1、第第十九十九章章 污泥的处理与处置污泥的处理与处置 污泥处理占污水厂全部建设费用的污泥处理占污水厂全部建设费用的20%20%50%50%，甚至，甚至70%70%。污泥含大量污泥含大量有害有毒物质有害有毒物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等；也含有机物及重金属离子等；也含有有用物质有用物质如植物营养素如植物营养素(氮、磷、钾氮、磷、钾)、有机物及水分等。有机物及水分等。污泥处理污泥处理：污泥减容、减量、稳定以及无害化的过程。污泥减容、减量、稳定以及无害化的过程。污泥处理的目的：污泥处理的目的：降低含水率，使其流态变为固态，同时减少数量
2、；降低含水率，使其流态变为固态，同时减少数量；稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。污泥处理和处置污泥处理和处置就是通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不就是通过适当的技术措施，使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。损害环境的形式重新返回到自然环境中。污泥处置污泥处置：经处理后的污泥或污泥产品在环境中或长期利用中达到长期：经处理后的污泥或污泥产品在环境中或长期利用中达到长期稳定，并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式。稳定，并对人体健康和生态环境不产生有害影响的最终消纳方式。污泥处置的目的
3、污泥处置的目的：使有毒有害物质得到妥善处理或利用；使有毒有害物质得到妥善处理或利用；使有用物质得到综合利用，变害为利。使有用物质得到综合利用，变害为利。第一节第一节 污泥的来源与特性、数量污泥的来源与特性、数量一、污泥的来源一、污泥的来源按来源不同分为：按来源不同分为：初次沉淀污泥初次沉淀污泥 ：来自初次沉淀池。来自初次沉淀池。剩余活性污泥：剩余活性污泥：来自活性污泥法后的二次沉淀池。来自活性污泥法后的二次沉淀池。腐殖污泥：腐殖污泥：来自生物膜法后的二次沉淀池。来自生物膜法后的二次沉淀池。（以上（以上3 3种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥）种污泥可统称为生污泥或新鲜污泥）消化污泥：消化污泥：生污
4、泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后，称为消化污泥或熟污泥。污泥。化学污泥：化学污泥：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥。用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物称为化学污泥。城市污水厂所产生的污泥量约为处理水体积的1%左右（0.5%1.5%）,含水率99.2%左右。污水厂工艺流程污水厂工艺流程二、污泥性质二、污泥性质表征参数表征参数1 1、含水率与含固率、含水率与含固率：含水率是污泥中水含量的百分数；：含水率是污泥中水含量的百分数；含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数。含固率则是污泥中固体或干泥含量的百分数。含水率在含水率在85以上呈流态，以
5、上呈流态，65 85时呈塑态，低于时呈塑态，低于60呈固态呈固态当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：11001002122121ccPPWWVVV、W、c：污泥含水率为：污泥含水率为p时的污泥体积、重量、与固体物浓度时的污泥体积、重量、与固体物浓度该公式只适用于污泥含水率大于该公式只适用于污泥含水率大于65%的情形的情形%100污泥总质量污泥所含水分质量p污泥体积、相对密度与含水率的关系污泥体积、相对密度与含水率的关系)100(PmVwssmw污泥中固体的质量，污泥中固体的质量，kg水的密度，水的密度，kg/m3 污泥的相对密度，污泥
6、的相对密度，指污泥的质量与同体指污泥的质量与同体积水质量的比值。积水质量的比值。2121)100(100PP若污泥中只含有一种固体成分，且含水率已知则：若污泥中只含有一种固体成分，且含水率已知则：niiiw11iwi污泥中第污泥中第i项组分的质量分数项组分的质量分数污泥中第污泥中第i项组分的相对密度项组分的相对密度2、污泥的脱水性能：用污泥比阻或毛细吸水时间衡量 污泥比阻（r）：指在一定压力下，在单位过滤界面上，单位重量的干污泥所受到的阻力。)(ddmc2ARVrpAtV 当当p p为常数值时，可积分并整理成为下式：为常数值时，可积分并整理成为下式：pARVpArVtm)2(2c22bpArb
7、pAr2c2t t/V V与与V V呈直线关系，其斜率为：呈直线关系，其斜率为：毛细吸水时间毛细吸水时间(CST)其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗其值等于污泥与滤纸接触时，在毛细管的作用下，水分在滤纸上渗透透1cm1cm长度的时间，以秒计。长度的时间，以秒计。CSTCST值测定装置示意图值测定装置示意图 3 3、挥发性固体和灰分挥发性固体和灰分:挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物 含量，含量，也称灼烧减量，灰分则表示无机物含量，又称灼烧残渣。也称灼烧减量，灰分则表示无机物含量，又称灼烧残渣。4 4、污泥的可消化程度污泥的可消化程度
8、:污泥中的有机物，是消化处理的对象，其中大部分污泥中的有机物，是消化处理的对象，其中大部分能被消化分解，其余部分和无机物不易或不能被消化分解。常用可消能被消化分解，其余部分和无机物不易或不能被消化分解。常用可消化程度来表示污泥中被消化分解的有机物数量。化程度来表示污泥中被消化分解的有机物数量。5 5、污泥的比重污泥的比重:污泥的重量为其中所含水分重量与于固体重量之和。污泥污泥的重量为其中所含水分重量与于固体重量之和。污泥的比重等于污泥重量与同体积水重量之比。的比重等于污泥重量与同体积水重量之比。6 6、污泥的肥分污泥的肥分:污泥中含有氮、磷、钾等营养物和植物生长所必需的其他污泥中含有氮、磷、钾
9、等营养物和植物生长所必需的其他微量元素。污泥中的有机腐殖质是良好的土壤改良剂。微量元素。污泥中的有机腐殖质是良好的土壤改良剂。7 7、污泥的燃烧值污泥的燃烧值:污泥中的主要成分是有机质污泥中的主要成分是有机质,可供燃烧可供燃烧,回收热值。回收热值。三、污泥量三、污泥量计算城市污水厂的污泥量时，一般以下表所列的经验数据为基础。污泥种类污泥量/(Lm-3)含水率/%密度/(kgL-1)沉砂池的沉砂0.03601.5初次沉淀池污泥14259597.51.0151.02二次沉淀池污泥生物膜法7996981.02活性污泥法102199.299.61.0051.008公式估算方法公式估算方法（1）初沉污泥
10、量)100(101003V0PqV1000SNV 式中：式中：V初沉污泥量，初沉污泥量，m3/d；qv污水流量，污水流量，m3/d；沉淀池中悬浮物的去除率，沉淀池中悬浮物的去除率，%；0进水中悬浮物浓度，进水中悬浮物浓度，mg/L；P污泥含水率，污泥含水率，%；污泥密度，以污泥密度，以1000kg/m3计；计；S每人每天产生的污泥量每人每天产生的污泥量,一般采用一般采用0.30.8L/（d人）人）;N设计人口数，人。设计人口数，人。(2)剩余活性污泥量(活性污泥法)a)剩余活性污泥量以VSS(挥发性固体)计:VKYqPXdSeSOVX)(b)剩余活性污泥量以SS计:fPPXSSc)剩余活性污泥
11、量以体积计:PPV)100(100SSSS第二节第二节 污泥浓缩污泥浓缩1、污泥中的水分、污泥中的水分 (1)(1)游离水游离水:存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的泥水分的7070左右。这部分水左右。这部分水一般借助外力可与泥粒分离一般借助外力可与泥粒分离。(2)(2)毛细水毛细水:存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的存在于污泥颗粒间的毛细管中，称为毛细水，约占污泥水分的2020左右。左右。有可能用物理方法分离出来。有可能用物理方法分离出来。(3)(3)内部水内部水:黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在
12、于其内部黏附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部(包括生物细胞内包括生物细胞内的水的水)的内部水，约占污泥中水分的的内部水，约占污泥中水分的1010左右。左右。只有干化才能分离，但也不完全。只有干化才能分离，但也不完全。一、污泥中的水分及其对污泥处理的影响降低含水率的方法降低含水率的方法浓缩法：浓缩法：降低污泥中的间隙水（浓缩是为了减容）降低污泥中的间隙水（浓缩是为了减容）脱水和自然干化法：脱水和自然干化法：脱去毛细水脱去毛细水干燥与焚烧法：干燥与焚烧法：吸附水和内部水吸附水和内部水2.污泥中的水分对污泥处理的影响污泥中的水分对污泥处理的影响污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。
13、污泥处理的方法常取决于污泥的含水率和最终的处置方式。方方 法法重力浓缩重力浓缩气浮浓缩气浮浓缩离心浓缩离心浓缩 污泥浓缩的目的是在进行消化或脱水之前，尽量污泥浓缩的目的是在进行消化或脱水之前，尽量将多余的水分从污将多余的水分从污泥中分离泥中分离。一般来说，污泥浓缩可有效减少污泥处理后续单元，如消化、脱水一般来说，污泥浓缩可有效减少污泥处理后续单元，如消化、脱水所需的处理容量，而后续单元因容积减少所节省的成本，远高于污泥所需的处理容量，而后续单元因容积减少所节省的成本，远高于污泥浓缩单元的设置与运行费用，因此设置浓缩单元的设置与运行费用，因此设置污泥浓缩单元有助于降低污泥污泥浓缩单元有助于降低污
14、泥处理成本处理成本。二、重力浓缩主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。主要用于浓缩剩余活性污泥及初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。1.间隙式污泥浓缩池：主要用于小型污水处理厂间隙式污泥浓缩池：主要用于小型污水处理厂2.连续式污泥浓缩池：用于大中型污水处理厂连续式污泥浓缩池：用于大中型污水处理厂 重力浓缩单元用于处理纯的初沉污泥，可将重力浓缩单元用于处理纯的初沉污泥，可将1 13 3的初沉污泥浓缩至的初沉污泥浓缩至1010；若用于处理初沉和活性污泥的混合污泥，其浓缩污泥固体含量将随着活性污若用于处理初沉和活性污泥的混合污泥，其浓缩污泥固体含量将随着活性污泥所占比例的增加而降
15、低。泥所占比例的增加而降低。目前污泥浓缩的设计趋势，大致是以目前污泥浓缩的设计趋势，大致是以重力浓缩处理初沉污泥，以气浮浓缩处重力浓缩处理初沉污泥，以气浮浓缩处理活性污泥，理活性污泥，然后对混合浓缩污泥，进行后续处理。然后对混合浓缩污泥，进行后续处理。设计参数及定义设计参数及定义(1)(1)固体通量固体通量:浓缩池的固体通量是指单位时间内通过浓缩池单位表面积浓缩池的固体通量是指单位时间内通过浓缩池单位表面积的固体重量。单位为的固体重量。单位为kg/(mkg/(m2 2 h)h)（公斤数指干固体重量）公斤数指干固体重量）;(2)(2)水面积负荷水面积负荷:单位时间内，单位浓缩池表面积溢流的上清溶
16、液流量单位时间内，单位浓缩池表面积溢流的上清溶液流量.单位为单位为mm3 3/(m/(m2 2 h)h);(3)(3)污泥容积比污泥容积比SVR:SVR:浓缩池体积与每日排出的污泥体积之比浓缩池体积与每日排出的污泥体积之比,表示固体表示固体物在浓缩池中的平均停留时间。这样就可设计出所要求的浓缩池面积、物在浓缩池中的平均停留时间。这样就可设计出所要求的浓缩池面积、有效容积及深度。有效容积及深度。重力浓缩理论及连续式重力浓缩池的设计重力浓缩理论及连续式重力浓缩池的设计（1）重力浓缩理论）重力浓缩理论迪克（迪克（Dick）理论）理论 固体通量固体通量单位时间内，通过单位面积的固体重量单位时间内，通过
17、单位面积的固体重量kg/m.h称为向下流称为向下流固体通量。固体通量。通过浓缩池任一浓缩断面通过浓缩池任一浓缩断面i的固体通量的固体通量G等于向下流固体通量等于向下流固体通量Gu和自重和自重压密固体通量压密固体通量Gi之和。之和。底流牵动通量底流牵动通量 Gu=uCi式中式中 Ci通过通过1-1断面的污泥固体浓度断面的污泥固体浓度(kg/m)；u向下流流速向下流流速(m/h)自重压密固体通量（固体舒流通量）自重压密固体通量（固体舒流通量）Gi=ViCi Vi为固体浓度为为固体浓度为Ci时的界面沉速，当时的界面沉速，当Ci500mg/l 时，不会出现泥水分离，时，不会出现泥水分离，Cm形成泥水分
18、离的最形成泥水分离的最 低沉速低沉速 当当u为定值时，为定值时，Gu与与Gi成直线关系成直线关系总固体通量总固体通量 G=G=G Gu u+G+Gi i=uCuCi i+V+Vi iC Ci i=C Ci i(u+V(u+Vi i)极限固体浓度（极限固体浓度（C CL L）固体浓度大于固体浓度大于C CL L，通不过此界面，通不过此界面 极限固体通量（极限固体通量（G GL L）在浓缩池的深度方向，必存在一个控制断面，这在浓缩池的深度方向，必存在一个控制断面，这个个控制断面的固体通量最小控制断面的固体通量最小。浓缩池的设计断面面积浓缩池的设计断面面积 AQAQ0 0C C0 0/G/GL L
19、A A浓缩池面积浓缩池面积 QQ0 0入流污泥浓度入流污泥浓度mm/h/h C C0 0入固体浓度入固体浓度kg/hkg/h G GL L极限固体通量极限固体通量kg/mkg/m.h.h 静态试验的方法静态试验的方法分析连续式重力浓缩池的方法分析连续式重力浓缩池的方法 前提：工作达到平衡前提：工作达到平衡固体浓度固体浓度C Ci i的断面位置是稳定的的断面位置是稳定的 Q0C0=QuCu+QeCe Gi i=Vi i/(1/Ci i-1/Cu)Ai=Q0C0/Gi i=Q0 0C0 0(1/Ci i-1/Cu u)/Vi i Q0、C0为已知数据为已知数据 C Cu u要求达到的浓所污泥浓度要
20、求达到的浓所污泥浓度 V Vi i可根据上述试验求得可根据上述试验求得肯奇理论（肯奇理论（kunchkunch）前提前提物质颗粒群成层沉淀时，某层污泥的沉降速度，是该层颗粒污泥浓度物质颗粒群成层沉淀时，某层污泥的沉降速度，是该层颗粒污泥浓度的函数（固体浓度速度关系式）的函数（固体浓度速度关系式）肯奇公式肯奇公式C Ci i=C=C0 0H H0 0/(H/(Hi i+V+Vi it ti i)V)Vi i=(H=(Hi i-H Hi i)t)ti i C Ci i界面高度为界面高度为H Hi i时的污泥固体浓度时的污泥固体浓度 H Hi it t i i时的污泥界面速度时的污泥界面速度科伊科伊
21、克里维什理论克里维什理论连续式污泥浓缩池：一般为竖流式或辐流式。连续式污泥浓缩池：一般为竖流式或辐流式。三、气浮浓缩法 气浮浓缩是利用固体与水的气浮浓缩是利用固体与水的密度差密度差而产生的浮力，使固体上浮，达到而产生的浮力，使固体上浮，达到固液分离，实现固体浓缩的目的。固液分离，实现固体浓缩的目的。对于密度对于密度小于小于1 g/cm1 g/cm3 3固体，可以直接进行上浮分离；固体，可以直接进行上浮分离；对密度对密度大于大于1g/cm1g/cm3 3的固体，则可通过减小其密度，从而实现固液分离。的固体，则可通过减小其密度，从而实现固液分离。一般采用将气泡附着在污泥颗粒周围的方法，降低固体密度
22、，产生上一般采用将气泡附着在污泥颗粒周围的方法，降低固体密度，产生上浮的动力，达到浓缩的目的。浮的动力，达到浓缩的目的。气浮浓缩装置主要由三部分组成，即布气或溶气系统、溶气释放系统气浮浓缩装置主要由三部分组成，即布气或溶气系统、溶气释放系统（存在于加压溶气气浮中）及气浮分离系统。（存在于加压溶气气浮中）及气浮分离系统。污泥负荷：污泥负荷：单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位单位时间内，通过气浮池断面的干固体量，单位:kg/m:kg/m2 2.h,.h,kg/mkg/m2 2.d.d。气固比：气固比：溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩的固体量之重量比，常用溶气水经减压释放出的空气量与需浓缩
23、的固体量之重量比，常用AsAs表示；用于污泥浓缩一般取：表示；用于污泥浓缩一般取：0.01-0.040.01-0.04。水力负荷：水力负荷：单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位单位时间内，通过气浮池断面的处理水量，单位:m:m3 3/m/m2 2.h,.h,mm3 3/m/m2 2.d,.d,一般一般40-80m40-80m3 3/m/m2 2.d,2-3.5 m.d,2-3.5 m3 3/m/m2 2.h.h。回流比：回流比：加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以加压溶气水量与需要浓缩的污泥量的体积比，通常以R R表示，用于表示，用于污水处理污水处理25255050，用于污泥浓
24、缩需计算确定。，用于污泥浓缩需计算确定。主要设计参数主要设计参数气浮池污泥负荷气浮池污泥负荷污泥种类污泥种类负荷负荷/（kgkg.m m-2.-2.d d-1-1)空气曝气的活性污泥空气曝气的活性污泥25257575空气曝气的活性污泥经沉淀后空气曝气的活性污泥经沉淀后5050100100纯氧曝气的活性污泥经沉淀后纯氧曝气的活性污泥经沉淀后606015015050%50%的初沉污泥的初沉污泥+50%+50%的活性污泥经沉淀后的活性污泥经沉淀后100100200200初次沉淀池污泥初次沉淀池污泥至至260260四、机械浓缩 机械浓缩设备主要形式有：机械浓缩设备主要形式有：转鼓式浓缩机、螺旋式浓缩机
25、、带式浓转鼓式浓缩机、螺旋式浓缩机、带式浓缩机、离心式浓缩机缩机、离心式浓缩机。前三种是借助于自然重力场的作用前三种是借助于自然重力场的作用(重力式浓缩机重力式浓缩机)通过投加化学絮通过投加化学絮凝药剂来抵消水分子间结合力的。凝药剂来抵消水分子间结合力的。后一种是借助于人工重力场的作用进行污泥后一种是借助于人工重力场的作用进行污泥“液相液相”和和“固相固相”分离的机械。分离的机械。浓缩过程一般需要添加浓缩过程一般需要添加PFSPFS（聚合硫酸铁），（聚合硫酸铁），PAMPAM（聚丙烯酰胺）（聚丙烯酰胺）等助凝剂。等助凝剂。离心浓缩法：离心浓缩法：利用污泥中固、液相密度不同，在高速旋转的离心机中
26、受利用污泥中固、液相密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的。到不同的离心力而使两者分离，达到浓缩的目的。效果指标3min停留时间，出泥含固率可达到停留时间，出泥含固率可达到4固体回收率固体回收率浓缩后污泥的固体总量与入浓缩后污泥的固体总量与入流污泥中的固体总量的比值流污泥中的固体总量的比值目前用于污泥浓缩的离心分离设备有倒锥式、螺旋式和筐式三种目前用于污泥浓缩的离心分离设备有倒锥式、螺旋式和筐式三种高速旋转的离心机高速旋转的离心机贮泥斗转鼓式浓缩机污泥泵 混合器滤液冲洗水药剂污泥浓缩污泥转鼓式浓缩机工作系统图转鼓式浓缩机工作系统图图 9.12 转 筒 式 离
27、 心 机污 泥分 离 液泥 饼41237651 变 速 箱；2 转 筒；3 罩 盖；4 螺 旋 输 送 器；5 轴 承；6 空 心 轴；7 驱 动 轮螺旋卸料离心机带式浓缩机示意图带式浓缩机示意图 进泥滤液真空泵絮凝反应器污泥带式浓缩机冲洗水喷头浓缩污泥泵污泥种类污泥种类入流污泥入流污泥含固率含固率/%/%浓缩后污泥含浓缩后污泥含固率固率/%/%高分子聚合物需要高分子聚合物需要量量/（g g.kgkg-1-1污泥干固污泥干固体）体）固体物质固体物质回收率回收率/%/%剩余活性污泥剩余活性污泥0.50.5-1.5-1.58 8-10-100 08585-90-900.50.5-1.5-1.590
28、90-95-95厌氧消化污泥厌氧消化污泥1 1-3-38 8-10-100 08080-90-900.50.5-1.5-1.59090-95-95普通生物滤池普通生物滤池污泥污泥2 2-3-38 8-9-90 09090-95-959 9-11-110.750.75-1.5-1.59595-97-97转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数转筒式离心机用于污泥浓缩的运行参数第三节第三节 污泥的稳定污泥的稳定污泥稳定污泥稳定：利用化学方法或者生化方法降解污泥中的有：利用化学方法或者生化方法降解污泥中的有机固体机固体,使污泥更为稳定使污泥更为稳定(减少臭味及腐败减少臭味及腐败),且更容易脱水。且更容易脱
29、水。稳定的目的：稳定的目的：1 1、减少病原体；、减少病原体；2 2、消除气味；、消除气味；3 3、抑制、减轻或消除生物腐化性。、抑制、减轻或消除生物腐化性。一般，如果直接进行污泥脱水焚烧等，不需要稳定处理。一般，如果直接进行污泥脱水焚烧等，不需要稳定处理。稳定污泥的常用方法是稳定污泥的常用方法是消化法（厌氧生物处理）消化法（厌氧生物处理）。对于小型污水厂还有：对于小型污水厂还有：好氧法好氧法：曝气池中进行，加长曝气时间（：曝气池中进行，加长曝气时间（10-2010-20天）天）氯氧化法氯氧化法：封闭容器中加入氯气，杀毒、灭菌。：封闭容器中加入氯气，杀毒、灭菌。石灰稳定法石灰稳定法：投加足量石
30、灰，使：投加足量石灰，使pHpH高于高于1212，抑制细菌。，抑制细菌。热处理法热处理法：高温、高压杀死微生物，破坏污泥结构，改善脱水性能。：高温、高压杀死微生物，破坏污泥结构，改善脱水性能。厌氧消化是最通用的污泥稳定方法。其主要厌氧消化是最通用的污泥稳定方法。其主要处理对象处理对象是初沉污泥、腐殖污是初沉污泥、腐殖污泥、剩余活性污泥以及高浓度活性污泥工业污水。泥、剩余活性污泥以及高浓度活性污泥工业污水。一、污泥的厌氧消化一、污泥的厌氧消化首先首先,污泥中的复杂有机物污泥中的复杂有机物,如脂肪、蛋白质及多糖，通过兼性微生物或厌氧如脂肪、蛋白质及多糖，通过兼性微生物或厌氧微生物的作用，水解为较小
31、分子的有机物（如三羧酸甘油酯、脂肪酸、氨微生物的作用，水解为较小分子的有机物（如三羧酸甘油酯、脂肪酸、氨基酸及糖类等），并通过微生物发酵或其他代谢作用将上述有机物进一步基酸及糖类等），并通过微生物发酵或其他代谢作用将上述有机物进一步分解成挥发酸或醇类分解成挥发酸或醇类（酸性发酵阶段）（酸性发酵阶段）。厌氧菌进一步将挥发酸或醇类转化为甲烷和二氧化碳等而达到最终稳定厌氧菌进一步将挥发酸或醇类转化为甲烷和二氧化碳等而达到最终稳定（甲烷发酵阶段）（甲烷发酵阶段）。两个步骤两个步骤目的：目的：污泥中的挥发性固体的量降低污泥中的挥发性固体的量降低40左右。左右。过程：过程：水解、酸化、产乙酸、产甲烷。水解
32、、酸化、产乙酸、产甲烷。控制过程：控制过程：固态物的水解、液化、产甲烷。固态物的水解、液化、产甲烷。优点：优点：产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤调节剂、杀死致病菌。产生能量、使污泥固体总量减少、作土壤调节剂、杀死致病菌。缺点：缺点：投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，消化污泥不投资大，运行易受环境条件的影响，消化反应时间长，消化污泥不易沉淀。易沉淀。分类：分类：按操作温度分为常温消化、中温消化、高温消化；根据负荷率分低按操作温度分为常温消化、中温消化、高温消化；根据负荷率分低负荷率、高负荷率。负荷率、高负荷率。主要工艺类型主要工艺类型单级高负荷消化系统单级高负荷消化系统两级高负
33、荷率厌氧消化系统两相厌氧消化系统分级方案两相厌氧消化系统分级方案原污泥原污泥1.1.pHpH值和碱度：值和碱度：碱度来源包括碱度来源包括CaCOCaCO3 3、MgCOMgCO3 3、NHNH4 4HCOHCO3 3，其中，其中NHNH4 4HCOHCO3 3是由是由蛋白质分解产生；蛋白质分解产生；COCO2 2是消耗碱度的主要物质是消耗碱度的主要物质，而不是通常认为的挥发性脂肪酸；，而不是通常认为的挥发性脂肪酸；由于由于酸化菌酸化菌对对pHpH的适用范围较宽，而的适用范围较宽，而甲烷菌甲烷菌对对pHpH变化非常敏感，变化非常敏感，消化池的运行经验表明，最佳的消化池的运行经验表明，最佳的PHP
34、H值为值为7.0-7.37.0-7.3；消化液的碱度保持在消化液的碱度保持在200020005000mg/l5000mg/l以上（以以上（以CaCOCaCO3 3计）。计）。影响污泥消化的主要因素影响污泥消化的主要因素2、温度温度：中温消化中温消化30 38，高温消化高温消化50 57。新开发的消化工艺使用中温和高温结合的分级消化；新开发的消化工艺使用中温和高温结合的分级消化；尽管选择设计运行温度重要，但是保持稳定的运行温度尽管选择设计运行温度重要，但是保持稳定的运行温度更为重要。更为重要。3.3.负荷负荷 厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。厌氧消化池的容积决定于厌氧消化的负荷率。表表达
35、达方方式式容积负荷容积负荷参数为投配率参数为投配率日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程度上反映了污泥日进入的污泥量与池子容积之比，在一定程度上反映了污泥在消化池中的停留时间在消化池中的停留时间有机物负荷有机物负荷参数为有机负荷率参数为有机负荷率每日进入的干泥量与池子容积之比每日进入的干泥量与池子容积之比消化时间进行复核消化时间进行复核4.消化池的搅拌消化池的搅拌 在有机物的厌氧发酵过程中，让反应器中的微生物和营养物质(有机物)搅拌混合，充分接触，将使得整个反应器中的物质传递、转化过程加快。5.有毒有害物质有毒有害物质作用使池内污泥浓度分布均匀，利于微生物生长繁殖释放有害气体使环境因素在反应器
36、内保持均匀沼气风机搅拌消化池构造浮动式盖消化池螺旋浆搅拌的消化池污泥消化池大型厌氧生物处理沼气搅拌压缩机贮气罐二、污泥的好氧消化二、污泥的好氧消化污泥好氧消化污泥好氧消化：活性污泥法的继续，其原理与活性污泥法相同。可分为常：活性污泥法的继续，其原理与活性污泥法相同。可分为常温好氧氧化、纯氧高温氧化（温好氧氧化、纯氧高温氧化（4070）、高效曝气装置氧化（如文丘里）、高效曝气装置氧化（如文丘里曝气器）、自热高温好氧消化。曝气器）、自热高温好氧消化。适用范围：适用范围：1、废活性污泥；、废活性污泥；2、废活性污泥或生物滤池污泥与初沉污泥的混合物；、废活性污泥或生物滤池污泥与初沉污泥的混合物；3、延
37、时曝气装置的剩余污泥。、延时曝气装置的剩余污泥。好氧消化的机理 好氧消化池的构造及工艺设计 C5H7NO2+7O2 5CO2+3H2O+H+NO3-氧化1Kg细胞质需氧2Kg，处于内源呼吸期，H+上升时，需调节碱度，pH=7；DO值不大于2mg/l;充分搅拌。1 1、好氧消化池的构造、好氧消化池的构造 高高3 34m,4m,底坡坡度底坡坡度I0.25,I0.25,鼓风机的风压鼓风机的风压3 34m,4m,与完全混合式与完全混合式活性污泥法曝气池相同。活性污泥法曝气池相同。2 2、好氧消化需空气量的计算、好氧消化需空气量的计算 (1)(1)自身氧化；需空气量自身氧化；需空气量 (2)(2)消化搅
38、拌，消化搅拌，0.06m3/min0.06m3/minm3 m3 优点：优点：1、挥发性固体减量与厌氧消化相当；、挥发性固体减量与厌氧消化相当；2、上清液溶解性、上清液溶解性BOD浓度较低；浓度较低；3、产生无气味、生物稳定的消化产物；、产生无气味、生物稳定的消化产物；4、回收污泥有较多的基本肥效；、回收污泥有较多的基本肥效；5、操作较简单。、操作较简单。缺陷：缺陷：1、提供氧气需要较高的动力费用；、提供氧气需要较高的动力费用；2、消化固体的机械脱水性能较差；、消化固体的机械脱水性能较差；3、不能回收有用的副产品，如甲烷；、不能回收有用的副产品，如甲烷；4、过程受温度、搅拌、固体浓度等影响。、
39、过程受温度、搅拌、固体浓度等影响。堆肥是借助于混合的微生物群落在潮湿的环境中对多相有机物进行堆肥是借助于混合的微生物群落在潮湿的环境中对多相有机物进行分解。把废物收集成堆并保存发酵产生的一些热量，使温度上升，分解。把废物收集成堆并保存发酵产生的一些热量，使温度上升，致使其分解速率比常温条件要快得多。致使其分解速率比常温条件要快得多。堆肥是一项有生命力的污泥治理工艺。堆肥是一项有生命力的污泥治理工艺。三、堆肥三、堆肥堆肥可以在厌氧或好氧条件下完成，实际上城市废水生物固体堆肥堆肥可以在厌氧或好氧条件下完成，实际上城市废水生物固体堆肥是在好氧条件下完成（但从没有完全好氧的堆肥）。是在好氧条件下完成（
40、但从没有完全好氧的堆肥）。堆肥过程：完全破坏有机物、同时产生腐殖酸，最后产生稳定的最堆肥过程：完全破坏有机物、同时产生腐殖酸，最后产生稳定的最终产物。终产物。涉及的微生物：涉及的微生物：细菌、放线菌、真菌细菌、放线菌、真菌。三个独立的温度变化阶段：三个独立的温度变化阶段：中温：中温：从环境温度上升至从环境温度上升至40，出现真菌和产酸细菌；，出现真菌和产酸细菌；高温：高温：4070，出现高温细菌、放线菌和高温真菌；，出现高温细菌、放线菌和高温真菌；冷却：冷却：微生物活性降低，微生物活性降低，高温菌被中温菌代替。高温菌被中温菌代替。堆肥各阶段与二氧化碳呼吸和温度的关系堆肥各阶段与二氧化碳呼吸和温
41、度的关系预处理高速率阶段熟化阶段后处理新的膨胀剂膨胀剂回收堆肥产物产物返回调理剂调理剂污泥脱水污泥与调脱水污泥与调理剂和（或）理剂和（或）膨胀剂混合膨胀剂混合筛分去筛分去除不能除不能生物降生物降解的物料解的物料加气或机加气或机械翻堆通械翻堆通气气进一步翻进一步翻堆堆和存，使和存，使堆堆内物进一内物进一步步稳定和冷稳定和冷却却调理剂和膨胀剂的特性如含水量、颗粒大小和可利用碳影响过程和产物的性质。调理剂和膨胀剂的特性如含水量、颗粒大小和可利用碳影响过程和产物的性质。膨胀剂：木屑、树叶、粉碎的轮胎等膨胀剂：木屑、树叶、粉碎的轮胎等石灰稳定包括各种化学反应，改变污泥的化学成分。包括以下基本反石灰稳定包
42、括各种化学反应，改变污泥的化学成分。包括以下基本反应：应：四、碱性稳定（石灰稳定）四、碱性稳定（石灰稳定）石灰预处理石灰预处理：脱水前加入石灰，需要足够的接触时间和足够量的石：脱水前加入石灰，需要足够的接触时间和足够量的石灰，使灰，使pH值在值在12以上约以上约12h；适用于小型污水处理厂；适用于小型污水处理厂；石灰后处理：石灰后处理：脱水后加入石灰，温度可以升高到脱水后加入石灰，温度可以升高到50以上，起到灭以上，起到灭活的作用；活的作用；高级碱性稳定技术：高级碱性稳定技术：水泥窑灰、石灰窑灰等水泥窑灰、石灰窑灰等一、污泥的处置二、污泥处置的前处理 为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败
43、为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败,污染环境，常在脱水之污染环境，常在脱水之前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。前先进行降解，称稳定。经过稳定的污泥如果脱水性能差，则还需调理。建材、农业利用、填埋、焚烧、投放海洋建材、农业利用、填埋、焚烧、投放海洋第四节第四节 污泥的处置及其前处理污泥的处置及其前处理 消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在消化污泥、剩余活性污泥、剩余活性污泥与初沉污泥的混合污泥等在脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。脱水之前应进行调理，以改善污泥的脱水性能。调理调理：破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污
44、泥的脱水性能。：破坏污泥的胶态结构、减少泥水间的亲和力，改善污泥的脱水性能。污泥调理的污泥调理的主要目的主要目的是促进污泥的固液分离。是促进污泥的固液分离。污泥调理的污泥调理的主要方法主要方法有化学调理法、热调理法、淘洗调理法、冷冻调有化学调理法、热调理法、淘洗调理法、冷冻调理法、加骨料调理法等。理法、加骨料调理法等。三、化学调理法三、化学调理法用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗用化学药品破坏泥水间的亲和力，通过调理使污泥的比阻抗 (或或CST)CST)降低降低(1)调理剂种类调理剂种类无机调理剂：无机调理剂：FeCl3、AlCl3等等有机调理剂：聚丙烯酰胺等有机调理剂：聚丙
45、烯酰胺等(2)调理剂投加量的确定调理剂投加量的确定 作作比阻抗比阻抗r及及CST与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。与调理剂用量的关系曲线图确定最佳调理剂用量和品种。2、加热调理法、加热调理法 热调理使污泥在热调理使污泥在一定压力（一定压力（11.5MPa）下短时间加热（下短时间加热（160200），使固体凝结，破坏凝胶体结构，降低污泥固体和水的亲合力。），使固体凝结，破坏凝胶体结构，降低污泥固体和水的亲合力。热调理法可用以调节各种有机废水污泥，包括难以处置的剩余活性热调理法可用以调节各种有机废水污泥，包括难以处置的剩余活性污泥，最适宜于生物污泥。污泥，最适宜于生物污泥。缺点是能
46、耗较高，操作技术水平要求高，有臭气放出，且调理后的缺点是能耗较高，操作技术水平要求高，有臭气放出，且调理后的污泥在过渡后所得滤液有机物浓度很高。污泥在过渡后所得滤液有机物浓度很高。淘洗是在操作过程中将固体或固淘洗是在操作过程中将固体或固-液混合物与液体完全混合，使某液混合物与液体完全混合，使某些组分转移到液体中。些组分转移到液体中。3、淘洗调理法、淘洗调理法 淘洗调理费用超过由于降低调理化学药品所节省的费用。从污淘洗调理费用超过由于降低调理化学药品所节省的费用。从污泥中洗出来的细小固体在主要的废水处理装置中可能不能完全被截泥中洗出来的细小固体在主要的废水处理装置中可能不能完全被截留，因而，现在
47、不提倡采用这种方法。留，因而，现在不提倡采用这种方法。4.影响污泥调理效果的因素影响污泥调理效果的因素污泥性质污泥性质调理剂品种调理剂品种污泥调理条件污泥调理条件:温度、温度、pH、调理剂配制浓度、混合条件等、调理剂配制浓度、混合条件等第五节第五节 污泥脱水污泥脱水 污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其污泥脱水的作用是去除污泥中的毛细水和表面附着水，从而缩小其体积，减轻其质量。体积，减轻其质量。返回 压力差压力差 静压力（干化场）静压力（干化场）一面造成负压（真空吸滤脱水）一面造成负压（真空吸滤脱水）加压污泥把水分压过介质（压滤机）加压污泥把水分压过介质（压滤机）造成离心
48、（离心脱水机）造成离心（离心脱水机）基本原理基本原理1压力差压力差式中式中 V滤液体积，滤液体积，m3 t过滤时间，过滤时间，s p过滤压力，过滤压力，kg/m2 A过滤面积，过滤面积，m2 滤液的动力粘滞度，滤液的动力粘滞度，kgs/m2 滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量滤过单位体积的滤液在过滤介质中截留的干固体重量 r比阻，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力比阻，单位过滤面积上，单位干重滤饼所具有的阻力 Rf过滤介质的阻抗，过滤介质的阻抗，1/m2 t/V=rV/2PA2+Rf/PA基本原理基本原理2卡门过滤基本方程式卡门过滤基本方程式一、一、污泥的自然干化污泥的自然干
49、化污泥干化床污泥干化场污泥干化场2.污泥干化床脱水效果的影响因素污泥干化床脱水效果的影响因素气候条件、污泥性质、污泥调理气候条件、污泥性质、污泥调理3.污泥干化床的设计污泥干化床的设计决定面积决定面积划分块数划分块数干化床面积干化床面积WS 1二、污泥的机械脱水及其设备二、污泥的机械脱水及其设备脱水机械脱水机械转筒离心机转筒离心机板框压滤机板框压滤机带式压滤机带式压滤机真空过滤机真空过滤机1.带式压滤机带式压滤机 带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机带式压滤机工艺的开发成功的关键是滤带的开发，是合成有机聚合物发展的结果。聚合物发展的结果。带式压滤机带式压滤机带式压滤机带式压滤
50、机2.污泥离心脱水和转筒式离心机污泥离心脱水和转筒式离心机 污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥离心脱水的原理与离心分离、离心浓缩相同，即利用转动使污泥中的固体和液体分离。污泥中的固体和液体分离。(1)转筒式离心机的构造和脱水过程转筒式离心机的构造和脱水过程:(2)转筒离心机的选择转筒离心机的选择:根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或根据离心机的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方米数，或每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。每台机每小时处理干污泥千克数来决定的。3.板框压滤机板框压滤机(1)板框压滤机的构造板框压滤机的构造(2)板框压滤机的选用
