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1、污污 泥泥 浓浓 缩缩污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污 泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来 方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后 采用消 化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数， 并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。 污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从 微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图 1 所示。 空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水，占污泥中总含水量的
2、6585%之间；污 泥浓缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约 占污泥中总含水量的 1525%之间；浓缩作用不能将毛细水分离， 必须采用自然干化或机 械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较 强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒 内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一 般占污泥总含水量的 10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离 出来。 污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩 为主，
3、 但随着氧化沟、A2/O 等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有 较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。 一、重力浓缩工艺一、重力浓缩工艺 1.工艺原理及过程 重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥 浓度很高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始以后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒 间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤积压缩过程，污泥 浓度进一步提高， 从而实现污泥浓缩。 污泥浓缩一般采用圆形池，如图 1 所示。进泥管一般在池中心，进泥点一般在池深一 半处。排泥管设在池中心底部的最低点。上清液自液面池周的
4、溢流堰溢流排出。较大的浓 缩池一般都设有污泥浓缩机，如图 2 所示。污泥浓缩机系一底部带刮板的回转式刮泥机。 底部污泥刮板可将污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮 板可将浮渣刮至浮渣槽排出。 刮泥机上装设一些栅条，可起到助浓作用。主要原理是， 随着刮泥机转动，栅条将搅拌污 泥，有利于空隙水与污泥颗粒的分离。对浓缩机转速的要求不像二沉池和初沉池那样严格， 一般可控制在 14r/h，周边线速度一般控制在 14m/min。浓缩池排泥方式可用泵排，也 可直接重力排泥。后续工艺采用厌氧消化时，常用泵排，因可直接将排除的污泥泵送至消 化池。 2.工艺控制 (1)进泥量的控制 对于某一确定的浓缩池和污泥种
5、类来说，进泥量存在一个最佳控制范围。进泥量太大， 超过了浓缩能力时，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；进 泥量太低时，不但降低处理量，浪费池容，还可导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行 下去。污泥在浓缩池发生厌气分解，降低浓缩效果表现为两个不同的阶段:当污泥在池中停 留时间较长时，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难；如 果停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，产生 C02和 H2S 或 N2，直接导致污泥上浮。 浓缩池进泥量可由下式计算:Qi=qsA/Ci (1)式中，Qi为进泥量(m3/d)；Ci为进泥浓度(kg/m3)；A 为浓缩池的表面
6、积(m2)；qs为固 体表面负荷kg/ (m2d)。 固体表面负荷 qs系指浓缩池单位表面积在单位时间内所能浓缩的干固体量。也的大小 与污泥种类及浓缩池构造和温度有关系，是综合反映浓缩池对某种污泥的浓缩能力的一个 指标。温度对浓缩效果的影响体现在两个相反的方面:当温度较高时，一方面污水容易水解 酸化(腐败)，使浓缩效果降低；但另一方面，温度升高会使污泥的粘度降低，使颗粒中的 空隙水易于分离出来，从而提高浓缩效果。在保证污泥不水解酸化的前提下，总的浓缩效 果将随温度的升高而提高。综上所述，当温度在 1520时，浓缩效果最佳。初沉污泥的 浓缩性能较好，其固体表面负荷 qs一般可控制在 9015Ok
7、g/(m2d)的范围内。活性污泥 的浓缩性能很差，一般不宜单独进行重力浓缩。如果进行重力浓缩，则应控制在低负荷水 平，qs一般在 103Okg/(m2d)之间。常见的形式是初沉污泥与活性污泥混合后进行重力 浓缩，其 qs取决于二种污泥的比例。如果活性污泥量与初沉污泥量在 1:22:1 之间，qs 可控制在 258Okg/(m2d)，常在 607Okg/(m2d)之间。即使同一种类型的污泥，qs值 的选择也因厂而异，运行人员在运行实践中，应摸索出本厂的 qs最佳控制范围。 由式(1)计算确定的进泥量还应当用水力停留时间进行核算。水力停留时间计算如下:T=V/Qi=AH/Qi (2)式中，A 为浓
8、缩池的表面积(m2)；H 为浓缩池的有效水深，通常指直墙深度(m)。 水力 停留时间一般控制在 1230h 范围内。温度较低时，允许停留时间稍长一些； 温度较高时， 不应使停留时间太长，以防止污泥上浮。 【实例计算】 某处理厂的污水处理系统每天产生含水率为 98%的混合污泥 1500m3。 该厂污泥处理系统中有 4 座直径为 14m、有效水深为 4m 的圆形重力浓缩池。 该厂在运行 中发现固体表面负荷宜控制在 7Okg /(m2d)左右。试计算该厂需投运的浓缩池数量及每 池的进泥量，并对水力停留时间进行核算。 【解】浓缩池的面积 A=3.1477=154m2，浓缩池的有效容积 V=1544=6
9、15m3。污泥 的含水率为 98%，则含固量为 2%，Ci=20kg/m3。将 A、Ci及 qs值代人式(1)， 得每座浓缩 池的进泥量Qi=70154/20=540m3/d将 V 和 Qi代人式(2)，得水力停留时间T=615/540=1.13d=27h2.0 20045/（50020）=90%90%F=(500-200)/500=60%经计算可知，该浓缩效果较好。污泥被浓缩了 2.25 倍，有 90%的污泥固体随排泥进入 后续污泥处理系统，只有 10%的污泥固体随上清液流失。经浓缩之后，60%的上清液中携带 10%的固体从污泥中分离出来。(3)排泥控制 浓缩池有连续和间歇两种运行方式。连续
10、运行是指连续进泥连续排泥，这在规模较大 的处理厂比较容易实现。小型处理厂一般只能间歇进泥并间歇排泥，因为初沉池只能是间 歇排泥。连续运行可使污泥层保持稳定，对浓缩效果比较有利。无法连续运行的处理厂应 “勤进勤排”，使运行尽量趋于连续，当然这在很大程度上取决于初沉池的排泥操作。不 能做到“勤进勤排”时，至少应保证及时排泥。一般不要把浓缩池作为储泥池使用，虽然 在特殊情况下它的确能发挥这样的作用。每次排泥一定不能过量，否则排泥速度会超过浓 缩速度，使排泥变稀，并破坏污泥层。 3.日常维护管理 浓缩池的日常维护管理，包括以下内容: (1)由浮渣刮板刮至浮渣槽内的浮渣应及时清除。无浮渣刮板时，可用水冲
11、方法，将浮 渣冲至池边，然后清除。 (2)初沉污泥与活性污泥混合浓缩时，应保证两种污泥混合均匀，否则进入浓缩池会由 于密度流扰动污泥层，降低浓缩效果。 (3)温度较高，极易产生污泥厌氧上浮。当污水生化处理系统中产生污泥膨胀时，丝状 菌会随活性污泥进入浓缩池，使污泥继续处于膨胀状态，致使无法进行浓缩。对于以上情 况，可向浓缩池入流污泥中加入 Cl2、KMnO4、03、H202等氧化剂，抑制微生物的活动，保 证浓缩效果。同时，还应从污水处理系统中寻找膨胀原因，并予以排除。 (4)在浓缩池入流污泥中加入部分二沉池出水，可以防止污泥厌氧上浮，提高浓缩效果， 同时还能适当降低恶臭程度。 (5)浓缩池较长
12、时间没排泥时，应先排空清池，严禁直接开启污泥浓缩机。 (6)由于浓缩池容积小，热容量小，在寒冷地区的冬季浓缩池液面会出现结冰现象。此 时应先破冰并使之溶化后，再开启污泥浓缩机。 (7)应定期检查上清液溢流堰的平整度，如不平整应予以调节，否则导致池内流态不均 匀，产生短路现象，降低浓缩效果。 (8)浓缩池是恶臭很严重的一个处理单元，因而应对池壁、浮渣槽、出水堰等部位定期 清刷，尽量使恶臭降低。 (9)应定期(每隔半年)排空彻底检查是否积泥或积砂，并对水下部件予以防腐处理。 4.异常问题分析与排除 现象一:污泥上浮。液面时泡逸出，且浮渣量增多。其原因及解决对策如下:(1)集泥不及时。可适当提高浓缩
13、机的转速，从而加大污泥收集速度。(2)排泥不及时。排泥量太小，或排泥历时太短。应加强运行调度，做到及时排泥。(3)进泥量太小，污泥在池内停留时间太长，导致污泥厌氧上浮。解决措施之一是加 Cl2、03等氧化剂，抑制微生物活动，措施之二是尽量减少投运池数，增加每池的进泥量， 缩短停留时间。(4)由于初沉池排泥不及时，污泥在初沉池内已经腐败。此时应加强初沉池的排泥操作。现象二:排泥浓度太低，浓缩比太小。其原因及解决对策如下:(1)进泥量太大，使固体表面负荷 qs增大，超过了浓缩池的浓缩能力。应降低入流污 泥量。(2)排泥太快。当排泥量太大或一次性排泥太多时，排泥速率会超过浓缩速率，导致排 泥中含有一
14、些未完成浓缩的污泥。应降低排泥速率。(3)浓缩池内发生短流。能造成短流的原因有很多，溢流堰板不平整使污泥从堰板最. 较低处短路流失，未经过浓缩，此时应对堰板予以调节。进泥口深度不合适，入流挡板， 或导流筒脱落，也可导致短流，此时可予以改造或修复。另外，温度的突变、入流污泥含 固量的突变或冲击式进泥，均可导致短流，应根据不同的原因，予以处理。5.分析测量与记录(1)分析项目如下:含水率(含固量):浓缩池进泥和排泥，每天 3 次，取瞬时样BOD5：浓缩池上清液，每天 1 次，取连续混合样SS:浓缩池上清液，每天 3 次，取瞬时样TP:浓缩池上清液，每天 1 次，取连续混合样(2)测量项目如下:温度
15、:进泥及池内污泥流量:进泥量与排泥量(3)计算项目如下:计算并记录 qs、T、f、F(二)气浮浓缩工艺1.工艺原理及过程初沉污泥的比重平均为 1.021.03，污泥颗粒本身的比重约为 1.31.5，因而初沉污 泥易于实现重力浓缩。活性污泥的比重约在 1.O1.005 之间，活性污泥絮体本身的比重约 在 1.O1.01，泥龄越长，其比重越接近于 1.0。当处于膨胀状态时，其比重甚至会小于 1.0。因而活性污泥一般不易实现重力浓缩。针对活性污泥絮体不易沉淀的特点，可顺其自然，设法使之上浮，以实现浓缩，此即为气浮浓缩工艺的基本原理。向污泥中强制溶入气 体，气体产生的大量微小气泡附着在污泥絮体的周围，
16、使其比重小于 1.0，从而使污泥絮 体强制上浮，更好地实现了污泥的浓缩。常用的气浮工艺为加压溶气气浮系统，其流程如 图 3 所示。气浮浓缩池分离出的上清液(实际为下清液) 进入贮存池，部分清液排至污水处 理系统进行处理，另外一部分被加压泵抽取加压。加压后的污水在管路内与空压机压人的 空气混合之后，进入溶气罐。在溶气罐内，空气将大部分溶入污水中。溶气后的污水与进 入的污泥在管道内混合后进入气浮池。入池后， 由于压力剧减，溶气会形成大量的细微气 泡，这些气泡将附着在污泥絮体上，使絮体随之一起上升。升至液面的絮体大量积累后形 成浓缩污泥，从而实现了污泥的浓缩。常用链条式刮泥机将污泥刮至积泥槽，然后进入脱 气池搅拌脱气。脱气的目的是将污泥中的溶气全部释放出来，否则会干扰后续的厌氧消化 或脱水。气浮池有矩形和圆形两种，泥量较少时常采用矩形池，泥量较大时常采用圆形辐 流气浮池。对于含固量在 0.5%左右的活性污泥，经气浮浓缩后含固量可超过 4%。由于气浮 池中的污泥含有溶解氧，因
