Transcript 消化污泥
第八章 减量化 污 泥 的 处 理 减少体积 减少有机物的含量 目 的 稳定化 消除恶臭 无害化 资源化 基本流程： 生污泥 浓缩 最终处理 消化 焚烧 机械 脱水 内 容 • 污泥的分类、性质与排除 • 污泥浓缩 • 污泥的厌氧消化 • 污泥的好氧消化 • 污泥的机械脱水 • 污泥的最终处置与利用 §8.1 污泥的分类、性质与排除 一、污泥的分类、性质及指标 1. 污泥的分类与性质 污泥 按成分 沉渣 初次沉淀污泥 按 来 源 剩余活性污泥 生污泥 腐殖污泥 消化污泥 化学污泥 熟污泥 2. 污泥的性质指标 污泥含水率（p）：污泥中所含水分的重量与 污泥总重量之比的百分数。 V W 1 p C 1 1 2 2 V W 1 p C1 2 2 1 例：污泥体积为V1，含水率为99％，浓缩为含水 率为96％时，求V2 ？ V (100 p ) V (1 99%) 1 1 V 1 1V 2 100 p 1 96% 4 1 2 挥发性固体和灰分：MLSS、MLVSS MLVSS（有机物）=MLSS-灰分（无机） 可消化程度：Rd 可降解（厌氧消化）有机物占总有机物的比例 R d (1 p v 2 p s1 ) 100 p v 1p s 2 湿污泥比重与干污泥比重：γ p 100 p p 100 p s 100 s p s 100 p 100 s pv v 100 p v f s 250 100 1.5p v 污泥的肥分 污泥重金属离子含量 3. 污泥的流动特性与输送 流动特性：粘性大，阻力大，其输送管道最小设 计流速为1.0～2.0m/s。 输送方法：管道、卡车、驳船 输送设备：隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流 泵、柱塞泵、PW型、PWL型离心泵 ※ §8.2 污 泥 浓 缩 一、浓缩目的与对象 • 目的：减容 污泥中的水分 空隙水 （70％） 毛细水 （20％） 吸附水 • 浓缩对象：降低污泥中的空隙水 • 方法分类：重力浓缩和气浮浓缩 颗粒内部水 10％ 二、污泥重力浓缩 1. 原理：压缩沉淀 2. 固体通量理论 固体通量(G)：单位时间内，通过单位面积的固体 重量，kg/(m2·h) 固体总通量： GT＝ Gu + Gi Gu—下流固体通量；kg/(m2﹒h) Gi—自重压密固体通量；kg/(m2﹒h) 下流固体通量Gu ： Gu＝u﹒Ci u—向下流流速；u=Qu/A 一般为0.25～0.51 m/h G GL 自重压密固体通量Gi ： Gi＝vi﹒Ci vi—固体浓度为Ci时的液面沉速；m/h GT＝(vi+u)Ci CL C 极限固体通量（GL）：在浓缩池的深度方 向，必存在着一个控制断面，这个控制断 面的固体通量最小，即GL，其它断面的固 体通量都大于GL。 进入的固体通量应≤ GL A Q 0 C0 GL 浓缩时间不小于12h 3. 连续流重力浓缩池的基本构造与形式 基本构造 形式：辐流式、竖流式、多斗式等。 三、污泥气浮浓缩 1. 原 理： 压缩空气 溶入污水 分离 减压释放 上浮 气泡 黏附 污泥 气泡＋污泥颗粒 2. • • • 3. • • 工艺流程： 全溶气气浮 部分溶气气浮 回流加压溶气气浮 气浮浓缩池的构造和形式 圆形：深度不小于3m 矩形：长：宽＝3：1～4：1 深宽比≥0.3，有效水深3～4m 水平流速：4～10mm/s 处理能力小于100m3/h时，多采用矩形池；处理 能力大于100m3/h，小于1000m3/h时，多采用圆 形幅流式。 4. 气浮浓缩池的设计 面积、高度、空气量、溶气罐压力 (1) 溶气比（气固比）： 气浮时有效空气重量与污泥中固体重量之比 Aa/S 一般为0.005～0.06，常用0.03～0.04 无回流： A a S Sa ( fP 1) C0 有回流： Aa S Sa R ( fP 1) C0 (2) 水力负荷： 有回流：1.0～3.6 m3/(m2﹒h) 无回流：0.5～1.8 m3/(m2﹒h) (3) 表面积： A=Q0/q； A=Q0（R＋1）/q (4) 溶气罐的容积： 一般按加压水停留1～3min计算 压力0.2～0.4MPa，溶气效率50％～80％，径高 比：1：(2~4） 四、其它浓缩方法 1. 离心浓缩；2. 离心筛网；3. 微孔过滤机 ※§8.3 污泥的厌氧消化 ※ 一、厌氧消化机理 • 三阶段理论 a. 水解发酵阶段 b. 产氢产乙酸段 c. 产甲烷段 有 机 物 质 水解 发酵细菌 较 高 级 产氢、产乙酸 的 有 产氢、产乙酸细菌 机 酸 乙酸 产甲烷 H2 CH4 产甲烷细菌 CO2 ※ 产甲烷菌特点： • 对pH值敏感 • 对温度敏感 • 世代周期长 • 专一性强 • 专性厌氧 二、厌氧消化的影响因素 1. 温度 中温消化（30～36℃），约20～30d 高温消化（50～ 53℃），约10～15d 2. 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 池内总生物量 VX V t(d) c 每日排出的生物量 QX Q ※ 投配率：每日投加新鲜污泥体积占消化池有 效容积的百分数。 每日投加生污泥体积 Q 1 n ＝ ＝ 消化池有效容积 V t ※ n一般取5％～8％ 投配率↑，pH值↓，污泥消化率↓，产气率↓； 投配率↓，消化率↑，产气率↑，池容↑。 3. 搅拌和混合 作用：生污泥、消化污泥混合； 温度、底物、微生物分布均匀，防止结壳； 加速消化气释放 4. 营养与C/N比 C/N比高，pH值↓，缓冲能力↓，细胞氮量不足； C/N比低，pH值↑，氨积累，抑制消化。 C/N比：10～20：1 5. 有毒物质 重金属离子，S2－离子，氨 6. 酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用 产氢、产乙酸菌：pH＝5～6.5 产甲烷菌：pH＝6.6～7.5 消化系统中保持碱度在2000mg/L以上。 三、 消化池的构造与设计 1. 池形：圆柱形、蛋形（适用于大型污水处理厂） 2. 构造和设计 构造： • 投配、排泥和溢流系统 • 沼气收集与贮存设备 • 搅拌设备 泵加水射器搅拌、联合搅拌、沼气搅拌 • 加温设备 设计： 消化池容积计算、热工计算、加温设备、搅拌 方式与功率、沼气产量及贮气柜计算 四、两级与两相厌氧消化 • 两级消化：按沼气产生规律设计 a. 第一级：加温，搅拌，收集沼气（约80％）； b. 第二级：无加温与搅拌设备，依靠第一级污泥 余热，消化温度为20～26℃，产气约20％，不 收集。 • 两相消化：根据厌氧消化机理设计 a. 第一相：水解发酵和产氢产乙酸两阶段在一个 池内； b. 第二相：产甲烷段在一池内。 §8.4 污泥的好氧消化 一、机 理 使污泥处于内源呼吸期 二、特 点 • 优 点： ① 可生物降解有机物的降解程度高； ② 上清夜BOD浓度低； ③ 消化污泥量少、无臭、稳定、易脱水； ④ 消化后污泥肥分高，易被植物吸收； ⑤ 运行管理方便、简单。 • 缺 点： ① 能耗多、运行费用高； ② 不能回收沼气； ③ 有机物分解随温度波动大； ④ 消化后污泥浓缩时上清夜SS浓度高。 §8.5 污泥的脱水 一、污泥的自然干化（干化场） 1. 干化场的分类与构造 自然滤层干化场：适用于自然土质渗透性能 好，地下水位低的地区。 人工滤层干化场：人工铺设（敞开式、有盖 式） 不透水层、排水管道系统、滤水层、隔墙 与围堤、顶盖 2. 脱水特点及影响因素 脱水特点： 渗透（开始2～3d）、蒸发（数周）、人工撇除 影响因素： 污泥性质 气候条件 3. 干化场的设计与计算 总面积：面积污泥负荷 m3/(m2﹒a)、m/a 划分块数 二、机械脱水前预处理 目的：改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果 与设备的生产能力。 方法：化学调节法、热处理法、冷冻法及淘洗法。 1. 化学调节法 原 理：加入混凝剂、助凝剂等化学药剂，降低污 泥比阻，改善脱水性能。 污泥比阻：单位过滤面积上，单位干重污泥所具 有的阻力称污泥比阻 2. 热处理法 • 原 理：加热破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部 水与吸附水被释放，比阻降低，寄生虫卵、 致病菌与病毒可被杀灭。 • 适用范围：初沉污泥、消化污泥、活性污泥、 腐殖污泥及其混合污泥； • 分 类：高温加压和低温加压两种。 3. 冷冻法 • 原 理：冷冻－融解使污泥颗粒的结构被彻底 破坏，脱水性能大大提高，可直接进行机械 脱水。 4. 淘洗法 • 原 理：利用污水处理厂的出水和自来水等把消化 污泥中的碱度洗掉以便节省混凝剂用量。 三、机械脱水的基本原理 基本原理：以过滤介质两面的压力差作为推动力， 使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液，而 固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。 方法类型：按造成压力差推动力的不同分为4种。 a. 干化脱水：依靠污泥本身厚度的静压力； b. 真空吸滤脱水：过滤介质一面造成负压； 适用于初沉污泥、消化污泥 c. 压滤脱水：加压污泥把水分压过介质； d. 离心脱水：造成离心力。 四、污泥的干燥与焚烧 §8.6 污泥最终处置与利用 一、农肥利用与土地处理 1. 污泥的农肥利用 • 条件：① 满足卫生学要求； ② 重金属含量应满足农用标准； ③ 总氮含量不能太高。 2. 土地处理 • 方式：改造土壤；污泥专用处理场 二、污泥堆肥 1. 基本原理 一般采用好氧条件，利用嗜温菌、嗜热菌的作用， 分解污泥中有机物质并杀灭传染病菌、寄生虫卵 与病毒，提高污泥肥分。 • 两阶段：一级堆肥和二级堆肥 a. 一级堆肥：发热、高温消毒及腐熟。 b. 二级堆肥：自然堆放，进一步熟化、干燥、成粒 • 堆肥成熟的标志：物料呈黑褐色、无臭味、 手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖，病原 菌、寄生虫卵、病毒及植物种子均被杀灭， 氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。 2. 污泥单独堆肥 3. 污泥与城市垃圾混合堆肥 三、 污泥制造建筑材料 生化纤维板、混凝土、砖 四、污泥裂解 五、污泥填地与填海造地