1 Municipal Sludge Digesters 污 泥 的 处 理 处 置 与 利 用 高景峰 北京工大环能学院 2 第 第 17章 章 污泥处理、处置与利用 污泥处理、处置与利用 ? 17.1概述概述 ? 17.2污泥的分类、性质及计算污泥的分类、性质及计算 ? 17.3污泥浓缩污泥浓缩 ? 17.4污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化 ? 17.5污泥的其它稳定措施污泥的其它稳定措施 ? 17.6污泥的调理污泥的调理 ? 17.7污泥的干化与脱水污泥的干化与脱水 ? 17.8污泥的干燥与焚化污泥的干燥与焚化 ? 17.9污泥的有效利用与最终处理污泥的有效利用与最终处理 ?17.1概述 概述 ? 在污水处理过程中，产生大量污泥，其数量约在污水处理过程中，产生大量污泥，其数量约 占 占 处理水量的 处理水量的 0.3％ ％ ~0.5％ ％ 左右 左右 (以含水率为 以含水率为 97 ％计 ％计 )。 。 (量 量 ) ? 污泥中含有大量的污泥中含有大量的 有害有毒物质有害有毒物质 (1)，如，如 寄生虫寄生虫 卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属 卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属 离子 离子 等； 等； ? 有用物质有用物质 (2)如如 植物营养原素植物营养原素 (氮、磷、钾氮、磷、钾 )、有、有 机物及水分 机物及水分 等。 等。 ?污泥及时处理与处置的目的 污泥及时处理与处置的目的 ： ： ? (1)使污水处理厂能够正常运行，确保污水处 使污水处理厂能够正常运行，确保污水处 理效果； 理效果； ? (2)使有害有毒物质得到妥善处理或利用； 使有害有毒物质得到妥善处理或利用； ? (3)使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理； 使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理； ? (4)使有用物质能够得到综合利用，变害为利。 使有用物质能够得到综合利用，变害为利。 ?总之，污泥处理的目的是使 总之，污泥处理的目的是使 污泥减量、稳定、 污泥减量、稳定、 无害化及综合利用 无害化及综合利用 。 。 ? 污水处理厂的 污水处理厂的 全部建设费用中，用于处理污泥 全部建设费用中，用于处理污泥 的约占 的约占 20％ ％ ~50％，甚至 ％，甚至 70％ ％ 。所以污泥处 。所以污泥处 理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以 理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以 充分重视。 充分重视。 ? 污泥处理可供选择的方案大致有污泥处理可供选择的方案大致有 ：： ? (1)生污泥一浓缩一消化一自然干化一最终处置生污泥一浓缩一消化一自然干化一最终处置 ? (2)生污泥一浓缩一自然干化一堆肥一最终处置生污泥一浓缩一自然干化一堆肥一最终处置 ? (3)生污泥一浓缩一消化一机械脱水一最终处置生污泥一浓缩一消化一机械脱水一最终处置 ? (4)生污泥一浓缩一机械脱水一干燥焚烧一最终处置生污泥一浓缩一机械脱水一干燥焚烧一最终处置 ? (5)生污泥一湿污泥池一最终处置生污泥一湿污泥池一最终处置 ? (6)生污泥一浓缩一消化一最终处置生污泥一浓缩一消化一最终处置 ? 上述生污泥指未经消化处理的污泥上述生污泥指未经消化处理的污泥 ，详见后述。，详见后述。 ? 第第 (1)、、 (3)、、 (6)方案，方案， 以消化处理为主体以消化处理为主体 ，消化，消化 过程产生的生物能即沼气 过程产生的生物能即沼气 (或称消化气、污泥 或称消化气、污泥 气 气 )，可作为能源利用，如用作燃料或发电； ，可作为能源利用，如用作燃料或发电； ? 第第 (2)、、 (5)方案是方案是 以堆肥，农用为主以堆肥，农用为主 ，当污泥符，当污泥符 合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地 合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地 时可考虑采用； 时可考虑采用； ? 第 第 (4)方案是以 方案是以 干燥焚烧为主 干燥焚烧为主 ，当污泥不适于进 ，当污泥不适于进 行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理 行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理 厂用地面积的限制等地区可考虑采用。焚烧产生 厂用地面积的限制等地区可考虑采用。焚烧产生 的热能，可作为能源。 的热能，可作为能源。 ? 污泥最终处置方法 污泥最终处置方法 包括作为肥料施用于 包括作为肥料施用于 农田、森林、草地或沙漠改良；填地或 农田、森林、草地或沙漠改良；填地或 投海；作为能源或建材；焚烧等。 投海；作为能源或建材；焚烧等。 ? 总之，污泥处理方案的选择，应根据污 总之，污泥处理方案的选择，应根据污 泥的性质与数量；投资情况与运行管理 泥的性质与数量；投资情况与运行管理 费用；环境保护要求及有关法律与法 费用；环境保护要求及有关法律与法 规；城市农业发展情况及当地气候条件 规；城市农业发展情况及当地气候条件 等情况，综合考虑后选定。 等情况，综合考虑后选定。 ?17.2 污泥的分类、性质及计算 污泥的分类、性质及计算 ? 1．污泥的分类与性质 ．污泥的分类与性质 ? 2．污泥的性质指标 ．污泥的性质指标 ? 3. 污泥量、污泥的水力特性及输送的计算 污泥量、污泥的水力特性及输送的计算 10 ?1．污泥的分类与性质 ．污泥的分类与性质 ? (1)按成分分类 按成分分类 ? (2)按来源分类 按来源分类 11 ?(1)按成分不同分为： 按成分不同分为： ? 污泥 污泥 ? 沉渣 沉渣 12 ? 污泥 污泥 以有机物为主要成分的称污泥。 以有机物为主要成分的称污泥。 污泥的性质是易于腐化发臭，颗粒较 污泥的性质是易于腐化发臭，颗粒较 细，比重较小 细，比重较小 (约为 约为 1.02~l.006)， ， 含水 含水 率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水 率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水 性物质。 性物质。 ? 初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属 初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属 污泥。 污泥。 ? 沉渣 沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣 以无机物为主要成分的称沉渣 ： ： 沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大 沉渣的主要性质是颗粒较粗，比重较大 (约为 约为 2左右 左右 )，含水率较低且易于脱水， ，含水率较低且易于脱水， 流动性差。 流动性差。 ? 以下四种为沉渣： 以下四种为沉渣： ?①①栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处栅渣：格栅或滤网，呈垃圾状，量少，易处理和处 置； 置； ?②②浮渣：上浮渣和气浮池，可能多含油脂等，量少；浮渣：上浮渣和气浮池，可能多含油脂等，量少； ?③③沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量沉砂池沉渣：沉砂池，比重较大的无机颗粒，量 少； 少； ?④某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。④某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。 ?(2)按来源不同分为： 按来源不同分为： ?①①初次沉淀污泥初次沉淀污泥 来自初次沉淀池来自初次沉淀池 。。 ?②②剩余活性污泥剩余活性污泥 来自活性污泥法后的二次沉淀池。来自活性污泥法后的二次沉淀池。 ?③③腐殖污泥腐殖污泥 来自生物膜法后的二次沉淀池来自生物膜法后的二次沉淀池 。。 ? 以上以上 3种污泥可统称种污泥可统称 为生污泥或新鲜污泥，这是污为生污泥或新鲜污泥，这是污 泥处理的主要对象 泥处理的主要对象 ? 消化污泥消化污泥 生污泥经厌氧消化或好氧消化处理生污泥经厌氧消化或好氧消化处理 后，称为消化污泥或熟污泥。 后，称为消化污泥或熟污泥。 ? 化学污泥化学污泥 用化学沉淀法处理污水后产生的沉用化学沉淀法处理污水后产生的沉 淀物称为化学污泥或化学沉渣。 淀物称为化学污泥或化学沉渣。 16 ? 如用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物如用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物 去除污水中的重金属离子；投加石灰中和酸性 去除污水中的重金属离子；投加石灰中和酸性 污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生 污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生 的沉渣均称为 的沉渣均称为 化学污泥或化学沉渣 化学污泥或化学沉渣 。 。 ? 在在 给水处理给水处理 过程中，在原水被净化时也会产生过程中，在原水被净化时也会产生 各种污泥， 各种污泥， 主要是各种化学污泥， 主要是各种化学污泥， 即经化学处 即经化学处 理后，除含有原废水中的悬浮物外，还含有化 理后，除含有原废水中的悬浮物外，还含有化 学药剂所产生的沉淀物，易于脱水与压实。 学药剂所产生的沉淀物，易于脱水与压实。 ?2．污泥的性质指标 ．污泥的性质指标 ? 用于表示污泥性质的主要指标有：用于表示污泥性质的主要指标有： (1)污泥含水率 污泥含水率 (2)挥发性固体 挥发性固体 (3)可消化程度 可消化程度 (4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度 湿污泥相对密度与干污泥相对密度 (5)污泥肥分 污泥肥分 (6)污泥重金属离子含量 污泥重金属离子含量 18 ? 污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百 分数称为污泥含水率。 分数称为污泥含水率。 污泥的含水率一般都很 污泥的含水率一般都很 高，比重接近于 高，比重接近于 1。污泥的体积、重量及所含 。污泥的体积、重量及所含 固体物浓度之间的关系，可用下式表示： 固体物浓度之间的关系，可用下式表示： ? 式中式中 ? p 1 ， ， V 1 ， ， W l ， ， C l ：污泥含水率为 ：污泥含水率为 p 1 时的污泥体 时的污泥体 积、重量与固体物浓度； 积、重量与固体物浓度； ? p 2 ， ， V 2 ， ， W 2 ， ， C 2 ：污泥含水率变为 ：污泥含水率变为 p 2 时的污 时的污 泥体积、重量与固体物浓度。 泥体积、重量与固体物浓度。 (1)污泥含水率 污泥含水率 19 ?例题 例题 :污泥含水率从 污泥含水率从 97.5％降低到 ％降低到 95％ ％ 时，求污泥体积 时，求污泥体积 ?解 解 由 由 ? 11 2 1 12 2 1 95100 5.97100 100 100 VV p p VV = ? ? = ? ? = 可见污泥含水率从97.5％降低至95％， 体积减少一半。 上式适用于含水率 大于65％ 的污泥。因 含水率低于65％以后，体积内出现很多 气泡，体积与重量不再符合上式关系。 ? (2)挥发性固体 挥发性固体 (或称灼烧减重 或称灼烧减重 )和灰分 和灰分 (或称 或称 灼烧残渣 灼烧残渣 ) 挥发性固体近似地等于有机物 挥发性固体近似地等于有机物 含量；灰分表示无机物含量。 含量；灰分表示无机物含量。 ? (3)可消化程度 可消化程度 污泥中的有机物，是消化 污泥中的有机物，是消化 处理的对象。一部分是可被消化降解的 处理的对象。一部分是可被消化降解的 (或 或 称可被气化，无机化 称可被气化，无机化 )；另一部分是不易或 ；另一部分是不易或 不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物 不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物 等。用可消化程度表示污泥中可被消化降 等。用可消化程度表示污泥中可被消化降 解的有机物数量。可消化程度用下式表示 解的有机物数量。可消化程度用下式表示 100)1( 21 12 ×?= SV SV d pp pp R ? 式中式中 ? R d ：可消化程度，％； ：可消化程度，％； ? p S l ， ， p S 2 :分别表示生污泥及消化污泥的无机物 分别表示生污泥及消化污泥的无机物 含量，％； 含量，％； ? p V 1 ， ， p V 2 :分别表示生污泥及消化污泥的有机物 分别表示生污泥及消化污泥的有机物 含量，％。 含量，％。 ? 因此消化污泥量可用下式计算：因此消化污泥量可用下式计算： )] 100 1( 100 ) 100 1[( 100 )100( 1111 d VV d d R pp p Vp V ?+? ? ? = ? 式中式中 ? V d —— —— 消化污泥量， 消化污泥量， m 3 ／ ／ d； ； ? p d —— —— 消化污泥含水率，％，取周平均值 消化污泥含水率，％，取周平均值 ? V l —— —— 生污泥量， 生污泥量， m 3 ／ ／ d，取周平均值； ，取周平均值； ? p 1 —— —— 生污泥含水率，％，取周平均值； 生污泥含水率，％，取周平均值； ? p V 1 —— —— 生污泥有机物含量，％； 生污泥有机物含量，％； ? R d —— —— 可消化程度，％，取周平均值。 可消化程度，％，取周平均值。 ? (4)湿污泥相对密度与干污泥相对密度 湿污泥相对密度与干污泥相对密度 ? 湿污泥重量等于污泥所含水分重量与干固 湿污泥重量等于污泥所含水分重量与干固 体重量之和。湿污泥比重等于湿污泥重量 体重量之和。湿污泥比重等于湿污泥重量 与同体积的水重量之比值。由于水的相对 与同体积的水重量之比值。由于水的相对 密度为 密度为 1，所以湿污泥的相对密度 ，所以湿污泥的相对密度 可用 可用 下式计算： 下式计算： )100( 100 100 )100( pp p p pp s s s ?+ = ? + ?+ = γ γ γ γ γ ? 式中式中 : ? 湿污泥相对密度；湿污泥相对密度； ? p: 湿污泥含水率，％；湿污泥含水率，％； ? 污泥中干固体物质平均相对密度，即干污泥相污泥中干固体物质平均相对密度，即干污泥相 对密度 对密度 ? 干固体中，有机物干固体中，有机物 (即挥发性固体即挥发性固体 )所占百分比及其所占百分比及其 相对密度分别用 相对密度分别用 p v ， ， r v 表示，无机物 表示，无机物 (即灰分 即灰分 )的相 的相 对密度用 对密度用 r f 表示，则干污泥平均相对密度 表示，则干污泥平均相对密度 r s 可用下 可用下 式计算： 式计算： γ s γ )(100 100 100100 VfVV Vf s f V V V s p pp γγγ γγ γ γγγ ?+ = ? += ? 有机物相对密度一般等于有机物相对密度一般等于 1，无机物相对密度，无机物相对密度 约为 约为 2.5~2.65，以 ，以 2.5计，则上式可简化 计，则上式可简化 ? 故湿污泥相对密度为 故湿污泥相对密度为 ? 确定湿污泥相对密度和干污泥相对密度，对于确定湿污泥相对密度和干污泥相对密度，对于 浓缩池的设计、污泥运输及后续处理，都有实 浓缩池的设计、污泥运输及后续处理，都有实 用价值 用价值 V s p5.1100 250 + =γ )5.1100)(100(250 25000 V ppp +?+ =γ ? 例 例 2 已知初次沉淀池污泥的含水率为 已知初次沉淀池污泥的含水率为 95 ％，有机物含量为 ％，有机物含量为 65％。求干污泥 ％。求干污泥 相对密 相对密 度 度 和湿污泥 和湿污泥 相对密度 相对密度 。 。 ? 解：干污泥 解：干污泥 相对密度 相对密度 用下式计算 用下式计算 ? 湿污泥 湿污泥 相对密度 相对密度 用下式计算 用下式计算 26.1 655.1100 250 5.1100 250 = ×+ = + = V s p γ 008.1 )95100(26.195 26.1100 )100( 100 = ?+× × = ?+ = pp s s γ γ γ ? (5)污泥肥分污泥肥分 污泥中含有大量植物生长所必污泥中含有大量植物生长所必 需的肥分 需的肥分 (氮、磷、钾 氮、磷、钾 )、微量元素及土壤改 、微量元素及土壤改 良剂 良剂 (有机腐殖质 有机腐殖质 )。我国城市污水处理厂各 。我国城市污水处理厂各 种污泥所含肥分见下表。 种污泥所含肥分见下表。 我国城市污水处理厂污泥肥份表 25～ ～ 300.6～ ～ 0.81.6～ ～ 3.4 消化污泥 消化污泥 60～ ～ 700.22～ ～ 0.440.78～ ～ 4.33.3～ ～ 7.7 活性污泥 活性污泥 50～ ～ 600.1～ ～ 0.51～ ～ 32～ ～ 3 初沉污泥 初沉污泥 有机物 有机物 (％ ％ ) 钾 钾 （以（以K 2 O计）计）(％％) 磷 磷 (以以P 2 O 5 计）计）(％％) 总氮 总氮 (%) 污泥类别 污泥类别 28 ? (6)污泥重金属离子含量污泥重金属离子含量 ? 污泥中重金属离子含量，污泥中重金属离子含量， 决定于城市污水决定于城市污水 中工业废水所占比例及工业性质。 中工业废水所占比例及工业性质。 ? 污水经二级处理后，污水中重金属离子约污水经二级处理后，污水中重金属离子约 有 有 50％ ％ 以上转移到污泥中。因此污泥中的 以上转移到污泥中。因此污泥中的 重金属离子含量一般都较高。 重金属离子含量一般都较高。 ? 故当污泥作为肥料使用时，要注意重金属故当污泥作为肥料使用时，要注意重金属 离子含量是否超过我国农林业部规定的 离子含量是否超过我国农林业部规定的 《 《 农用污泥标准 农用污泥标准 》 》 。 。 ? 下表列举我国城市污水处理厂污泥中重金下表列举我国城市污水处理厂污泥中重金 属含量的范围。 属含量的范围。 29 200500100075100010002015酸性土壤酸性土壤pH<6.5; 中性或碱性土壤中性或碱性土壤 pH》》6.5 1002505007530060055 农林业部农用污泥农林业部农用污泥 标准标准 (GB4284-84) 30- 47.5 55- 460 300- 1119 12.4- 560 85- 2400 9.2- 540 3.6- 24.1 4.63- 138 含量范围含量范围 Ni 镍镍 Cu 铜铜 Zn 锌锌 As 砷砷 Pb 铅铅 Cr 铬铬 Cd 镉镉 Hg 汞汞 重金属离子名称重金属离子名称 我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量 我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量 (mg/Kg) 30 3. 污泥量、污泥的水力特性及输送 的计算 ? （1）、污泥量计算 ? （2）、污泥的输送 ? （3）、污泥流动的水力特性与水力计算 （ （ 1）污泥量计算 ）污泥量计算 ? 初次沉淀污泥量 初次沉淀污泥量 根据污水中悬浮物浓度、 根据污水中悬浮物浓度、 污水流量、去除率及污泥含水率，用下 污水流量、去除率及污泥含水率，用下 式计算： 式计算： ? 式中 式中 V：初次沉淀污泥量， ：初次沉淀污泥量， m 3 ／ ／ d； ； ρ η )100(10 100 3 0 p QC V ? = ? Q：污水流量；：污水流量； m 3 ／ ／ d； ； ：去除率，％； ：去除率，％； ? C 0 ：进水悬浮物浓度， ：进水悬浮物浓度， mg/L； ； p：污泥含水率， ：污泥含水率， ％； ％； ? ：沉淀污泥密度，以：沉淀污泥密度，以 1000kg／／ m 3 计。 计。 ? 上式适用于初次沉淀池，二次沉淀池的污泥量也可上式适用于初次沉淀池，二次沉淀池的污泥量也可 近似地按该式计算， 近似地按该式计算， 以 以 80％计。 ％计。 η ρ η ? 剩余活性污泥量还可用用下式进行计 剩余活性污泥量还可用用下式进行计 算， 算， ? 消化污泥量 消化污泥量 r s fX X Q Δ = )] 100 1( 100 ) 100 1[( 100 )100( 1111 d VV d d R pp p Vp V ?+? ? ? = （ （ 2）污泥的输送 ）污泥的输送 ? 污泥在污水处理厂内进行处理的过程中； 污泥在污水处理厂内进行处理的过程中； 某些城市或地区，若有数座污水处理厂， 某些城市或地区，若有数座污水处理厂， 各厂的污泥需集中到某个厂或某地进行处 各厂的污泥需集中到某个厂或某地进行处 理时；污泥最终处置或利用时都需要对污 理时；污泥最终处置或利用时都需要对污 泥进行短距离或长距离 泥进行短距离或长距离 (数百米至数十公 数百米至数十公 里 里 )的输送。 的输送。 ?1）输送的方法 ）输送的方法 ?2）污泥输送设备 ）污泥输送设备 35 1）污泥输送的方法 ）污泥输送的方法 ? 污泥输送的主要方法有 污泥输送的主要方法有 ?① ① 管道 管道 (压力管道或重力管道 压力管道或重力管道 ) ?② ② 卡车 卡车 ?③ ③ 驳船 驳船 ?④ ④ 以及它们的组合方法。 以及它们的组合方法。 ? 采用何种方法决定于污泥的数量与性 采用何种方法决定于污泥的数量与性 质；污泥处理的方案；输送距离与费 质；污泥处理的方案；输送距离与费 用；最终处置与利用的方式等因素。 用；最终处置与利用的方式等因素。 ?① ① 管道输送 管道输送 ? 污泥管道输送是污水处理厂内或长距离输送污泥管道输送是污水处理厂内或长距离输送 的常用方法。对污泥进行长距离输送时，应 的常用方法。对污泥进行长距离输送时，应 符合下列 符合下列 5个条件： 个条件： ? a\污泥输送的目的地相当稳定：因铺设长距污泥输送的目的地相当稳定：因铺设长距 离管道，投资较大，线路不能随时改变； 离管道，投资较大，线路不能随时改变； ? b\污泥的流动性能较好，含水率较高；污泥的流动性能较好，含水率较高； ? c\污泥所含油脂成分较少，不会粘附于管壁 污泥所含油脂成分较少，不会粘附于管壁 缩小管径增加阻力； 缩小管径增加阻力； ? d\污泥的腐蚀性低，不会对管材造成腐蚀 污泥的腐蚀性低，不会对管材造成腐蚀 或磨损； 或磨损； ? e\污泥的流量较大，一般应超过 污泥的流量较大，一般应超过 30m 3 /h ? 管道输送，可分为重力管道与压力管道两种。管道输送，可分为重力管道与压力管道两种。 重力管道输送时，距离不宜太长，管坡常用 重力管道输送时，距离不宜太长，管坡常用 0.01－ － 0.02，管径不小于 ，管径不小于 200mm，中途应设 ，中途应设 置清通口，以便在堵塞时用机械清通或高压水 置清通口，以便在堵塞时用机械清通或高压水 (污水处理厂出水 污水处理厂出水 )冲洗。压力管道输送时，需 冲洗。压力管道输送时，需 要进行详细的水力计算 要进行详细的水力计算 (详后 详后 )。 。 ? 与其他污泥输送方法比较，管道输送具有卫生与其他污泥输送方法比较，管道输送具有卫生 条件好，没有气味与污泥外溢，操作方便并利 条件好，没有气味与污泥外溢，操作方便并利 于实现自动化控制，运行管理费用低。 于实现自动化控制，运行管理费用低。 ? 主要缺点是一次性投资大，一旦建成后，输送主要缺点是一次性投资大，一旦建成后，输送 的地点固定，较不灵活。 的地点固定，较不灵活。 38 ?② ② 卡车输送 卡车输送 ? 卡车输送不受运输目的地的限制，也不受污泥性卡车输送不受运输目的地的限制，也不受污泥性 质、含水率的影响，也不需要经过中间转运，可 质、含水率的影响，也不需要经过中间转运，可 以随着季节的变化或地点的变化，把污泥直接运 以随着季节的变化或地点的变化，把污泥直接运 到进行利用或处理的地方 到进行利用或处理的地方 (如灌溉、填地、排海 如灌溉、填地、排海 或集中处理 或集中处理 )。所以，卡车输送虽然运费较高， 。所以，卡车输送虽然运费较高， 但方便灵活，特别对于中、小型污水处理厂，可 但方便灵活，特别对于中、小型污水处理厂，可 以考虑选用。 以考虑选用。 ? 卡车输送时，要采取严格的防止气味或污泥外漏卡车输送时，要采取严格的防止气味或污泥外漏 的措施，避免造成环境污染，放最好使用液槽 的措施，避免造成环境污染，放最好使用液槽 车，如果运输脱水泥饼，则可采用翻斗车、便于 车，如果运输脱水泥饼，则可采用翻斗车、便于 装卸。 装卸。 39 ?③ ③ 驳船输送 驳船输送 ? 驳船输送适用于不同含水率的污泥。含水率较驳船输送适用于不同含水率的污泥。含水率较 高、流动性能较好的污泥可以采用污泥泵装船 高、流动性能较好的污泥可以采用污泥泵装船 或卸船，或从污泥管道直接装船并用污泥泵卸 或卸船，或从污泥管道直接装船并用污泥泵卸 船。脱水泥饼可采用抓斗或皮带输送机装船和 船。脱水泥饼可采用抓斗或皮带输送机装船和 卸船。 卸船。 ? 可以将数座中、小型污水处理厂的污泥用卡车可以将数座中、小型污水处理厂的污泥用卡车 或管道输送到污泥中转站，然后根据季节的变 或管道输送到污泥中转站，然后根据季节的变 化或地点的变化，用驳船把污泥输送到利用或 化或地点的变化，用驳船把污泥输送到利用或 处理的地方。所以驳船输送也相当灵活，运行 处理的地方。所以驳船输送也相当灵活，运行 费用也较低。 费用也较低。 ? 上述上述 3种污泥输送的方法，可以根据不同的条种污泥输送的方法，可以根据不同的条 件与需要，互相组合使用，如管道一驳船，卡 件与需要，互相组合使用，如管道一驳船，卡 车一驳船，管道一卡车等，组合成最经济而且 车一驳船，管道一卡车等，组合成最经济而且 又灵活方便的输送系统。若以管道输送的建设 又灵活方便的输送系统。若以管道输送的建设 投资、运行管理费及每输送 投资、运行管理费及每输送 1m距离的成本为 距离的成本为 “ “ 1” ” 单位，对管道、卡车与驳船输送的综合 单位，对管道、卡车与驳船输送的综合 经济比较列于下表，供参考。 经济比较列于下表，供参考。 41 管道、卡车、驳船输送综合经济比较表 管道、卡车、驳船输送综合经济比较表 3027.0～ ～ 34.02.25～ ～ 7.00卡车输送 卡车输送 62.60～ ～ 4.000.82～ ～ 1.30驳船装运 驳船装运 111管道输送 管道输送 输送 输送 1m的成本 的成本 管理费 管理费 投资 投资 ? 2) 污泥输送设备 污泥输送设备 ? 污泥进行管道输送或装卸卡车、驳船时， 污泥进行管道输送或装卸卡车、驳船时， 需要抽升设备，污泥泵或渣泵。输送污泥 需要抽升设备，污泥泵或渣泵。输送污泥 用的污泥泵，在构造上必须满足不易被堵 用的污泥泵，在构造上必须满足不易被堵 塞与磨损，不易受腐蚀等基本条件。已经 塞与磨损，不易受腐蚀等基本条件。已经 有效地用于污泥抽升的设备有隔膜泵、旋 有效地用于污泥抽升的设备有隔膜泵、旋 转螺栓泵、螺旋泵、混流泵及柱塞泵等， 转螺栓泵、螺旋泵、混流泵及柱塞泵等， 它们的构造见教材图。此外，还有 它们的构造见教材图。此外，还有 PW型、 型、 PWL型离心泵。 型离心泵。 ? a\旋转螺栓泵 旋转螺栓泵 见教材 见教材 P581 图 图 17－ － 1 ? c\螺旋泵 螺旋泵 见教材 见教材 P582 图 图 17－ － 2 ? d\多级柱塞泵 多级柱塞泵 见教材 见教材 P582图 图 17－ － 3 44 （ （ 3）、污泥流动的水力特性与水力计算 ）、污泥流动的水力特性与水力计算 ? 1）、污泥流动的水力特性 ）、污泥流动的水力特性 ? 2）、压力输泥管道的沿程水头损失 ）、压力输泥管道的沿程水头损失 ? 3）、压力输泥管的局部水头损失 ）、压力输泥管的局部水头损失 45 ? 1）、污泥流动的水力特性 ）、污泥流动的水力特性 ? 污泥在含水率较高 污泥在含水率较高 (高于 高于 99％ ％ )的状态 的状态 下，属于牛顿流体，流动的特性接近 下，属于牛顿流体，流动的特性接近 于水流。 于水流。 ? 随着固体浓度的增高，污泥的流动显 随着固体浓度的增高，污泥的流动显 示出半塑性或塑性流体的特性，必须 示出半塑性或塑性流体的特性，必须 克服初始剪力 克服初始剪力 τ 0 以后才能开始流动， 以后才能开始流动， 固体浓度越高， 固体浓度越高， τ 0 值也越大。 值也越大。 ? 所以污泥流动特性不同于水流。污泥流 所以污泥流动特性不同于水流。污泥流 动的阻力，在层流条件下，由于 动的阻力，在层流条件下，由于 τ 0 值的存 值的存 在，阻力很大，因此污泥输送管道的设 在，阻力很大，因此污泥输送管道的设 计，常采用较大流速，使泥流处于紊流 计，常采用较大流速，使泥流处于紊流 状态。 状态。 ? 污泥流动的下临界速度约为 污泥流动的下临界速度约为 1.1m／ ／ s， ， 上临界速度约为 上临界速度约为 1.4m／ ／ s。污泥压力管 。污泥压力管 道的最小设计流速为 道的最小设计流速为 1.0~2.0m/s。 。 ? 2）、压力输泥管道的沿程水头损失）、压力输泥管道的沿程水头损失 ? 哈森－威廉姆斯 哈森－威廉姆斯 (Hazen Williams)紊流公式 紊流公式 ? h f :输泥管沿程水头损失， 输泥管沿程水头损失， m； ； ? L:输泥管长度， 输泥管长度， m； ； D:输泥管管径， 输泥管管径， m； ； ? v:污泥流速，污泥流速， m／／ s；； ? C H :哈森－威廉姆斯系数，其值决定于污泥 哈森－威廉姆斯系数，其值决定于污泥 浓度，适用于各种类型的污泥，根据污泥浓 浓度，适用于各种类型的污泥，根据污泥浓 度， 度， 查下表 查下表 得。 得。 85.1 17.1 ))((82.6 H f C v D L h = 48 污泥浓度与 污泥浓度与 C H 值 值 2510.1614.0 328.5812.0 456.01000.0 C H 值 值 污泥浓度 污泥浓度 (%)C H 值 值 污泥浓度 污泥浓度 (%) 49 ? 长距离管道输送时，由于污泥，特别是 长距离管道输送时，由于污泥，特别是 生污泥、浓缩污泥，可能含有油脂、固 生污泥、浓缩污泥，可能含有油脂、固 体浓度较高，使用时间长后，管壁被油 体浓度较高，使用时间长后，管壁被油 脂粘附以及管底沉积，水头损失增大。 脂粘附以及管底沉积，水头损失增大。 ? 为安全考虑，用哈森－威廉姆斯紊流公 为安全考虑，用哈森－威廉姆斯紊流公 式计算出的水头损失值，应乘以水头损 式计算出的水头损失值，应乘以水头损 失系数 失系数 K。 。 ? K值与污泥类型及污泥浓度有关，可查教 值与污泥类型及污泥浓度有关，可查教 材图 材图 17-4。根据计算所得水头损失值， 。根据计算所得水头损失值， 选择污泥泵。 选择污泥泵。 50 51 ? 由上图可知，污泥浓度在 由上图可知，污泥浓度在 1％～ ％～ 6％之 ％之 间时，消化污泥的 间时，消化污泥的 K值变化不大，约为 值变化不大，约为 1.0~1.5； ； ? 生污泥及其浓缩污泥的 生污泥及其浓缩污泥的 K值提高较大， 值提高较大， 约为 约为 1.0~4.0之间。 之间。 ? 根据乘以 根据乘以 K值后的水头损失值选泵，则 值后的水头损失值选泵，则 运行更为可靠。 运行更为可靠。 ? 例例 某城市污水处理厂的设计污泥流量为某城市污水处理厂的设计污泥流量为 226.8m 3 /h(0.063m 3 /s)，含水率 ，含水率 98％ ％ (污 污 泥浓度为 泥浓度为 2％ ％ )。用管道输送至农场长期利 。用管道输送至农场长期利 用，管道长度为 用，管道长度为 5km，求管道输送时的水 ，求管道输送时的水 头损失值。 头损失值。 ? 解 解 因污泥流量为 因污泥流量为 0. 063m 3 /s，采用紊流 ，采用紊流 状态输送污泥，取流速为 状态输送污泥，取流速为 2.0m/s，管径为 ，管径为 200mm。 。 ? 水头损失值用哈森－威廉姆斯紊流公式计算： 水头损失值用哈森－威廉姆斯紊流公式计算： ? 因污泥含水率为因污泥含水率为 98％，即污泥浓度为％，即污泥浓度为 2％，％， 查教材表 查教材表 8－ － 4得系数 得系数 C H ＝ ＝ 81。 。 ? 若输送的污泥是消化污泥，根据污泥浓 若输送的污泥是消化污泥，根据污泥浓 度为 度为 2％，查教材图 ％，查教材图 8－ － 3，得 ，得 K＝ ＝ 1.03， ， 修正后的水头损失为： 修正后的水头损失为： ? h f ＝ ＝ 1.03× × 238.5＝ ＝ 245.6m ? 若输送的污泥是生污泥，查教材图 若输送的污泥是生污泥，查教材图 8－ － 3，得 ，得 K＝ ＝ 1.2，修正后的水头损失值为 ，修正后的水头损失值为 ? h f ＝ ＝ 1.2× × 238.5＝ ＝ 286.2m ? 根据修正后的水头损失值选污泥泵。 根据修正后的水头损失值选污泥泵。 m C v D L h H f 5.238) 81 2 )( 2.0 5000 (82.6))((82.6 85.1 17.1 85.1 17.1 === 3）、压力输泥管的局部水头损失 ）、压力输泥管的局部水头损失 ? 长距离输泥管道的水头损失，主要是沿程水头长距离输泥管道的水头损失，主要是沿程水头 损失。局部水头损失所占比重很小，故可忽略 损失。局部水头损失所占比重很小，故可忽略 不计。但污水处理厂内部的输泥管道，因输送 不计。但污水处理厂内部的输泥管道，因输送 距离短，局部水头损失必须计算。局部水头损 距离短，局部水头损失必须计算。局部水头损 失值的计算公式见下式。 失值的计算公式见下式。 ? 式中 式中 ? h i ：局部阻力水头损失， ：局部阻力水头损失， m； ； ? ξ：局部阻力系数，见教材表 ：局部阻力系数，见教材表 8－ － 5 ? v：管内污泥流速， ：管内污泥流速， m／ ／ s； ； ? g：重力加速度 ：重力加速度 9.8 m／ ／ s2。 。 56 57 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.3 污泥浓缩 初次沉淀池泥含水率介于 95％～ 97％， 剩余活 性污泥达 99％以上 。因此污泥的体积非常大， 对污泥的后续处理造成困难。 污泥浓缩的目的在于减容 。 污泥中所含水分大致分为 4类： 1、颗粒间的空隙水，约占总水分的 70％； 2、毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占 20 ％； 3\4、污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占 l0％ 58 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥水分示意图 毛细水 吸附水 内部水 空隙水 59 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 降低含水率的方法有： 1\浓缩法、 用于降低污泥中的空隙水 ，因空隙水所占 比例最大．故浓缩经减容的主要方法： 2\自然干化法和机械脱水法， 主要 脱除毛细水 ； 3\干燥与焚烧法， 主要 脱除吸附水与内部水 不同脱水方法的脱水效果列于下表 (教材表 17－ 5。 ) 60 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 灰状灰状0~10各种焚烧设备各种焚烧设备焚烧法焚烧法 离心法离心法 滚压带法滚压带法 压滤法压滤法 真空吸滤法真空吸滤法 泥饼状泥饼状80~85离心机离心机 泥饼状泥饼状78~86滚压带式压滤机滚压带式压滤机 泥饼状泥饼状45~80板框压滤机板框压滤机 泥饼状泥饼状70~80自然干化场自然干化场 \晒砂厂晒砂厂自然干化法自然干化法 粉状粉状 \粒状粒状10~40各种干燥设备各种干燥设备干燥法干燥法 泥饼状泥饼状60~80真空转鼓真空转鼓 \真空转盘等真空转盘等机机 械械 脱脱 水水 近似糊状近似糊状95~97重力浓缩重力浓缩 \气浮浓缩气浮浓缩 \离心浓离心浓 缩缩 浓缩法浓缩法 脱水后脱水后 状态状态 脱水后脱水后 含水率含水率 脱水装置脱水装置脱水方法脱水方法 不同脱水方法及脱水效果表 不同脱水方法及脱水效果表 61 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.3.1重力浓缩理论 1、迪克 (Dick)理论 2、柯伊 —克里维什理论（自学） 3、肯奇 (Kynch)理论（自学） 17.3.2 污泥浓缩工艺 1、重力浓缩法 2、气浮浓缩法 3、离心浓缩法 62 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.3.1 重力浓缩理论 污泥减容为后续处理创造条件。 如后续处理是厌氧消化，消化池的容积、加热量、 搅拌能耗都可大大降低。 如后续处理为机械脱水，调整污泥的混凝剂用量、 机械脱水设备的容量可大大减小。 重力浓缩构筑物称重力浓缩池。 根据运行方式不 问。可分为 连续式 重力浓缩池、 间歇式 重力浓缩 池两种。 63 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1、迪克 (Dick)理论 迪克 :1969年采用静态浓缩试验的方法，分析 了连续式重力浓缩池的工况。试验是在 教材 图 17－ 8所示装置中进行。 引入了浓缩池横断面的 固体通量 这一概念： 即单位时间内 ,通过单位面积的固体重量叫 固 体通量 ,kg/(m 2 ·h)。 64 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 65 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 当浓缩池运行正常时，池中固体量处于动平 衡状态，见下 图 所示。 单位时间内进入浓缩池的固体重量，等于排 出浓缩池的固体重量 (上清液所含固体重量 忽略不计 )。 通过浓缩池任一断面的固体通量，由两部分 组成， 一部分 是浓缩池底部连续排泥所造成 的向下流固体通量； 另一部分 是污泥自重压 密所造成的固体通量。 66 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 67 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 向下流固体通量 设图中，断面 I－ I处的固体浓度 为 C i ，通过该断面的向下流固体通量： G u =uC i 式中 G u ：向下流固体通量。 kg／ (m 2 ·h)； u:向下流流速，即由于底部排泥导致产生的界面下 降速度。 m／ h。若底部排泥量为 Q u （ m 3 ／ h）， 浓缩池断面积为 Am 2 ，则 u＝ Q u /A，运行资料统计 表明，活性污泥浓缩池的 u一般为 0.25～ 0.51m／ h； C i :断面 I－ I处的污泥固体浓度， kg／ m 3 。 由上式 (G u =uC i )可见，当 u为定值时， G u 与 C i 成直 线关系。见图 8－ 7(b)中的直线 1。 68 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 69 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 自重压密固体通量 在试验装置中， 用同一种污泥的不同固体浓度 ， (C 1 、 C 2 、 C i 、 C n )分别做静态浓缩试验 ， 作时间与 界面高度关系曲线， (见图 17－ 9a)。 然后 作每条浓缩曲线的界面沉速，即通过每条浓 缩曲线的起点作切线，切线与横坐标相交，得沉 降时间 (t 1 、 t 2 、 t i 、 t n )。则该浓度的界面沉速 v i ＝ H 0 /t i (m／ h)，故 自重压密固体通量 为： G i =v i C i 式中 G i :自重压密固体通量， kg／ (m 2 ·h)； v i :污泥固体浓度为 C i 时的界面沉速， m/h。 70 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 根据式 (G i =v i C i )，可作 G i － C i 关系曲线，见 图 17－ 9(b)中的曲线 2。 固体浓度低于 500mg/L时，不会出现泥水界 面，故曲线 2不能向左延伸。 C m 即等于形成 泥水界面的最低浓度。 总固体通量 浓缩他任一断面的总固体通量等于式 (G u =uC i 8－ 21)和式 (G i =v i C i 8－ 22)之和， 即图 17－ 9中曲线 1与 2叠加得曲线 3。 71 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech G=G u +G i ＝ uC i ＋ v i C i ＝ C i (u+v i ) 图 17－ 9(b)，曲线 3即用静态试验的方法， 表征连续式重力浓缩池的工况。 经曲线 3的 最低点 b作切线截纵坐标于 G L 点，最低点 b 的横坐标为 C L 称为极限固体浓度 ， 其物理意义是：固体浓度如果大于 C L ，就 通不过这个截面。 72 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech G L 就是极限固体通量， 其物理意义是： 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 G L 。其他断面的固体通量都大于 G L 。 因此浓缩池的设计断面面积应该是： L G CQ A 00 ≥ 73 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 式中 A：浓缩池设计表面积， m 2 ； Q 0 ：入流污泥量， m 3 /h； C 0 ：入流污泥固体浓度， kg／ m 3 ； G L :极限固体通量， kg／ (m 2 ·h)。 Q 0 ， C 0 是已知数， G L 值可通过试验或 参考同类性质污水厂的浓缩池运行数据。  74 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2)柯伊 —克里维什理论（自学） 3)肯奇 (Kynch)理论（自学） 75 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.3.2 污泥浓缩工艺 1、重力浓缩法 2、气浮浓缩法 3、离心浓缩法 76 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1、重力浓缩法 间歇式重力浓缩 池 77 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2) 连续式污泥浓缩池 78 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2、气浮浓缩法 气浮浓缩法主要适用于密度接近于 1、疏 水的污泥，或容易发生膨胀的污泥，一 般多采用的是压力溶气气浮法。 79 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 80 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 3、离心浓缩法 离心浓缩法是利用污泥中的固体即污泥与其中 的液体即水之间的密度有很大的不同，因此在 高速旋转的离心机中具有不同的离心力，从而 可以使二者分离。一般离心浓缩机可以连续工 作，污泥在离心浓缩机中的 HRT仅为 3 min， 而出泥的含固率可达 4%以上，即出泥的含水 率可以达到 96%以下。 81 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.4 污泥的厌氧消化 17.4.1 厌氧消化的机理 17.4.2 厌氧消化动力学 17.4.3 厌氧消化的影响因素 17.4.4 厌氧消化池池形、构造与设计 17.4.5 消化池的运行与管理 82 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.4.1 厌氧消化的机理 同污水的厌氧消化 83 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.4.2 厌氧消化动力学 在厌氧消化条件下， BOD 5 的去除也遵循 一级反应动力学规律。 由于甲烷发酵阶段是厌氧消化速率的控 制因素，因此，厌氧消化反应动力学是 以该阶段作为基础建立的 。 84 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 厌氧消化反应动力学方程式： bX dt dS Y dt dX SK kSX dt dS S ? ? ? ? ? ? ? = + = b SK YkS X dt dX S ? + ==μ 85 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 86 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 用上式进行物料衡算，可推导出细菌增 殖速率与生物体平均停留时间 之间的 关系式，即： 解上式得 C θ 87 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 底物降解效率 E按下式计算 88 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.4.3 厌氧消化的影响因素 因甲烷发酵阶段是厌氧消化反应的控制因 素，因此厌氧反应的各项影响因素也以 对甲 烷菌 的影响因素为准。 89 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1．温度 2．生物固体停留时间 (污泥龄 )与负荷 3．搅拌和混合 4、碳氮比 5、 pH值与酸碱度 6、有毒物质 90 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1．温度 甲烷菌对于温度的适应性，可分为两 类，即 中温甲烷菌 (适应温度区为 30～ 36℃ )； 高温甲烷菌 (适应温度区为 50～ 53℃ )。 两区之间的温度，反应速度反而 减退。可见消化反应与温度之间的关系 是不连续的。温度与有机物负荷、产气 量关系见下图 91 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 92 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 93 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 利用中温甲烷菌进行厌氧消化处理的系统叫 中 温消化 ， 利用高温甲烷菌进行消化处理的系统 叫 高温消 化。 中温消化条件下，挥发性有机物负荷为 0.6~1.5kg／ (m 3 ·d)，产气量约 l~1.3m 3 ／ (m 3 ·d)；而高温消化条件下，挥发性有机物负 荷为 2.0~2.8kg／ (m 3 ·d)，产气量约 3.0~4.0m 3 ／ (m 3 ·d)。 94 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 中温或高温厌氧消化允许的温度变动范围 为 1.5~2.0℃。当有 3℃的变化时，就会抑 制消化速率，有 5℃的急剧变化时，就会 突然停止产气，使有机酸大量积累而破坏 厌氧消化。 消化温度与消化时间的关系，消化时间是 指产气量达到总量的 90％所需时间。两者 关系见图 17－ 13。 95 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 由图 17－ 13可见，中温消化的消化时间 约为 20d-30d，高温消化约为 10d-15d。 因中温消化的温度与人体温接近，故对 寄生虫卵及大肠菌的杀灭率较低；高温 消化对寄生虫卵的杀灭率可达 99％，对 大肠菌指数可达 10-100，能满足卫生要 求 (卫生要求对蛔虫卵的杀灭率 95％以 上，大肠菌指数 10一 100). 96 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2．生物固体停留时间 (污泥龄 )与负荷 消化池的容积负荷和水力停留时间 (即消 化时间 )的关系见下图。厌氧消化效果的 好坏与污泥龄有直接关系，泥龄的表达 式与定义是 97 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 98 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 99 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 有机物降解程度是污泥龄的函数，而不是进水 有机物的函数。 消化池的容积设计应按有机负荷污泥龄或消化 时间设计。 所以只要提高进泥的有机物浓度， 就可以更充分地利用消化池的容积。 由于甲烷菌的增殖较慢．对环境条件的变化十 分敏感，因此，要获得稳定的处理效果就需要 保持较长的污泥龄。 100 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 消化池的有效容积 101 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 消化池的投配率 是每日投加新鲜污泥体 积占消化池有效容积的百分数。 投配率是消化池设计的重要参数， 投配 率过高，消化池内脂肪酸可能积累， pH 下降，污泥消化不完全，产气率降低； 投配率过低，污泥消化较完全，产气率 较高，消化池容积大，基建费用增高。 102 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 根据我国污水处理厂的运行经验，城市 污水处理厂污泥中温消化的投配率以 5％ ~8％为宜相应的消化时间为 1/5%=20d- 1/8%=12.5d 103 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 3．搅拌和混合 厌氧消化是由细菌体的内酶和外酶与底物进行 的接触反应。因此必须使两者充分混合。 搅拌的方法 —般有：泵加水射器搅拌法；消化 气循环搅拌法和混合搅拌法等。 使整个消化池内的温度、底物、甲烷细菌分布 均匀，并能避免在消化池的表面结成泥壳，加 速消化气的释放 104 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 4、碳氮比 含氮量过低，碳氮比过高，则组成细菌 的氮量不足，消化液中的 HCO 3 - （以碳 酸氢氨的形式存在）浓度低、缓冲能力 差， pH容易下降 反之，含氮量过高，碳氮比太低，胺盐 过度累积， pH会上升至 8.0以上，也会 抑制甲烷细菌的生长。 105 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 一般碳氮比在 (10~20) ： 1时，消化效果 比较好。 初次沉淀池的碳氮比为 10： 1，剩余污泥 的碳氮比为 5： 1。因此剩余污泥单独消 化时效果较差。 农村沼气池，用粪便消化时，含氮量过 高，碳氮比太低。因此必须投加杂草、 茎杆等提高碳氮比，增加产气量 106 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 5、 pH值与酸碱度 这是非常重要的控制因素 甲烷细菌的适宜 pH为 6.6~7.8，最佳 pH在 6.8～ 7.2之间。 pH下降至 5以下，对甲烷细菌有毒 害作用 。如果有一段 pH较低，甲烷细菌会大 量死亡，即使 pH恢复至中性，厌氧消化效率 也不易恢复。 而在高 pH值时（如高于 7.8），只要恢复到中 性，甲烷消化的效率就能很快恢复 107 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 消化池中有机酸累积时，要消耗大量的 HCO 3 - ，使消化液的缓冲能力下降甚至 丧失。 碱度降低，即预示着 pH值要下降。所以 测定碱度可以预知消化进行的情况如何 OHCORCOOOHHCORCOOH 2223 2++→++ ?? 108 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 6、有毒物质 所谓 “有毒 ”是相对的，事实上任何一种物质对 甲烷消化都有两方面的作用，即有促进甲烷细 菌生长的作用与抑制甲烷细菌生长的作用。关 键在于它们的浓度界限，即毒阈浓度。 教材表 8－ 15列举某些物质的毒阈浓度。低于 毒阈浓度下限，对甲烷细菌生长行促进作用； 在毒阈浓度范围内，有中等抑制作用，如果浓 度是逐渐增加，则甲烷细菌可被驯化，超过毒 阈浓度上限，对甲烷细菌有强烈的抑制作用。 109 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 重金属离子 对甲烷消化的抑制作用有两个 方面： (1)与酶结合，产生变性物质，使酶的作用 消失。 (2)重金属离子及氢氧化物的絮凝作用，使 酶沉淀。 110 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 阴离子的毒害作用： 阴离子的毒害作用， 主要是 S 2－ 。 S 2－ 的来源有两种 (1)由无机硫酸盐还原而来。 (2)由蛋白质分解释放出 S 2－ 。 111 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 硫的有利方面是 ：低浓度硫是细菌生长 所需要的元素，可促进消化进程；硫直 接与重金属络合形成硫化物沉淀。 硫的有害方面是 ：若重金属离子较少， 则消化液中过多的 H 2 S将释放出进入消 化气中，降低消化气的质量并腐蚀金属 设备 (管道、锅炉等 )；降低甲烷的产量。 112 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 氨的毒害作用 蛋白质或尿素厌氧消化形成氨。氨的含 量过高，对甲烷消化有抑制作用。 NH 3 的毒性大于 NH 4 + 。所以在蛋白质或 尿素含量高时，更应注意这点。例如尿 或猪粪消化，就可能产生 NH 3 毒性 113 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.4.4 厌氧消化池池形、构造与设计 1．池形 2．构造与设计 3 ．两级厌氧消化 4 ．两相厌氧消化 5 ．消化池的运行与管理 (自学） 6 ．自然消化 ——双层沉淀池 (自学 ) 7 ．污泥的好氧消化 (自学） 114 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 高碑店污水处理厂 1．池形 消化池的基本池形有圆柱形和蛋形两种。 115 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 德国柏林某污水处理厂 116 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 117 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 118 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 大型消化池可采用蛋形 ，容积可做到 10000m 3 以上， 蛋形消化池在工艺与结构方面有如下优点： ①搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底 固结； ②池内污泥的表面积小，即使生成浮渣，也容 易清除； ③在池容相等的条件下，池子总表面积比圆柱 形小，故散热面积小，易于保温； ④蛋形的结构与受力条件最好，如采用钢筋混 凝土：结构，可节省材料； ⑤防渗水性能好，聚集沼气效果好。 蛋形壳体曲线做法如图 17－ 14(b)所示，杭州市四堡污 水厂，采用蛋形消化池。 119 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2．构造与设计 消化池的构造主要包括污泥的投配、排 泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气 设备、搅拌设备及加温设备等。 120 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (1)投配、排泥与溢流系统 1)污泥投配： 生污泥 (包括初沉污泥、腐殖话泥及经浓缩的 剩余活性污泥 )，需 先排入消化池的污泥投配 池， 然后用污泥泵抽送至消化池。 污泥投配池一般为矩形、至少设两个，池容根 据生污泥量及投配方式确定，常用 12h的贮泥 量设计。 投配池应加盖、设排气管及溢流管。如果采用 消化池外加热生污泥的方式，则投配池可兼作 污泥加热池。 121 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2)排泥： 消化池的排泥管设在池底，依靠消化池内的静 水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。 3)溢流装置： 消化池的投配过量、排泥不及时或沼气产量与 用气量不平衡等情况发生时，沼气室内的沼气 受压缩，气压增加甚至可能压破池顶盖。因此 消化池必须设置溢流装置，及时溢流，以保持 沼气室压力恒定：溢流装置必须绝对避免集气 罩与大气相通。 溢流装置常用形式有倒虹管式、大气压式及水 封式等 3种。 122 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 溢流装置的管径一般不小于 200mm 123 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (2)沼气的收集与贮存设备 由于产气量与用气量常常不平衡，所以必须设 贮气柜进行调节。泄气从集气罩通过沿气管输 送别贮气柜。沼气管的管径按日平均产气景计 算，管内流速按 7～ 15m／ s计，当消化池采用 消气循环搅拌时，则计算管径时应加入搅拌循 环所需沼气量。 贮电柜有低压浮盖式与高压球形罐两种，见下 图。 贮气柜的容积一般按平均日产气量的 25％～ 40 ％，即 6～ 10h的平均产气量计算。 124 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 125 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (3)搅拌没备 搅拌的目的 是使池内污泥温度与浓度均匀，防 止污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从 而提高污泥分解速度。当消化池内各处污泥浓 度相差水超过 10％时，被认为混合均匀。 消化池的搅拌方法有沼气搅拌，泵加水射器搅 拌及联合搅拌等 3种可用连续搅拌； 也可用间 歇搅拌，在 5～ 10h内将全池污泥搅拌一次。 126 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1)泵加水射器搅拌 生污泥用污泥泵加压后，射入水射器，水射器 顶端浸没在污泥面以下 0.2~0.3m，泵压应大于： 0.2MPa，生污泥量与水射器吸入的污泥量之 比为 1： 3~5。消化池池径大于 10m时，可设 2 个或 2个以上水射器。根据需要，加压后的污 泥也可从中位管压入消化池进行补充搅拌。 127 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2)联合搅拌法 联合搅拌法的特点是把生污泥加温、沼气搅拌 联合在一个装置内完成： 经空气压缩机加压后的沼气以及经污泥泵加压 后的生污泥分别从热交换器 (兼作生、熟污泥 与沼气的混合器 )的下端射入，并把消化池内 的熟污泥抽吸出来，共同在热交换器中加热混 合，然后从消化池的上部污泥面下喷入，完成 加温搅拌过程。 热交换器通过热量计算决定。如池径大于 10m，可设 2个或 2个以上热交换器 这种搅拌方法推荐使用 。 128 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 3)沼气搅拌 沼气搅拌的优点是搅拌比较充分，可促进厌氧 分解，缩短消化时间。沼气搅拌装置见图 17－ 17。经空气机压缩后的沼气通过消化池顶盖上 面的配气环管，通入每根立管，立管数量根据 搅拌气量及立管内的气流速度决定。搅拌气量 按每 1000m 3 池容 5～ 7m 3 ／ min计，气流速度按 7～ 15m／ s计。立管末端在同一平面上，距池 底 1～ 2m，或在池壁与池底连接面上。 ． 129 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 空气压缩机的功率按每 m 3 池容所需功率为 5～ 8W计： N＝ VW 式中 N—空气压缩机功率， W； V—消化池有效容积， m 3 ； W—单位池容所需功率，一般用 5～ 8W／ m 3 。 其他搅拌方法如螺栓浆搅拌，现已不常用。 130 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 131 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (4)加温设备及计算 自学 132 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 计算公式 计算公式 133 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 134 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 135 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 136 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 137 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 138 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 139 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 140 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 141 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 3、两级厌氧消化 两级消化是根据消化过程沼气产生的规 律进行设计。目的是节省污泥加温与搅 拌所需的能量。 142 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 143 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 上图所示为中温消化的消化时间与产气率的 关系，可见，在消化的前 8d，产生的沼气量 约占全部产气量的 80％， 若把消化池设计成两级， 第一级消化池 有加温、搅拌设备，并有集气 罩收集沼气，然后把排出的污泥送入第二级 消化池。 第二级消化池 没有加温与搅拌设备，依靠余 热继续消化，消化温度约为 20～ 26℃，产气 量约占 20％，可收集或不收集，由于不搅 拌，所以第二级消化池有浓缩的功能。 144 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 4、两相厌氧消化 两相消化是根据消化机理进行设计。目 的是使各相消化池具有更适合于消化过 程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环 境。 145 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 前已述及，厌氧消化可分为三个阶段即水 解与发酵阶段、产氢产乙酸阶段及产甲烷 阶段。 各阶段的菌种、消化速度对环境的要求及 消化产物等都不相同，造成运行管理方面 的诸多不便： 如采用两相消化法，即把第 一、二阶段与第三阶段分别在两个消化池 中进行，使各自都有最佳环境条件。故两 相消化具有池容积小，加温与搅拌能耗 少，运行管理方便，消化更彻底。 146 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 自学 5、消化池的运行与管理 6、自然消化 ——双层沉淀池 (殷霍夫池 ) 147 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 7、污泥的好氧消化 污泥的好氧消化技术对污泥中挥发性固 体量的降低可接近于厌氧消化法；但需 要大量供氧，因而能耗较大，运行费用 高，所以一般只适用于小规模的废水厂。 148 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 其机理是促使活性污泥进入内源呼吸阶段，通 过自身氧化降低污泥中的有机物的含量，使污 泥达到稳定化。其反应方程式如下： C 5 H 7 NO 2 → 5CO 2 +NO 3 - +3H 2 O+H + 只有约 80%的细胞组织能被氧化，剩余的 20% 则是不能被生物降解的 根据所采用的氧气来源的不同，又可分为空气 好氧稳定和纯氧稳定法。 149 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.5污泥的其它稳定措施 17.5.1污泥的好氧消化 17.5.2污泥堆肥 17.5.3污泥的物化稳定 150 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.6 污泥的调理 污泥的调理 1、调理剂 2、调理剂投加量的确定 3、调理效果的影响因素 151 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥的调理 主要指的是在污泥进行脱水之前对 其脱水性能进行一定的预处理以提高其脱水性 能。 常见的污泥的调理方法是加药调理法。 即在污 泥中加入带有电荷的无机或有机调理剂，使污 泥液体颗粒表面发生化学反应，中和颗粒表面 的电荷，使水游离出来，同时使污泥颗粒凝聚 成大的颗粒絮体，降低污泥的比阻抗；调理效 果的好坏与调理剂种类、投加量以及环境因素 等有关。 152 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1、调理剂 1) 无机调理剂： 适用于真空过滤和板框压滤 ① 最有效、最便宜的是铁盐： FeCl 3 ·6H 2 O ， Fe 2 (SO 4 )·4H 2 O， FeSO 4 ·7H2O ，聚合硫酸铁 (PFS) ②铝盐： Al 2 (SO 4 ) 2 ·18H 2 O、 AlCl 3 、 Al(OH) 2 ·Cl ,聚合氯 化铝 (PAC) 铁盐常和石灰联用：在 pH>12时，可提供 Ca(OH) 2 絮凝体。 153 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2、有机调理剂： 阳粒子型聚丙烯酰胺等 154 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2、调理剂投加量的确定 根据实验确定 155 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 3、调理效果的影响因素 ① 污泥性质； ② 调理剂的品种； ③ 投加量； ④ 环境条件：水温， pH； ⑤ 调理剂的投加顺序； ⑥ 污泥与调理剂的混合。 156 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.7 污泥干化与脱水 污泥经浓缩或消化后，尚有 95~97％含水率， 体积很大，可以用管道输送。 污泥脱水与干化，主要有 1、自然干化； 2、机械脱水。 157 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1、污泥的自然干化 主要构筑物是干化场 (1)干化场的分类与构造 干化场的分类与构造 干化场可以分为自然滤层干化场与人工滤 层干化场两种。 前者适用于自然土质渗透性能好，地下水 位低的地区 后者的滤层，是人工铺设的，又可分为敞 开式干化场与有盖式干化场两种 158 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 159 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 人工滤层干化场的构造示于图 17～ 22， 它由不透水底层、排水系统、滤水层、 输泥管、隔墙及围堤等部分组成。有盖 式的，设有可移开 (晴天 )或盖上 (雨天 )的 顶盖。 160 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ （ 2）干化场的脱水特点及影响因素 ）干化场的脱水特点及影响因素 干化场脱水土要依靠渗透、蒸发与撇除。渗透 过程约在污泥排入干化场最初的 2～ 3d内完 成，可使污泥含水率降低至 85％左右。此后水 分不能再被渗透，只能依靠蒸发脱水，约经 1 周或数周 (决定于当地气候条件 )后，含水率可 降低至 75％左右。研究表明，水分从污泥中蒸 发的数量约等于从清水中直接蒸发量的 75％。 降雨量的 57％左右要被污泥所吸收，因此在干 化场的蒸发量中必须考虑所吸收的降雨量，但 有益式干化场可不考虑。我国幅员广大，上述 各数值应视各地天气条件加以调整或通过试验 决定。 161 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (1)气候条件： 当地的降雨量、蒸发量、相对湿度、 风速和年冰冻期。 (2)污泥性质： 如消化污泥在消化池中承受着高于 大气压的压力，污泥中含有很多沼气泡，一旦排 到干化场后，压力降低，气体迅速释出，可把污 泥颗粒挟带到污泥层的表面，使水的渗透阻力减 小，提高了渗透脱水性能；而初次沉淀污泥或经 浓缩后的活性污泥，由于比阻 (表征脱水性能的指 标 )较大，水分不易从稠密的污泥层中渗透过去， 往往会形成沉淀，分离出上清液，故这类污泥主 要依靠蒸发脱水，可在围堤或围墙的一定高度上 开设撇水窗，撇除上清液，加速脱水过程。 162 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 1）、机械脱水的基本原理 （ 2）、真空过滤脱水 （ 3）、压滤脱水 （ 4）、滚压脱水 （ 5）、离心脱水 2、机械脱水 163 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 1）、机械脱水的基本原理 污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤 法和离心法等。其基本原理相同。 污泥机械脱水是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。从而达到脱水 的目的。 164 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 造成压力差推动力的方法有4种： ① 依靠污泥本身厚度的静压力(如干化场 脱水)； ② 在过滤介质的一面造成负压(如真空吸 滤脱水)； ③ 加压污泥把水分压过介质(如压滤脱 水)； ④ 造成离心力(如离心脱水)。 165 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 2）、真空过滤脱水 真空过滤脱水目前应用较少，使用的机 械称为真空过滤机，可用于经预处理后 的初次沉淀污泥、化学污泥及消化污泥 等的脱水。 166 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 真空过滤机脱水的特点是能够连续生产， 运行平稳，可自动控制。主要缺点是附属 设备较多，工序较复杂，运行费用较高。 167 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 3）、压滤脱水 1）．压滤脱水机构造与脱水过程 2）．压滤机的类型 168 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 1）．压滤脱水机构造与脱水过程 压滤脱水采用板框压滤机 。 它的构造较简单，过滤推动力大， 适用于各种 污泥。 但不能连续运行。板框压滤机基本构造 见图 17－ 24。板与框相间排列而成，在滤板的 两侧覆有滤布，用压紧装置把板与框压紧，即 在板与框之间构成压滤室，在板与框的上端中 间相同部位开有小孔，压紧后成为一条通道， 加压到 0.2-0.4MPa的污泥，由该通道进入压滤 室，滤板的表面刻有沟槽，下端钻有供滤液排 出的孔道，滤液在压力下，通过滤布、沿沟槽 与孔道排出滤机，使污泥脱水。 169 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 170 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 2）．压滤机的类型 压滤机可分为人工板框压滤机和自动板框压 滤机两种。 人工板框压滤机，需一块一块地卸下，剥离泥 饼并清洗滤布后，再逐块装上，劳动强度大， 效率低。 自动板框压滤机，上述过程都是自动的，效率 较高，劳动强度低。自动板框压滤机有垂直式 与水平式两种。 171 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 172 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 4）、滚压脱水 用于污泥滚压脱水的设备是带式压滤机。 其主要特点是把压力施加在滤布上，用 滤布的压力和张力使污泥脱水，而不需 要真空或加压设备，动力消耗少，可以 连续生产。 这种脱水方法，目前应用广 泛。 带式压滤机基本构造见图 17－ 26。 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 174 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 带式压滤机由滚压轴及滤布带组成。污泥先 经过浓缩段 (主要依靠重力过滤 )，使污泥失 去流动性，以免在压榨段被挤出滤饼，浓缩 段的停留时间 10－ 20s。然后进人压榨段， 压榨时间 1—5min。 90年代以来，开发出浓 缩脱水一体机，可把 p大于 99％的污泥，降 至 80％以下。 175 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 滚压的方式有 两种 ， 一种 是滚压轴上下相对，压榨的时间几 乎是瞬时，但压力大； 另一种 是滚压轴上下错开，依靠滚压轴 施于滤布的张力压榨污泥，压榨的压力 受张力限制，压力较小，压榨时间较 长，但在滚压的过程中对污泥有一种剪 切力的作用，可促进泥饼的脱水。 176 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech （ 5）、离心脱水 污泥浓缩脱水 是 依靠污泥颗粒的重力 ，作为脱 水的推动力。推动的对象是污泥的固相。 真空过滤或压滤脱水 ， 脱水的推动力是外加的 真空度或压力， 推动的对象是液相。外加力 (真空度或压力 )对液相的推动力，远较重力对 固相的推动力为大，因此脱水的效果也好。 离心脱水 ， 脱水的推动力是离心力 ，推动的对 象是固相，离心力的大小可控制，比重力大几 百倍甚至几万倍，因此脱水的效果也比浓缩好。 177 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 离心脱水原理与离心机分类 令离心力与重力的比值称为分离因素，用 表 示 离心机的分类：按分离因数的大小，可分为高 速离心机 (分离因数＞ 3000)、中速离心机 (分离因数＝ 1500～ 3000)、低速离心机 (分离因 数＝ 1000～ 1500)；按几何形状不同可分为转 筒式离心机 (包括圆锥形、圆筒形、锥筒形 3 种 )、盘式离心机、板式离心机等。 α 178 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥脱水常用的是 低速锥筒式离心机 ， 构造示意图如下。 179 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 主要组成部分为螺旋输送器 1，锥筒 2， 空心转轴 3。螺旋输送器固定在空心转轴 上。空心转轴与锥筒由驱动装置传动， 同向转动，但两者之间有速差，前者稍 慢后者稍快。依靠速差将泥饼从锥口推 出。速差越大离心机的产率越大，泥饼 在离心机中停留时间也越短、泥饼含水 率越高，固体回收率越低。 180 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 低速离心机 是 20世纪 70年代开发的、专用于污 泥脱水。因污泥絮体较轻且疏松，如采用高速 离心机容易被甩碎。 低、高速离心机在构造上的主要差别示于下图。 由于转速低，所以动力消耗、机械磨损、噪声 等都较低，构造简单、脱水效果好。 低速离心机 是在筒端进泥、锥端出泥饼，随着 泥饼的向前推进不断被离心压密而不会受到进 泥的搅动，此外水池深容积大，故停留时间较 长，有利于提高水力负荷与固体负荷，节省混 凝剂用量。 181 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 182 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.8污泥的干燥与焚化 污泥脱水、干化后，含水率还很高，体 积很大，为了便于进一步的利用与处 理，可作干燥处理或焚烧。干燥处理 后，污泥含水率可降至约 20％左右，体 积可大大减小，便于运输、利用或最终 处理。 污泥干燥与焚烧各有专用设备，也可在 同一设备中进行。 183 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥干燥器分类 1.根据干燥介质与污泥流动方向分类 干燥介质与污泥在干燥器中流动方向有 并流、逆流与错流等 3种。 2.根据形状分类 根据干燥器形状可分为回转圆筒式 (上述 并流干燥器、逆流干燥式及错流干燥器 均属此类 )，急骤干燥器以及带式干燥器 等 3种。 184 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 回转圆筒式干燥器 185 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 脱水污泥经粉碎机 1与回流的干燥污泥混 合预热后进入回转圆筒干燥器 2，干燥后 的污泥经卸料室 3，废气经旋风分离器 4，细粉回流预热，气体经除臭燃烧器 5 除臭后排入大气，干燥污泥经分配器 6， 一部分回流，一部至贮存池 7，灰池 8外 运利用。 186 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥焚烧 在下列情况可以考虑采用污泥焚烧工艺： ①当污泥不符合卫生要求，有毒物质含 量高，不能作为农副业利用； ②卫生要求高，用地紧张的大、中城 市； ③污泥自身的燃烧热值高，可以自燃并 利用燃烧热量发电； ④与城市垃圾混合焚烧并利用燃烧热量 发电。 187 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 污泥经焚烧后，含水率可降为 0％，使运输与 最后处置大为简化。污泥在焚烧前应有效地脱 水干燥。焚烧所需热量依靠污泥自身所含有机 物的燃烧热值或辅助燃料。如果采用污泥焚烧 工艺时，则前处理不必用污泥消化或其他稳定 处理以免由于有机物质减少而降低的泥的燃烧 热值。 污泥焚烧可分为两种： 完全焚烧；湿式燃烧 (即不完全焚烧 )。 188 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 完全焚烧设备 完全焚烧设备主要有回转焚烧炉、立式 多段炉及流化床焚烧炉。 189 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 湿式燃烧－不完全焚烧 湿式燃烧－不完全焚烧或称湿式氧化是经浓缩 后的污泥 (含水率约 96％ )，在液态下加温加压、 并压人压缩空气，使有机物被氧化去除，从而 改变污泥结构与成分，脱水性能大大提高。湿 式燃烧约有 80％ -90％的有机物被氧化，故又 称为不完全焚烧。 在 l大气压下，水的沸点是 100℃，要氧化有机 物是不可能的。湿式燃烧必须在高温高压下进 行，所用的氧化剂为空气中的氧气或纯氧、富 氧。 190 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 湿式燃烧分类 根据湿式燃烧所要求的氧化度，反应温 度、压力的不同，湿式燃烧可分为： (1)高温高压氧化法 (2)中温中压氧化法 (3)低温低压氧化法 191 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 湿式燃烧法的应用与优缺点 (1)湿式燃烧法的应用： 1)污泥与粪便处理； 2)高浓度工业废水一造纸、聚革与制革， 丙烯睛，焦化废水，食品与含硫废水 3)含危险物，有毒物，爆炸物污水； 4)回收有用物质如混凝剂，碱回收； 5)再生活性碳等。 192 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech (2)主要优缺点 优点有： ①适应性较强，难生物降解有机物可被氧化； ②达到完全杀菌； ③反应在密闭的容器内进行，无臭，管理自动 化； ④反应时间短，仅约比，好氧与厌氧微生物难 以在短时间内降解的物质如毗唉、苯类、纤维、 乙烯类、橡胶制品等，都可被碳化； ⑤残渣量少，仅为原污泥的 1％以下，脱水性 能好；分离液中氨氮含量高，有利于生物处理 193 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 缺点： ①设备需用不锈钢制，造价昂贵，需要专门的 高压作业人员管； ②高压泵与空压机电耗大，噪音大 (约为 70— 90个高音喇叭； ③热交换器、反应塔必须经常除垢，前者每个 月用 5％硝酸清洗一次，后者每年清洗一次； ④反应塔在高温高压下氧化过程中，产生的有 机酸与无机酸，对塔壁有腐蚀作用； ⑤需要有一套气体的脱臭装置。 194 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech 17.9污泥的有效利用与最终处理 污泥的最终处置与利用可归纳成下图。 最终处置与利用的主要方法是：作为农 肥利用、建筑材料利用、填地与填海造 地利用以及排海。从图可知，污泥的最 终处置与利用，与污泥处理工艺流程的 选择有密切关系，故而要统盘考虑。 195 Gao J.F. CEEE;Beijing Tech END