陕西科技大学807环境工程学考点精讲 24.docx

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陕西科技大学807环境工程学考点精讲24

专业课考点精讲课程

第24讲

污泥的处理与处置

（1）

【考点概述】

1、污泥的来源、性质和数量（★★）

2、污泥的处置及其前处理（★★）

3、污泥浓缩（★★★）

【复习思路及目的】

1、了解污泥的来源、性质和数量，污泥中水的存在形式及对污泥处理的影响

2、熟悉污泥的处置及其前处理

3、了解污泥浓缩的几种方法

【考点精讲】

污泥处理和处置的基本概念：

污泥的处理和处置，就是要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。

在排水工程中，将改变污泥性质称为处理，而安排出路称为处置。

★产泥量及处理和处置的目的：

城市污水处理厂所产生的污泥约为处理的水体积的0.5％～1.0％左右。

这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成新的污染。

污泥处理的目的在于：

①降低含水率，使其变流态为固态，同时减少数量；

②稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。

③有些特殊的工业污泥有可能作为资源利用，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。

总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用。

污泥处理和处置的基本方法：

脱除污泥水分，缩小污泥体积的方法主要有：

浓缩、调理、脱水和干化；

稳定污泥中有机物的方法主要有：

消化、焚烧、氧化和消毒等。

考点一、污泥的来源、性质和数量（★★）

一、污泥的来源

1．污泥的来源：

废水和污水处理厂（站）进行处理的过程中都将产生各种污泥。

2．污泥的种类：

污泥中的固体有的是截留下来的悬浮物质；

有的是由生物处理系统排出的剩余生物污泥；

有的则是因投加药剂而形成的化学污泥。

3．城市污水厂的污泥来源：

栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污泥和二沉池剩余生物污泥等。

城市污水厂污泥的特点：

栅渣及沉砂池沉渣中无机颗粒含量较高，这两者一般作为垃圾处置。

初沉池污泥和二沉池剩余生物污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。

初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物等；二沉池污泥基本上是微生物机体，含水率高，数量多，这两者在处置前常需处理。

二、污泥的基本性质

污泥的基本性质：

初次污泥的成分取决于原污水的成分，二次污泥取决于生物体和化学药剂。

1、污泥的特性

（1）栅渣

在格栅上去除的各种有机或无机物质称为栅渣。

栅渣量为0.03～0.08m3/（103m3污水），平均约为O.06m3/（103m3污水），栅渣含水率一般为80％，密度约为960kg/m3。

（2）浮渣

浮渣主要来自初次沉淀池和二次沉淀池。

浮渣中的成分较复杂，一般可能含有油脂、植物、矿物油、动物脂肪、菜叶、毛发、纸、棉织品、橡胶用品、烟头等。

浮渣的数量为8g/（m3污水），相对密度一般为O.95左右。

（3）初沉污泥

由初次沉淀池排出的污泥通常为灰色糊状物，多数情况下有难闻的气味。

初次污泥的含水率一般为92％～98％，典型值为97％。

污泥固体相对密度1.4，污泥相对密度1.02。

（4）活性污泥

活性污泥为褐色的絮状物，如果颜色较深，表明污泥可能近于腐化；如果颜色较淡，表明污泥中曝气不足。

在设施运行良好的条件下，活性污泥没有什么特别的气味。

污泥的含水率一般为99％～99.5％，典型值为99.2％，污泥固体相对密度为1.25。

2．污泥的性质指标

表征污泥性质的主要参数或项目有：

含水率与含固率、挥发性固体、有毒有害物含量以及脱水性能等。

（1）污泥含水率与含固率

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。

污泥含固率：

污泥中固体或干泥含量的百分数。

干污泥量：

湿污泥量与含固率的乘积。

含水率降低（即含固量的提高）将大大地降低湿泥量。

在含水率高、污泥呈流态时，污泥的体积与含固量基本上呈反比关系。

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。

教材表20-1所列举的是城市污水处理厂污泥的数量、含水率和比重。

当含水率变化时，可近似地用下式计算湿污泥的体积：

式中：

Vl、V2—分别是含水率为PWl（含固率为PS1）、PW2（含固率为PS2）时的湿污泥的体积。

【例】污泥的原始含水率为99.5％，求含水率为98.5％和95％时污泥体积降低的百分比。

【解】

设V1为含水率为99.5％时的污泥体积，V2、V3分别为含水率为98.5％、95％时的体积。

将各值代人（20-1），得：

从上例可以看出，当污泥的含水率自99.5％（含固率为0.5％）降低至98.5％（含固率为1.5％）时，污泥的体积减缩成原污泥的1/3左右；再降低至95％（含固率为5％）时，污泥的体积减缩成原污泥的1/10左右。

（2）挥发性固体VSS（或灼烧减重）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。

挥发性固体（用VSS表示），是指污泥中在600℃的燃烧炉中能被燃烧，并以气体逸出的那部分固体。

VSS也反映污泥的稳定化程度。

（3）污泥中的特殊物质

a.城市污水处理厂的污泥中含有相当数量的氮（约含污泥干重的4％）、磷（约含2.5％）和钾（约含0.5％），有一定肥效，可用于改善土壤。

b.但其中也含有病菌、病毒、寄生虫卵等，在施用之前应采取必要的处理措施（如污泥消化）。

污泥中的重金属是主要的有害物质，重金属含量超过规定的污泥不能用作农肥。

c.总纤维素

d.有机物含量

工业废水处理厂（站）的污泥的性质随废水的性质变化很大。

（4）污泥的脱水性能

用过滤法分离污泥的水份时，常用指数比抗阻值（r）或毛细吸水时间（CST）评价污泥脱水性能。

比抗阻值（r）：

表示干重泥饼的阻力，其值越大的污泥越难过滤，脱水性能也越差；

毛细吸水时间（CST）：

污泥与滤纸接触时，在毛细管作用下，水分在滤纸上渗透1cm长度的时间，以秒计。

其值越大污泥的脱水性能也越差。

（5）污泥的可消化程度

污泥中的有机物，一部分是可被厌氧或好氧消化降解的，另一部分是不易或不能被消化降解的，如合成有机物质、脂肪和纤维素等。

可消化程度表示污泥中可被消化降解的有机物数量，可消化程度用下式表示：

式中：

Rd一可消化程度，（％）；

Pf1、Pf2—分别表示生污泥及熟污泥（消化污泥）中的无机物含量，（％）；

PV1、PV2—分别表示生污泥及熟污泥（消化污泥）中的有机物含量，（％）。

三、污泥量

计算城市污水厂的污泥量时，一般以表20-1所列的经验数据为依据。

表20-1城市污水厂的污泥量

污泥种类

污泥量（L/m3）

含水率（％）

密度（kg/L）

沉砂池的沉砂

初次沉淀池污泥

二次沉淀池污泥

生物膜法

活性污泥法

0.03

14--25

7--19

10--21

60

95--97.5

96--98

99.2-99.6

1.5

1.015--1.02

1.02

1.005-1.008

在已知污泥性能参数的情况下，可用以下公式估算：

1．初沉污泥量

可根据污水中悬浮物浓度、去除率、污水流量及污泥含水率，采用以下公式计算：

（20-3）

式中：

V—初沉污泥量，m3/d；

qV—污水流量，m3/d；

—沉淀池中悬浮物的去除率，％；

—进水中悬浮物浓度，mg/L；

P—污泥含水率，％；

|

—污泥密度，以1000kg/m3计。

或采用另一公式：

（20-4）

式中：

V—初沉污泥量，m3/d；

S—每人每天产生的污泥量，一般采用0.3～0.8L/d·人；

N—设计人口数，人。

2．剩余活性污泥量（活性污泥法）

剩余活性污泥量可采用下列公式进行计算：

（1）剩余活性污泥量以VSS（挥发性固体）计：

（20-5）

式中：

PX—剩余活性污泥，kgVSS/d；

Y—污泥产率系数，kgVSS/kgBOD5，一般采用0.5～0.8；

—曝气池入流的BOD5，kg/m3；

--二沉池出流的BOD5，kg/m3；

—曝气池设计流量，m3/d；

—内源代谢系数，一般采用0.06～0.1d-1：

Px—曝气池中的平均VSS浓度，kg/m3；

V—曝气池容积，m3。

（2）剩余活性污泥量以SS（悬浮固体）计：

（20-6）

式中：

Pss—剩余活性污泥量，kgSS/d；

f—VSS/SS之值，一般采用0.6～0.75。

（3）剩余活性污泥量以体积计：

（20-7）

式中：

—剩余活性污泥量，m3/d；

—产生的悬浮固体kgSS/d；

P—污泥含水率,％；

—污泥密度，以1000kg/m3计。

四、污泥中的水分及其对污泥处理的影响

1．污泥中的水分

污泥中水的存在形式大致有三种：

图20-1污泥水分示意图

（1）游离水

存在于污泥颗粒间隙中的水，称为间隙水或游离水，约占污泥水分的70％左右。

这部分水借助外力可与泥粒分离。

（2）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20％左右。

也有可能用物理方法分离出来。

（3）内部水

粘附于污泥颗粒表面的附着水和存在于其内部（包括生物细胞内的水）的内部水，约占污泥中水分的10％左右。

只有干化才能分离，但也不完全。

通常，污泥浓缩只能去除游离水中的一部分；污泥脱水可去除游离水和毛细水中的大部分；污泥干化才能分离大部分内部水。

2．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。

例如，含水率大于98％的污泥，一般要考虑浓缩，使含水率降至96％左右，以减少污泥体积，有利于后续处理。

为了便于污泥处置时的运输，污泥要脱水，使含水率降至80％以下，失去流态。

考点二、污泥的处置及其前处理（★★）

一、污泥的处置

污泥处置是利用适当的技术措施，为污泥提供出路，并考虑污泥处置所产生的各种环境和经济问题，且妥善地解决。

污泥的最终出路：

部分或全部利用；或以某种形式返回到环境中去。

常用的污泥处置方法有：

农业利用、填埋、焚烧和投放海洋或废矿等。

1．农业利用

污泥中的氮、磷、钾是农作物生长所必需的养分，熟污泥中的腐殖质是良好的土壤改良剂，因此，我国污泥的重要利用途径是在农业上的利用。

但在施用前应采取堆肥、厌氧消化等技术措施消除其中的病原体、寄生虫卵和重金属，使其达到有关卫生标准和农业要求。

堆肥：

是利用嗜热微生物分解污泥中的有机物。

其目的可以达到：

脱水、破坏污泥中恶臭成分、杀死病原体等目的，从而得到一种安全的有机性肥料施用于农田。

在进行农业利用时，也可根据其肥效及使用的要求进行添加某些元素，并造成颗粒肥。

2．填埋

污泥单独填埋或者与垃圾混合填埋是常用的最终处置方法。

污泥在填埋之前要经过稳定处理，在选择填埋场时要研究该处的水文地质条件和土壤条件，避免地下水受到污染。

对填埋场的渗滤液应当收集并作适当处理，场地径流应妥善排放。

填埋场的管理非常重要，要定期监测填埋场附近的地下水、地面水、土壤中的有害物（如重金属）等。

3．焚烧

焚烧可使污泥体积大幅度减小，且可灭菌。

污泥灰量大约是含水率75％的污泥的1/10。

焚烧后的灰烬可填埋或利用。

焚烧时的尾气必须进行处理（如二恶英）。

焚烧设备的投资和运行费用都比较大，在单纯用作处置手段时需要慎重研究。

4．投放海洋

为避免海岸线及近海污染，要求将污泥投入远洋。

投入远洋虽暂时没有出现问题，但后果可能极为严重，已在各国环保人员和公众当中引起激烈的争论，遭到严厉的批评；然而少数国家仍在沿用。

二、污泥处置的前处理

从沉淀池来的污泥呈液态，含水率常高于95％。

降低污泥含水率的最简单有效的方法是浓缩。

浓缩可使剩余活性污泥的含水率约从99.2％，下降到97.5％左右，污泥体积缩到原来的1/3左右（可计算示例）。

但浓缩污泥仍呈液态。

进一步降低含水率的方法是脱水，经过脱水污泥从液态转化为固态。

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。

脱水污泥的含水率仍旧相当高，一般在60％～80％左右，需进一步干化，以降低其重量。

干化污泥的含水率一般低于10％。

经过各级处理，100kg湿污泥转化为干污泥时，重量常不到5kg。

污泥处理与处置的基本流程见图20-2。

图20-2污泥处理与处置的基本流程

【思考题】

1、污泥的来源、性质及主要的指标是什么？

2、污泥的含水率从97.5%降至94%，求污泥体积的变化？

本课时需要掌握的共2个重要考点。