第十五章 污泥

1、第十五章 污泥主講內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 污泥的處置與資源化第一節(jié) 概述定義 污泥，是在給水和廢水處理中產(chǎn)生的各類沉淀物漂浮物等。分類（1）按污泥來源（給水污泥、生活污泥、工業(yè)廢水污泥）（2）按污泥的成分（有機(jī)污泥、無機(jī)污泥）（3）按污泥的性質(zhì)（親水性污泥、疏水性污泥）（4）按污泥從水中的分離過程（沉淀污泥、生物污泥）（5）按污泥所處的處理階段（生污泥、濃縮污泥、消化污泥、脫水污泥和干污泥）二、污泥的性質(zhì)1.物理性質(zhì)(1）含水率 污泥含水率，是指單位污泥所含水分的百分?jǐn)?shù)2）密度 污泥的密度，是指單位體積污泥的質(zhì)量。污泥含水率較高時(shí)，污泥密度基本不變，這時(shí)污泥的體積、質(zhì)量和含水率存在一定的比例關(guān)

2、系，即V1/V2=W1/W2=(100-P2)/(100-P1)(3)比阻 污泥比阻，是指單位質(zhì)量的污泥，在一定的壓力下過濾時(shí)，在單位過濾面積上所受到的阻力。即av=2pA 2kb/()式中p為過濾壓力，N/m2;A為過濾面積，m2;kb為斜率，s/m6;為濾液動(dòng)力黏度，Ns/m2;為濾液所產(chǎn)生的濾餅干質(zhì)量，kg/m3。（4）污泥水分結(jié)合能污泥水分結(jié)合能，是指污泥中水分氣化所需能量與等質(zhì)量純水企劃所需能量之間的差值。（5）水力特性污泥的水力特性，是指污泥的流動(dòng)性和可混合性，主要受粘度和流速的影響。2.化學(xué)性質(zhì)污泥基本理化成分污泥基本理化成分包括酸堿度、干固體含量、有機(jī)物含量及容重等，見表15-

3、2（2）植物養(yǎng)分給水污泥所含植物養(yǎng)分非常有限；污水廠污泥含有豐富的植物養(yǎng)分，可轉(zhuǎn)化為植物培養(yǎng)基質(zhì)，施用到農(nóng)田中，但污泥中也富集了污水中的重金屬和有機(jī)化合物等有害物質(zhì)。（3）熱值3.生物性質(zhì)（1）生物含量（2）污泥可生化性污泥可生化性采用可生化度表示，污泥的可生化度（Pvss）hi指污泥中科被生物降解的有機(jī)物含量，即Pvss=1-（cvssl/cvss0） 100%第二節(jié) 污泥的處置與資源化一、污泥中水分的存在形式1.間隙水間隙水是指被大小污泥顆粒包圍的水分,約占污泥中水分的70%,它不與污泥直接結(jié)合,因而容易與污泥分離,此類水分通過重力濃縮即可顯著減少2.毛細(xì)管結(jié)合水毛細(xì)結(jié)合水是指水在固體顆粒

4、接觸面上由毛細(xì)壓力結(jié)合,或充滿于固體顆粒本身裂隙中的水分,約占污泥中水分的20%,此類水的去除需要施以與毛細(xì)水表面張力相反方向的作用力,如離心機(jī)的離心力等3.表面吸附水表面吸附水是指粘附在污泥小顆粒表面的水分,此類水分比毛細(xì)結(jié)合水更難分離,需采用加熱法進(jìn)行分離4.內(nèi)部水內(nèi)部水是指微生物細(xì)胞內(nèi)部的水分,去除內(nèi)部水必須破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu),所以使用機(jī)械方法難以奏效,可以采用加熱或冷凍等措施將其轉(zhuǎn)化為外部水后處理,也可以通過好氧氧化、厭氧消化等微生物分解手段予以去除.污泥中水分與污泥顆粒結(jié)合的強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)椋簝?nèi)部水表面吸附水.楔形毛細(xì)管結(jié)合水裂紋毛細(xì)管結(jié)合水間隙水，該順序也表示污泥脫水的難易程度二、污

5、泥調(diào)理污泥調(diào)理，是采用物理、化學(xué)或者生物的方法通過壓縮絮體的體積、改變絮體的親水性、代謝絮體中的膠體物質(zhì)等途徑，使絮體的間隙水和吸附水分減少，從而有利于污泥濃縮和脫水。調(diào)理方法包括化學(xué)調(diào)理、溫差調(diào)理、生物絮凝調(diào)理和淘洗。1.化學(xué)調(diào)理化學(xué)調(diào)節(jié)法：化學(xué)調(diào)節(jié)法是在污泥中加入適量的助凝劑、混凝劑等化學(xué)藥劑，使污泥顆粒絮凝，改善污泥的脫水性能。助凝劑一般不起混凝作用，其主要作用是調(diào)節(jié)污泥的pH，改變污泥顆粒的結(jié)構(gòu)，破壞膠體的穩(wěn)定性，提高混凝劑的混凝效果?；炷齽┑闹饕饔檬峭ㄟ^中和污泥膠體顆粒的電荷和壓縮雙層厚度，減少粒子和水分的親和力，使污泥解穩(wěn)，改善其脫水性。2.溫差調(diào)理（1）加熱加壓調(diào)理加熱加壓調(diào)理

6、法：污泥加熱加壓調(diào)理是將污泥加熱，使污泥中的細(xì)胞物質(zhì)破壞分解，細(xì)胞膜中內(nèi)部水游離出來，親水性有機(jī)膠體物質(zhì)解體，從而提高污泥脫水性能的過程。按加熱溫度不同，可分為高溫加壓調(diào)理法和低溫加壓調(diào)理法兩種。高溫加壓調(diào)理法是把污泥升溫至170200，加壓壓力為1.01.5MPa，反應(yīng)時(shí)間為40120min，調(diào)理后的污泥含水率可降至80%87%。但實(shí)踐證明，反應(yīng)溫度升至175以上時(shí)，設(shè)備易產(chǎn)生結(jié)垢，熱交換效率降低，分離液中溶解性物質(zhì)增多，致使分離液處理困難。（2）冷凍融化調(diào)理冷凍調(diào)理是將污泥交替進(jìn)行冷凍與融化來改變污泥的物理結(jié)構(gòu)，使膠體脫穩(wěn)凝聚且細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)部水分得到游離，從而提高污泥的脫水性能。3.

7、生物絮凝調(diào)理生物絮凝調(diào)理，是采用微生物絮凝劑作為調(diào)理劑，使污泥顆粒絮凝，從而改善污泥脫水性能。微生物絮凝劑包括微生物細(xì)胞、微生物細(xì)胞提取物、微生物細(xì)胞代謝產(chǎn)物等。4.淘洗泥淘洗是用河水或處理水洗滌污泥，降低污泥中的堿度和黏度，以節(jié)省混凝劑用量。污泥淘洗僅適用于消化污泥。由于污泥在消化過程中產(chǎn)生大量重碳酸鈣，其堿度可達(dá)生污泥的30倍以上，若直接化學(xué)調(diào)理，將消耗大量混凝劑。但采用淘洗法又需增加淘洗池等構(gòu)筑物，造價(jià)提高與節(jié)約的混凝劑費(fèi)用接近，故淘洗調(diào)節(jié)法目前已被淘汰，新設(shè)計(jì)的污泥處理廠不再采用該法。三、污泥濃縮污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。經(jīng)濃縮后的

8、污泥近似糊狀，仍保持流動(dòng)性。 常采用重力濃縮法或氣浮法1.重力濃縮重力濃縮采用污泥濃縮池，有連續(xù)式和間歇式兩種。濃縮池的構(gòu)造類似沉淀池,大多采用直徑為520米的圓池，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)械作緩慢攪拌。污泥在濃縮池中的停留時(shí)間，一般為12小時(shí)左右。濃縮池的表面污泥固體負(fù)荷率，視污泥性質(zhì)而不同,初次沉淀池污泥為100150公斤/(米2日),活性污泥為2040公斤/(米2日)。在濃縮池中,固體顆粒借重力下降,水分從泥中擠出，濃縮污泥從池底排出，污泥水從池面堰口外溢(連續(xù)式)或從池側(cè)出水口流出。 2.氣浮濃縮和重力濃縮法相反，使污泥顆粒附上微細(xì)氣泡而上浮至水面，然后用刮板將濃縮污泥刮入排泥槽，污泥水則從池底流出

9、（見氣?。?。對(duì)于顆粒比重僅略大于1的污泥，如活性污泥和需氣消化法的污泥,本法尤為適用。氣浮濃縮常用溶氣氣浮法，設(shè)備有氣浮池、加壓泵、溶氣罐和減壓釋氣器（閥）。溶氣壓力一般為0.30.5兆帕。每平方米氣浮池每日處理的固體量，對(duì)一般污水污泥為100200公斤,對(duì)活性污泥為25100公斤。為提高氣浮濃縮效果，亦可投加混凝劑。四.污泥脫水與干化濃縮后的污泥含水量仍然高達(dá)95%左右，呈流動(dòng)狀態(tài)，體積大，后續(xù)運(yùn)輸和處理都很困難，因此需要脫水。污泥的機(jī)械脫水方法包括真空過濾脫水、壓濾脫水、滾壓脫水和離心脫水。1.真空過濾脫水真空過濾脫水，是利用抽真空方法造成過濾介質(zhì)兩側(cè)壓力差，形成脫水動(dòng)力進(jìn)行脫水普遍使用的

10、是轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)鼓式真空過濾機(jī)2.壓濾脫水壓濾脫水，指濾液在壓力作用下，通過濾布、沿溝槽與孔道排出壓濾機(jī)，從而使污泥脫水，主要有板框壓濾機(jī)和帶式壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)帶式壓濾機(jī)3.離心脫水離心脫水，是利用污泥中的固體、液體存在密度差，他們?cè)谙嗤碾x心力作用下產(chǎn)生的離心加速度不同，從而導(dǎo)致污泥顆粒與水之間的分離。按離心原理可分為離心過濾機(jī)、離心沉降脫水和沉降過濾式離心機(jī)三種。常用的污泥分離設(shè)備倒追分離版型離心機(jī)螺旋卸料離心機(jī)4.干化自然干化是一種廣泛采用的簡單方法，缺點(diǎn)是效率低，處理量有限。目前污泥的自然干化已轉(zhuǎn)為機(jī)械干化。污泥干化場五、污泥減量化技術(shù)污泥減量化技術(shù)，是指將污泥（具有生命的有機(jī)物）

11、作為內(nèi)能源，將其消除在廢水處理系統(tǒng)中，從根本上減少污泥的產(chǎn)生量。根據(jù)生物處理工藝中影響剩余污泥產(chǎn)生的可能途徑，將污泥減量技術(shù)分為降低細(xì)菌合成量的解偶聯(lián)技術(shù)、增強(qiáng)微生物利用二次基質(zhì)進(jìn)行隱性生長的各種溶胞技術(shù)和利用食物鏈作用強(qiáng)化微型動(dòng)物對(duì)細(xì)菌不是的技術(shù)1.解偶聯(lián)技術(shù)投加解偶聯(lián)劑高So/X0條件下的解偶聯(lián)改變污泥所處環(huán)境其他解偶聯(lián)技術(shù)2.通過溶胞強(qiáng)化細(xì)菌自身氧化速率1.化學(xué)溶胞作用臭氧氯氣酸、堿2.物理溶胞技術(shù)3.生物溶胞技術(shù)3.利用微型動(dòng)物對(duì)污泥減量化六、污泥資源化和無害化技術(shù)1.污泥土地利用技術(shù)污泥的土地利用是將經(jīng)過妥善處理至符合一定標(biāo)準(zhǔn)的污泥或其產(chǎn)品作為肥料或土壤改 良材料，用于農(nóng)田利用、園林

12、綠化利用或土地改良等場合，是一種積極的、可持續(xù)的污泥最終處置模式。 污泥的諸多特性決定了其具備土地利用的價(jià)值。這些特性包括：(1)污泥中含有的養(yǎng) 分和微量元素可提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長；(2)污泥中含大量基本礦物質(zhì)組成與土壤相 似的腐殖質(zhì)經(jīng)預(yù)處理后，具有接近土壤的土力學(xué)特性，可行效改善土壤的物現(xiàn)、化學(xué)環(huán)境條件和結(jié)構(gòu)狀況，可提高土壤的陽離子交換量，改善土壤對(duì)酸堿的緩沖能力，提高土壤的保水、保肥和通透性；(3)土壤生態(tài)系統(tǒng)的自凈作用，包括生物、物理和化學(xué)等過程(生物降解、化學(xué)絡(luò)合、氧化還原、物理吸附等)，抑制一些污泥中致病生物的生長并使其失活，使污泥中大部分有機(jī)物礦化和虎殆化，同時(shí)還可以限制重金

13、屬的遷移、擴(kuò)散與生物可利用特性等。 2.污泥制水泥技術(shù)其生產(chǎn)所用原料盡可能少用天然資源,大量使用脫水污泥、廢渣、垃圾、尾礦碴等廢棄物。 (2) 生產(chǎn)和使用過程中有利于保護(hù)和改造自然環(huán)境、治理污染。 (3) 可使廢棄物再生資源化并可回收利用。 (4) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)以改善生活環(huán)境、提高生活質(zhì)量為宗旨,即產(chǎn)品不僅不危及人體健康,而且應(yīng)有益于人體健康,產(chǎn)品具有多功能化,如阻燃、防火、調(diào)溫、調(diào)濕、消聲、防射線等。 (5) 具有良好的使用性能,滿足各種建設(shè)的需要,生態(tài)水泥從材料設(shè)計(jì)、制備、應(yīng)用,直至廢棄物處理,全過程都與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào),都以促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)。3.污泥焚燒污泥減容的主要方法是濃縮、脫水以及焚燒。污泥焚燒在日本、德國、奧地利等國應(yīng)用比例較高（日本