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水處理廠污泥處理技術

發布時間:2019-6-11 8:55:28  中國污水處理工程網

  無論哪種廢水處理方法都會產生沉淀物、顆粒物和漂浮物,這些物質與廢水分離之后就形成了污泥。污泥是一種介于液體和固體之間粘稠物,懸浮物濃度1~10%;不同的廢水處理工藝中污泥的體積占所處理廢水的比例是不同的,城市污水活性污泥法處理所產生的污泥體積約占處理水量的0.5~1.0%,但處理和處置設施的投資卻占整個污水處理廠的30~40%,有的甚至超過50%;

  污泥的處理與處置就是通過適當的技術措施,使污泥無害化,得到利用或返回自然環境。污泥處理與處置的方法包括:降低含水率,縮小體積,變流態為固態,便于運送;穩定有機物,使其不易腐化,不造成二次污染;作為有機肥料、制磚、養殖蚯蚓等綜合利用;用于廢棄坑道、采石后留下洼地的回填等。

  一、污泥的來源、分類、性質

  1、污泥的來源

  截留廢水中懸浮物;

  廢水中有機物在生物處理工藝中轉化為生物體;

  投加化學藥劑形成的沉淀物;

  2、污泥的分類

  按來源分類:生活污水污泥;工業廢水污泥;給水污泥;按處理工藝分類:沉淀污泥:物理沉淀污泥,混凝沉淀污泥,化學沉淀污泥;生物處理污泥:活性污泥法剩余污泥,生物膜法污泥;

  目前的城市污水處理廠的污泥是沉淀污泥和生物處理污泥的混合物;按污泥成分分類:有機污泥:有機物含量高(60~80%),顆粒細(0.02~0.2㎜),密度小(1.002~1.006g/mL),呈膠體結構,親水性好,易管道輸送,脫水性差;無機污泥:有機物含量少,顆粒粗,密度大,含水率低,一般呈疏水性,易脫水,流動性差,不易管道輸送。

  3、表征污泥性質的參數

  含水率Pw:單位質量污泥所含水分的質量百分數;

  含固率Ps:單位質量污泥所含固體物質的質量百分數;

  揮發性固體(VSS):600℃條件下燃燒并以氣體逸出的固體物質的量;一般作為污泥中有機物含量的表征;

  有毒有害物質:病菌、病毒、寄生蟲卵;重金屬,有毒有害有機物。

  初沉污泥量: V=100ρ0ηqv /103(100-P)ρ;

  V=SN/1000;

  剩余活性污泥量:以VSS計: Px=Yqv(ρso-ρse)-KdρxV;

  以SS計: Pss=Px/f;

  以體積計:Vss=100Pss/(100-P)ρ

  污泥中的水分:游離水:存在于污泥顆粒間隙中的水,約占污泥水分70%;毛細水:存在于污泥顆粒間的毛細管中的水,約占污泥水分20%;內部水:粘附于污泥顆粒表面的附著水和存在于污泥內部的水(包括細胞內水),約占污泥水分10%;濃縮處理可去除一部分游離水,其他游離水和毛細水可通過其他物理方法去除,但內部水只能通過干化除去一部分。

  二、污泥的處置及其前處理

  1、污泥處理處置的一般原則:

  (1)減量化:Pw大于 95% ,體積龐大,須濃縮以縮小體積;Pw大于85%,可以用泵輸送;Pw小于80%失去流態,便于運輸。70~75%,呈柔軟狀;60~65%,呈固體狀;板框壓濾機可使Pw小于60%,適于填埋。34~40%,呈離散狀;10~15%,則呈粉末狀;右圖顯示污泥含水率與污泥狀態的關系。

  (2)穩定化:污泥中的有機物含量高達60~70%,易厭氧分解而產生惡臭;終止污泥中微生物的活動或使易分解的有機物轉化為穩定的物質的措施稱穩定化;采用好氧或厭氧工藝使污泥中可生物降解的有機物轉化為穩定的無機物質;投加石灰,提高污泥pH,終止污泥中微生物的活動,同時殺滅病原體。但化學處理穩定的污泥長時間放置后pH值下降仍會導致微生物恢復活性,產生污泥腐敗而失去穩定性。

  (3)無害化:污泥中有害物質:病菌、病毒、寄生蟲卵;重金屬,有毒有害有機物;污水中的病菌在10分鐘內95%吸附于活性污泥,吸附過程符合吸附等溫式;重金屬和有毒有害有機物會滲出污泥產生二次污染;無害化處理:殺菌、沉淀重金屬、固定有毒有害有機物。

  2、污泥的處置

  按照有關法規,采取適當的技術措施,在環境和經濟允許的條件下妥善解決污泥的出路,使污泥得到綜合利用或安全地回到環境中去。

  (1) 農業利用:污泥中的N、P、K是農作物的肥料,腐殖質良好的土壤改良劑,采用堆肥、厭氧消化等技術措施消除病原體和寄生蟲卵,達到衛生要求后使用。重金屬是限制農業應用的主要因素:

  (2)填埋:穩定處理之后單獨填埋或與垃圾混合填埋;根據水文地質和土壤條件選擇填埋場位置,避免地下水污染;填埋場滲濾液應妥善處理;定期檢測填埋場附近的地表水、地下水和土壤的污染狀況。

  (3)焚燒:可以大幅度減少體積,并可滅菌。灰分可填埋或利用;尾氣應處理;設備投資和運行費用高。

  (4)投放海洋:投入遠洋,后果尚無定論。

  3、污泥處理處置的基本工藝流程

  (1) 濃縮→前處理→脫水→好氧消化→土地還原;

  (2) 濃縮→前處理→脫水→干燥→土地還原;

  (3) 濃縮→前處理→脫水→焚燒(或熱分解)→灰分填埋;

  (4) 濃縮→前處理→脫水→干燥→熔融燒結→建材;

  (5) 濃縮→前處理→脫水→干燥→燃料;

  (6) 濃縮→厭氧消化→前處理→脫水→土地還原;

  (7) 濃縮→蒸發干燥→燃料;

  (8) 濃縮→濕法氧化→脫水→填埋。

  污泥濃縮:減少污泥的游離水,降低含水率,減少污泥體積,為后續處理創造有利條件,節省設備投資,降低運行費用,是常用的前處理工藝;常用的方法有:重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮、和水力旋流濃縮等。

  沉降法:間歇式污泥濃縮池,主要設計參數為停留時間(9~12h);時間過長產生厭氧發酵。連續時污泥濃縮池;固體通量:單位時間內,通過濃縮池某一斷面的干固體量;主要設計參數有固體同量、水力負荷,停留時間等。氣浮濃縮法,適應條件:密度接近于水,疏水性;設計參數:污泥負荷、氣固比、水力負荷、回流比。

  離心濃縮法:基本原理:利用污泥中固、液兩相的密度差,在高速旋轉的離心力作用下使兩相分離,達到濃縮目的;固體回收率:離心機出口和進口污泥中的固體總量的比值;改制反映離心分離效果和分離液中的SS濃度;為提高分離效果,分離前進行混凝處理;工作效率高,占地小,衛生條件好,但能耗大。

  常用離心濃縮機:

  籠形立式離心濃縮機:圓錐形籠框內側面鋪上濾布。污泥從籠筐底部流入,沿籠筐徐徐向上,分離水通過濾布進入濾液時,濃縮液通過上邊沿排出,完成濃縮過程;過濾和離心雙重作用,效果好;

  轉速較低(900r/min),操作方便。

  臥式螺旋離心濃縮機:以污泥供給管為中心,外筒轉速快,起離心分離作用;內部螺桿轉速慢,起輸送濃縮污泥作用;濃縮液從左邊出口排出,分離水從右邊出口排出。

  水力旋流濃縮:基本原理:利用污泥本身產生旋流的離心力和污泥中固、液密度差達到固液分離目的;工作過程:污泥從進泥管以切線方向高速進入圓筒,形成旋流,并沿錐體下降成為濃縮液;分離液沿旋流器中央形成漩渦竟中心管上升,由出水管溢出;處理量小,易堵塞,操作困難。

  污泥的穩定:采取措施使污泥中易生物降解的有機物轉化為穩定物質或暫時不產生分解的過程;污泥的穩定方法:(1)生物穩定法:污泥中的有機物在微生物作用下降解為穩定的無機物或變成不易生物降解的有機物的過程;(2)厭氧生物處理法;(3)好氧生物處理法;(4)化學穩定法:采用化學藥劑殺滅導致污泥腐敗的微生物,使污泥中的有機物短期內不致腐敗的過程;如氯穩定法:殺滅微生物;石灰穩定法:提高pH,殺滅微生物,沉淀重金屬;

  污泥的好氧消化:在不投加底物的條件下,對污泥進行較長時間的曝氣,使污泥中的微生物處于內源呼階段進行自身氧化。該方法可以去除微生物體中的可生物降解部分(約占80%),所以消化程度高,剩余消化污泥量少;

  由于有酸性物質產生,污泥必須有足夠的堿度以保持消化池內溶液中性,以維持反應正常進行,控制消化液中DO≥2mg/L;控制95%左右,以便于攪拌;優點:污泥中有機物降解程度高;上清液BOD濃度低;消化污泥量少、穩定、易脫水、肥分高、運行管理簡單、基建費用低;缺點:能耗和運行費用高;不能回收沼氣;上清液SS濃度高;運行過程受氣溫影響大。

  污泥的厭氧消化:在無氧條件下,污泥在厭氧微生物的作用下分解成穩定物質,殺滅病菌和寄生蟲卵,達到污泥穩定、減量和無害化。厭氧微生物可分為兩類,分別在酸性消化階段和堿性消化階段其作用:酸性消化階段:產酸菌(兼性厭氧菌)起作用,代謝產物都具酸性,且有大量的氫氣產生,故亦稱酸性發酵或氫發酵;堿性消化階段:甲烷菌(專性厭氧菌)起作用,將酸性發酵階段的代謝產物分解為CO2、CH4和NH3, CO2、CH4大量溢出(故稱甲烷發酵),而NH3則中和酸性消化階段產生的酸性物質,創造甲烷菌生存的弱堿性環境;

  影響污泥消化的因素:pH制和堿度;酸性發酵最佳pH值5.8,堿性發酵最佳pH值7.8,其中甲烷菌對pH值敏感,pH值的微小變化都會抑制甲烷菌生長。因此,兩個階段同時進行時,控制pH值7.0~7.6;為使消化液的pH值穩定,要求消化液有較大的堿度;堿性發酵階段的產生的CO2和NH3,可以提高消化液的堿度,增大消化液的酸堿緩沖容量;溫度:由于消化池的微生物(尤其是甲烷菌)對溫度敏感,所以溫度是影響消化的重要因素。溫度變化大于1℃/d時,就會對消化過程產生影響。一般設計溫度的變化范圍不大于0.5 ℃/d;消化池中各種微生物種群均有最佳生長溫度范圍。因此,根據利用微生物種群的不同,可分為中溫消化和高溫消化,對應的溫度范圍如圖20-10所示;高溫消化反應速率快,產氣率高,殺滅病原菌的效果好,浮渣少,消化污泥脫水性能好,但能耗高,設備結構復雜;中溫消化控制溫度35℃左右。,該溫度下產氣量比較大,生成浮渣也較少,消化液與污泥易分離,能耗相對較低,是目前常用的污泥消化系統。具體聯系污水寶或參見http://www.nugvgj.tw更多相關技術文檔。

  影響污泥消化的因素:

  投配率:每日處理新鮮污泥體積與消化池體積之比,以百分數計;有機負荷率:每日處理新鮮污泥中的干污泥量與消化池體積之比;投配率的倒數是水力停留時間,有機負荷率才真正反映有機物的降解速率。以有機負荷率作為設計依據時,要復核污泥中固體的平均停留時間,以保證污泥的降解時間;工程設計時,有機負荷率小,有機物降解程度高,產氣率增加,但是所需消化池容積大;有機負荷率大,有機物降解程度低,產氣率減少,但是所需消化池容積小;運行過程中,有機負荷濾過大,消化池中有機酸類機,pH值和池溫降低,甲烷菌生長受抑制,可能破壞消化池的正常運行。中溫消化式的生活污泥投配率控制6~8%。(來源:北京萊金源水處理技術有限公司)

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