2023年步固化法污泥处理技术及其应用.doc

一步固化法污泥处理技术及其应用 一、生化污泥的组成成份与性质 污泥由液体和固体两大局部组成，污泥处理的目的就是如何将污泥中的水份尽量脱除，减少污泥的体积，从而才能为后续污泥的无害化处理提供经济可行的根底条件。 污泥浓缩和脱水的作用是去除污泥中的大量水分，从而得到污泥体积上的减量。污泥经过浓缩和脱水处理，含水率从99.3%左右降至60——80%，其体积降至原体积的1/10—1/15，有利于运输和后续处理。 不同含水率下的污泥相态状态有所不同，以污水污泥为例，如下表所示。 污水污泥含水率及其相态 含水率 污泥相态状态 含水率 污泥相态状态 90% 几乎为液体 60—70% 几乎为固体 80—90% 粥状物 50% 黏土状 70—80% 柔软状 虽然不同污泥的含水率、脱水性能、浓缩性能和可压缩性能都不尽相同，但是污泥中水份的存在形式根本一致。根据污泥中所含水份与污泥的结合情况，污泥中所含水份可分为自由水与结合水两大类。自由水(Free water or bulk water)指的是不直接与污泥结合，也不受污泥颗粒影响的那局部水，这局部水可以通过浓缩去除，污泥中大局部水以这种形式存在。结合水可以分为间隙水、毛细水、水合水。间隙水〔Interstitial water〕存在于絮体或有机体的空隙之间，条件变化时〔如有絮体破坏时〕可变成自由水；毛细水〔Vicinal water〕指的是结合力大，结合紧的多层水分子，重力浓缩时不能去除这局部水，必需用人工干化、机械脱水或热处理的方法去除;水合水〔Water of hydration〕存在于细胞内，只有热处理才能去除这局部水。 污泥水的特性 项目 间隙水 毛细水 水合水〔含内部水〕 含量% 70—80 10—22 5—8 与污泥颗粒的结合力 弱 较强 强 与污泥颗粒别离的方法 重力浓缩 机械脱水 干化或燃烧 对不同污泥而言，其各种水份的结合能力不同，其结合强度取决于单位水化合力和颗粒的大小。颗粒直径越小，污泥结构中细小絮体越多或那么污泥含有越多的胶体颗粒，污泥那么难脱水。 污泥在不同状态下去除水的能力可以用污泥的浓缩性能、脱水性能和可压缩性能三个指标来衡量。 二、生化污泥的产生量与计算方法 当污水处理采用二级生化处理时，污水污泥产生量的主要影响因素为：污水水质和生化处理系统的运行条件。污水水质对污泥产量的影响主要体现在进水有机物和进水悬浮物固体浓度；运行条件有泥龄、负荷、溶解氧等，起关键作用的是泥龄，泥龄的长短将影响有机物的生物降解效果和微生物固体的内源衰减量，从而影响污泥的产量。 当污水处理采用化学一级强化工艺时，污水污泥产量影响因素除了进水水质外，还有絮凝剂投加量、絮凝剂种类等。 计算公式 1、美国计算公式：多数污水处理厂采用初沉池，去除污水中可沉淀的固体。初次沉淀提供一种较有效的方法，减低进入二级处理程序的BOD负荷。初沉去除的固体量一般与外表溢流率或水力停留时间有关。与水力停留时间有关的初沉干污泥量可由式①或式②所示。 式①Sp=QTssη 式②η=T(a+bT) 式中：Sp—初沉干污泥产量〔kg/d〕 Q—污水厂的平均日流量〔m³/d〕 Tss—进水总悬浮颗粒浓度〔kg/m³〕 η—去除率〔%〕 T—停留时间〔min〕 a—常数取0.406〔min〕 b—常数取0.0152 该公式由美国18个大型污水处理厂的曲线数据求出。 2、国内计算公式 几种不同的污泥计算方法与污泥量计算的比拟 项目 按照美国污泥产生量的计算方法 按照德国污泥产生量的计算方法 上海排水处统计数据计算 初沉池干污泥产率 150kg(kg干泥/km³污水) 45g/(人。d) [水量为200L(人。d)] 二沉池干污泥产率 85kg(kg干泥/km³污水) 80g/(人。d) [水量为200L(人。d)] 0.5kg〔kg干泥/kgBOD5 初沉池的污泥量 2.94‰Q〔含水率95%〕 4.5‰Q〔含水率95%〕 3.4‰Q〔含水率96%〕 二沉池的污泥量 11.33‰Q〔含水率99.25%〕 / 5.63‰Q〔含水率99%〕 污泥总量 7.834‰Q〔含水率97%〕 10‰Q〔含水率96%〕 6.47‰Q〔含水率97%〕 注：1、进水SS浓度为249.5mg/L，进水BOD5浓度为179.4mg/L，出水BOD5浓度为13mg/L，SS去除率按55%计算，BOD5去除率按70%计算。 2、Q为污水厂的平均日流量m³/d 三、污泥处理处置的根本方法 当今国内外污泥处理处置所依循的原那么均是“减量化、稳定化、无害化和资源化〞。处理要求是最终处置时对环境无害。污泥按照最终处置的要求，可经过浓缩、稳定、调理、脱水、灭菌、干化、堆肥、燃烧等一个或者多个处理手段组合的处理，可根据污泥的性质、类型和处置方式的不同，污泥的处理工艺可能有多种不同的选择。各种处理处置工艺的说明如下表所示。污泥调理中增加用水调理，有利于消化污泥农用，降低污泥中的盐分。 处理方法 目的和作用 说明 污泥浓缩 重力浓缩 缩小体积 气浮浓缩 机械浓缩 利用机械设备浓缩污泥，如离心浓缩、转鼓浓缩等 污泥稳定 加氯稳定 稳定 利用高剂量的氯气与污泥接触以对其进行化学氧化 石灰稳定 将足够量石灰参加到污泥中，使PH值维持在12或那么更高，以此破坏导致污泥腐化的微生物生存条件 厌氧消化 稳定减少质量 利用厌氧微生物的作用，在无氧和一定的温度条件下，使局部有机物进行分解生成沼气等产物，到达稳定的目的 好氧消化 利用剩余污泥的自身氧化作用，类似于活性污泥法，采用较长的污泥泥龄。其初期投资的费用和提供氧的动力费用较高 污泥调理 化学调理 改善污泥脱水性质 在脱水之前向污泥中投加化学药剂，改善污泥的颗粒结构，使其更易脱水 加热调理 改善污泥脱水性质及稳定和消毒 将污泥在一定压力下加热，使固体凝结，破坏胶体结构，降低污泥固体和水的亲和力，不加化学药剂就可使污泥易于脱水。同时污泥也被消毒，臭味几乎被消除。由于得到的污泥水时高度污染的，可根据请康在预处理后或直接回流至污水处理系统中，一般直接回流可使污水生物处理的负荷增加25% 冷冻调理 改善污泥脱水性质 在污泥冷冻过程中，所有固体从冰晶网格中别离出来，因此冰晶是由相对较纯的水组成的，这样污泥水可以有效的分解出来。污泥融化后，脱水性质得到较好的改善。在寒冷地区冬季采用自然冷冻法，夏季采用化学调理，干化床脱水较经济。 辐射法调理 采用发射性物质的辐射，来改善污泥的脱水性质，实验室证明是有效的，但用于实际上尚需进一步降低本钱 污泥消毒 消毒 消毒灭菌 当污泥被进行利用时，从公共卫生的角度出发，要求与各种病原体的接触最少。主要方法有加热巴式灭菌、加石灰调高PH值〔大于12〕、长期储存〔20℃，60天〕、堆肥〔55℃大于30天〕、加氯或其它化学药品。厌氧和好氧〔不包括高温好氧消化〕可以大大减少病原体的数量，但不能使污泥消毒，厌氧和好氧消化后未脱水的污泥宜采用巴式灭菌或长期储存方法，脱水后的污泥宜采用长期储存或堆肥的方法灭菌。 污泥脱水 自然干化 缩小体积 如污泥干化场 机械脱水 如板框压滤机、真空脱水机、带式过滤机、离心脱水机等 贮泥池 贮存、缩小体积 在蒸发率高的地区可代替污泥干化场 污泥干化 机械加热干化 降低重量、缩小体积 在机械干化装置中，通过提供补充热量已增加污泥周围空气的湿含量，并提供蒸发的潜热。干化后的污泥含水率可降至10%以下，这对于污泥燃烧和制造肥料非常有利。主要干化机械有急骤干化器、转动干化器、多层床干化器等，热源可以是湿污泥厌氧消化后的沼气 污泥堆肥 污泥堆肥 回收产物、缩小体积、提高污泥用于农业的适用性 堆肥是将干污泥中有机物进行好氧氧化和降解形成稳定的，类似腐殖质最终产物的过程。堆肥后的污泥可用于土壤的改进剂。堆肥过程所需的氧气可以通过定期机械翻动混合堆肥和强制通风的措施来实现。污泥可以单独堆肥，也可以喝木屑或城市垃圾一并堆肥 污泥燃烧 污泥燃烧 缩小体积 如果污泥肥效不高，或那么存在有毒的重金属，不能保证其用于农业，污泥可以燃烧。用于燃烧的污泥一般是未经好氧或厌氧消化处理而直接脱水后的污泥，这种污泥热值较高。主要燃烧设备形式有回转窑炉、多段燃烧炉、硫化床燃烧炉等 污泥最终处置 卫生填埋 接纳处理后的污泥，解决处理后污泥的最终出路 可以和城市垃圾一起在垃圾填埋场进行卫生填埋，要求处理后的污泥体积尽可能小，且有较高的承载能力 农业利用 接纳处理后的污泥，充分利用污泥的肥分、改进土壤，解决处理后污泥的最终出路 处理后的污泥应具有较高的肥分，重金属和有毒有害物质的含量到达农用标准 建材利用 接纳处理后的污泥，利用污泥的土质成分，烧制砖瓦等，解决处理后污泥的最终出路 烧制砖瓦、制造轻质骨料等需要处理后的土质污泥，而利用玻璃体骨料技术那么可接纳处理后的污水污泥 我国污泥处理与处置尚处于起步阶段，在全国现有污水处理设施中有污泥稳定处理设施的不到1/2，处理工艺和配套设备较为完善的不到1/10，能够正常运行的为数更少，随着我国城市化进程的加快和污水处理率的提高，污泥的处理处置已成为我国环境保护中面临的日益紧迫和严峻的问题。 据估算，目前我国城镇污水处理厂每年排放的污泥量〔干重〕大约为130万吨，而且年增长率大于10%，特别是在我国城市化水平较高的城镇和地区，污泥出路问题已十分突出。如果城镇污水全部得到处理，那么将产生污泥量〔干重〕为840万吨，湿污泥量占我国总固体废弃物的3.2%〔以80%含水率计〕。 从我国已建成的污水处理厂来看，污泥处理工艺大致可归纳为表中所示的18种工艺流程 中国已建污水处理厂污泥处理流程 编号 污泥处理流程 应用比例% 1 浓缩池—最终处置 21.63 2 双层沉淀池污泥—最终处置 1.35 3 双层沉淀池污泥—干化场—最终处置 2.7 4 浓缩池—消化池—湿污泥池—最终处置 6.76 5 浓缩池—消化池—机械脱水—最终处置 9.46 6 浓缩池—湿污泥池—最终处置 14.87 7 浓缩池—两相消化池—湿污泥池—最终处置 1.35 8 浓缩池—两相消化池—最终处置 2.7 9 浓缩池—两级消化池—机械脱水—最终处置 9.46 10 初沉池污泥—消化池—干化场—最终处置 1.35 11 初沉池污泥—两级消化池—机械脱水—最终处置 1.35 12 接触氧化池污泥—干化场—最终处置 1.35 13 浓缩池—消化池—干化场—最终处置 1.35 14 浓缩池—干化场—最终处置 4.05 15 初沉池污泥—浓缩池—两级消化池—机械脱水—最终处置 1.35 16 浓缩池—机械脱水—最终处置 14.87 17 初沉池污泥—好氧消化—浓缩池—机械脱水—最终处置 2.7 18 浓缩池—厌氧消化—浓缩池—机械脱水—最终处置 1.35 ※未注明的污泥均为活性污泥 污泥浓缩、污泥稳定、