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污泥的处理与利用

日期:2018/1/26 16:37:06 来源:巩义市大千净化材料有限公司

    一、污泥的概述

    (1)污泥概念:污泥固体与水的混合体。有机物为主称之为污泥,无机物为主称之为泥渣。在工业废水和生活污水的处理过程中,通常要截留的悬浮物质。

    (2)污泥来源:形成污泥固体的悬浮物质,可以是废水中早已存在的,也可以是废水处理过程中逐渐形成的。前者如各种自然沉淀池中截留的悬浮物质;后者如生物处理和化学处理过程中,由原来的溶解性物质和胶体物质转化而来的悬浮物质。此外,在进行化学处理时,投加的化学药剂还会带来各种固体物质。

    二、污泥的种类和性质

    (一)污泥种类

    (1)初次沉淀污泥(Primary Sludge:来自初次沉淀池,其性质随废水的成分而异。

    (2)腐殖污泥与剩余活性污泥(Wasted Activated Sludge):来自生物膜法与活性污泥法后的二次沉淀池。前者称腐殖污泥,后者称剩余活性污泥。

    (3)消化污泥(Digested Sludge):初次沉淀污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥经厌氧消化处理后的污泥。

    (4)化学污泥(Chemical Sludge):用混凝、化学沉淀等化学法处理废水,所产生的污泥称为化学污泥。

    (二)污泥的特性

    (1)污泥固体:污泥中固体物质的含量,以mg/L(SS或VSS)或重量百分数表示。

    (2)含水率:污泥中水的百分含量。固体百分含量和含水率的关系:固体(%)+水量(%)=100(%)。不同污泥,其含水率差异很大,对污泥特性(流动、浓缩、脱水等)有重要影响。

    (3)污泥比重:污泥比重指污泥的重量与同体积水重量的比值。

    三、污泥的数量

    废水处理中产生的污泥数量,视废水水质与处理工艺而异。各种污泥量也可根据有关处理工艺流程进行泥料平衡推算或实际测定。

    城市污水处理厂:

    初次沉淀污泥量:0.4~0.5L/d(含水率为95%);

    生物滤池后沉淀污泥量:0.11L/d(含水率95%);

    高负荷生物滤池后沉淀污泥量:0.4L/d(含水率96%);

    曝气池后二沉池沉淀污泥量:2.2L/d(含水率99.2%)。

    四、污泥的处理

    去水处理:浓缩、脱水、干化等,降低含水率,减小体积,便于后续处理;

    稳定处理:生物稳定(消化)、化学稳定等,去除有机物和病原微生物、寄生虫卵及重金属离子等有害物质;

    最终处置与利用:填地、投海、焚化、湿式氧化及综合利用等。

    污泥处理与废水处理相比,设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。

    五、污泥水的分类与去除方法

    污泥中水的存在状态:游离水、絮体水、毛细水、粒子水。

    游离水:存在于污泥絮体空隙之间的(间隙水)水,可借助污泥固体的重力沉降可部分分离出来。

    絮体水:存在于于絮体网络内部,只有靠外力改变絮体结构的形式才能部分分离。

    毛细水:粘附于单个粒子之间,必须施加更大的外力,使毛细孔发生变形后,才能将其部分去除。

    粒子水:化学结合水,需要通过化学作用或高温处理,改变污泥固体的化学结构和水分子状态,方能将其去除,至于微生物细胞内存在的微量水分,只有在细胞破裂后,始能去除。

    六、污泥脱水:

将污泥的含水率降低到80~85%以下的操作。脱水后的污泥具有固体特性,成泥块状,能装车运输,便于最终处置利用。干化(或称干燥):将脱水污泥的含水率进一步降低到50~65%以下(最低达10%)的操作。

    脱水方法:自然脱水和机械脱水。

    自然脱水:干化场。

    机械脱水:过滤机和离心机等。

    (一)干化场

污泥干化场.jpg

干化场:将污泥堆放进行自然脱水的设施。

脱水途径:上部蒸发、底部渗透、中部放泄。

干化效率:干化后污泥的含水率可降至65-75%。

干化场的特点:简单易行、运行费用低,污泥含水率低,缺点是占地面积大、卫生条件差、铲运干污泥的劳动强度大。

    (二)过滤机

    工作原理:在外力(压力或真空)作用下,污泥中的水分透过滤布,与固体分离。

    过滤阻力:滤布+滤饼(泥饼)

    影响过滤阻力的因素:污泥颗粒大小、形状,粒径不均匀度,滤液粘性,颗粒的可压缩性等。

    七、污泥调理:

    污泥调理:通过物理的、水力的或化学的措施,改变污泥的物理结构,降低污泥比阻的方法。

    调理方法:物理调理(Physical Conditioning)、水力调理(Hydraulic Conditioning)和化学调理(Chemical Conditioning)。

    物理调理:加热、冷冻、添加惰性助滤剂等

    化学调理:向污泥中投加各种絮凝剂,使污泥形成颗粒大、孔隙多和结构强的滤饼。无机调理剂有三氯化铁、三氯化铝、硫酸铝、聚合氯化铝等;有机调理剂有聚丙烯酰胺等。

    水力调理:利用处理过的废水与污泥混合,然后再澄清分离,以此冲洗和稀释原污泥中的高碱度,带走细小固体,又叫淘洗,

    过滤设备:真空过滤(转筒式、绕绳式、转盘式)和压力过滤(板框压滤机和带式压滤机)。

    (1)真空过滤机    

转筒真空过滤机.jpg

真空过滤机(Vaculm Filter):利用真空作为过滤压力的脱水设备。

特点:适应性强、连续运行、操作平稳、全过程机械化。缺点:工序多、费用高。

转筒式真空过滤机结构:半圆形污泥槽、过滤转筒和真空机(图22-8)

工作过程:根据转动时各隔间所处位置的不同,与固定阀座上抽气管或压气管接通。当隔间位于过滤段时,与抽气管接通,污泥水通过滤布被抽走,固体被截留于滤布上,形成泥层。

   (2)压力过滤机

    利用压力进行污泥脱水的设备,包括板框压滤机和带式过滤机。

    压力过滤机简称过滤机,其特点是作用压力要比真空抽力大,滤饼含水率低(最低达50%)。它的缺点是间断运行、拆装频繁、滤布易坏、管理麻烦。

    板框压滤机:由滤板和滤框交替组装而成,污泥由高压泵泵入滤框,污泥水渗过滤板两面覆盖的滤布,沿板面沟槽流下,最后面由滤板下方的滤过液排出管流入集水槽。截留于滤框内滤布上的污泥固体形成滤饼,当其达到一定厚度时,拆开板框,取出滤布,将滤饼剥落,并经冲洗干净后再行组装。板框压滤机两端有压紧及拆开设备。    

带式压滤机.jpg
带式过滤机:由上下两组同向移动的回转带阻成,上面为金属丝网作成的压榨带,下面为滤布作成的过滤带(图22-11)。污泥由一端配入,在另一端移动的过程中,先经过浓缩段,主要依靠重力过滤,使污泥失去流动性,然后进入压榨段。由于上、下两排支承滚压轴的挤压而得到脱水。


    (三)离心脱水机

    原理:利用离心力作用将泥水分离。 结构:转筒和装于筒内的螺旋输泥机(图22-12)。    

离心脱水机.jpg

工作过程:污泥通过中空轴连续进入筒内,由转筒带动污泥高速旋转,在离心力的作用下,泥水分离形成两层。螺旋输泥机与转筒同向旋转,但转速略有差异,即输泥机的螺旋刮刀对转筒有相对转动,将泥饼由左端推向右端,最后从排泥口排出,澄清水则由另一端排水口流出。

特点:设备小、效率高、分离能力强、操作条件好(密封、无气味);缺点是制造工艺要求高、设备易磨损、对污泥的预处理要求高。


    八、污泥的干化

    污泥干化:将污泥含水率降至50%以下的操作。

    方法:通常采用加热法。

    设备:干燥炉。

    特点:污泥干化处理的成本很高,只有在干燥污泥具有回收价值(如作肥料)、能补偿干燥处理费用时,或者有特殊要求时,才考虑采用。

    九、污泥的综合利用

    污泥资源化条件:有机污泥中含有丰富的植物营养物质,含氮约2~7%,磷1~5%,钾0.1~0.8%,少量腐殖质等。无机污泥中含有多种金属或矿物质。

    (1)用作肥料和改良土壤。

    (2)回收有用物质。

    (3)建筑材料等。

    十、污泥的最终处置(Final Disposal)

    (1)卫生填埋(landfill) 在保证卫生和环境质量的条件下,进行填埋。

    (2)焚烧(Incineration) 利用自身热值,借助辅助燃料,对其中的有机物进行焚烧处理,使其无机化(无害化),所产生的废气(CO2、SO2等)和炉灰,再分别进行处理。

    (3)湿式氧化(Wet Oxidation)

    原理:在高温高压下利用氧氧化分解污泥中有机物。

    影响湿式氧化的因素:温度、压力、空气量、挥发物浓度、含水率等。

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