第七章 污泥处理与处置(1)

第七章污泥处理与处置一、概述（一）污泥的来源与分类1、初次沉淀污泥：初沉池。

2、剩余活性污泥与腐殖污泥：来自活性污泥法和生物膜法二沉池，前者剩余活性污泥，后者腐殖污泥。

3、消化污泥：初次沉淀污泥、剩余活性污泥与腐殖污泥经消化稳定后的污泥。

4、化学污泥：混凝、化学沉淀产生的污泥5、有机污泥：剩余活性污泥与腐殖污泥、油泥。

6、无机污泥：石灰中和、混凝沉淀、化学沉淀。

（二）污泥的性质指标1、含水率：V1/V2=W1/W2=(100-p2)/(100-p1)=c2/c11/2=(100-90)/(100-80)=10/201/2=(100-80)/(100-60)=20/40无论含水率如何，干污泥相等V1﹒c1 = V2﹒c2 = V1﹒(100-p1) = V2﹒(100-p2) 比重：接近于1。

比阻：单位过滤面积、单位质量所受到的过滤阻力，m /kg、s2/g。

毛细吸水时间：污泥中的水在吸水纸上渗透距离为1cm所需要的时间。

挥发性固体和灰分：VSS和NVSS。

污泥的可消化程度：可降解有机物含量。

污泥的肥分：氮、磷、钾、有机质、微量元素。

污泥的卫生学指标：含有寄生虫卵、病原菌、病毒等，城镇污水处理厂具体指标：蠕虫卵死亡率、粪大肠菌群值。

污泥稳定化控制指标：厌氧消化有机物降解率（%）>40好氧消化有机物降解率（%）>40好氧堆肥含水率（%） <65有机物降解率（%）>50蠕虫卵死亡率（%）>95粪大肠菌群菌值 >0.01城镇污水处理厂的污泥应进行污泥脱水处理，脱水后污泥含水率应小于80%。

农用污泥控制标准（三）污泥处理的目标1、减量化：脱水。

进入生活垃圾填埋场，含水率小于60%。

2、稳定化：经消化稳定可消除臭气。

3、无害化：含有寄生虫卵、病原菌、病毒等，经消化稳定可杀死大部分。

城镇污水处理厂具体指标：蠕虫卵死亡率、粪大肠菌群值。

4、资源化：回收沼气、生产建筑材料、提取重金属等。

剩余污泥提取重金属后，做肥料。

（四）污泥处理系统1、污泥处理工艺流程的选择7种方案插图2\污泥处理工艺流程的选择.jpg2、典型污泥处理工艺流程浓缩、消化、脱水、处置。

插图2\典型污泥处理工艺流程.jpg二、污泥贮存与运输（一）污泥的贮存浓缩池、消化池、干化后贮存；应防臭（加盖、生物除臭）、防渗、防雨。

插图2\污泥贮存.jpg（二）污泥的运输当运距小于10km时，管道运输较经济和卫生环保。

管道输送时通常考虑流动特性：1、流速：采用较大流速，处于紊流状态，降低阻力。

2、污泥浓度：污泥浓度以5%为宜。

3、重力输送：坡度0.01－0.02。

压力输送，管径应大于150mm。

4、输送泵：柱塞泵、螺旋泵、离心泵、旋流泵、隔膜泵。

三、污泥浓缩（一）污泥浓缩概述污水处理污泥含水率：96－99.8%。

1、污泥中的水分：空隙水、毛细水、表面吸附水、内部水1）空隙水：占总70%，浓缩分离。

2）毛细水：占总20%，压力分离。

3）表面吸附水：混凝分离。

4）内部水：不能用机械方法分离。

插图2\污泥中的水分.jpg2、污泥浓缩方法简介重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩插图2\污泥浓缩方法1.jpg插图2\污泥浓缩方法2.jpg（二）常用污泥浓缩法及运行管理1、重力浓缩法1）重力浓缩法原理2）重力浓缩池运行方式①间歇运行插图2\间歇运行.jpg②连续运行插图2\连续运行.jpg3）重力浓缩池的运行管理（1）主要运行参数四种污泥，6个参数插图2\重力浓缩池参数.jpg城市污泥，5个运行参数插图2\重力浓缩池主要运行参数.jpg（2）运行效果的监测评价浓缩率、固体回收率、分离率浓缩率、固体回收率插图2\运行效果的监测评价1.jpg分离率插图2\运行效果的监测评价2.jpg（3）日常维护及异常问题排除插图2\日常维护及异常问题排除1.jpg插图2\日常维护及异常问题排除2.jpg2、气浮浓缩法1）气浮浓缩法原理：靠气泡上浮回流加压溶气气浮工艺：含水率94－96%插图2\气浮浓缩法.jpg2）气浮浓缩池的运行管理（1）影响因素絮凝剂投加影响：影响不大污泥膨胀影响：污泥膨胀影响气浮浓缩效果刮泥周期的影响：（2）工艺控制与技术参数进泥量：浓度≤5g/L；负荷50－120kg/(m2﹒d)水力负荷： 120 m3 (m2﹒d)插图2\气浮浓缩池主要技术参数.jpg混凝剂的投加量和停留时间：投加量2－3%（干污泥重），停留时间5－10min。

回流比：25－35%。

溶气压力：0.3－0.5MPa。

（3）气浮浓缩池常见问题及解决方法？插图2\气浮浓缩池常见问题及解决方法1.jpg？插图2\气浮浓缩池常见问题及解决方法2.jpg3、离心浓缩法1）原理利用固、液比重不同，靠离心力进行浓缩；离心力是重力的500－3000倍，可以0.5%的污泥，浓缩到6%。

2）种类插图2\活性污泥离心浓缩的技术参数.jpg插图2\转盘式离心机.jpg插图2\螺旋式离心机.jpg插图2\离心脱水机1.jpg四、污泥消化（一）厌氧消化原理与功能通过厌氧和兼氧微生物的作用，分解污泥中有机质的过程。

消化后寄生虫卵、病原菌、病毒等大大减少；体积减少60－70%；回收沼气；有机氮转化为氨，提高肥效。

（二）分类插图2\低负荷消化池示意图.jpg插图2\高负荷消化池示意图.jpg插图2\两级厌氧消化池示意图.jpg（三）厌氧消化系统的组成组成：1、消化池；2、进、排泥系统；3、搅拌系统；4、加热系统；5、集气系统。

1、消化池插图2\消化池形状.jpg2、进、排泥系统插图2\进排泥系统示意图.jpg3、搅拌系统插图2\搅拌系统示意图.jpg4、加热系统插图2\池内加热系统示意图.jpg插图2\池外加热系统示意图.jpg5、集气系统插图2\低压浮盖式湿式气柜系统示意图.jpg五、沼气的应用（一）沼气的组成插图2\沼气产生系数.jpg沼气成份典型数据：插图2\沼气成分.jpg（二）沼气系统的组成组成：1、集气室；2、输配系统；3、净化单元；4、储气柜；5、阻火器；6、用气设备。

1、集气室直径大于4m，集气罩高度大于2m，气体出口高于3m。

2、输配系统气管直径大于100mm，流速8 m/s，0.5%坡度坡向气流方向，最低处设凝结水罐。

插图2\冷凝水器结构图.jpg3、净化单元脱硫：沼气气体中H2S 含量不得超过20mg/m3。

干法（氧化铁、活性炭法）插图2\沼气干式脱硫（氧化铁法）.jpg湿法（碱法、碱法再生、水吸收法、脱硫剂法）插图2\沼气湿法脱硫1.jpg生物脱硫。

脱硫：沼气气体中H2S 含量不得超过20mg/m3。

干法（氧化铁、活性炭法）第一步: Fe2O3 · H2O + 3 H2S = Fe2S3 + 4 H2O (脱硫)第二步: Fe2S3 + 3/2 O2 + 3 H2O = Fe2O3 · H2O + 2 H2O + 3 S(再生)湿法（碱法、脱硫剂法）碱法：H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3(1)CO2 + Na2CO3 + H2O = 2 NaHCO3(2)NaHS + NaHCO3+0.5O2= Na2CO3 +H2O+S (3) 脱硫剂法：2H2S + O2 =2 S + 2H2O真正反应：HS– + 1/2 O2 ===>S + OH–生物脱硫。

EnvironTec生物脱硫塔将一定量的空气导入含有硫化氢的沼气中，混合气体通过EnvironTec生物脱硫塔去除硫化氢。

在反应器内部安装有特殊的塑料填料，它们为脱硫细菌繁殖提供充分的空间。

营养液的循环使填料保持潮湿状态，并且补充脱硫细菌生长繁殖所需的营养。

专属菌种(如丝硫菌属或者硫杆菌属)，借助营养液在填料中繁殖。

在这种情况下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，进而转化为稀硫酸。

专门氧化硫化氢的好氧菌(比如丝硫菌属或者硫杆菌属)，借助营养液开始在填料中繁殖。

在这种情况下，他们从混合沼气中吸收硫化氢，并将他们转化为单质硫，进而转化为硫酸，化学反应式如下：H2S + 2O2=H2SO42H2S + O2 =2 S + 2H2OS + H2O + 1.5 O2=H2SO4生成的硫酸在营养液的缓冲中和作用下，与营养液一起排出系统，此过程周而复始。

生物脱硫原理图：沼气出口营养液沼气进口空气1 反应塔 5 营养液供应9 热交换器13 营养液液位控制器2 填料 6 稀释用水10 气体分析仪14 空气流量计3 沼气入口7 营养液11 pH 控制仪15 营养液废液排出口4 空气供应8营养液泵12 温度计16安全流量控制开关沼气(3)进入反应器(1)底端，并从底端穿过填料层到达顶部。

空气(4)通过变频控制精确添加。

尾气成分分析仪(10)对余氧浓度监控并与空气风机连锁。

循环液通过循环泵(8)循环喷淋。

液位开关(13)控制整体的液位平衡。

为了保证细菌的最佳活性，采用热交换器(9)和温度监测(12)对系统温度调节控制。

pH仪(11)用于控制营养液的质量(酸碱度)，例如当pH低于设定值时，新鲜的营养液(5)和稀释用水(6)自动加入脱硫塔中，在此同时，废液(15)自动排出，并保持液位平衡。

Shell-Paques 脱硫技术工艺原理：含H2S 的气体在吸收塔内与含有硫细菌的碱性水溶液逆向接触, H2S溶解在碱液中并随碱液进入生物反应器(专利设备)中。

在生物反应器充气环境下，硫化物HS-被硫磺杆菌系细菌氧化成元素硫。

硫磺以料浆的形式从生物反应器中取出，可通过进一步干燥成粉末，或经熔融生成商品硫磺。

通常，在生物反应器和吸收塔之间需要设置一缓冲罐(当进料气压力大于4 bara)，以减少溶液中以分子存在的H 2S 。

Shell-Paques 工艺的主要特点是所形成的生物硫磺亲水性好，这样保证了工艺过程中硫磺不会堵塞设备。

该工艺中循环溶液的悬浮硫浓度为5-15 g/L。

从目前，全世界也开车50多套的Shell-Paques 装置还未发现悬浮硫堵塞设备的现象。

工艺化学：一定压力的含H2S气体进入吸收塔, H2S被碱性溶剂吸收，其主要反应如下:1.H2S 吸收H2S + OH– <===> HS–+ H2O2. H2S 吸收H2S + CO32– <===> HS–+ HCO3–3. CO2吸收CO2 + OH– <===> HCO3–4. 碳酸盐的形成HCO 3– + OH–<===> CO32– + H2O吸收了H2S的碱性溶液进入生物反应器后，主要反应如下:5. 硫磺的产生HS– + 1/2 O2 ===>S + OH–6. 硫酸盐的产生HS–+ 2O2 + OH– ===> SO42– + H+ (该反应发生几率在5%以下)7. 碳酸盐的分解CO 32– + H2O ===> HCO3– + OH–8. 重碳酸氢盐的分解HCO 3– ===> CO2 + OH–谢尔—帕克工艺的技术核心是：专利设计的生物反应器。