水污染控制課件第二十章

水污染控制工程

教案課程名稱：水污染控制工程授課教師：宋衛(wèi)鋒副教授地點(diǎn)：大學(xué)城1-319時(shí)間：周21-2節(jié)、周43-4節(jié)、周56-7節(jié)9/18/20231第二十章污泥的處理和處置第一節(jié)污泥的來源、性質(zhì)和數(shù)量一、概述城市污水處理廠污泥產(chǎn)生量約為處理水體積的0.5%-1.0%，獵德污水處理廠每天的污泥量為2200m3（44萬m3/d，0.5%)，改變污泥性質(zhì)稱為處理，安排出路稱為處置。費(fèi)用與污水處理基本相等。基建費(fèi)用占50%左右。對于污水處理廠來說，以去除BOD5為目標(biāo)的目的已經(jīng)達(dá)到，重要的是污泥的處理和處置還沒有好的辦法。所以，污泥的處理處置是一個(gè)重要問題。9/18/20232可供選擇的方案：9/18/20233一、污泥的分類與性質(zhì)污泥與沉渣柵渣、沉砂池沉渣、初沉池和二沉池生物污泥、化學(xué)污泥二、污泥的性質(zhì)指標(biāo)含水率：污泥中水分的重量與污泥總量之比的百分?jǐn)?shù)。85%以上為流態(tài)，65%~85%為塑態(tài)，60%以下為固態(tài)。適用于含水率大于65%的污泥。含水率從99%降低到98%體積如何變化？從97.5%降到95%呢？9/18/20234揮發(fā)性固體：VSS，600℃以下燃燒，以氣體逸出的部分（減重）污泥中的有毒有害物質(zhì)：氮：4%，磷2.5%，鉀0.5%，也有病菌，病毒，寄生蟲卵等，必須進(jìn)行消化。重金屬應(yīng)特別注意，容易超過《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84）。重金屬HgCdCrPbAsZnCuNi范圍4.63-1383.6-24.19.2-54085-240012.4-560300-111955-46030-47.5酸壤pH＜6.55560030075500250100堿壤pH＞6.5152010001000751000500200城市污水處理廠污泥的一些數(shù)據(jù)mg/Kg9/18/20235三、污泥量污泥種類污泥量/Lm-3含水率/%密度/kgL-1沉砂0.03601.5初沉泥14~2595~97.51.015~1.02二沉泥（膜法）7~996~981.02二沉泥（泥法）10~2199.2~99.61.005~1.0089/18/20236(1)初沉泥式中ρ0為進(jìn)水懸浮物濃度，ρ為污泥密度。(2)剩余活性污泥量9/18/20237四、污泥的輸送和運(yùn)輸污泥中的水分及其對污泥輸送和運(yùn)輸?shù)挠绊戨x心泵、隔膜泵、旋轉(zhuǎn)螺旋泵與螺旋泵離心泵有PW型與PWL型兩種，揚(yáng)程較高時(shí)可采用，易被纖維狀物質(zhì)堵塞。運(yùn)輸卡車、輪船等。9/18/20238第二節(jié)污泥的濃縮初沉泥含水率95%-97%，剩余活性污泥達(dá)98%以上，體積龐大。減容，污泥中所含水分大致分為4類，顆粒間的空隙水，約占70%；毛細(xì)水，毛細(xì)管內(nèi)的水占20%；污泥顆粒吸附水和內(nèi)部水占10%。濃縮，用于降低污泥中的空隙水，自然干化和機(jī)械脫水，主要用于脫除毛細(xì)水；干燥與焚燒法，主要脫除吸附水與內(nèi)部水。9/18/20239脫水方法脫水裝置脫水后含水率/%脫水后狀態(tài)濃縮法重力、氣浮、離心95-97近似糊裝自然干化法自然干化場、曬泥場70-80泥餅狀真空吸濾法真空轉(zhuǎn)鼓等60-80泥餅狀板框壓濾法板框壓濾機(jī)45-80泥餅狀帶式壓濾法帶式壓濾機(jī)78-86泥餅狀離心法離心機(jī)80-85泥餅狀不同脫水方法效果對比9/18/202310一、重力濃縮連續(xù)式和間歇式兩種型式。1、間歇式小型污水處理廠，停留時(shí)間9~12h，上清液回流至初沉池。2、連續(xù)式豎流式或輻流式。二、氣浮濃縮密度接近于水的、疏水的污泥尤其適用，對于濃縮時(shí)易發(fā)生污泥膨脹的，易發(fā)酵的剩余活性污泥，其效果尤為顯著。三、污泥的其他濃縮法轉(zhuǎn)盤式、轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī)9/18/202311第四節(jié)污泥的穩(wěn)定好氧穩(wěn)定，曝氣時(shí)間10~20d。厭氧消化，一般當(dāng)污泥中揮發(fā)性固體的量降低40%左右即可認(rèn)為已達(dá)到污泥的穩(wěn)定。污泥中有機(jī)物主要以固態(tài)存在；水解、酸化、乙酸化、甲烷化。廢水厭氧處理中甲烷化是控制過程，污泥的厭氧消化中固態(tài)物的水解，液化是控制過程。一、污泥厭氧消化法的發(fā)展和分類中溫消化（30~36℃），高溫消化（50~53℃）低負(fù)荷消化，不加熱，不攪拌，0.5~1.6kgVSS/m3d，停留時(shí)間30~60d，最低不少于20d。高負(fù)荷消化，1.6~6.4kgVSS/m3d或更高，連續(xù)運(yùn)行，加熱，攪拌，最少停留10~15d，整個(gè)池液處于混合狀態(tài)，兩級運(yùn)行。9/18/202312二、影響因素1、溫度中溫，產(chǎn)氣量約1~1.3m3/m3d，高溫3.0~4.0m3/m3d。廢水的厭氧處理消化氣產(chǎn)生量0.4~0.5m3/kgCOD進(jìn)行估算。溫度允許變動(dòng)范圍為±1.5~2.0℃，當(dāng)有±3度的變化時(shí)，就會(huì)抑制消化速率，±5度時(shí)就會(huì)突然停止，有機(jī)酸大量積累破壞厭氧消化。高溫可殺滅寄生蟲卵的99%以上，中溫消化較低。2、泥齡與負(fù)荷有機(jī)物降解程度是污泥齡的函數(shù)，因此消化池的容積設(shè)計(jì)不應(yīng)按有機(jī)負(fù)荷設(shè)計(jì)，而應(yīng)以泥污齡或水力停留時(shí)間設(shè)計(jì)。投配率計(jì)算。中溫20~30d，高溫10~15d。3、攪拌4、pH值和堿度甲烷菌7.0~7.3，要求消化液的堿度保持在2000mg/L以上。（以CaCO3計(jì)）5、重金屬和有毒物質(zhì)9/18/202313三、厭氧消化池的池形和構(gòu)造消化池是一個(gè)錐底或平底的圓池，四周為垂直墻體。平底或坡度較小時(shí)需設(shè)刮泥裝置。整個(gè)池子由集氣罩、池蓋、池體和下錐體四部分組成。圓形消化池直徑一般為6~30m，柱體高約為直徑的一半，總高接近于直徑。浮動(dòng)式頂蓋。附屬設(shè)備：加料、排料、加熱、攪拌、破渣、集氣、排液、溢流。1、投配、排泥與溢流系統(tǒng)投配管一般布置在泥位上層，排泥管一般布置在底部。最小為DN150；溢流管最小管徑為200mm。必須考慮是在池內(nèi)受壓狀態(tài)下溢流，絕對避免沼氣與大氣相通。新污泥由泵提升到頂進(jìn)泥管送入池內(nèi)，螺旋泵、離心污水泵。9/18/2023142、沼氣的排出、收集與貯存設(shè)備沼氣管徑按日平均產(chǎn)生量計(jì)算，管內(nèi)流速7~8m/s，平均為5m/s。貯氣柜的容積一般按日產(chǎn)量的25%~40%。3、攪拌2~5h內(nèi)將全池污泥攪拌一次。沼氣攪拌：壓縮后的沼氣通過配氣環(huán)管，通到每根立管，立管氣流速度為7~15m/s，末端距池底1~2m，攪拌氣量為1000m3，池容5~7m3/min。泵加水射器攪拌生污泥用泵加壓后，射入水射器，水射器頂端浸在污泥面下0.2~0.3m，泵壓應(yīng)大于0.2MPa，生污泥量與水射器吸入的污泥量之比為1：（3~5）。4、加熱用熱水或蒸汽直接通入消化池或通入設(shè)在消化池內(nèi)的盤管進(jìn)行間接加溫。池外間接加熱。9/18/2023159/18/202316四、消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算池體設(shè)計(jì)，加熱保溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)和攪拌設(shè)備的設(shè)計(jì)。國內(nèi)一般按污泥投配確定消化池有效容積，按每天處理污泥量及污泥投配率進(jìn)行計(jì)算。V：消化池有效容積，m3；V’：每天要處理的污泥量，m3/d；P：污泥投配率，消化溫度為30~35℃時(shí)，P可取6~8%為宜。小型消化池的容積為2500m3以下；中型為5000m3左右；大型可達(dá)10000m3以上。圓柱形池體的直徑一般為6~35m，柱體高與直徑之比為1：2，池總高與直徑之比約0.8~1.0。9/18/202317五、消化池的運(yùn)行與管理（一）、消化污泥的培養(yǎng)與馴化新建的消化池，需要培養(yǎng)消化污泥，方法有兩種：1、逐步培養(yǎng)法將每天排放的初次沉淀污泥和濃縮后的活性污泥投入消化池，然后加熱，使每小時(shí)溫度升高1度，當(dāng)溫度到消化溫度后，維持溫度，然后逐日加入新鮮污泥，直至設(shè)計(jì)泥面，停止加泥，維持消化溫度，使有機(jī)物水解，液化，約需30~40d，待污泥成熟，產(chǎn)生沼氣后，方可投入正常運(yùn)行。2、一次培養(yǎng)法將池塘污泥，經(jīng)2×2mm孔網(wǎng)過濾，后投入消化池，投加量占消化池的1/10，以后逐日加入新鮮污泥至設(shè)計(jì)泥面，控制pH6.5~7.5，1℃/h，至消化溫度，穩(wěn)定3~5d，污泥成熟，再投加新鮮污泥。9/18/202318（二）正常運(yùn)行的化驗(yàn)指標(biāo)產(chǎn)氣率，沼氣成分，投配污泥含水率94~96%，有機(jī)物含量60~70%，有機(jī)物分解程度45~55%，脂肪酸以醋酸計(jì)為2000mg/L左右，總堿度大于2000mg/L，NH3-N500~1000mg/L（三）正常運(yùn)行的控制參數(shù)攪拌，污泥氣攪拌可全日進(jìn)行，水力提升器攪拌量應(yīng)為消化池容積的兩倍，間歇進(jìn)行，攪拌半小時(shí)，間歇1.5~2.0h。排泥，先排上清液再排泥，消化池內(nèi)污泥濃度不低于30g/L。沼氣氣壓：1176~1961Pa之間，過高過低都說明池組工作不正?；蜉敋夤芄收?。9/18/202319第五節(jié)污泥的調(diào)理一、城市污水廠污低中的固體物質(zhì)主要是腐殖質(zhì)，與水的親和力很強(qiáng)，脫水非常困難。破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)，減少泥水間的親和力，改善污泥的脫水性能。二、污泥脫水性能的評價(jià)指標(biāo)1、比阻抗值rb：與污泥性質(zhì)有關(guān)的數(shù)值P：過濾壓力（濾布前后的壓力差）A：過濾面積μ：濾出液的動(dòng)力粘滯度ρc：單位體積濾出液所得濾餅干重物理意義：單位干重濾餅的阻力。比阻抗值越大，越難過濾。9/18/202320各種污泥的大致比阻值（m/Kg）2、毛細(xì)吸水時(shí)間CSTCapillarySuctionTime，等于污泥與濾紙接觸時(shí)，在毛細(xì)管作用下，水分在濾紙上滲透1cm所需時(shí)間，以秒計(jì)。機(jī)械脫水時(shí)，比阻值在（0.98-3.92）*1012m/Kg之間為宜。所以要調(diào)理?；瘜W(xué)調(diào)節(jié)法，熱處理法及冷凍法。初沉泥（46.1-60.8）*1012消化污泥(123.6-139.3)*1012活性污泥(164.8-282.5)*1012腐殖污泥(59.8-81.4)*10129/18/202321三、加藥調(diào)理法1、調(diào)理劑種類（1）無機(jī)調(diào)理劑鐵鹽：FeCl3·6H2O,Fe2(SO4)3·4H2O,硫酸亞鐵,FeSO4·7H2O；鋁鹽：硫酸鋁，三氯化鋁，堿式氯化鋁，聚合氯化鋁。鐵鹽和石灰聯(lián)用，pH>12的條件下，提供了大量的Ca(OH)2絮體物，而Ca(OH)2能夠使污泥顆粒產(chǎn)生凝聚作用。陽離子型聚丙烯酰胺效果好。2、調(diào)理劑投加量的確定FeCl3：5%~10%消石灰：20%~40%聚鋁和聚鐵：1%~3%陽離子聚丙烯酰胺：0.1%~0.3%9/18/2023223、影響因素（1）污泥性質(zhì)（2）調(diào)理劑品種（3）污泥調(diào)理?xiàng)l件pH值：鋁鹽5~7鐵鹽6~11亞鐵8~10配制濃度：有機(jī)：0.05~0.1%,FeCl3：10%，鋁鹽：4~5%缺乏理論支持，主要靠經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐。9/18/202323第五節(jié)污泥脫水一、概述二、污泥的自然干化三、污泥的機(jī)械脫水及其設(shè)備板框壓縮機(jī)、帶式壓濾機(jī)、轉(zhuǎn)筒離心機(jī)、真空過濾機(jī)等。板框壓縮機(jī)1、構(gòu)造簡單，推動(dòng)力大，適用于各種污泥。間歇操作。板和框相間排列而成，濾板兩側(cè)有濾布，用壓緊裝置把板與框壓緊，即在板與框之間構(gòu)成壓濾室，在板與