第6章 污泥的处理和处置污泥的处理和处置，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。将改变污泥性质称为污泥处理，而安排出路称为污泥处置。在城市污水处理厂，污水处理和污泥处理所需的费用基本相等。一. 污泥的分类、性质及主要指标l城市污水厂所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。l来源：栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥、二沉池生物 污泥。第一节 污泥的分类、性质与排除l性质：栅渣呈垃圾状，沉砂池沉渣中比重较大的无机 颗粒含量较高，所以这二者一般作为垃圾处置。初沉 池污泥、二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化 ，破坏环境必须妥善处理，初沉池污泥还含有病原体 和重金属化合物。l处理目的：降低含水率，使其变流态为固态，同时 减少数量稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境 造成二次污染。污泥的表征参数 1.含水率与含固率含水率是污泥中水含量的百分数，含固率则是 污泥中固体或干泥含量的百分数含水率在85以上呈流态，6585时呈塑 态，低于60呈固态。当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥 的体积：2. 挥发性固体挥发性固体(用VSS表示)，是指污泥中在600C 的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体， 反映污泥的稳定化程度。 3. 污泥中的有毒有害物质污泥中含有相当数量的氮、磷、钾，有一定的 肥效，但其中也含有有病菌、病毒、寄生虫卵、重金 属等有毒有害物质。 4. 污泥的脱水性能用污泥比阻(R)或毛细吸水时间(CST)评价。污泥比阻（ SRF Special Resistant Filter）是指在一定的压力下，在单位过滤介 质面积上，单位重量的干污泥所受到的阻力， 常用R（m/kg）表示。 计算公式如下：式中： P脱水过程中的推动力（N/m2） A过滤面积（m2） 滤液的粘度（NS/m2） W单位体积滤液所产生的干污泥 重量（kg/m3） b比阻测定中的一个斜率系数（ S/m6） 测定步骤 1）取50200ml待测泥样。先测该泥样的含固 率或含水率。 2）在布氏漏斗金属承托网上铺一层滤纸，并 用少量蒸馏水润湿。 3）将污泥样均匀倒入漏斗内的滤纸上，静置 一段时间。 4）开启真空泵，至额定真空度时（如380mmHg ）时，开始记录滤液体积，每隔一定时间记 录一次，直到漏斗污泥层出现裂缝，真空被 破坏为止。在此过程中不断调节控制阀，使 真空度保持恒定。5）从滤纸上取出部分泥样，测其含固率，从 滴定管中取出部分滤液，测其含固率，并测 其温度 6）将记录的过滤时间t除以对应的滤液体积， 得t/V值，以t/V值为纵坐标，以V值为横坐 标作图，得一直线，该直线的斜率为b值 7）W值可用下式计算：8）粘度（NS/m2）可取相应温度下水的粘 度（NS/m2。水的动力粘度表水温（ ）（NS/m2 ） 01.81410-3 51.54910-3 101.33510-3 151.16410-3 201.02910-3 300.82510-3二. 污泥量l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。1 初沉污泥量V=100CoQ/103（100P） 其中：V沉淀污泥量 m3/dQ污水流量 m3/dSS的去除率Co进水悬浮物的浓度 mg/lP污泥含水率 沉淀污泥密度 约1000kg/m3污泥量2 剩余活性污泥量 Xv=YQ SrKdXvV 其中：Y系数 Q污水流量 m3/d SrSr=SoSe XvMLVSSV曝气池容积 m3三.污泥中的水分及其污泥处理的影响l游离水：存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水 ，约占污泥水分的70左右。这部分水一般借助外力可与泥 粒分离。l毛细水：存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占 污泥水分的20左右。也有可能用物理方法分离出来。l内部水：黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括 生物细胞内的水)的内部水，约占污泥中水分的10左右。有 干化才能分离，但也不完全。1. 污泥中的水分l污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。2.污泥中的水分对污泥处理的影响2、结合水 1）附着水、毛细水 1022 ：机械脱水 （机械浓缩）2）吸附水、内部水 58 ：干燥或焚烧 污泥中的水分1、自由水（空隙水）7080： 重力浓缩第二节 污泥浓缩l污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污 泥体积的有效方法。l污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。l方法：沉降法、气浮法、离心法一. 沉降法l设计参数为停留时间，一般912h。浓缩池的上清 液，应回到初沉池前重新处理。1. 间歇式污泥浓缩池图6-2 间歇式污泥浓缩2. 连续式污泥浓缩池l连续运行的浓缩池可 采用沉淀池的形式， 一般为竖流式(或辐 流式)。设计参数l浓缩池的固体通量 kg/(m2h)或 kg/(m2d)l水力负荷m3/(m2h) 或m3/(m2d)l水力停留时间(h或d)图6-3 连续式污泥浓缩池l1.气浮浓缩系统的组成：主要由加压溶气装置和气 浮分离装置两部分组成。二.气浮浓缩池n 2.气浮浓缩法的主要设计参数l污泥负荷：单位时间内，通过气浮池断面的干固体 量，单位:kg/m2.h, kg/m2.d。l气固比：溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的 固体量之重量比，常用As表示；用于污泥浓缩一般 取：0.01-0.04。l水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水 量，单位:m3/m2.h, m3/m2.d,一般40-80m3/m2.d, 2- 3.5 m3/m2.h。l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2550，用于污 泥浓缩需计算确定。三. 离心浓缩法l原理：利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋转的离心 机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩短目的。l效果指标：l出泥含固率：3分钟停留时间，含固率可达到4。l固体回收率：浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总 量的比值。表6-4 转筒式离心机用于污泥浓缩的运行一、概述二. 污泥的自然干化围堤和隔墙 输泥槽 滤水层 排水系统 不透水底层1. 污泥 干化床 的构造 支柱和透明顶盖 轻便铁轨第三节 污泥的机械脱水污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩 小其体积，减轻其重量。经过脱水处理后，污泥含水率能从96% 降低到60%-80%，其体积为原体积1/101/5。图6-14 污泥干化床2. 污泥干化床脱水效果的影响因素：气候条件 、污泥性质、污泥调理。3. 污泥干化床的设计l决定面积l划分块数干化床面积S1干化床的有效面积，m2W每年的总排污量，m2/a 在一年内排放在干化床上的污泥层总厚度， m三. 污泥的机械脱水及其设备机械脱水是污泥脱水的主要方向。主要的脱水 机械：l转筒离心机l板框压滤机l带式压滤机l真空过滤机1. 带式压滤机带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开 发，是合成有机聚合物发展的结果。图6-15 带式压滤机的构造图6-16 带式 压滤机的构造2. 污泥离心脱水和转筒式离心机图6-17 转筒式离心机构造图3. 板框压滤机图6-18 滤布、滤框和滤布图6-19滤布、滤框和滤布组 合后的工作状况示意图第四节 污泥的厌氧消化法稳定污泥常用的方法是消化法（厌氧生物处理法），小型污水处理厂也可采用好氧消化法、氯化氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质得到稳定。一. 污泥厌氧消化法的发展和分类l目的：污泥中的挥发性固体的量降低40左右。l过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷。l控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷。l优点：产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤 调节剂、杀死致病菌。l缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化 反应时间长，消化污泥不易沉淀。l分类：按操作温度分为常温消化、中温消化、高 温消化；根据负荷率分低负荷率、高负荷率。图6-20 低负荷率厌氧消化池图6-21 两级高负荷率厌氧消化系统图6-22 两相厌氧消化系统l1. pH值和碱度：厌氧消化首先产生有机酸，使 污泥的pH值下降，随着甲烷菌分解有机酸时产生 的重碳酸盐不断增加，使消化液以保持在一个较 为稳定的范围内。由于酸化菌对pH的适用范围较 宽，而甲烷菌对pH变化非常敏感，消化池的运行 经验表明，最佳的pH值为7.0-7.3，消化液的碱 度保持在2000mg/l以上（以CaCO3计）。二. 影响污泥消化的主要因素l2.温度：中温消化33 35，高温消化50 55 。l3.负荷;厌氧消化池的容积取决于厌氧消化的负荷率l4. 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。一般在消化池的 实际运行中，采用每隔2h搅拌一次，约搅拌25min左右，每天 搅拌12次，共搅拌5h左右。搅拌方式有螺旋桨搅拌、用鼓风 机或射流器抽吸甲烷气进行搅拌三种。l 5.有毒有害物质图6-23 鼓风机搅拌三. 消化池的构造l消化池：一般是一个锥体或平底的圆池，四周为垂 直墙体。包括集气罩、密封池盖（浮动式、固定式 ）、池体与下锥体四部分。l消化池的附属设备：加料、排料、加热、搅拌、破 渣、集气、排液、溢流及其他监测防护装置。图6-24 消化池构造图6-26 固定式盖消化池图625 浮动式盖消化池设计内容：l池体设计：池体选型、确定池的数目和单池容积、确定池体各部尺寸、布置消化池的各种管道。l加热保温系统设计。l搅拌设备设计。四. 消化池的设计计算五. 沼气(消化气)的收集和利用l污泥和高浓度有机废水的厌氧消化均会产生大量沼 气。l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。l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。第五节 污泥的干燥焚化与最终处置l污泥干燥是将脱水污泥通过处理，去除污泥中绝大部分毛细管水、吸附水和颗粒内部水的方法。l 污泥的干燥与焚化设备：1. 转筒式干燥器和焚化炉2.流化床焚化炉3. Sevar干燥器图6-27 转筒式干燥器流程图图6-28 流化床焚化炉流程图Sevar干燥器图6-29 Sevar干燥器构造和流程图