消化污泥

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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

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