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1、4 污泥的浓缩与脱水 (Thickening and dehydration/dewatering of sludge),【概念】污泥 污泥气浮浓缩 污泥离心浓缩 污泥调理 污泥加热加压调理 污泥冷冻融化调理【方法原理】 污泥中水分的种类及其分离方法；污泥浓缩的原理、方法和构筑物；污泥调理的原理和方法；污泥脱水的原理、方法和设备；污泥处理处置方法。,本 章 重 点,内容提要,4.1 概述 4.1.1 污泥的分类4.1.2 污泥中水分及其脱除方法 4.2 污泥浓缩 4.2.1 重力浓缩法4.2.2 气浮浓缩法4.2.3 离心浓缩法 4.3 污泥调理 4.3.1 化学调理4.3.2 淘洗4.3.3
2、 加热加压调理4.3.4 冷冻融化调理 4.4 污泥脱水4.4.1 真空过滤脱水4.4.2 压滤脱水4.4.3 滚压脱水4.4.4 离心脱水4.4.5 造粒脱水机 4.5 污泥的利用和处置 4.5.1 污泥的利用大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人硕士论文）4.5.2 污泥的处置,4.1 概况 （General situation）4.1.1 污泥的分类（Classification of sludge)*污泥：在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物、漂浮物等统称为污泥（补充资料）。 按污泥来源： 分为给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。按污泥的成分和性质： 分为有机污泥和
3、无机污泥；亲水性污泥和疏水性污泥。按污泥从水中分离过程：分为沉淀污泥（包括初沉污泥、混凝沉淀污泥、化学沉淀污泥等）及生物污泥（包括腐殖污泥、剩余活性污泥）。按污泥在不同的处理阶段：分为生污泥、浓缩污泥、消化污泥（熟污泥）、脱水污泥、干污泥、干燥污泥及污泥焚烧灰等。,间隙水,毛细管水,表面吸附水,内部水,固体废物中水 的存在形式,存在颗粒间歇中的水。约 占固体水分的70%左右,用浓缩法分离,在毛细管中充满的水分.约占水分的20%左右，采用高速离心机脱水、负压或正压过滤机脱水,吸附在颗粒表 面的水，约占水分 的7%，可用加热法 脱除,在颗粒内部或微生物细胞内的水，约占水分的3%,可采用生物法破坏细
4、胞膜除去胞内水或高温加热法、冷冻法去除,4.1.2 污泥中水分及其脱除方法（Water of sludge and dewatering methods）,图4-1 污泥中水分的存在形式,表4-1 固体废物常用的脱水方法及效果,4.2 污泥浓缩(Thickening of sludge)污泥浓缩的目的：是去除污泥中的间隙水，缩小污泥的体积，为污泥的输送、消化、脱水、利用与处置创造条件。主要方法：重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。4.2.1 重力浓缩法（Gravity thickening method）重力浓缩法的构筑物称为浓缩池，分为间歇式浓缩池和连续式浓缩池。4.2.2 气浮浓缩法（Ga
5、s floatation thickening method）污泥气浮浓缩是依靠大量微小气泡附着在污泥颗粒上，形成污泥颗粒气泡结合体，进而产生浮力把污泥颗粒带到水面达到浓缩的目的。4.2.3 离心浓缩法（Centrifugal thickening method）污泥离心浓缩是利用污泥中固体颗粒和水的密度差异，在高速旋转的离心机中，固体颗粒和水分别受到大小不同的离心力而使其固液分离，达到污泥浓缩的目的。,4.3 污泥调理 （Sludge conditioning）污泥调理目的:是改善污泥浓缩和脱水的性能，提高机械脱水设备的处理能力。主要有下列方法：4.3.1 化学调理（Chemical con
6、ditioning） 在污泥中加入适量的混凝剂、助凝剂等化学药剂，使污泥颗粒絮凝，改善其脱水性能。4.3.2 淘洗（Elutriation） 将污泥与34倍污泥量的水混合而进行沉降分离。4.3.3 加热加压调理（Heating and pressure conditioning） 对污泥进行加热加压调理，使亲水性有机胶体物质水解，改变其颗粒结构，同时也可使部分有机物分解。根据温度不同又可分为高温加压调理(170200，1.01.5MPa)和低温加压调理(150以下)。4.3.4 冷冻融化调理（Freezing and thawing conditioning） 将污泥交替进行冷冻与融化，通过改
7、变其物理结构，使污泥易于浓缩脱水。,4.4 污泥脱水 （Dehydration/dewatering of sludge）4.4.1 真空过滤脱水（Vacuum filtration dehydration/dewatering）普遍使用的是转鼓式真空过滤脱机，工艺流程如图42。4.4.2 压滤脱水（Press filtration dehydration/dewatering）主要有自动板框压滤机和厢式全自动压滤机两种。如图43是自动板框压滤机工作过程。4.4.3 滚压脱水（Squeegee dehydration/dewatering）有对置滚压式和水平滚压式两种。4.4.4 离心脱水（C
8、entrifugal dehydration/dewatering）按离心脱水原理可分为离心过滤机、离心沉降脱水机和沉降过滤式离心机三种。如图44是离心过滤机示意图，如图45是圆筒型过滤机。4.4.5 造粒脱水机（Model grain dewatering）湿式造粒机的构造示意如图46。,图42 转鼓真空过滤机工艺流程,1.真空过滤机 2.气水分离桶 3.空气平衡桶 4.真空泵 5.鼓风机,图43 自动板框压滤机工作过程,1.滤布 2.滤框 3.橡胶模 4.隔板 5.滤板 6.多孔网板 7.上滚筒 8.下滚筒 9.进料口,图44 离心过滤机,图45 圆筒型离心机,图46 湿式造粒机的构造示意
9、图,1.隔板 2.溢流管 3.泄水缝 4.提泥螺旋板 5.孔口,4.5 污泥的利用和处置 （Utilization and disposal of sludge）4.5.1 污泥的利用（Utilization of sludge）(1) 建筑材料；(2) 农肥；(3) 沼气；(4) 回收有价组分。*补充讲无机污泥的利用大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用（本人的硕士论文）。 4.5.2 污泥的处置（Disposal of sludge）(1) 填埋；(2) 焚烧；(3) 海洋投弃。,大冶有色金属公司铜冶炼污泥综合利用研究 (本人的硕士论文）1 污泥性质表1 污泥多元素分析结果 Table 1 M
10、ulti-element analysis results of sludge,表2 铜的物相分析结果（%） Table 2 Results of copper phase analysis,2 污泥浸出沉淀（载体）浮选工艺研究试剂硫酸、硫化钠、氢氧化钠、Z-200、丁铵黑药、丁基黄药、乙硫氮、松油。试验设备磨矿在XMQ24090锥型球磨机上进行，浮选试验在XFPS63单槽浮选机和XFD-63型挂槽浮选机上进行，粒度分析采用标准套筛和连续旋流粒度分析仪（LXF-VI）进行。捕收剂与调整剂的选择采用浸出沉淀浮选法回收污泥中的铜, 浮选药剂采用Z-200号及选择性较强的丁铵黑药、乙硫氮、丁基黄药。
11、药剂对比试验表明: 同一用量下，Z-200与黄药效果相当，丁铵黑药较前两种选铜效果差，乙硫氮效果最差, 捕收剂用量（丁基黄药丁铵黑药=21）以400g/t为宜。松油用量以80g/t为宜。采用硫酸作浸出剂，硫化钠作沉淀剂。调整剂析因试验确定合适用量为：硫酸75Kg/t，硫化钠20Kg/t。,表 3 浸出沉淀（载体）浮选开路试验结果（%） Table 3 Results of leaching-precipitation-(carrier)open-circuit flotation test,闭路试验结果浸出沉淀（载体）浮选开路试验流程如图216，试验结果见表三。全流程闭路试验结果全流程闭路试验
12、流程见图217，结果见表4。结果表明：浸出沉淀浮选处理污泥，获得铜精矿产率19.72%，铜精矿品位14.25%，含金品位36.8g/t，银品位1090g/t，铜回收率89.06%，金回收率62.61%，银回收率77.43%, 指标良好。3 污泥湿法冶金工艺研究试剂硫酸、氨水、硫酸铁、亚硫酸钠化学纯试剂及工业硫脲。主要试验设备SX22.510箱式电阻炉、SC202-2型烘箱、DJ1搅拌器、真空过滤装置及烧杯等玻璃器皿。浸铜试验结果试验结果见表5、图218。在常温下，酸泥比为40%的条件下，浸出率可达到70.4%。,表4 全流程闭路试验结果（%） Table 4 Results of closed
13、-circuit flotation test,表5 浸铜试验结果 Table 5 Results of leaching copper test,金、银浸出试验结果影响金、银浸出率的因素主要有pH值、浸出时间及硫脲浓度(见表6)，利用正交表合理安排试验, 固定条件：污泥重量为200g；液固比为21；硫酸铁加入量为1g。选用正交表L4（23），正交试验结果见下表7。最佳条件组合为: pH值为1，浸出时间4h，硫脲加入量为4g（即0.5%）, 金的浸出率可达71.1%，银的浸出率可达82.3 4 污泥压制品工艺研究试剂(早强剂)硫酸钠、硅酸钠、三乙醇胺、萘系化学纯试剂。主要实验仪器和设备JZT-
14、85A型胶砂震动台， XSB-70B型200标准筛振筛机， SC202-2型烘箱， SM500500毫米试验磨， NRJ-411A型水泥胶砂搅拌机， YE-30型液压式压力试验机，YH-40B型水泥砼试体养护箱, JY38Plus等离子单道扫描直读光谱仪, PE1100B型原子吸收分光光谱仪,SX-40型扫描电镜等。,表6 正交试验因素水平 Table 6 Grade of orthogonal test factors,表7 正交试验因素分析 Table 7 Analysis of orthogonal test factors,实验方法和结果经大量探索试验，确定污泥含量25%不变，只考虑诺
15、砂、水泥、石灰、粉煤灰四因素三水平（见表8）即选用正交表L9（34）安排实验，每个配比成型试样9块，不进行混磨预处理，未添加外加剂。在蒸养箱中养护24小时，再放入自然环境中养护。分别测定3天、7天固化体的抗压强度。经大量试验表明, 在污泥水泥石灰（外掺）诺砂粉煤灰=251583030的胶结材料中，加入占灰份重量0.06%的三乙醇胺 , 水灰比为0.198时污泥压制品的强度最佳，其结果见表9。从表9可知，回收铜、金、银有价元素后的污泥压制品3d的抗压强度就达到了国家建材行业标准粉煤灰砖（JC23991）强度级别10，即抗压强度10Mpa。依照国家标准固体废物浸出毒性试验方法标准（GB/T5086
16、-1997）等对污泥压制品进行毒性鉴定，结果见表10，试验的结果很好，都远低于国家标准。,表8 正交试验因素水平 Table 8 Grade of orthogonal test factors,污泥+诺砂+水泥+粉煤灰=100 石灰外掺,表9 最佳配方及实验结果 Table 9 Results of test under optimal proportion,表10 污泥压制品的浸出试验结果 单位：mg/L Table 10 Results of leaching test on sludge pressed product,思考题1.污泥的最终出路是什么？为何因地制宜地考虑？2.污泥处置有哪些方法？各有什么作用？3.试比较几种污泥浓缩方法的优缺点。4.为什么污泥机械脱水前要进行调理？怎样调理？5. 污泥的机械脱水常用哪些设备？试比较它们的适用范围。,
