污泥浓缩
污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后采用消化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。
污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图1所示。空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水，占污泥中总含水量的65～85%之间；污泥浓缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约占污泥中总含水量的15～25%之间；浓缩作用不能将毛细水分离，必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥总含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来。
污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。
一、重力浓缩工艺
1.工艺原理及过程重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度很高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始以后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤积压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。
污泥浓缩一般采用圆形池，如图1所示。进泥管一般在池中心，进泥点一般在池深一半处。排泥管设在池中心底部的最低点。上清液自液面池周的溢流堰溢流排出。较大的浓缩池一般都设有污泥浓缩机，如图2所示。污泥浓缩机系一底部带刮板的回转式刮泥机。底部污泥刮板可将污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮板可将浮渣刮至浮渣槽排出。刮泥机上装设一些栅条，可起到助浓作用。主要原理是，随着刮泥机转动，栅条将搅拌污泥，有利于空隙水与污泥颗粒的分离。对浓缩机转速的要求不像二沉池和初沉池那样严格，一般可控制在1～4r/h，周边线速度一般控制在1～4m/min。浓缩池排泥方式可用泵排，也可直接重力排泥。后续工艺采用厌氧消化时，常用泵排，因可直接将排除的污泥泵送至消化池。
2.工艺控制
(1)进泥量的控制
对于某一确定的浓缩池和污泥种类来说，进泥量存在一个最佳控制范围。进泥量太大，超过了浓缩能力时，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；进泥量太低时，不但降低处理量，浪费池容，还可导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行下去。污泥在浓缩池发生厌气分解，降低浓缩效果表现为两个不同的阶段:当污泥在池中停留时间较长时，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难；如果停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，产生C02和H2S或N2，直接导致污泥上浮。浓缩池进泥量可由下式计算:
Q i=q s·A/C i (1)
式中，Q i为进泥量(m3/d)；C i为进泥浓度(kg/m3)；A为浓缩池的表面积(m2)；q s为固体表面负荷[kg/ (m2·d)]。
固体表面负荷q s系指浓缩池单位表面积在单位时间内所能浓缩的干固体量。也的大小与污泥种类及浓缩池构造和温度有关系，是综合反映浓缩池对某种污泥的浓缩能力的一个指标。温度对浓缩效果的影响体现在两个相反的方面:当温度较高时，一方面污水容易水解酸化(腐败)，使浓缩效果降低；但另一方面，温度升高会使污泥的粘度降低，使颗粒中的空隙水易于分离出来，从而提高浓缩效果。在保证污泥不水解酸化的前提下，总的浓缩效果将随温度的升高而提高。综上所述，当温度在15～20℃时，浓缩效果最佳。初沉污泥的浓缩性能较好，其固体表面负荷q s一般可控制在90～15Okg/(m2·d)的范围内。活性污泥的浓缩性能很差，一般不宜单独进行重力浓缩。如果进行重力浓缩，则应控制在低负荷水平，q s一般在10～3Okg/(m2·d)之间。常见的形式是初沉污泥与活性污泥混合后进行重力浓缩，其q s 取决于二种污泥的比例。如果活性污泥量与初沉污泥量在1:2～2:1之间，q s可控制在25～8Okg/(m2·d)，常在60～7Okg/(m2·d)之间。即使同一种类型的污泥，q s值的选择也因厂而异，运行人员在运行实践中，应摸索出本厂的q s最佳控制范围。
由式(1)计算确定的进泥量还应当用水力停留时间进行核算。水力停留时间计算如下:
T=V/Q i=A·H/Q i (2)
式中，A为浓缩池的表面积(m2)；H为浓缩池的有效水深，通常指直墙深度(m)。水力停留时间一般控制在12～30h范围内。温度较低时，允许停留时间稍长一些；温度较高时，不应使停留时间太长，以防止污泥上浮。
【实例计算】某处理厂的污水处理系统每天产生含水率为98%的混合污泥1500m3。该厂污泥处理系统中有4座直径为14m、有效水深为4m的圆形重力浓缩池。该厂在运行中发现固体表面负荷宜控制在7Okg /(m2·d)左右。试计算该厂需投运的浓缩池数量及每池的进泥量，并对水力停留时间进行核算。
【解】浓缩池的面积A=3.14×7×7=154m2，浓缩池的有效容积V=154×4=615m3。污泥的含水率为98%，则含固量为2%，C i=20kg/m3。将A、C i及q s值代人式(1)，得每座浓缩池的进泥量
Q i=70×154/20=540m3/d
将V和Q i代人式(2)，得水力停留时间
T=615/540=1.13d=27h<30h
需投运的浓缩池数量
n=1500/5400=2.8≈3
因此，该厂需投运3座浓缩池，每池的进泥量为540m3/d，污泥在每池中的停留时间为27h。
(2)浓缩效果的评价
在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。浓缩效果通常用浓缩比、分离率和固体回收率三个指标进行综合评价。浓缩比系指浓缩池排泥浓度与之入流污泥浓度比，用f表示，计算如下:
f=Cμ/C i(3)
式中，C i为入流污泥浓度(kg/m3)；Cμ为排泥浓度(kg/m3)。
固体回收率系指被浓缩到排泥中的固体占入流总固体的百分比，用表示，计算如下:
η=Qμ·Cμ/（Qi·Ci）(4)
式中，Qμ为浓缩池排泥量(m3/d)；Qi为入流污泥量(m3/d)。
分离率系指浓缩池上清液量占入流污泥量的百分比，用F表示，计算如下:
F=Q e/Q i=1-η/f(5)
式中，Q e为浓缩池上清液流量(m3/d)；f表示污泥经浓缩池后被浓缩了多少倍；可表示经浓缩之后，有多少干污泥被浓缩出来；F表示经浓缩之后，有多少水分被分离出来。
以上三个指标相辅相承，可衡量出实际浓缩效果。一般来说，浓缩初沉污泥时，f应大于2.0，η应大于90%。如果某一指标低于以上数值，应分析原因，检查进泥量是否合适，控制的q s是否合理，浓缩效果是否受到了温度等因素的影响。浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，f应大于2.0，可应大于85%。
【实例分析】某处理厂污泥浓缩池，当控制q s为5Okg/(m2·d)时，得到如下浓缩效果: 入流污泥量=500m3/d
入流污泥的含水率为98%
排泥量Qμ=200m3/d
排泥的含水率为95.5%
试评价浓缩效果，并计算分离率。
【解】Ci=2%=20kg/m3Q i=500m/d
Qμ=4.5%=45kg/m3Qμ=200kg/m3
将以上数值代入式(3)和式(4)，可得
f=45/20=2.25>2.0
η＝200×45/（500×20）=90%≥90%
F=(500-200)/500=60%
经计算可知，该浓缩效果较好。污泥被浓缩了2.25倍，有90%的污泥固体随排泥进入后续污泥处理系统，只有10%的污泥固体随上清液流失。经浓缩之后，60%的上清液中携带10%的固体从污泥中分离出来。
(3)排泥控制
浓缩池有连续和间歇两种运行方式。连续运行是指连续进泥连续排泥，这在规模较大的处理厂比较容易实现。小型处理厂一般只能间歇进泥并间歇排泥，因为初沉池只能是间歇排泥。连续运行可使污泥层保持稳定，对浓缩效果比较有利。无法连续运行的处理厂应“勤进勤排”，使运行尽量趋于连续，当然这在很大程度上取决于初沉池的排泥操作。不能做到“勤进勤排”时，至少应保证及时排泥。一般不要把浓缩池作为储泥池使用，虽然在特殊情况下它的确能发挥这样的作用。每次排泥一定不能过量，否则排泥速度会超过浓缩速度，使排泥变稀，并破坏污泥层。
3.日常维护管理
浓缩池的日常维护管理，包括以下内容:
(1)由浮渣刮板刮至浮渣槽内的浮渣应及时清除。无浮渣刮板时，可用水冲方法，将浮渣冲至池边，然后清除。
(2)初沉污泥与活性污泥混合浓缩时，应保证两种污泥混合均匀，否则进入浓缩池会由于密度流扰动污泥层，降低浓缩效果。
(3)温度较高，极易产生污泥厌氧上浮。当污水生化处理系统中产生污泥膨胀时，丝状菌会随活性污泥进入浓缩池，使污泥继续处于膨胀状态，致使无法进行浓缩。对于以上情况，可向浓缩池入流污泥中加入Cl2、KMnO4、03、H202等氧化剂，抑制微生物的活动，保证浓缩效果。同时，还应从污水处理系统中寻找膨胀原因，并予以排除。
(4)在浓缩池入流污泥中加入部分二沉池出水，可以防止污泥厌氧上浮，提高浓缩效果，同时还能适当降低恶臭程度。
(5)浓缩池较长时间没排泥时，应先排空清池，严禁直接开启污泥浓缩机。
(6)由于浓缩池容积小，热容量小，在寒冷地区的冬季浓缩池液面会出现结冰现象。此时应先破冰并使之溶化后，再开启污泥浓缩机。
(7)应定期检查上清液溢流堰的平整度，如不平整应予以调节，否则导致池内流态不均匀，产生短路现象，降低浓缩效果。
(8)浓缩池是恶臭很严重的一个处理单元，因而应对池壁、浮渣槽、出水堰等部位定期清刷，尽量使恶臭降低。
(9)应定期(每隔半年)排空彻底检查是否积泥或积砂，并对水下部件予以防腐处理。
4.异常问题分析与排除
现象一:污泥上浮。液面时泡逸出，且浮渣量增多。
其原因及解决对策如下:
(1)集泥不及时。可适当提高浓缩机的转速，从而加大污泥收集速度。
(2)排泥不及时。排泥量太小，或排泥历时太短。应加强运行调度，做到及时排泥。
(3)进泥量太小，污泥在池内停留时间太长，导致污泥厌氧上浮。解决措施之一是加Cl2、03等氧化剂，抑制微生物活动，措施之二是尽量减少投运池数，增加每池的进泥量，缩短停留时间。
(4)由于初沉池排泥不及时，污泥在初沉池内已经腐败。此时应加强初沉池的排泥操作。
现象二:排泥浓度太低，浓缩比太小。
其原因及解决对策如下:
(1)进泥量太大，使固体表面负荷q s增大，超过了浓缩池的浓缩能力。应降低入流污泥量。
(2)排泥太快。当排泥量太大或一次性排泥太多时，排泥速率会超过浓缩速率，导致排泥中含有一些未完成浓缩的污泥。应降低排泥速率。
(3)浓缩池内发生短流。能造成短流的原因有很多，溢流堰板不平整使污泥从堰板最. 较低处短路流失，未经过浓缩，此时应对堰板予以调节。进泥口深度不合适，入流挡板，或导流筒脱落，也可导致短流，此时可予以改造或修复。另外，温度的突变、入流污泥含固量的突变或冲击式进泥，均可导致短流，应根据不同的原因，予以处理。
5.分析测量与记录
(1)分析项目如下:
含水率(含固量):浓缩池进泥和排泥，每天3次，取瞬时样
BOD5：浓缩池上清液，每天1次，取连续混合样
SS:浓缩池上清液，每天3次，取瞬时样
TP:浓缩池上清液，每天1次，取连续混合样
(2)测量项目如下:
温度:进泥及池内污泥
流量:进泥量与排泥量
(3)计算项目如下:
计算并记录q s、T、f、η、F
(二)气浮浓缩工艺
1.工艺原理及过程
初沉污泥的比重平均为1.02～1.03，污泥颗粒本身的比重约为1.3～1.5，因而初沉污泥易于实现重力浓缩。活性污泥的比重约在1.O～1.005之间，活性污泥絮体本身的比重约在1.O～1.01，泥龄越长，其比重越接近于1.0。当处于膨胀状态时，其比重甚至会小于1.0。因而活性污泥一般不易实现重力浓缩。针对活性污泥絮体不易沉淀的特点，可顺其自然，设法使之上浮，以实现浓缩，此即为气浮浓缩工艺的基本原理。向污泥中强制溶入气体，气体产生的大量微小气泡附着在污泥絮体的周围，使其比重小于1.0，从而使污泥絮体强制上浮，更好地实现了污泥的浓缩。常用的气浮工艺为加压溶气气浮系统，其流程如图3所示。气浮
浓缩池分离出的上清液(实际为下清液) 进入贮存池，部分清液排至污水处理系统进行处理，另外一部分被加压泵抽取加压。加压后的污水在管路内与空压机压人的空气混合之后，进入溶气罐。在溶气罐内，空气将大部分溶入污水中。溶气后的污水与进入的污泥在管道内混合后进入气浮池。入池后，由于压力剧减，溶气会形成大量的细微气泡，这些气泡将附着在污泥絮体上，使絮体随之一起上升。升至液面的絮体大量积累后形成浓缩污泥，从而实现了污泥的浓缩。常用链条式刮泥机将污泥刮至积泥槽，然后进入脱气池搅拌脱气。脱气的目的是将污泥中的溶气全部释放出来，否则会干扰后续的厌氧消化或脱水。气浮池有矩形和圆形两种，泥量较少时常采用矩形池，泥量较大时常采用圆形辐流气浮池。对于含固量在0.5%左右的活性污泥，经气浮浓缩后含固量可超过4%。由于气浮池中的污泥含有溶解氧，因而其恶臭要较重力浓缩低得多。另外，好氧消化后的污泥重力浓缩性很差，也可用气浮浓缩工艺进行泥水分离，对于氧化沟或硝化等大泥龄工艺所产生的剩余活性污泥，气浮浓缩的优势将更加突出。
2.工艺控制
(1)进泥量控制在运行管理中，必须控制进泥量。如果进泥量太大，超过气浮浓缩系统的浓缩能力，则排泥浓度将降低；反之，如果进泥量太小，则造成浓缩能力的浪费。进泥量可用下式计算:
Q i=q s·A/C i (6)
式中，q s为气浮池的固体表[kg/(m2·d)]；A为气浮池表面积(m2)；C i为入流污泥浓度(kg/m3)。
当浓缩活性污泥时，q s一般在50～120kg/(m2·d)范围内，其值与活性污泥的SVI值等性质有关系。q s可由实验确定，也可在运行实践中得出适合本厂污泥的负荷值。
(2)气量的控制
气量控制将直接影响排泥浓度的高低。一般来说，溶入的气量越大，排泥浓度也越高，但能耗也相应增高。气量可用下式计算:
Q a=Q i·C i·A/(S/γ)(7)
式中，Q i和C i分别为入流污泥的流量和浓度；γ为空气容重(kg/m3)，与温度有关，见表1；A/S为气浮浓缩的气固比，系指单位重量的干污泥量在气浮浓缩过程中所需要的空气重量。 A/S值与要求的排泥浓度有关系，A/S越大排泥浓度越高。
空气在水中的溶解度及容重(1atm) 表1
对于活性污泥，A/S一般在0.01～0.04之间。A/S值与污泥的性质关系很大，当活性污泥的SVI〉350时，即使A/S〉0.06，也不可能使排泥含固量超过2%。当SVI在100左右时，污泥的气浮浓缩效果最好。表2为不同的A/S值对应的排泥浓度。处理厂可通过试验或运行实际，并针对后续处理工艺对浓缩的要求，确定出适合本厂情况的A/S值。
不同气固比A/S对应的排泥浓度(SVI=100) 表2
(3)加压水量控制
加压水量应控制在合适范围内。水量太少，溶不进气体，不能起到气浮效果；水量太多，不仅能起升高，也可能影响细气泡的形成。加压水量可由下式计算:
Q w=(Q i·C i·A/S)/[C s·(ηP-1)] (8)
式中，Q w为加压水量(m3/d)；Q i为入流污泥量(m3/d)；C i为入流污泥的浓度(kg/m3)；C s 为1大气压下空气在水中的饱合溶解度(kg/m3)；P为溶气罐的压力，一般控制在3～5atm；η为溶气效率，即加压水的饱和度，与压力有关系，在3～5abn下，可一般在50～80%之间。
(4)水力表面负荷的控制
通过以上各步确定了进泥量、空气量及加压水量之后，还应对气浮池进行水力表面负荷的核算。水力表面负荷q h可用下式计算:
q h=(Q i+Q w)/A (9)
式中，Q i和Q w分别为入流污泥和加压水的流量(m3/d)；A为气浮池的表面积(m2)。
对活性污泥，q h一般应控制在120m3/(m2·d)以内，q h如果太高，使上清液的固体浓度明显升高。另外，污泥在气浮池内的停留时间也影响浓缩效果。停留时间T可计算如下:
T=A·H/(Q i+Q w) (10)
式中，H为气浮池的有效深度(m)；其它参数同前。
对活性污泥，要得到较好的气浮浓缩效果，一般应控制T≥20min。
【实例计算】某处理厂设有4座气浮浓缩池，每座池的尺寸为B×L×H=12m×3m×4m。该厂污水处理产生的剩余活性污泥含固量为0.5%，欲将其浓缩至4%，则气浮池的固体表面负荷q s应为8Okg/(m2·d)，气固比A/S为0.035，溶气罐内压力应保持在4个大气压，此时溶气效率可为75%。试计算20℃，剩余污泥产量为1700m3/d时，应投运的气浮池数量及每池的溶气量和加压水量。
【解】已有数据整理如下:Q i=1700m3/d，C i=0.5%=5kg/m3，q s=8Okg/(m2·d)，A/S=0.035，P=4atm，η=75%，A=12×3=36m2，H=4m。
查表1，得20℃时，γ=1.164kg/m3，C s=1.164×0.0187=0.02kg/m3
①将C i，A和q s值代入式(6)，得每池的允许进泥量。
Q i=80×36/5=576m3/d
②需投运气浮池的数量n=1700/576=2.95≈3座
③将Q i、C i、A/S、γ代人式(7)，得每池所需溶气量
Q a=576×5×0.035/1.146=88m3/d
④将Q i、A/S，C i、C s、η、P值代入式(8)，得每池所需溶气水量
Q w=576×0.035×5/[0.02×(0.75×4-1)]=2520m3/d
⑤将Q i、Q w、A值代入式(9)，得水力表面负荷
qh=(576+2520)/36=86m3/(m2·d)<120m3/(m2·d)
⑥将Q i、Q w、A、H值代人式(10)，得停留时间
T=36×4/(576+2520)=0.046d=66min>20min
因此，该厂需将3座气浮池投入运行，每池所需溶气量为88m3/d，所需加压水量为2520m3/d。
(5)刮泥控制
运行正常的气浮池，液面之上会形成很厚的污泥层。污泥层厚度与刮泥周期有关，刮泥周期越长(即刮泥次数越少)，泥层越厚，污泥的含固量也越高。泥层厚度常在0.2～0.6m
之间，越往上层，含固量越高，平均含固量一般在4%以上。一般情况下，泥层厚度增至0.4m 时，即应开始刮泥。虽然使厚度增高，可继续提高含固量，但高含固量的污泥不易刮除。刮泥机的刮泥速度不宜太快，一般应控制在05m/min以下。每次刮泥深度不宜太深，可浅层多
次刮除。如果总泥层厚度为0.4m，则刮至0.2m时即应停止，否则可使泥层底部的污泥，带着水分翻至表面，影响浓缩效果。
入流污泥中的固体，并不全部被浮至表面，约有近1/3的泥量仍继续沉至气浮池底部，这部分主要是一些无机成分，包括沉砂池未去除的一些细小沉砂。一些不设初沉池的延时曝气工艺系统，例如氧化沟工艺，其产生的剩余活性污泥中，沉至气浮池底的污泥可能还会超过1/3。由于以上原因，气浮池底部一般也必须设置刮泥机，将沉下的污泥及时刮除。
3.异常问题的分析及排除
现象一:气浮污泥的含固量太低。其原因及解决对策如下:
(1)刮泥周期太短，刮泥太勤，不能形成良好的污泥层，应降低刮泥频率，延长刮泥周期。
(2)溶气量不足。溶气不足,导致气固比降低,因此气浮污泥的浓度也降低，应增大空压机的供气量。
(3)入流污泥超负荷。入流污泥量太大或浓度太高，超过了气浮浓缩能力，应降低进泥量。
(4)入流污泥SVI值太高。SVI值为100左右时，气浮效果最好，这一点与重力浓缩是一致的。当SVI值大于200时，浓缩效果将降低。此时应采取的措施之一是向入流污泥中投入适量混凝剂，暂时保证浓缩效果；措施之二是从污水处理系统中寻找SVI值升高的原因，针对原因，予以排除。
现象二:气浮分离清液含固量升高。正常运行时，分离液的SS应在500mg/L之下，当超过500mg/L时，即属异常。
其原因及解决对策如下:
(1)超负荷。入流污泥量太多或含固量太高，超过了系统浓缩能力，应适当降低入流污泥量。
(2)刮泥周期太长。如果长时间不刮泥，使气浮污泥层过厚，也将影响浓缩效果，导致分离液SS升高，此时应立即刮泥。
(3)溶气量不足。气固比太低，应增大溶入的气量。
(4)池底积泥，腐败酸化。池底的排泥常常得不到重视。池底积泥时间太长，会影响浓缩效果直接导致分离液SS升高，应加强池底积泥的排除。
4.分析测量与记录
(1)分析项目如下:
含水率(含固量):气浮池的进泥和排泥，每天数次瞬时样
BOD5:分离清液，每天1次，取连续混合样
SS:分离清液，每天3次，取瞬时样
(2)测量项目如下:
温度：环境温度和污泥温度
流量:溶入每池的空气流量，加压水量，进泥量和排泥量
(3)计算项目如下:
计算并记录:q s、q h、S/A、T等参数值
三、离心浓缩工艺
重力浓缩的动力是污泥颗粒的重力，气浮浓缩的动力是气泡强制施加到污泥颗粒上的浮力，而离心浓缩的动力是离心力。由于离心力是重力的500～3000倍，因而在很大的重力浓缩池内要经十几小时才能达到的浓缩效果，在很小的离心机内就可以完成，且只需十几分钟。对于不易重力浓缩的活性污泥，离心机可借其强大的离心力，使之浓缩。活性污泥的含固量在0.5%左右时，经离心浓缩，可增至6%。离心浓缩过程封闭在离心机内进行，因而一般不
会产生恶臭。对于富磷污泥，用离心浓缩可避免磷的二次释放，提高污水处理系统总的除磷率。
离心浓缩工艺最早始20世纪20年代初，当时采用的是最原始的筐式离心机。后经过盘嘴式等几代更换，现在普遍采用的为卧螺式离心机。离心脱水也是一种常用的污泥脱水工艺，采用的离心机与用于浓缩的离心机的原理和形式基本一样，其差别在于离心浓缩机用于浓缩活性污泥时，一般不需加入絮凝剂调质，而离心脱水机则要求必须加入絮凝剂进行调质。当然，如果要求浓缩污泥含固量大于6%，则可适量加入部分絮凝剂，以提高含固量；但切忌加药过量，否则易造成浓缩污泥泵送困难。
污泥处置利用 一、污泥处理的难点及危害 污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，含有大量的有机物、丰富的氮磷等营养物、重金属以及致病菌和病原菌等，如果不加处理的任意排放和投弃对环境造成的危害如下：（1）侵占土地；(2)污染土壤。污泥堆置的有害成分聚集，风吹雨淋。产生高温或者其他化学反应，会杀灭土壤微生物，破坏土壤结构，使其丧失腐蚀分解能力；(3)污泥直接摔放淤积河床、污染水体； (4)污染大气，污泥有机物被微生物分解释放出有害气体、尘埃．会加重大气污染；(5)病原菌，主要有肠道细菌、寄生虫及病毒三大类，大部分被浓缩结合在污泥颗粒物上，其数量比污水中的高数十倍，威胁人类健康。 二、污泥处理遵循的原则 减量化、稳定化、无害化、资源化 三、污泥处理的方式及优缺点 污泥处置方式有：卫生填埋、焚烧、污泥直接制砖、堆肥后农用、污泥热解等。几种处置方式的优缺点如下表 污泥处置方法情况分析表
四、 污泥处置方式的可行性分析 1. 卫生填埋 卫生填埋难点在于填埋场和填埋污泥要满足一定的要求。对于填埋污泥应满足以下要求： a 、污泥含水率 混合填埋要求污泥含水率小于65%。一般污泥脱水后污泥含水率为75%以上，因此需对脱水后的污泥进行干化处理。 b 、土力学指标（抗剪强度） 混合填埋时，一般要求污泥的抗剪强度最低不小于20kN/m 2 。我国城市污水处理厂污泥投加电解质脱水后，含固率一般在20%～30%之间，其抗剪强度一般在 10kN/m 2左右；根据有些研究，投加聚合物电解质经带式压滤机或者离心脱水机脱水后，含固率为35%的污泥其抗剪强度一般不会超过20kN/m 2 ，含固率25%的污泥平均强度不超过6kN/m 2，含固率20%的污泥平均强度在5kN/m 2左右，因此，脱水后的污泥一般不能满足填埋要求的强度，还必须通过增加添加剂或者降低含水率或者其它方式提高其抗剪强度。脱水后污泥如果不用添加剂，就不能大面积用机械操作连续填埋。 污泥填埋场的选址及工程设计应满足生活垃圾填埋污染控制标准（GB16889-97）。 2. 焚烧 污泥焚烧的难点在于投资及成本过高。以中国某南方城市30t/d 污泥焚烧项目为例。工程项目投资700万元（含土建、工艺设备、电气仪表控制等）。 直接运行消耗成本如下表：
污泥处理及处置工艺 污水处理过程中产生的污泥集中到污泥处理系统，进行统一处理和处置。如果污泥处理或处置不当，将会造成二次污染，形成新的公害，达不到保护环境、解决环境污染的污水治理最终目的。 1．污泥处理设计原则 （1）根据污水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合青冈镇的自然环境及处置条件选用符合实际污泥处理工艺。 （2）根据城市污水处理厂污泥排出标准，采用合适的脱水方法、脱水后污泥含固率大于20%。 （3）妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、垃圾、沉砂和污泥，避免二次污染。 （4）尽可能利用污泥中的营养物质，变废为宝。 2．污泥处理及处置工艺 污水经二级处理后，水中大多数有机物和无机物都转化为污泥，如果污泥处理不当，将造成二次污染，形成新的公害，使污水处理事倍功半。 污泥处理要求如下： （1）减少污泥体积，降低污染后续处置费用； （2）减少污泥中的有害物质； （3）利用污泥中可用物质，化害为利； （4）因选用生物脱氮除磷工艺，尽量避免磷的二次污染。 一般现行的污泥处理工艺流程如下：
剩余污泥污泥浓缩厌氧消化污泥脱水污泥处置在上述污泥处理工艺中，厌氧消化是为了去除污泥中有机质变稳定，同时可以减少污泥的体积（约60%～70%），改善污泥的性质，使之易于脱水，破坏和控制致病的生物，并获得有用的副产物沼气等。污泥消化一般采用中温消化，在寒冷季节需要大量的热量，其运用费用很高，而且消化池的建设费用高，设备工艺复杂，运行管理难度较大。 鉴于本工程的污水处理厂的工程规模不大，且缺少高寒地区的运行经验，本期工程不设污泥消化设施，而只采用污泥浓缩脱水工艺。 污泥处理工艺如下： 剩余污泥污泥浓缩污泥脱水污泥处置 3．污泥浓缩及脱水 污泥浓缩一般有重力浓缩、气浮浓缩及机械浓缩等三种方式。 重力浓缩具有不需要投药、能耗低、运行稳定、管理简单等优点，污泥含水率由98%～99.5%浓缩到97%以下，但对于含磷污泥重力浓缩会因厌氧而出现磷的释放，从而影响整个系统的除磷效果。 气浮浓缩适用于浓缩活性污泥和生物滤池等的轻质污泥，可将污泥含水率由99.5%降到94%～96%，其含水率低于采用重力浓缩后所达到的含水率，但其运行费用较高、系统复杂、运行管理难度大。 机械浓缩是新近发展的污泥浓缩方式，通过将污泥化学絮凝后，以机械方式降低污泥含水率，因此适合各类污泥，可将污泥含水率从
第一节 污泥重力浓缩池设计计算 采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。计算草图如图10所示： d 1 图10 浓缩池计算草图 d 2 H i =0.0 5 D h 1. 设计参数 污泥总量计算及污泥浓度计算 二沉池排放的剩余污泥量： Q =870.86m 3 /d ，本设计含水P 率取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C 为8g/L ，二沉池污泥固体通量M 采用30kg/(m 2 ·d)。 采用中 温二级消化处理，消化池停留天数为30d ，其中一级消化20d ，二级消化10d 。消化池控制温度为33~35C o ，计算温度为35C o 。 2. 浓缩池面积 2870.8610362.86241 QC F m G ?= ==? 式中： C ——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/s ），本设计取10kg/m 3 Q ——二沉池流入剩余污泥流量（m 3 /h ）， G ——固体通量2/()kg m h ?????，一般采用0.8-1.22 /()kg m h ?；取1.0. 本设计采用四个污泥浓缩池，单个池面积为 90.72m 2 3. 浓缩池的直径 4490.72 10.75F D m ππ ?= = =，本设计取11.0m 4. 浓缩池的容积 3870.8616 145.144244 QT V m ?= ==? 式中：T ——浓缩池浓缩时间（h ），一般采用10-16h ，本设计取16h 。 5. 浓缩沉淀池有效水深
2145.14 1.6090.72 V h m F === 6.浓缩后剩余污泥量 31010010099.2 870.86232.23/10010097 P Q Q m d P --==?=-- 7. 池底高度 辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转 动将污泥推入泥斗。池底高度： 411 0.010.05522 D h i m = =?= 8. 污泥斗容积 5t ()55(1.250.25) 1.43h g a b tg m α=-=-= 式中： α— 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取55 a — 污泥斗上口半径（m ）；本设计取1.25m ； b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m 。 污泥斗的容积： 222231511 () 1.43(1.25 1.250.250.25) 2.933V h a ab b m ππ=++=??+?+= 9. 浓缩池总高度 本设计取浓缩池超高h 1 = 0.30 m ，缓冲层高度h 3 = 0.30 m ， 23450.3 1.60.30.055 1.43 3.685H h h h h h m =++++=++++= 10. 浓缩后的污泥体积 剩余含水率P 1为99.2%，浓缩后的污泥含水率P 2为96%，浓缩后的污泥体积为： 3 12 (1)870.86(199.2%) 174.17/1196% Q P V m d P -?-= = =-- 11.排泥管 采用污泥管道最小管径DN150mm ，间歇将污泥排出贮泥池。
污水污泥的处置方案 污水污泥是城市排水系统的副产品，主要于城市排水系统，包括排水管道、泵站和污水处理厂的污泥。它容积大、有恶臭味、有些污泥还含有有毒有害物质及病原菌等，若不经有效处理和处置，则会对环境造成严重的二次污染。国和国际的立法机构也越来越重视污泥治理问题。许多国家都推行了严厉的法律制度不再允许直接将污泥倾倒入海，也禁止将含有奇特有机物的污泥直接填埋，防止进入食物链。 1 污泥处置技术污泥的处置技术除传统的浓缩、消化、自然干化、机械脱水、消毒等，还有如下处置技术： 1.1卫生填埋处置技术 污泥卫生填埋基本属厌氧性填埋，仅在初期填埋的污泥表层及填埋区排水排气管路附近，由于空气的接触扩散形成局部的准好氧填埋方式。虽然污泥在污水处理厂中经过了厌氧中温消化处理，但由于这一过程有机物没有达到完全的降解（进入填埋区的污泥有机物含量仍在40％左右），因此，污泥在填埋过程中依然存在着一个稳定化降解过程，这一过程一般需十几年，甚至几十年。 1.2堆肥处理技术 污泥堆肥农用是资源化再利用的有效途径之一。可采用单独堆肥或与城市垃圾混合堆肥的方式。污泥堆肥一般采用好氧动，静态技
术，利用嗜温菌、嗜热菌的作用，分解污泥中有机质并杀死致病菌、寄生虫卵和病毒，提高污泥肥份。制成有机复或有机菌肥以提高其利用价值。 1.3热干化与焚烧处理技术污泥的热干化与焚烧处理可以达到彻底的无害化和减量化效果，明显的优越性使得该技术的研究与应用在近年来得到长足的发展。在实际应用中，热干化与焚烧通常被认为是两个独立的工艺过程，事实上，没有经过干化的污泥直接都进行燃烧不仅十分困难，而且在能耗上也是极不经济的。 2 市政污水污泥处置方案探讨 2.1 脱水处理方案 污泥脱水有自然干化和机械脱水。 （1）人工干化场干化。污水污泥在传统的人工自然干化场进行泥水分离的作业方式，由于占地面积大、操作自动化程度低、工况恶劣、工艺效果的耐候性差、处理效率低下等缺陷已逐渐被淘汰并被机械脱水方式所取代。 （2）污泥机械脱水。脱水机械有：带式脱水机、离心脱水机、板框脱水机、螺压脱水机、滚压脱水机、真空过滤机等，其中带式脱水机和离心脱水机更为常用。 市政通挖污泥无机成分含量高、含水率偏低且杂质较多，选用脱水设备时，必须考虑污泥对设备造成的损害，如带式脱水机的滤布较易被坚硬颗粒硌破。一般离心脱水机的螺旋与进出料口均须有防磨损涂层进行保护。
污泥重力浓缩池设计计算Last revision on 21 December 2020
第一节 污泥浓缩池的设计计算 一、设计要求： （一）连续式重力浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式； （二）浓缩时间一般采用10~16h 进行核算，不宜过长，活性污泥含水率一般为%~%； （三）污泥固体负荷采用20~30kg/m 3,浓缩后污泥含水率可达97%左右； （四）浓缩池的有效水深一般为4m 左右； （五）浮渣挡板高出水面~，淹没深度为~二、设计参数 采用连续式重力浓缩池，进入浓缩池的剩余污泥量为Q =2253.33m 3/d =93.89m 3/?，污泥初始含水率为P 1=99.5%(即固体浓度C 0=5kg/m 3)，浓缩后污泥含水率为P 2=97%，污泥固体通量采用30kg/(m 2.d)。 三、设计计算 （一）浓缩池面积 A =QC 0 =2253.33×5 =375.56m 2 式中：Q —污泥量，m 3/d ； C 0—污泥固体浓度，kg/m 3； G —污泥固体通量，kg/(m 2.d) （二）浓缩池之径D 设计采用2座圆形辐流池，单池面积为： A 1=A =375.56 2 =187.78m 2 浓缩池直径D: D =√4A 1 =√4×187.78 3.14 =15.47m ，取D =16m 。 （三）浓缩池深度H 有效水深?2： ?2=QT 24A =2253.33×14 24×375.56
=3.5m 式中：T —污泥浓缩时间，采用14h 设超高?1=0.3m ，缓冲层高度?3=0.3m ，浓缩池设机械刮泥设备，池底坡度i =1/20，污泥斗上底直径D 2=2.4m ，下底直径D 1=1m ，则池底坡度造成的深度?4为： ?4=(D 2?D 2 2)i =(162?2.4 2 )×0.05 =0.34m 污泥斗高度?5为： ?5=(D 22?D 1 2)tan 55° =(2.42?1 2 )×tan 55° =1.0m 则浓缩池深度为： H =?1+?2+?3+?4+?5 =0.3+3.5+0.3+0.34+1.0 =5.44m （四）排泥管 剩余污泥量为15.65m 3/?=0.00435m 3/s ，泥量很小，采用最小管径DN200mm ，连续地将污泥排入贮泥池里。 图 污泥浓缩池计算图 三、设备选型 池径D =16m ，水深为，选用SNZ 型中心传动浓缩机，参数如下： Q 1=Q 100?P 1 100?P 2 =93.89×100?99.5 100?97 =15.65m 3/?=375.6m 3/d 式中：Q 1—浓缩后污泥量； P 1—浓缩前污泥含水率； P 2—浓缩后污泥含水率 五、上清液回流计算 （一）浓缩后分离出的上清液为 Q 2=Q P 1?P 2 100?P 2 =93.89×99.5?97 100?97 =78.24m 3/?
运行方式和处理效果。 二沉池是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要 目的。二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离（沉淀）、二是污泥浓缩， 并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。 热门通常处理系统的建设费用是和系统处理构筑物的容积大小成正比的，所以二沉 池的设计计算是否合理，直接影响到整个生物处理系统的运行处理效果和建设费用 的大小。 一般二沉池有辐流式、平流式、竖流式三种形式，池型有圆形、方形。在过去 多年中，对沉淀池的研究较为欠缺，不同的国家，不同的设计单位（水处理公司） 都有自己的标准或方法，这些技术并不总是有明确的理论论证，常常也会发生矛盾。 目前世界范围内都要求在经济负荷下，提高出水质量标准，由此对沉淀池的作 用进行了重新研究，并对过去已经承认了的参数产生了疑问。 1影响二沉池运行设计的几个主要因素 二沉池运行过程中的影响因素很多，其中有些因素甚至是相互矛盾的。在沉淀 过程中的影响因素有：（1）污水：流量、水温；（2）沉淀池：表面积和出流量、
池高度、溢流堰长度地点和负荷、进水形式、池型、污泥收集系统、水力条件、水波和自然风影响；（3）污泥：负荷、区域沉淀速度、污泥体积指数、硝化程度；（4）生物处理情况：活性污泥模式、BOD负荷； 在浓缩过程中的影响因素有：（1）污水：混合液流量；（2）池体：池表面积、池高、污泥收集系统；（3）污泥：沉速（ZSV）、SVI、混合液浓度和负荷、回流比、污泥槽高度。 欲获得满意的二沉池运行效果，就必须适当的满足二沉池运行的诸多的条件，就目前研究的情况，设计中主要考虑因素有如下几点： 活性污泥的沉降性能 在生物处理系统中，活性污泥的特性，特别是污泥的沉降性能，直接影响着二沉池的工艺设计与运行。 衡量活性污泥沉降性能的参数有二个：一是污泥指数SVI（mL/g）；二是污泥沉降比：SV%。 SVI的物理意义是：曝气池出口混合液经30min静沉后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容积（mL）。 SV%又称30分钟沉降比，混合液在量筒内静置30 分钟后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。 SVI、SV%与混合液污泥浓度MLSS（g/L）之间有下列关系：
各种污泥处理方法的比较常用的污泥处置方法有焚烧、污泥农用、土地卫生填埋、制作建材、海洋处置等几种方法。其中海洋处置由于其造成海洋污染、破坏海洋生态已经被各个国家明令禁止。 污泥焚烧是最彻底的处理方法，基本上可以达到减容化、无害化和资源化的目的。一般污泥经焚烧处理后，其体积可以减少85%～95%，质量减少70%～80%。高温焚烧还可以消灭污泥中的有害病菌和有害物质。通过主要可分为两大类：一类是将脱水污泥直接用焚烧炉焚烧；另一类是将脱水污泥先干化再焚烧。污泥焚烧要求污泥有较高的热值，因此污泥一般不进行消化处理。一般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时，或污泥自身的燃烧热值高，可以自燃并可利用燃烧热量发电时，可考虑采用污泥焚烧。焚烧所需热量，主要靠污泥含有的有机物燃烧，如污泥所含有的有机物燃烧所产生的热能。焚烧最大优点是可以迅速和较大程度地使污泥减容，并且在恶劣的天气条件下不需存储设备，能够满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。污泥的焚烧处置不仅是一种有效降低污泥体积的方法，设计良好的焚烧炉不但能够自动运行，还能够提供多余的能量和电力，因此几乎所有的发达国家均期望通过焚烧处置污泥来解决日益增长的污泥量和以前通过填理处置的部分污泥。 污泥的农田利用很早就得到应用。这种利用和处置方式致使污泥最终剩余物问题得到真正解决，因为其中有机物重新进入自然环境。污泥中含有丰富的各种微量元素，施用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物的生长。同时污泥中也含有大量病原菌、寄生虫（卵）、以及铬、汞等重金属和多氯联苯、二恶英、放射性核素等难降解的有毒有害物。一般来说，污泥要作土地处置必须经无毒无害化处理，否则，污泥中的有毒有害物质会导致土壤或水体的二次污染。因此各国对土地利用的污泥标准要求越来越严格。污泥农用必须做到以下几点：首先，严格控制污水厂污泥的有毒有害物质及病原微生物，使其达
关于污泥浓缩的设计规定及数据 (1)、进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%-97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%-99.6%。 (2)、污泥固体负荷：当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80-120Kg/(m2.d)；当为剩余法泥时，污泥固体负荷宜采用30-60Kg/(m2.d)。 (3)、浓缩后污泥含水率：由曝气池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%-99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97%-98%。 (4)、浓缩时间不宜小于12h；但也不要超过24h。 (5)、有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。 (6)、污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥间一般可采用8h。 (7)、集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。其泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。刮泥机的回转速度为0.75-4r/h，吸泥机的回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。 8)、构造及附属设施 一般采用水密性钢肋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。 (9)、竖流式浓缩池：当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池，一般不设刮泥机，污泥室的截锥体斜壁与水平面所形成的角度，应不小于50°，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩分离出来的污水流量进行设计。 (10)、上清液：浓缩池的上清液，应重新回到初沉池前进行处理。其数量和有机物含量参与全厂的物料平衡计算。 (11)、二次污染：污泥浓缩池一般均散发臭气，必须时应考虑防臭或脱臭措施。臭气控制可以从以下三方面着手，即封闭、吸收和掩撇。所谓封闭，是指用盖子或其它设备封住臭气发生源；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散。 重力浓缩池设计参数 污泥种类
1 绪论 污泥浓缩的主要目的是降低污泥含水率、减少污泥体积。浓缩减少的是污泥所含的间隙水，同时能改变其物理状态，减少池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸，以便进一步处置利用。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97%~98%，初次沉淀污泥可降至85%~90%。浓缩方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广[1]。 1.1 重力浓缩 重力浓缩是一种重力沉降过程，属于分层沉降，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。污泥浓缩过程中顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降和压缩沉降等过程。 重力浓缩的构筑物称为重力浓缩池，按其运转方式可以分为连续式和间歇式两种。连续式主要用于大、中型污水处理厂，间歇式主要用于小型污水处理厂或工业企业的污水处理厂，也包括湿污泥地。连续式重力浓缩池的进泥与出水都是连续的，排泥可以是连续的，也可以是间歇的。当池子较大时采用辐流式浓缩池，当池子较小时采用竖流式浓缩池。竖流式浓缩池采用重力排泥，辐流式浓缩池多采用刮泥机排泥，有时也可以采用重力排泥，但池底应做成多斗。重力浓缩池一般采用水密性钢筋混凝土建设，设有进泥管、排泥管和上清液排出管，平面形式有圆形和矩形两种，一般多采用圆形[2]。 重力浓缩法的优点为贮泥能力强，动力消耗小，运行费用低，操作简便，但重力浓缩池占地面积较大，浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高，易发酵产生臭气。此方法主要用于浓缩初沉污泥、初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。 1.2 重力浓缩池的结构特点
间歇式重力浓缩池是间歇进泥，因此，在投入污泥前必须先排除浓缩池已澄清的上清液，腾出池容，故在浓缩池不同高度上应设多个上清液排出管。间歇式操作管理麻烦，且单位处理污泥所需的池体积比连续式的大。 连续式重力浓缩池可采用辐流式、竖流式沉淀池的型式，一般都是直径5~20m圆形或矩形钢筋混凝土构筑物。采用辐流式沉淀池的形式，可分为有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池、不带刮泥机的浓缩池，以及多层浓缩池等三种。 有刮泥机与污泥搅动装置的浓缩池其池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池。池底坡度为0.01~0.1。进泥口设在池中心，周围有溢流堰。为提高浓缩效果和减少浓缩时间，可在刮泥机上安装搅拌装置，刮泥机与搅拌装置旋转速度应很慢，不至于使污泥受到搅动，其旋转周速度一般为0.02~0.20m/s。搅拌作用可使浓缩时间缩短4~5小时。有些刮泥机上设置有垂直的搅拌栅，当栅条随刮泥机缓慢移动时（其线速度一般为2~20m/s），每条栅条后面可形成小涡流，有助于颗粒间的凝聚，并可造成空穴，可以破坏污泥网状结构和胶着状态，使其中的水分及气泡容易分离，促进固体沉降，可提高浓缩效率20%。 如不用刮泥机，可采用多斗连续式浓缩池，采用重力排泥，污泥斗锥角大于55°，并设置可根据上清液液面位置任意调动的上清液排除管，排泥管将污泥从泥斗底部排除。中小型池多用重力排泥，一般不设搅拌栅条。 对于土地紧缺的地区，可考虑采用多层辐射式浓缩池。 当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池。污泥由中心进泥管连续进泥，浓缩污泥通过橡皮刮板刮到污泥斗中，并从池底排泥管排出。澄清水由溢流堰溢出。浓缩池沿高程可大致分为三个区域：顶部为澄清区，中部为进泥区，底部为压缩区。进泥区的污泥固体浓度与进泥浓度大致相同；压缩区的浓度则愈往下愈浓，
污泥浓缩工艺选择-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
污泥浓缩工艺选择 污泥浓缩的目的是降低污泥的含水率，减少污泥体积，以利于后续处理。选择污泥浓缩方法时，应综合考虑污泥本身的性质和最终处置方法。常用的污泥浓缩法有重力浓缩法、气浮浓缩法和机械浓缩法。 气浮浓缩法由于动力消耗大，操作管理要求高，通常适用于生物膜法产生的污泥，故本工程不考虑采用气浮浓缩法。重力浓缩法和机械浓缩法的比较见表3-10。 从表3-10可看出，虽然重力浓缩土建费用较机械浓缩高，但其设备费用较低，电耗低。机械浓缩在污泥量较低时，其优势较为明显，但在污泥量较高时，其电耗较高，重力浓缩优势较为明显。本工程污水处理规模大，污泥量较大，采用重力浓缩更为稳定及节能。因此，本工程污泥浓缩处理工艺推荐采用重力浓缩方案。 3.7.3.3污泥脱水工艺选择 污泥脱水的目的是进一步降低污泥的含水率，减少污泥体积，便于污泥运输和处 置。 污泥脱水有机械脱水和自然干化两种方法。污泥干化场虽然基建费用低，设备投资少，操作简单，运行费用低，但占地面积大，卫生条件很差，且受污泥性质和气候的影 响大，在降雨量充沛的浙江上虞不适用。 本工程污泥脱水处理工艺推荐采用机械脱水。
常见的机械脱水机有带式和离心式污泥脱水机两种，它们的技术经济比较列于表3-11中。 表3-11 带机与离心机技术经济比较表 从表3-11中看出： 1. 脱水污泥含水率带式污泥脱水机与离心脱水机相当。 2. 运行的可靠性：带式机具有成熟的运行经验，而离心机自动运转，维修量小，可实现无人管理，运转的可靠性相对较高。 3. 噪声：离心机高速旋转，噪声较大。 4. 环境卫生：离心机完全在全封闭状态下工作，环境卫生条件好。但带式机即使采用加盖型，卫生条件也较差。 5. 运行维护管理：带式机所需辅助设备较多，需要高压冲洗水泵和空压机等，需清洗、更换滤布及滤布纠编等，设备运行维护管理较麻烦。离心机自动运转，维修量小，可实现无人管理。 6. 设备投资及运行成本：离心机价格较高，电耗较大，但其药耗较低，维修及操作工作量较小，其综合运行成本与带式机相当。 经综合比较，本工程污泥处理拟推荐离心式脱水机设备。
污泥浓缩工艺选择 污泥浓缩的目的是降低污泥的含水率，减少污泥体积，以利于后续处理。选择污泥浓缩方法时，应综合考虑污泥本身的性质和最终处置方法。常用的污泥浓缩法有重力浓缩法、气浮浓缩法和机械浓缩法。 气浮浓缩法由于动力消耗大，操作管理要求高，通常适用于生物膜法产生的污泥，故本工程不考虑采用气浮浓缩法。重力浓缩法和机械浓缩法的比较见表3-10。 从表3-10可看出，虽然重力浓缩土建费用较机械浓缩高，但其设备费用较低，电耗低。机械浓缩在污泥量较低时，其优势较为明显，但在污泥量较高时，其电耗较高，重力浓缩优势较为明显。本工程污水处理规模大，污泥量较大，采用重力浓缩更为稳定及节能。因此，本工程污泥浓缩处理工艺推荐采用重力浓缩方案。 3.7.3.3污泥脱水工艺选择 污泥脱水的目的是进一步降低污泥的含水率，减少污泥体积，便于污泥运输和处置。 污泥脱水有机械脱水和自然干化两种方法。污泥干化场虽然基建费用低，设备投资少，操作简单，运行费用低，但占地面积大，卫生条件很差，且受
污泥性质和气候的影响大，在降雨量充沛的浙江上虞不适用。 本工程污泥脱水处理工艺推荐采用机械脱水。 常见的机械脱水机有带式和离心式污泥脱水机两种，它们的技术经济比较列于表3-11中。 表3-11 带机与离心机技术经济比较表 从表3-11中看出： 1. 脱水污泥含水率带式污泥脱水机与离心脱水机相当。 2. 运行的可靠性：带式机具有成熟的运行经验，而离心机自动运转，维修量小，可实现无人管理，运转的可靠性相对较高。 3. 噪声：离心机高速旋转，噪声较大。 4. 环境卫生：离心机完全在全封闭状态下工作，环境卫生条件好。但带式机即使采用加盖型，卫生条件也较差。 5. 运行维护管理：带式机所需辅助设备较多，需要高压冲洗水泵和空压机等，需清洗、更换滤布及滤布纠编等，设备运行维护管理较麻烦。离心机自动运转，维修量小，可实现无人管理。 6. 设备投资及运行成本：离心机价格较高，电耗较大，但其药耗较低，维修及操作工作量较小，其综合运行成本与带式机相当。 经综合比较，本工程污泥处理拟推荐离心式脱水机设备。
一、设计参数 （1）进泥含水率：当为初次沉淀池污泥时，其含水率一般为95%～97%；当为二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%；当为混合污泥时，其含水率一般为98%～99.5%。由于本设计进入污泥浓缩池的污泥为沉砂池和曝气池的混合污泥，因此进泥含水率P1取99.0%。 (2)浓缩后污泥含水率：浓缩后污泥含水率宜为97%～98%，本设计P2取97%。 (3)污泥固体负荷：当为混合污泥时，污泥固体负荷为25～80kgSS/（m2 · d），本设计取=25kgSS/（m2 · d）。 (4)污泥浓缩时间：浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h，以防止污泥厌氧腐化，本设计取浓缩时间T=17h。 (5)贮泥时间：定期排泥时，贮泥时间t=4h。 (6)进泥浓度取c=10g/L。 (7)浓缩池固体通量M为0.5～10kg/（m2 · h），本设计取1.0 kg/（m2 · h），即24 kg/（m2 · d）。 二、设计计算 （1）浓缩池池体计算 浓缩池污泥量为混凝沉淀池和二沉池的污泥量之和，由前面计算可知，混凝沉淀池的产泥量为=64m3/d，二沉池的产泥量为=12.5m3/d，则浓缩池污泥总流量为： m3/d =3.19 m3/h （2）浓缩池总面积 m2 （3）单池面积m2 （4）浓缩池直径 m 取D=4.6m （5）浓缩池工作部分高度
m （6）排泥量与存泥容积 浓缩后排出含水率P2＝97.0％的污泥,则 =m3/d=1.06 m3/h 按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 =4 ＝4 1.06＝4.24m3 泥斗容积 =m3 式中：h4——泥斗的垂直高度，取1.2m r1——泥斗的上口半径，取1.1m r2——泥斗的下口半径，取0.6m 设池底坡度为0.06，池底坡降 m 故池底可贮泥容积 =m3 因此，总贮泥容积 m3 m3（满足要求）（7)浓缩池总高度 浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为 (8)浓缩池排水量
污泥浓缩 污泥浓缩（Thicken）的目的是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。 污泥浓缩的方法通常有五种：重力浓缩，气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓浓缩机浓缩等。 1. 污泥浓缩工艺 1）重力浓缩 重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。在污水处理厂中一般将初沉污泥和二沉污泥混合后采用重力浓缩，这样可以提高重力浓缩池的浓缩效果，重力浓缩池固体表面负荷根据取决于二种污泥的比例。 重力浓缩可以分为间歇式和连续式两种，间歇式重力浓缩主要用于小型污水处理厂，连续式重力浓缩主要用于大、中型污水处理厂。 2）气浮浓缩 根据气泡形成的方式，气浮可以分为：压力溶气气浮、生物溶气气浮、涡凹气浮、真空气浮、化学气浮、电解气浮等，在污泥处理中压力溶气气浮工艺已广泛应用于剩余活性污泥浓缩中，生物溶气气浮工艺浓缩活性污泥也已有应用，涡凹气浮工艺在污泥浓缩中的应用正在摸索中，其它几种气浮在污泥浓缩中的应用尚未见报道。 3）离心浓缩 离心浓缩工艺的动力是离心力，离心力是重力的500～3000倍。 离心浓缩工艺最早始于上世纪20年代初，当时采用的是取原始的筐式离心机，后经过盘嘴式等几代更换，现在普遍采用的是卧螺式离心机。与离心脱水的区别在于离心浓缩用于浓缩活性污泥时，一般不需加入絮凝剂调质，只有当需要浓缩污泥含固率大于6％时，才加入少量絮凝剂。而离心脱水机要求必须加入絮凝剂进行调质。 离心浓缩占地小，不会产生恶臭，对于富磷污泥可以避免磷的二次释放，提高污泥处理系统总的除磷率，造价低，但运行费用的机械维修费用高，经济性差，一般很少用于污泥浓缩，但对于难以浓缩的剩余活性污泥可以考虑使用。 4）带式浓缩机浓缩 带式浓缩机主要用于污泥浓缩脱水一体化设备的浓缩段。重力带式机械浓缩机(Gravity Belt Thickener， GBT)主要由框架、进泥配料装置、脱水滤布、可调泥耙和泥坝组成。其浓缩过程是这样的：污泥进入浓缩段时被均匀摊铺在滤布上，好似一层薄薄的泥层，在重力作用下泥层中污泥的表面水大量分离并通过滤布空隙迅速排走，而污泥固体颗粒则被截留在滤布上。带式机械浓缩机通常具备很强的可调节性，其进泥量、滤布走速，泥耙夹角和高度均可进行有效地调节以达到预期的浓缩效果。 污泥浓缩脱水一体化设备浓缩过程是关键控制环节，因此水力负荷显得更为重要。一般，设备厂家通常会根据具体的泥质情况提供水力负荷或固体负荷的建议值。应当注意的是，不同厂商设备之间的水力负荷可以相差很大，质量一般的设备只有20～30m3／(m带宽?h)，但好的设备可以做到50～60m3/(m带宽?h)甚至更高，设备带宽最大为3.0m。在没有详细的泥质分析资料时，设计选型的水力负荷可按40～45m3/(m带宽?h)考虑。 深圳罗芳污水处理厂，肇庆污水处理厂等采用了带式机械浓缩机。 5）转鼓机械浓缩 转鼓转筛机械浓缩机(Rotary Drum Thickener,RDT或Rotary Sieve Thickener,RST)或类似的装置主要用于浓缩脱水一体化设备的浓缩段，转鼓机械浓缩是将经化学混凝的污泥进行螺旋推进脱水和挤压脱水[14]，是污泥含水率降低的一种简便高效的机械设备。 宜兴华都琥珀环保机械制造有限公司采用德国琥珀公司的技术和标准进行生产制造的ROS2系列污泥浓缩机采用浓缩挤压，对含固率大过0.5％的污泥可浓缩到含固率6～10%以
是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。 （1）确保水处理的效果，防止二次污染； （2）使容易腐化发臭的有机物稳定化； （3）使有毒有害物质得到妥善处理或利用； （4）使有用物质得到综合利用，变害为利。 （1）按成分不同分： 污泥：以有机物为主要成分。其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小（约为~），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。 沉渣：以无机物为主要成分。其主要是颗粒较粗，比重较大（约为2左右），含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与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： 初次沉淀污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自初次沉淀池。 剩余活性污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自生物膜法后的二次沉淀池。 消化污泥（也称熟污泥）：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。 化学污泥（也称化学沉渣）：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。例如，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；投加石灰中和酸性污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生的沉渣等均称为化学污泥。 （3）城市污水厂污泥的特性见表8-1 表8-1 城市废水厂污泥的性质和数量
(1)污泥含水率：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。 1污泥中水的存在形式有： 空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离； 毛细水，是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约20%，可 通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用力而分离； 颗粒表面吸附水和内部结合水，约10%。表面吸附水是在污泥颗粒表面附着的水分，起 附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体表面上出现，采用混凝方法，通过胶体颗粒 相互絮凝，排除附着表面的水分；内部结合水，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中 细胞内部水分，无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物分离或热力方法去除。 通常含水率在85%以上时，污泥呈流态；65%~85%时呈塑态；低于60%时则呈固态。 2污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系： V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C1（8-1） 式中： p1、V1、W1、C1——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； p2、V2、W2、C2——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； 说明：式（8-1）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，体积与重量不在符合式（8-1）的关系。 例题8-1：污泥含水率从%降低至95%时，求污泥体积。 解：由式（8-1） V2= V1（100-p1）/（100-p2）= V1（）/（100-95）=（1/2）V1 可见污泥含水率从%降低至95%时，污泥体积减少一半。 （2）挥发性固体（或称灼烧减重）和灰分（或称灼烧残渣）：挥发性固体近似地等于有机物 含量；灰分表示无机物含量。 （3）可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。 消化对象：污泥中的有机物。一部分是可被消化降解的（或称可被气化，无机化）；另 一部分是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物等。 消化程度的计算公式：R d=[1-（p V2p S1）/（p V1p S2）] ×100 （8-2） 式中：R d——可消化程度，%；
关于污泥浓缩池的设计规定及数据 摘要：介绍了关于污泥浓缩池的设计规定及数据。 (1)、进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%-97%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%-99.6%。 (2)、污泥固体负荷：当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80-120Kg/(m2.d)；当为剩余法泥时，污泥固体负荷宜采用30-60Kg/(m2.d)。 (3)、浓缩后污泥含水率：由曝气池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%-99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97%-98%。 (4)、浓缩时间不宜小于12h；但也不要超过24h。 (5)、有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。 (6)、污泥室容积和排泥时间，应根据排泥方法和两次排泥间时间而定，当采用定期排泥时，两次排泥间一般可采用8h。 (7)、集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。其泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。刮泥机的回转速度为0.75-4r/h，吸泥机的回转速度为1r/h，其外缘线速度一般宜为1-2m/min。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。 (8)、构造及附属设施 一般采用水密性钢肋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。 (9)、竖流式浓缩池：当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池，一般不设刮泥机，污泥室的截锥体斜壁与水平面所形成的角度，应不小于50°，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩分离出来的污水流量进行设计。 (10)、上清液：浓缩池的上清液，应重新回到初沉池前进行处理。其数量和有机物含量参与全厂的物料平衡计算。 (11)、二次污染：污泥浓缩池一般均散发臭气，必须时应考虑防臭或脱臭措施。臭气控制可
污泥浓缩 污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后采用消化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。 污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图1所示。空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水，占污泥中总含水量的65～85%之间；污泥浓缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约占污泥中总含水量的15～25%之间；浓缩作用不能将毛细水分离，必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥总含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来。 污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。 一、重力浓缩工艺 1.工艺原理及过程重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度很高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始以后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤积压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。 污泥浓缩一般采用圆形池，如图1所示。进泥管一般在池中心，进泥点一般在池深一半处。排泥管设在池中心底部的最低点。上清液自液面池周的溢流堰溢流排出。较大的浓缩池一般都设有污泥浓缩机，如图2所示。污泥浓缩机系一底部带刮板的回转式刮泥机。底部污泥刮板可将污泥刮至排泥斗，便于排泥。上部的浮渣刮板可将浮渣刮至浮渣槽排出。刮泥机上装设一些栅条，可起到助浓作用。主要原理是，随着刮泥机转动，栅条将搅拌污泥，有利于空隙水与污泥颗粒的分离。对浓缩机转速的要求不像二沉池和初沉池那样严格，一般可控制在1～4r/h，周边线速度一般控制在1～4m/min。浓缩池排泥方式可用泵排，也可直接重力排泥。后续工艺采用厌氧消化时，常用泵排，因可直接将排除的污泥泵送至消化池。 2.工艺控制 (1)进泥量的控制 对于某一确定的浓缩池和污泥种类来说，进泥量存在一个最佳控制范围。进泥量太大，超过了浓缩能力时，会导致上清液浓度太高，排泥浓度太低，起不到应有的浓缩效果；进泥量太低时，不但降低处理量，浪费池容，还可导致污泥上浮，从而使浓缩不能顺利进行下去。污泥在浓缩池发生厌气分解，降低浓缩效果表现为两个不同的阶段:当污泥在池中停留时间较长时，首先发生水解酸化，使污泥颗粒粒径变小，比重减轻，导致浓缩困难；如果停留时间继续延长，则可厌氧分解或反硝化，产生C02和H2S或N2，直接导致污泥上浮。浓缩池进泥量可由下式计算: Q i=q s·A/C i (1)
3.4.3污泥脱水工艺选择 浓缩后的污泥由于含水量仍很高，体积庞大，且易腐败发臭，不利于运输和处置，所以需要进行脱水处理，这样可以降低污泥的含水率，减少污泥的体积，降低运输成本，浓缩后污泥可利用物质的含量增加（如农用的肥份、焚烧的热值等），且利于污泥的后续处置和利用。常用的污泥脱水方法有自然干化和机械脱水两种，自然干燥是利用自然力量（如太阳能）将污泥脱水干化的一种常用方式，传统上常用的是污泥干化床。该方法适用于气候比较干燥、占地不紧张以及环境卫生条件允许的地区，在城市污水厂较少采用。机械脱水是目前世界各国普遍采用的方法。常用的脱水机械有真空过滤机、板框压滤机、带式压滤机和离心脱水机。近年来，转筒离心机和带式压滤机得到迅速发展，作为污泥脱水的主要机种在世界各国得到广泛应用。 污泥脱水目前使用较多的有三种方式，一是板框压滤机，二是离心脱水机，三是叠螺机，四是带式压滤机，就脱水效果看，板框压滤机脱水后污泥的含水率最低，可达70%－75%，离心脱水机、叠螺机和带式压滤机相当，含水率可达75-80%左右。就工程造价而言，板框：离心：叠螺：带式=100:70:50:40。就造价而方言，带式压滤机的性价比最好。 现将板框压滤机、离心机、叠螺机与带式脱水机进行技术经济比较，结果见表3-3。
表3-3 污泥脱水设备比较 根据分析比较与综合考虑该废水的实际情况，污泥浓缩脱水采用叠螺机。其具有以下优点： （1）能自我清洗，不阻塞，低浓度污泥直接脱水，无很大异味；转速慢，省电，无噪音和振动；实现全自动控制，24小时无人运行。 （2）处理效果稳定，泥饼含固率都可保证在20%以上。 （3）故障率极低，操作时间短，简单容易。 （4）占地面积小，安装方便。 （5）用电量小，冲洗水少，用药量基本相当，相对运行成本低。 （6）现已国产化，进口设备的易损件部分也可在国内加工制作。 综上所述，本上程污泥处理工艺推荐采用叠螺脱水机脱水方案。