第八章污泥的处理

减少体积 减量化第八章污泥的处理减少有机物的含量目的稳定化消除恶臭无害化资源化基本流程：生污泥浓缩消化机械脱水最终处理焚烧

内容 • 污泥的分类、性质与排除 • 污泥浓缩 • 污泥的厌氧消化 • 污泥的好氧消化 • 污泥的机械脱水 • 污泥的最终处置与利用

§8.1 污泥的分类、性质与排除 一、污泥的分类、性质及指标 • 污泥的分类与性质污泥按成分沉渣初次沉淀污泥生污泥剩余活性污泥按来源腐殖污泥熟污泥消化污泥化学污泥

污泥的性质指标 • 污泥含水率（p）：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数。例：污泥体积为V1，含水率为99％，浓缩为含水率为96％时，求V2 ？

挥发性固体和灰分：MLSS、MLVSS MLVSS（有机物）=MLSS-灰分（无机） • 可消化程度：Rd 可降解（厌氧消化）有机物占总有机物的比例 • 湿污泥比重与干污泥比重：γ

污泥的肥分 • 污泥重金属离子含量 • 污泥的流动特性与输送 • 流动特性：粘性大，阻力大，其输送管道最小设计流速为1.0～2.0m/s。 • 输送方法：管道、卡车、驳船 • 输送设备：隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、柱塞泵、PW型、PWL型离心泵

※ §8.2 污泥浓缩 一、浓缩目的与对象 • 目的：减容污泥中的水分吸附水空隙水（70％）毛细水（20％）颗粒内部水 • 浓缩对象：降低污泥中的空隙水 • 方法分类：重力浓缩和气浮浓缩 10％

二、污泥重力浓缩 1. 原理：压缩沉淀 2. 固体通量理论 • 固体通量(G)：单位时间内，通过单位面积的固体重量，kg/(m2·h) 固体总通量： GT＝ Gu+ Gi Gu—下流固体通量；kg/(m2﹒h) Gi—自重压密固体通量；kg/(m2﹒h)

下流固体通量Gu ： Gu＝u﹒Ci u—向下流流速；u=Qu/A 一般为0.25～0.51 m/h G GL 自重压密固体通量Gi ： Gi＝vi﹒Ci vi—固体浓度为Ci时的液面沉速；m/h C CL GT＝(vi+u)Ci

极限固体通量（GL）：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GL，其它断面的固体通量都大于GL。极限固体通量（GL）：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GL，其它断面的固体通量都大于GL。进入的固体通量应≤ GL 浓缩时间不小于12h

3. 连续流重力浓缩池的基本构造与形式 • 基本构造 • 形式：辐流式、竖流式、多斗式等。三、污泥气浮浓缩 1. 原理：黏附污泥气泡压缩空气溶入污水减压释放气泡＋污泥颗粒分离上浮

2. 工艺流程： • 全溶气气浮 • 部分溶气气浮 • 回流加压溶气气浮 • 气浮浓缩池的构造和形式 • 圆形：深度不小于3m • 矩形：长：宽＝3：1～4：1 深宽比≥0.3，有效水深3～4m 水平流速：4～10mm/s 处理能力小于100m3/h时，多采用矩形池；处理能力大于100m3/h，小于1000m3/h时，多采用圆形幅流式。

气浮浓缩池的设计 面积、高度、空气量、溶气罐压力 (1) 溶气比（气固比）：气浮时有效空气重量与污泥中固体重量之比 Aa/S 一般为0.005～0.06，常用0.03～0.04 无回流：有回流：

(2) 水力负荷： 有回流：1.0～3.6 m3/(m2﹒h) 无回流：0.5～1.8 m3/(m2﹒h) (3) 表面积： A=Q0/q； A=Q0（R＋1）/q (4) 溶气罐的容积：一般按加压水停留1～3min计算压力0.2～0.4MPa，溶气效率50％～80％，径高比：1：(2~4）四、其它浓缩方法 • 离心浓缩；2. 离心筛网；3. 微孔过滤机

水解乙酸产氢、产乙酸产甲烷 H2 发酵细菌产氢、产乙酸细菌产甲烷细菌 CO2 ※§8.3 污泥的厌氧消化 ※ 一、厌氧消化机理 • 三阶段理论 • 水解发酵阶段 • 产氢产乙酸段 • 产甲烷段较高级的有机酸有机物质 CH4

※ 产甲烷菌特点： • 对pH值敏感 • 对温度敏感 • 世代周期长 • 专一性强 • 专性厌氧

二、厌氧消化的影响因素 • 温度 • 中温消化（30～36℃），约20～30d • 高温消化（50～ 53℃），约10～15d • 生物固体停留时间（污泥龄）与负荷 ※ 投配率：每日投加新鲜污泥体积占消化池有效容积的百分数。

※ n一般取5％～8％ 投配率↑，pH值↓，污泥消化率↓，产气率↓；投配率↓，消化率↑，产气率↑，池容↑。 • 搅拌和混合作用：生污泥、消化污泥混合；温度、底物、微生物分布均匀，防止结壳；加速消化气释放

营养与C/N比 C/N比高，pH值↓，缓冲能力↓，细胞氮量不足； C/N比低，pH值↑，氨积累，抑制消化。 C/N比：10～20：1 • 有毒物质重金属离子，S2－离子，氨 • 酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用产氢、产乙酸菌：pH＝5～6.5 产甲烷菌：pH＝6.6～7.5 消化系统中保持碱度在2000mg/L以上。

三、消化池的构造与设计 • 池形：圆柱形、蛋形（适用于大型污水处理厂） • 构造和设计构造： • 投配、排泥和溢流系统 • 沼气收集与贮存设备 • 搅拌设备泵加水射器搅拌、联合搅拌、沼气搅拌 • 加温设备设计：消化池容积计算、热工计算、加温设备、搅拌方式与功率、沼气产量及贮气柜计算

四、两级与两相厌氧消化 • 两级消化：按沼气产生规律设计 • 第一级：加温，搅拌，收集沼气（约80％）； • 第二级：无加温与搅拌设备，依靠第一级污泥余热，消化温度为20～26℃，产气约20％，不收集。 • 两相消化：根据厌氧消化机理设计 • 第一相：水解发酵和产氢产乙酸两阶段在一个池内； • 第二相：产甲烷段在一池内。

§8.4 污泥的好氧消化 一、机理使污泥处于内源呼吸期二、特点 • 优点： • 可生物降解有机物的降解程度高； • 上清夜BOD浓度低； • 消化污泥量少、无臭、稳定、易脱水； • 消化后污泥肥分高，易被植物吸收； • 运行管理方便、简单。

缺点： • 能耗多、运行费用高； • 不能回收沼气； • 有机物分解随温度波动大； • 消化后污泥浓缩时上清夜SS浓度高。

§8.5 污泥的脱水 一、污泥的自然干化（干化场） 1. 干化场的分类与构造 • 自然滤层干化场：适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区。 • 人工滤层干化场：人工铺设（敞开式、有盖式）不透水层、排水管道系统、滤水层、隔墙与围堤、顶盖

2. 脱水特点及影响因素 • 脱水特点：渗透（开始2～3d）、蒸发（数周）、人工撇除 • 影响因素：污泥性质气候条件 3. 干化场的设计与计算总面积：面积污泥负荷 m3/(m2﹒a)、m/a 划分块数

二、机械脱水前预处理 • 目的：改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果与设备的生产能力。 • 方法：化学调节法、热处理法、冷冻法及淘洗法。 • 化学调节法原理：加入混凝剂、助凝剂等化学药剂，降低污泥比阻，改善脱水性能。污泥比阻：单位过滤面积上，单位干重污泥所具有的阻力称污泥比阻

热处理法 • 原理：加热破坏胶体颗粒稳定性，污泥内部水与吸附水被释放，比阻降低，寄生虫卵、致病菌与病毒可被杀灭。 • 适用范围：初沉污泥、消化污泥、活性污泥、腐殖污泥及其混合污泥； • 分类：高温加压和低温加压两种。 • 冷冻法 • 原理：冷冻－融解使污泥颗粒的结构被彻底破坏，脱水性能大大提高，可直接进行机械脱水。

淘洗法 • 原理：利用污水处理厂的出水和自来水等把消化污泥中的碱度洗掉以便节省混凝剂用量。三、机械脱水的基本原理 • 基本原理：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。 • 方法类型：按造成压力差推动力的不同分为4种。 • 干化脱水：依靠污泥本身厚度的静压力； • 真空吸滤脱水：过滤介质一面造成负压；适用于初沉污泥、消化污泥

压滤脱水：加压污泥把水分压过介质； • 离心脱水：造成离心力。四、污泥的干燥与焚烧

§8.6 污泥最终处置与利用 一、农肥利用与土地处理 • 污泥的农肥利用 • 条件：① 满足卫生学要求； • 重金属含量应满足农用标准； • 总氮含量不能太高。 • 土地处理 • 方式：改造土壤；污泥专用处理场

二、污泥堆肥 • 基本原理一般采用好氧条件，利用嗜温菌、嗜热菌的作用，分解污泥中有机物质并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分。 • 两阶段：一级堆肥和二级堆肥 • 一级堆肥：发热、高温消毒及腐熟。 • 二级堆肥：自然堆放，进一步熟化、干燥、成粒

堆肥成熟的标志：物料呈黑褐色、无臭味、手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖，病原菌、寄生虫卵、病毒及植物种子均被杀灭，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。堆肥成熟的标志：物料呈黑褐色、无臭味、手感松散、颗粒均匀、蚊蝇不繁殖，病原菌、寄生虫卵、病毒及植物种子均被杀灭，氮、磷、钾等肥效增加且易被作物吸收。 • 污泥单独堆肥 • 污泥与城市垃圾混合堆肥三、污泥制造建筑材料生化纤维板、混凝土、砖

四、污泥裂解 五、污泥填地与填海造地

第八章 污 泥 的 处 理