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1、污泥稳定化与处置,污泥处理处置的原则 1减量化 2稳定化 3无害化 杜绝不确定因素对环境可能造成的冲击和意想不到的污染物在不同介质之间的转移，对环境整体而言，要具有安全性和可持续性。,污泥的处理和处置目的就是要通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。,污泥处理处置基本工艺流程,（1）浓缩前处理脱水好氧消化土地还原； （2）浓缩前处理脱水干燥土地还原； （3）浓缩前处理脱水焚烧（或热分解）灰分填埋； （4）浓缩前处理脱水干燥熔融烧结做建材； （5）浓缩前处理脱水干燥做燃料； （6）浓缩厌氧消化前处理脱水土地还原； （7）浓缩蒸发干燥做燃料； （8）浓缩湿
2、法氧化脱水填埋；,污染物浓度限值(mg/kg干污泥),混合填埋,国家将逐步限制未经无机化处理的污泥在垃圾填埋场填埋。污泥填埋应满足城镇污水处理厂污泥处置混合填埋用泥质(GB/T23485-2009)的规定。 横向剪切强度应大于25kN/m2；(横向剪切强度应大于25kPa，单轴抗压强度50kPa；保证填埋场机械能够正常工作) 填埋前的污泥需进行稳定化处理；填埋场应有沼气利用系统，渗滤液能达标排放。,污泥处理处置政策,污泥稳定化的处理方法:,厌氧消化法,好氧消化法,氯化氧化法,石灰稳定法,热处理法,污泥分类,1)按成分不同分为： 污泥 有机物为主要成分，初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。易
3、腐化发臭，颗粒细，比重小(约为1.021.006)，含水率高且不易脱水，胶状结构。 沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣。沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大(约为2左右)，含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。,污泥分类,2)按来源不同分为： 生污泥或新鲜污泥 初次沉淀污泥 来自初次沉淀池。 剩余活性污泥 来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥 来自生物膜法后的二次沉淀池。 消化污泥 生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。 化学污泥 用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥或化学沉渣：,污泥的分类 、性质及主要指标,来源,处理目的,
4、城市污水厂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。,污泥性质表征参数,污泥性质表征参数,2、污泥中的水分及其对污泥处理的影响,1. 污泥中的水分,2. 污泥中的水分对污泥处理的影响,污泥处理的方法取决于污泥含水率和最终的处置方式。,污泥的含水率与污泥状态,2、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。,公式估算,1. 初沉污泥量,式中： V初沉污泥量，m3/d； qv污水流量， m3/d； 沉淀池中悬浮物的去除率，%； 0进水中悬浮物浓度，mg/L； P污泥含水率，%； 污泥密度，以1000kg/m3计； S每人每天产生的污泥量,
5、一般采用0.30.8L/（d人）; N设计人口数，人。,2. 剩余活性污泥量(活性污泥法),公式估算,二、 气浮浓缩法,气浮浓缩是依靠微小气泡与污泥颗粒产生黏附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。,1. 气浮浓缩系统的组成,气浮浓缩系统主要由加压溶气装置和气浮分离装置两部分组成。,2. 气浮浓缩法的主要设计参数,主要设计参数:,污泥负荷,气固比,水力负荷,回流比,单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位为kg/（m2.h）或kg/（m2.d）,气浮池污泥负荷:,2. 气浮浓缩法的主要设计参数,主要设计参数:,污泥负荷,气固比,水力负荷,回流比,溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的
6、固体量之质量比，常用As表示；用于污泥浓缩一般取0.010.04,2. 气浮浓缩法的主要设计参数,主要设计参数:,污泥负荷,气固比,水力负荷,回流比,单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位为m3/（m2.h）为 m3/（m2.d），一般4080m3/（m2.d）或 23.5 m3/（m2.h)。,2. 气浮浓缩法的主要设计参数,主要设计参数:,污泥负荷,气固比,水力负荷,回流比,加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R表示，用于污水处理时取25%50% ，用于污泥浓缩需计算确定,例：某废水处理厂的剩余活性污泥量为240m3/d，含水率为99.3%，泥温20C。现采用回流加压溶气气浮
7、法浓缩污泥，要求含固率达到4%，压力容器罐的表压p为3105Pa。试计算气浮浓缩池的面积A和回流比R。若浓缩装置改为每周运行7d，每天运行16h，计算气浮池面积。,解：,设计一座矩形的平流气浮浓缩池 污泥流量qv=240m3/d=10m3/h,气浮浓缩池面积A 污泥负荷取75kg/(m2.d)，污泥密度为1000kg/m3,则,气浮浓缩计算示例,2. 回流比R 据经验，气固比As取0.02。 采用装设填料的压力罐，溶解效率f=0.9。 20时，空气饱和溶解度：,入流污泥浓度0为7000g/m3 代入（20-7）式：,回流水量：,溶气罐净体积（不包括填料）按溶气水停留3min计算，则：,以水力负
8、荷校核气浮池面积：,符合要求。,3. 若浓缩池每天运行16h，则流量,污泥负荷仍取75kg/(m2.d)=3.125kg/(m2.h)，则,回流比（R）仍为380%。,回流水量：,溶气罐净体积：,以水力负荷校核气浮池面积：,符合要求。,三、离心浓缩法,转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数,剩余污泥机械浓缩,污泥的厌氧消化,污泥厌氧消化具有如下优点： (1)产生能量(甲烷)，有时超过废水处理过程所需能量； (2)使最终需处置的污泥体积减少30%50%； (3)消化完全时，可以消除恶臭： (4)杀死病原微生物，特别是高温消化时； (5)消化污泥容易脱水，含有有机肥效成分，适用于改良土壤。,Anaer
9、obic Digestion,影响污泥厌氧消化的主要因素,1. pH和碱度,最佳为7.07.3,3. 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,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,厌氧消化的机理,2、厌氧消化的影响因素 1）温度的影响 酸化和甲烷化过程对温度的变化非常敏感。要达到相同的消化率，温度越低要求的消化时间越长。运行过程中最常用的中温消化池大多是在3035范围内运行的。 2）营养物和微量元素的影响 污泥中通常含有丰富的碳水化合物、氮、磷、
10、硫和微量元素，但是在某些污泥中，如食品工业污水污泥中含有丰富的碳水化合物，而氮和磷的含量较少。污泥生物厌氧消化要求碳：氮为10：116：1，氮：磷：硫为7：1：1。除营养物以外，污泥生物厌氧消化还要求供给以溶解状态存在的微量元素，如镍、钴、钼、铁、硒、钨等。对于醋酸菌除上述元素外，还需要锌、铜、锰，对于甲烷菌则需要较多的镍。 3）有毒物质的影响 当污泥中某些重金属含量(如铜、铬、镍等)及有机化合物(如氯仿、酚等)含量超过一定量时会对污泥厌氧稳定过程产生破坏性的影响。重金属毒性最大的是铅，其次分别为镉、镍、铜和锌，碱金属的毒性按钠、钾、铬、锰的次序增加。,厌氧消化池形式,厌氧消化池形简图,Egg
11、 Shaped Digesters,两级高负荷率厌氧消化系统,污泥消化池,大型厌氧生物处理,消化池的设计计算,内容,消化池有效容积按每天处理污泥量及污泥投配率进行计算：,式中：V消化池有效容积，m3； V每天要处理的污泥量，m3/d； p污泥投配率，城市污水厂高负荷率消化池，当消化温度为3035时，p可取6%18%； n消化池的座数； Gs每日要处理的污泥干固体量， kg VSS/d ； Ns单位容积消化池污泥（VSS）负荷率， kg VSS/（m3/d）。,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。,沼气(消化气)的收集和利用,污泥和高浓度
12、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为主的消化气量，主要取决于被消化的挥发固体量。,污泥的好氧消化,好氧消化，即在不投加底物的条件下，对污泥进行较长时间的曝气，使污泥中微生物处于内源呼吸阶段进行自身氧化。因此微生物机体的可生物降解部分被氧化去除，消化程度高，剩余消化污泥量少。 在好氧消化中，氨氮被氧化为NO3-，pH值将降低，故需要有足够的碱度来调节，以便使好氧消化池内的pH值维持在7左右。池内溶解氧不得低于2mg/L，并应使污泥保持悬浮状态，因此要有搅拌，污泥的含水
13、率在95%左右。,好氧消化池的构造,好氧消化池工艺图,污泥好氧消化主要有如下优缺点： 优点：1.污泥中可生物降解有机物的降解程度高；2.上清液BOD5浓度低；3.消化污泥量少，无臭、稳定、易脱水，处置方便；4.消化污泥的肥分高，易被植物吸收；5.好氧消化池运行管理方便简单，构筑物基建费用低。 缺点：1.运行能耗多，运行费用高；2.不能回收沼气；3.因好氧消化不加热，所以污泥有机物分解程度随温度波动大；4.消化后的污泥进行重力浓缩时，上清液SS浓度高。,污泥的调理,污泥水与污泥固体颗粒的结合力是很强的，如果没有预先的处理，即通过化学的、物理的或者热工的方法进行预处理，绝大多数污泥的脱水是非常困难
14、的，这种污泥预先处理的过程称为污泥调理。调理的目的就是改善污泥脱水的性质，减小水与污泥固体颗粒的结合力，加速污泥脱水过程。 污泥中所含水分大致分为4类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%，污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。 污泥调理对于所有污泥都适用，但不同的污泥所能够达到的调理效果不同。污泥调理的方法很多，但主要的方法有化学调理法物理调理和。,污泥调理方法,1、化学调理方法 化学调理就是在需要脱水的污泥中加入化学混凝药剂，使污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝，以改善其脱水性能。所以需要设置药剂溶解、配制、投加设备。 2、物理调理法 物
15、理调理是向被调理的污泥中投加不会产生化学反应的物质，如投加焚烧后的污泥，或者粉煤灰，作为污泥的“支架”结构，以降低或者改善污泥的可压缩性。物理调理主要采用的物质有：烟道灰、硅藻土、焚烧后的污泥灰、粉煤灰等，其中以烟道灰效果最好。 3、热工调理法 （1）热处理法 对污泥加热可加速粒子的热运动，提高粒子碰撞和结合的频率，达到粒子相互间的凝聚。同时污泥中的细胞体受热膨胀而破裂，释放出蛋白质和胶质、矿物质和细胞膜碎片。胶体结构被破坏，大量释放出内部结合水，产生脱水收缩作用。进而释放出的有机物在高温下受热水解、溶化，形成由可溶性聚缩氨酸、氨氮、挥发酸及碳水化合物组成的茶褐色液体。热调质效果取决于污泥的性
16、质、温度和处理时间等条件。 （2）冷冻法 冷冻熔解法是将含大量水分的污泥冷冻，使温度下降到凝固点以下，污泥开始冻结，然后加热熔解。污泥经过冷冻-熔解过程，由于温度发生大幅度变化，使胶体颗粒脱稳凝聚，颗粒由细变大，失去了毛细状态。,1、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。,2、污泥脱水性能的评价指标,1. 比阻抗值r,当p为常数值时，可积分并整理成为下式：,由此：,比阻抗值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：,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,3、加药调理法,1. 调理剂种类,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。,3.
