1、第五章第五章 污泥的處理污泥的處理第一節第一節 概述概述n在工業廢水和生活污水的處理過程中，通常要截留相當數量的 懸浮物質，這些物質統稱為污泥固體污泥固體。形成污泥固體的懸浮物質，可以是廢水中早已存在的，也可以是廢水處理過程中逐漸形成的。前者如各種自然沉淀池中截留的懸浮物質；后者如生物處理和化學處理過程中，由原來的溶解性物質和膠體物質轉化而來的懸浮物質。此外，在進行化學處理時，投加的化學藥劑還會帶來各種固體物質。污泥固體與水的混合體通稱為污泥污泥，但有時把含有機物為主的叫污泥，而把合無機物為主的叫泥渣。污泥的種類和性質污泥的種類和性質n污泥的組成、性質和數量主要取決于廢水的來源，同時還和廢 水

2、處理工藝有密切關系。按廢水處理工藝的不同，污泥可分為以下幾種：n(1)初次沉淀污泥初次沉淀污泥 來自初次沉淀池，其性質隨廢水的成分而異。n(2)腐殖污泥與剩余活性污泥腐殖污泥與剩余活性污泥 來自生物膜法與活性污泥法后的二次沉淀池。前者稱腐殖污泥，后者稱剩余活性污泥。n(3)消化污泥消化污泥 初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥經厭氧消化處理后的污泥。n(4)化學污泥化學污泥 用混凝、化學沉淀等化學法處理廢水，所產生的污泥稱為化學污泥。污泥的主要特性n(1)污泥固體污泥固體 污泥中的總固體包括溶解物質和不溶解物質兩部分。前者叫溶解固體，后者叫懸浮固體。總固體、溶解固體和懸浮固體，又各分為穩定固體

3、和揮發固體。揮發固體是指在600下能被氧化，并以氣體產物逸出的那部分固體，它通常用來表示污泥中的有機物含量。污泥固體濃度常用mg/L表示，也可用重量百分數表示。n(2)含水率含水率 污泥中水的百分含量叫含水率。固體百分含量和含水率的關系：固體()十水量(%)100(%)，例如固體濃度為7%，則含水率為93。由于多數污泥都由親水固體組成，因此含水率一般都很高。不同污泥，其含水率差異很大，對污泥特性有重要影響。n(3) 污泥比重污泥比重 污泥比重指污泥的重量與同體積水重量的比值。 污泥比重主要取決于含水率和固體的比重。固體比重愈大，含水率愈低，則污泥的比重就愈大。生活污泥及類似的工業污泥的比重一般

4、略大于1。工業污泥的比重往往很大。n(4)污泥比阻污泥的處理污泥的處理n 污泥含水率高，體積龐大，常含有高濃度有機物，很不穩定，易在微生物作用下腐敗發臭，并常常含有病原微生物、寄生蟲卵及重金屬離子等有害物質，必須進行相應的處理。n污泥處理的主要內容包括穩定處理穩定處理(生物穩生物穩定、化學穩定定、化學穩定)，去水處理去水處理(濃縮、脫水、干化濃縮、脫水、干化)和最最終處置與利用終處置與利用(填地、投海、焚化、濕式氧化及綜填地、投海、焚化、濕式氧化及綜合利用合利用等)。污泥處理與廢水處理相比，設備復雜、管理麻煩、費用昂貴。第二節第二節 污泥水的分類與去除方法污泥水的分類與去除方法 n 按存在狀態

5、的不同，可分為四種：游離游離水、毛細水、吸附水和內部結合水水、毛細水、吸附水和內部結合水。存在于污泥絮體空隙之間的游離水(間隙水)，可借助污泥固體的重力沉降可部分分離出。毛細水粘附于單個粒子之間，必須施加更大的外力，使毛細孔發生變形后，才能將其部分去除。化學結合水，需要通過化學作用或高溫處理，改變污泥固體的化學結構和水分子狀態，方能將其去除。至于微生物細胞內存在的微量水分，只有在細胞破裂后，始能去除。污泥濃縮污泥濃縮 n 濃縮的主要目的是減少污泥體積，例如，活性污泥的含水率高達99.5%，若含水率減到99%，則其體積減為原體積的二分之一。若后續處理為厭氧消化，則可使消化池容積大大縮小；若后續處

6、理為好氧消化或化學穩定，則可節約空氣量及藥劑用量。此外，當進行濕式氧化時，為了提高污泥的熱值，也需濃縮以增加固體的百分含量。污泥濃縮的技術界限大致為：活性污泥含水率可降至9798，初次沉淀污泥可降至8590%。 n濃縮有間歇式和連續式兩種操作方式。濃縮方法分重力濃縮重力濃縮、氣浮濃縮氣浮濃縮和離心濃縮離心濃縮，其中重力濃縮應用最廣。n 重力濃縮屬于分層沉降分層沉降。最上面為清水層；其下為濃度均勻的勻降層；再下面為濃度漸變的過渡層；最下面是濃度又趨均勻的壓縮層。四層之間有三個界面。隨著時間的轉移，界面I(渾液面)以等速v下沉；界面和界面分別以變速v和v上升。到某一時刻，界面和首先重合，勻降層消失

7、，渾液面由勻速下降轉入變速下降，并且速度逐漸減慢。此后不久，界面又與渾液面重合，此時的渾液面叫臨界面，其上為清水區，下面是濃度為C2和高度為H2的壓縮層。一般認為，臨界面的出現，標志著濃縮過程的開始，之前屬于澄清過程。氣浮濃縮n 顯然，重力濃縮法最適于重質污泥(如初次原污泥)，對于比重接近于1的輕質污泥，如活性污泥，效果不佳，在此情況下，最好采用氣浮濃縮法。澄清水從池底引出，一部分排走，另一部分用水泵回流。通過水射流器或壓氣機將空氣引入，然后在溶氣罐內溶入水中。溶氣水經減壓閥進入混合池，與流入該池的新污泥混合。減壓析出的空氣便攜帶固體上浮，形成浮渣層，用刮板刮出使得到分離。采用回流充氣的優點是

8、節省新水、管理方便；缺點是增加回流系統電耗。 其他濃縮方法n 若處理輕質污泥，采用離心機能獲得良好的效果。一些試驗表明，盤式離心機能將濃度為0.5的活性污泥濃縮到56%，其特點是效率高、時間短、占地少、衛生條件好。反滲透法也開始應用于濃縮污泥。 污泥的脫水與干化 n 將污泥的含水率降低到8085%以下的操作叫脫水。脫水后的污泥具有固體特性，成泥塊狀，能繼車運輸，便于最終處置利用。 n 將脫水污泥的含水率進一步降低到5065%以下(最低達10%)的操作叫干化干化(或稱干燥干燥)。可將干化污泥包裝成袋，以商品出售。 n 常用的污泥脫水設施有干化場、過濾機和離心機等。 過濾機過濾機n 過濾機過濾機是

9、應用最廣泛的污泥機械脫水設備。過濾脫水時，在外力作用下，污泥中的水分透過濾布，與團體分離。分離的污泥水送回廢水處理設備，截流的固體剝落后運走。n污泥過濾性能主要決定于濾餅的阻力。過濾機的脫水能力可用下式表示：r為單位重量干濾餅的過濾阻力，稱為比阻 n 由上式可知，在過濾壓力、面積、濾布材料已定的條件下，單位時間濾過的水量與濾液的粘性和濾餅的阻力成反比，也就是說，濾液的粘性和濾餅的比阻決定了污泥的過濾性能。一般而言，污泥顆粒小，粒徑不均勻，有機顆粒和有機溶質多時，粘性和比阻就大， 過濾性能就差；反之，就好。 n將上式積分，得：n 這樣，可通過過濾試驗測定不同時間t的濾過水體積V，將t/V與V值繪

10、得一直線，則b為斜率，a為截距，由此得： 顯然，污泥的比阻還與濾餅的可壓縮性有直接關系。濾餅本身松散，受壓時易變形成致密者，比阻自然就大；反之，濾餅顆粒有較強硬的空間結構，受壓時不易變形，比阻自然就小。 n 壓縮系數壓縮系數表示濾餅的可壓縮程度。對于難壓縮的污泥，例如砂等，其s=0，即比阻與壓力無關；增加過濾壓力并不會同時增加比阻，因此，增壓對提高過濾機的生產能力尚有意義。但象活性污泥那樣的易壓縮的污泥，增大壓力，比阻也隨之增加，對提高生產能力并無顯著效果。 污泥的調理n 為了改善污泥的過濾性能，亦即降低比阻和粘性，減小壓縮系數，通常采用調理措施。調理的作用在于改變污泥的物理結構，使之有利于過

11、濾操作的進行。調理分物理調理物理調理、水力調理水力調理和化學調理化學調理3種。 化學調理n 化學調理采用得較為普遍，其實質是向污泥中投加各種絮凝劑，使污泥形成顆粒大、孔隙多和結構強的濾餅。無機調理劑有三氯化鐵、三氯化鋁、硫酸鋁、聚合鋁等；有機調理劑有聚丙烯酰胺等。無機調理劑價廉易得，但用量大，pH值的影響大；而有機調理劑則與之相反。綜合應用23種絮凝劑，混合投配或依次投配，能提高效能。 水力調理n 水力調理也叫淘洗，就是先利用處理過的廢水與污泥混合，然后再澄清分離，以此沖洗和稀釋原活泥中的高堿度，帶走細小固體。消化污泥中的堿度很高，投加三氯化鐵，與之反應，需要消耗大量藥劑，因此必須通過淘洗來降

12、低堿度。細小固體是化學藥劑的主要 消耗者，且易堵塞濾餅，經過淘洗將其沖走，也能降低藥耗，提高過濾性能。淘洗常采用 多級逆流方式進行。淘洗液中的BOD和COD含量都很高，需回流到廢水處理設備去處理。 物理調理n 物理調理有加熱。冷凍、添加惰性助濾劑等方法。污泥經過160200和115MPa的高壓處理后，不但破壞了肢體結構，提高了脫水性能，而且還能徹底殺滅細菌，解決衛生問題；缺點是氣味大、設備易腐蝕。反復冷凍能破壞固體與結合水的聯系，提高過濾能力。人工冷凍法成本高，自然冷凍法受氣候條件的影響，故采用較少。污泥中投加無機助濾劑后，能在濾餅里形成孔隙粗大的骨架，可減少比阻。污泥焚化時的灰燼、飛灰、鋸末

13、等均可用作助濾劑。 真空過濾機真空過濾機n 真空過濾機真空過濾機的特點是適應性強、連續運行、操作平穩、全過程機械化。它的缺點是多數污泥須經調理才能過濾，且工序多、費用高。 n 轉筒式真空過濾機是應用最廣的一種。 壓濾機n 壓力過濾機壓力過濾機簡稱壓濾機，其特點是作用壓力要比真空抽力大，濾餅含水率低(最低達50%)。它的缺點是間斷運行、拆裝頻繁、濾布易壞、管理麻煩。 滾壓帶式過濾機n 它由上下兩組同向移動的回結帶組成，上面為金屬絲網作成的壓榨帶，下面為濾布作成的過濾帶。污泥由一端配入，在另一端移動的過程中，先經過濃縮段，主要依靠重力過濾，使污泥失去流動性，然后進入壓榨 段。由于上、下兩排支承滾壓

14、軸的擠壓而得到脫水。濾餅含水率可降至7580%。這種脫水設備的特點是把壓力直接施加在濾布上，用濾布的壓力或張力使污泥脫水，而不需真空或加壓設備，因此它消耗動力少，并可以連續運行。離心脫水機離心脫水機n 離心脫水機離心脫水機簡稱離心機，種類很多，其中以中、低速轉筒式離心機在污泥脫水中應用最普遍。該機的主要構件是轉筒和裝于筒內的螺旋輸泥機。污泥通過中空軸連續進入衙內，由轉筒帶動污泥高速旋轉，在離心力的作用下，泥水分離形成兩層。螺旋輸泥機與轉筒同向旋轉，但轉速略有差異，即輸泥機的螺旋刮刀對轉筒有相對轉動，將泥餅由左端推向右端，最后從排泥口排出，澄清水則由另一端排水口流出。 污泥干化n 通常采用加熱法

15、使污泥干化，常用的設施為回轉式圓筒干燥爐回轉式圓筒干燥爐。 n干燥爐系統的主體部分是回轉爐，爐體為略帶傾斜的回轉圓筒。脫水污泥經粉碎后，與旋流分離返送回來的細粉混合，由高端進入回轉圓筒。高溫空氣從轉筒中流過，使污泥干燥。轉筒旋轉時可使污泥團塊升起和落下，不斷地被拌和及粉碎，促使其與熱空氣充分 接觸。干化場干化場n 干化場干化場也叫干化床干化床或曬泥場曬泥場，是一種自然脫水設施。干化場的脫水作用包括：上部蒸發、底部滲透、中部放泄。蒸發受自然條件的影響很大，氣溫高、干燥、風速大、日曬多的地區效果好，寒冷多雨地區效果差。滲透作用主要與滲水層的結構有關。根據自然條件和滲水層特征，干化期由數周至數月，干

16、化污泥的含水率可降至6575%。n人工濾層干化場第三節第三節 污泥穩定污泥穩定n 二級處理和多數一級處理的污泥都合有大量有機物，投放到自然界，仍將受微生物的作用，繼續對環境造成危害，所以需采取措施降低其有機物含量或使其暫時不產生分解，通常稱之為污泥穩定。n污泥穩定的方法有生物法和化學法。生物生物穩定穩定就是在人工條件下加速微生物對有機構的分解，使之變成穩定的無機物或不易被生物降解的有機物的過程；化學穩定化學穩定就是采用化學藥劑殺死微生物，使有機物在短期內不致腐敗的過程。n污泥的好氧消化污泥的好氧消化 n好氧消化是對二級處理的剩余污泥或一、二級處理的混合污泥進行持續曝氣，促使生物細胞(包括一部分

17、構成BOD的有機物)分解，從而降低揮發性懸浮固體的含量的方法。在好氧消化過程中，有機污泥經氧化轉化成CO2、NH3、H2等氣體產物，好氧消化包含有完全的生物鏈和復雜的生物群，和厭氧消化比較，反應速率快，在150c條件下，一般只需1520d即可減少揮發物4050%，而厭氧消化卻需3040d。同時，好氧消化不易受條件變化的沖擊而破壞，故效果比較穩定。 污泥的厭氧消化污泥的厭氧消化n 常見的厭氧消化池有傳統消化池傳統消化池和高速消高速消化池化池，二者的主要區別在于后者要求攪拌，由此產生了兩種完全不同的運行工況。傳統消化池的缺點是，由于分層現象明顯，使細菌和營養物得不到充分接觸，因而負荷小、產氣量低，

18、兼之形成浮渣層占去有效容積，造成操作困難。高速消化池污泥處于完全混勻狀態，克服了前者的缺點，增加了負荷和產氣率。污泥的化學穩定污泥的化學穩定n化學穩定是向污泥中投加化學藥劑，以抑制和殺死微生物，消除污泥可能對環境造成的危害(產生惡臭及傳染疾病)，一般采用的方法有：n(1)石灰穩定法石灰穩定法 用石灰使污泥的pH提高到1111.5，15下接觸4h，能殺死全部大腸桿菌及沙門氏傷寒桿菌。若采用石灰乳投加則制備麻顱、產生的渣量大，但其脫水性好。n(2)氯穩定法氯穩定法 氯能殺死病菌，有較長期的穩定性。但pH低，過濾性差，而且氯化過程中常發生有毒的氯胺，給后續處置帶來一定困難。第四節第四節 污泥的綜合利用 用作肥料和改良土壤 有機污泥中合有豐富的植物營養物質，用有機污泥施肥，既有良好肥效，又能使土壤形成團粒結構，起到改良土壤的作用。其它用途 從工業廢水泥渣中可以回收工業原料；低溫干餾有機污泥能獲得可燃氣體、氨及焦油，許多有機污泥還可作為鋪路、制磚、制纖維板和水泥原料。 第五節第五節 污泥的最終處置 n(1)堆存堆存 在可資利用的低凹地域，將污泥貯存，不斷排除上清液，使污泥含水宰率降至5060%。 n(2)焚燒焚燒 這是一種常用的處置方法，即借助輔助燃料引火，使焚燒爐內溫度升至燃點以上，令其自燒，所產生