泥中的固體成份沒有關(guān)系，不受污泥顆粒的影響 間隙水(Interstitial Water) 污泥顆粒間隙中，礬花結(jié)構(gòu)破壞可轉(zhuǎn)化為自由水 表面水(Vicinal Water) 存在于污泥顆粒表面，有數(shù)層分子的厚度，以氫鍵與污泥顆粒相結(jié)合，總是黏附在污泥顆粒表面 化學(xué)結(jié)合水(Water of Hydration) 以化學(xué)鍵同污泥顆粒相結(jié)合，只有消耗熱能才能將它們分離,污泥脫水的目標(biāo)確定,污泥脫水的方法,非機(jī)械式污泥脫水 污泥干化

9、床 污泥干化塘,機(jī)械式污泥脫水 真空過濾機(jī) 污泥造粒機(jī) 板框壓濾機(jī) 帶式壓濾機(jī) 離心機(jī),帶底部排水系統(tǒng)污泥干化床示意圖,污泥干化床的優(yōu)缺點,優(yōu)點 運行費用低 不需要特殊設(shè)備 土地價格低時，投資少 可獲得較高含固率的泥餅,缺點 占地面積大 脫水效果受氣候影響大 脫水時間長 泥餅起運麻煩,轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)優(yōu)缺點,優(yōu)點 能耗較低,缺點 真空系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)困難 濾布易損壞，更換頻繁 操作環(huán)境衛(wèi)生條件差 泥餅含固率不高 真空過濾機(jī)屬淘汰機(jī)型，新建項目已基本不采用,離心脫水機(jī)構(gòu)造示意圖,1、螺旋輸送器；2、轉(zhuǎn)筒；3、空心轉(zhuǎn)軸(污泥入流管)；4、變速箱；5、驅(qū)動輪；6、罩蓋；7、軸承,離心機(jī)的原理,離心機(jī)作

10、用于污泥顆粒的離心力為： 污泥顆粒所受的離心力和重力的比值，稱為分離因數(shù)： 目前常用的離心機(jī)分離因數(shù)可高達(dá)15004000,影響離心機(jī)脫水效果的因素,機(jī)械因素 轉(zhuǎn)筒長度與直徑 轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)速 差速 水池深度與容積 岸區(qū)錐角與岸區(qū)長度B 污泥供給點 螺旋輸送器的磨損,工藝因素 污泥投配速率與停留時間 污泥性質(zhì)與調(diào)節(jié) 脫水后的處置方法,離心機(jī)的機(jī)械因素及尺寸,L、轉(zhuǎn)筒長度；B、錐體長（即岸區(qū)長度）；Z、水池深度；S、螺距；、錐角；b、轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)角速度；s、螺旋輸送器旋轉(zhuǎn)角速度；Y、泥餅厚度；D、轉(zhuǎn)筒直徑； D1、錐端直徑；r1、水池表面半徑；r2、轉(zhuǎn)筒半徑,離心脫水機(jī)照片,離心機(jī)的脫水泥餅,離心機(jī)的優(yōu)缺點

11、,優(yōu)點 占地面積小 能全自動連續(xù)運行 新型離心機(jī)適用于各種污泥脫水 污泥在封閉系統(tǒng)中處理，衛(wèi)生條件好,缺點 設(shè)備高速運轉(zhuǎn)，容易磨損，維護(hù)費用較高 噪音較高 電耗也較高,帶式壓濾機(jī)構(gòu)造示意圖,1絮凝/混合器；2沉淀濃縮區(qū)；3梳耙（可移動）；4熨平輪（可移動）；5過濾轉(zhuǎn)鼓；6氣動附加壓力輪；7張緊皮帶輪；8刮泥刀；9氣動濾布校準(zhǔn)裝置；10封閉清洗系統(tǒng)；11氣動濾布張緊器；12絮凝劑加注點。,有過濾濃縮段的帶式壓濾機(jī),無過濾濃縮段帶式壓濾機(jī),帶式壓濾機(jī)脫水泥餅,帶式壓濾機(jī)的優(yōu)缺點,優(yōu)點 能連續(xù)運行 能耗低 噪音小,缺點 衛(wèi)生條件較差 跑泥嚴(yán)重，回收率低 PAM耗用多，費用高 泥餅含水率較高,板框壓濾

12、機(jī)構(gòu)造示意圖,膜式板框壓濾機(jī)照片,板框壓濾機(jī)形成的泥餅,板框壓濾機(jī)的優(yōu)缺點,優(yōu)點 適用于各種污泥脫水 脫水泥餅的含固率高 對污泥調(diào)質(zhì)要求低 能耗較低,缺點 只能間隙性運行 設(shè)備較復(fù)雜 泥餅卸料困難，可能需要人工操作,5、泥餅處置,泥餅處置的方法,衛(wèi)生填埋 土地利用 綜合利用,城市生活垃圾衛(wèi)生填埋技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(CJJ517-88)第4.0.4條,填埋作業(yè)應(yīng)符合下列規(guī)定： 1每層垃圾壓實后必須覆土2030cm 2填埋場之上應(yīng)覆一層2030cm、滲透率不大于10-7cm/s的粘土，其上再覆蓋4550cm的自然土，并均勻壓實,目前，垃圾填埋場的覆土作業(yè)，主要有三方面的需求：,1日覆土：每日垃圾填埋作業(yè)完成

13、時，為達(dá)到已填埋垃圾裸露時間不超過24小時，要求在垃圾作業(yè)面上覆土1520cm。 2中間覆土：有些已填埋過生活垃圾的作業(yè)單元，由于需自然壓實或其它原因，需間隔一段時間再繼續(xù)填埋作業(yè)。這些作業(yè)單元需覆土30cm。 3最終覆蓋：已達(dá)飽和的垃圾填埋單元，需進(jìn)行最終覆蓋。最終覆蓋要求第一層覆土厚度需達(dá)60cm，然后再覆蓋一層1530cm的營養(yǎng)土，以利于垃圾填埋面的生態(tài)恢復(fù)。,垃圾填埋場對覆土的土質(zhì)要求,要達(dá)到衛(wèi)生填埋的要求 要兼顧垃圾填埋場土地的最終利用，恢復(fù)土地的利用價值 自來水廠脫水泥餅土質(zhì)一般能夠滿足垃圾填埋場的覆土要求,上海市閔行水廠一車間脫水泥餅成分分析結(jié)果,土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618

14、1995),農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)(GB428484),污泥資源化利用還存在的問題,1制造陶瓷、磚和建筑材料的原料有一定的品質(zhì)要求，因而對泥餅成份品質(zhì)要求較高，多數(shù)情況下需要加入一定量的添加劑才能滿足要求。 2污泥的性質(zhì)會不斷變動，給制造質(zhì)量穩(wěn)定的產(chǎn)品帶來困難。 3制造過程復(fù)雜，成本較高。 4用自來水廠脫水泥餅制作產(chǎn)品時，自來水廠污泥的數(shù)量就顯得不足，不能形成規(guī)模生產(chǎn)，在價格上同市場上現(xiàn)有的同種產(chǎn)品就無法競爭。,四、污泥處理課題研究的內(nèi)容,1、確定污泥量,確定污泥量的內(nèi)容,水廠排泥水總量確定 排泥水總量對污泥處理工藝中的截留池、污泥濃縮池大小決定有重要意義 水廠總干污泥產(chǎn)量確定 干污泥產(chǎn)量決

15、定污泥處理工藝中脫水機(jī)械規(guī)模的確定,排泥水總量確定的內(nèi)容,沉淀池排泥水量的確定 根據(jù)沉淀池排泥每天排泥歷時、排泥秒流量確定每天的排泥水總量 濾池反沖洗廢水量確定 根據(jù)濾池反沖洗周期、歷時、秒流量計算出每天濾池反沖洗廢水總量 在特定的排泥水處理工藝流程下，可不考慮濾池反沖洗,減少沉淀池排泥水量,影響干污泥產(chǎn)量的因素,原水中總懸浮固體的濃度 原水色度的高低 水廠混凝劑的投加量 水廠其它水處理劑的投加量，如PAC、PAM、石灰、水玻璃等,干污泥量的確定方法,計算法 混凝劑物料平衡分析法 現(xiàn)場測定法 以上方法中計算法使用最為廣泛,計算法確定干污泥量的原理,原水中的懸浮固體以1:1比例產(chǎn)生污泥 混凝劑(

16、以硫酸鋁為例)根據(jù)化學(xué)公式計算投加量與污泥產(chǎn)生量之間的關(guān)系： Al2(SO4)314H2O+6HCO3-=2Al(HO)3+6CO2+14H2O+3SO42- 其它水處理中的添加物也可認(rèn)為以1:1的比例產(chǎn)生污泥 色度認(rèn)為以1:0.2的比例產(chǎn)生污泥,干污泥量的計算公式,日本水道協(xié)會推薦采用下式計算干污泥量： S=Q(TE1+CE2)10-6 英國水研究中心推薦用下式計算污泥量 S=2T+0.2C+1.53A+1.9F 美國Cornwell推薦用如下兩式 S=8.34Q(0.44Al+SS+A) S=8.34Q(2.9Fe+SS+A),月浦水廠原水濁度SS相關(guān)性,月浦水廠混凝劑投加量,月浦水廠混凝劑投加量分布情況,月浦水廠兩年的濁度變化曲線,月浦水廠原水濁度概率分布,