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水處理廠汙泥處理技術

文章出處:迪奧水處理廠家責任編輯:迪奧水處理作者:水處理設備君

汙泥的處理與處置就是通過適當的技術措施,使汙泥無害化,得到利用或返回自然環境。迪奧水處理廠家的汙泥處理與處置一般用到以下的方法:降低含水率,縮小體積,變流態爲固態,便于運送;穩定有機物,使其不易腐化,不造成二次汙染;作爲有機肥料、制磚、養殖蚯蚓等綜合利用;用于廢棄坑道、采石後留下窪地的回填等。
水处理厂污泥的处理

一、汙泥的來源、分類、性質

1、汙泥的來源

截留廢水中懸浮物;

廢水中有機物在生物處理工藝中轉化爲生物體;

投加化學藥劑形成的沈澱物;

2、汙泥的分類

按來源分類:生活汙水汙泥;工業廢水汙泥;给水汙泥;

按處理工藝分類:

沉淀污泥:物理沉淀污泥,混凝沉淀污泥,化学沉淀汙泥;生物处理污泥(活性污泥法剩余污泥,生物膜法污泥)

當前城市汙水處理廠的汙泥是沈澱汙泥和生物處理汙泥的混合物;

按汙泥成分分類:

有機汙泥:有機物含量高(60~80%),顆粒細(0.02~0.2),密度小(1.002~1.006g/mL),呈膠體結構,親水性好,易管道輸送,脫水性差;

無機汙泥:有機物含量少,顆粒粗,密度大,含水率低,一般呈疏水性,易脫水,流動性差,不易管道輸送。

3、表征汙泥性質的參數

含水率Pw:單位質量汙泥所含水分的質量百分數;

含固率Ps:單位質量汙泥所含固體物質的質量百分數;

揮發性固體(VSS):600條件下燃燒並以氣體逸出的固體物質的量;一般作爲汙泥中有機物含量的表征;

有毒有害物質:病菌、病毒、寄生蟲卵;重金屬,有毒有害有機物。

初沉污泥量: V=100ρ0ηqv /103(100-P)ρ;

V=SN/1000;  

剩余活性污泥量:以VSS计: Px=Yqv(ρso-ρse)-KdρxV; 

以SS计: Pss=Px/f;

以體積計:Vss=100Pss/(100-P)ρ

汙泥中的水分:

遊離水:存在于汙泥顆粒間隙中的水,約占汙泥水分70%;

毛細水:存在于汙泥顆粒間的毛細管中的水,約占汙泥水分20%;

內部水:粘附于汙泥顆粒表面的附著水和存在于汙泥內部的水(包括細胞內水),約占汙泥水分10%;濃縮處理可去除一部分遊離水,其他遊離水和毛細水可通過其他物理方法去除,但內部水只能通過幹化除去一部分。

二、汙泥的處置及其前處理

1、汙泥處理處置的一般原則:

(1)减量化:Pw大于 95% ,体积庞大,须浓缩以缩小体积;Pw大于85%,可以用泵输送;Pw小于80%失去流态,便于运输。70~75%,呈柔软状;60~65%,呈固体状;板框压滤机可使Pw小于60%,适于填埋。34~40%,呈离散状;10~15%,则呈粉末状;右图显示污泥含水率与污泥状态的关系。

(2)穩定化:汙泥中的有機物含量高達60~70%,易厭氧分解而産生惡臭;終止汙泥中微生物的活動或使易分解的有機物轉化爲穩定的物質的措施稱穩定化;采用好氧或厭氧工藝使汙泥中可生物降解的有機物轉化爲穩定的無機物質;投加石灰,提高汙泥pH,終止汙泥中微生物的活動,同時殺滅病原體。但化學處理穩定的汙泥長時間放置後pH值下降仍會導致微生物恢複活性,産生汙泥腐敗而失去穩定性。

(3)無害化:汙泥中有害物質:病菌、病毒、寄生蟲卵;重金屬,有毒有害有機物;汙水中的病菌在10分鍾內95%吸附于活性汙泥,吸附過程符合吸附等溫式;重金屬和有毒有害有機物會滲出汙泥産生二次汙染;無害化處理:殺菌、沈澱重金屬、固定有毒有害有機物。

2、汙泥的處置

按照有關法規,采取適當的技術措施,在環境和經濟允許的條件下妥善解決汙泥的出路,使汙泥得到綜合利用或安全地回到環境中去。

(1) 农业利用:污泥中的N、P、K是农作物的肥料,腐殖质良好的土壤改良剂,采用堆肥、厌氧消化等技术措施消除病原体和寄生虫卵,达到卫生要求后使用。重金属是限制农业应用的主要因素:

(2)填埋:穩定處理之後單獨填埋或與垃圾混合填埋;根據水文地質和土壤條件選擇填埋場位置,避免地下水汙染;填埋場滲濾液應妥善處理;定期檢測填埋場附近的地表水、地下水和土壤的汙染狀況。

(3)焚燒:可以大幅度減少體積,並可滅菌。灰分可填埋或利用;尾氣應處理;設備投資和運行費用高。

(4)投放海洋:投入遠洋,後果尚無定論。

3、汙泥處理處置的基本工藝流程

(1) 浓缩→前处理→脱水→好氧消化→土地还原;

(2) 浓缩→前处理→脱水→干燥→土地还原;

(3) 浓缩→前处理→脱水→焚烧(或热分解)→灰分填埋;

(4) 浓缩→前处理→脱水→干燥→熔融烧结→建材;

(5) 浓缩→前处理→脱水→干燥→燃料;

(6) 浓缩→厌氧消化→前处理→脱水→土地还原;

(7) 浓缩→蒸发干燥→燃料;

(8) 浓缩→湿法氧化→脱水→填埋。

汙泥濃縮:減少汙泥的遊離水,降低含水率,減少汙泥體積,爲後續處理創造有利條件,節省設備投資,降低運行費用,是常用的前處理工藝;

常用的方法有:重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮、和水力旋流濃縮等。

沈降法:間歇式汙泥濃縮池,主要設計參數爲停留時間(9~12h);時間過長産生厭氧發酵。連續時汙泥濃縮池;

固體通量:單位時間內,通過濃縮池某一斷面的幹固體量;主要設計參數有固體同量、水力負荷,停留時間等。

氣浮濃縮法,適應條件:密度接近于水,疏水性;

設計參數:汙泥負荷、氣固比、水力負荷、回流比。

離心濃縮法:

基本原理:利用汙泥中固、液兩相的密度差,在高速旋轉的離心力作用下使兩相分離,達到濃縮目的;

固體回收率:離心機出口和進口汙泥中的固體總量的比值;改制反映離心分離效果和分離液中的SS濃度;爲提高分離效果,分離前進行混凝處理;工作效率高,占地小,衛生條件好,但能耗大。

常用離心濃縮機:

籠形立式離心濃縮機:圓錐形籠框內側面鋪上濾布。汙泥從籠筐底部流入,沿籠筐徐徐向上,分離水通過濾布進入濾液時,濃縮液通過上邊沿排出,完成濃縮過程;過濾和離心雙重作用,效果好;

轉速較低(900r/min),操作方便。

臥式螺旋離心濃縮機:

以汙泥供給管爲中心,外筒轉速快,起離心分離作用;內部螺杆轉速慢,起輸送濃縮汙泥作用;濃縮液從左邊出口排出,分離水從右邊出口排出。

水力旋流濃縮:

基本原理:利用汙泥本身産生旋流的離心力和汙泥中固、液密度差達到固液分離目的;

工作過程:汙泥從進泥管以切線方向高速進入圓筒,形成旋流,並沿錐體下降成爲濃縮液;分離液沿旋流器中央形成漩渦竟中心管上升,由出水管溢出;處理量小,易堵塞,操作困難。

汙泥的穩定:采取措施使汙泥中易生物降解的有機物轉化爲穩定物質或暫時不産生分解的過程;

汙泥的穩定方法:

(1)生物穩定法:汙泥中的有機物在微生物作用下降解爲穩定的無機物或變成不易生物降解的有機物的過程;

(2)厭氧生物處理法;

(3)好氧生物處理法;

(4)化学稳定法:采用化学藥劑杀灭导致污泥腐败的微生物,使污泥中的有机物短期内不致腐败的过程;

如氯穩定法:殺滅微生物;

石灰穩定法:提高pH,殺滅微生物,沈澱重金屬;

汙泥的好氧消化:

在不投加底物的條件下,對汙泥進行較長時間的曝氣,使汙泥中的微生物處于內源呼階段進行自身氧化。該方法可以去除微生物體中的可生物降解部分(約占80%),所以消化程度高,剩余消化汙泥量少;

由于有酸性物質産生,汙泥必須有足夠的堿度以保持消化池內溶液中性,以維持反應正常進行,控制消化液中DO≥2mg/L;控制95%左右,以便于攪拌;

優點:汙泥中有機物降解程度高;上清液BOD濃度低;消化汙泥量少、穩定、易脫水、肥分高、運行管理簡單、基建費用低;

缺點:能耗和運行費用高;不能回收沼氣;上清液SS濃度高;運行過程受氣溫影響大。

汙泥的厭氧消化:

在無氧條件下,汙泥在厭氧微生物的作用下分解成穩定物質,殺滅病菌和寄生蟲卵,達到汙泥穩定、減量和無害化。

厭氧微生物可分爲兩類,分別在酸性消化階段和堿性消化階段其作用:

酸性消化階段:産酸菌(兼性厭氧菌)起作用,代謝産物都具酸性,且有大量的氫氣産生,故亦稱酸性發酵或氫發酵;

碱性消化阶段:甲烷菌(专性厌氧菌)起作用,将酸性发酵阶段的代谢产物分解为CO2、CH4和NH3, CO2、CH4大量溢出(故称甲烷发酵),而NH3则中和酸性消化阶段产生的酸性物质,创造甲烷菌生存的弱碱性环境;

影響汙泥消化的因素:

pH值和堿度:酸性發酵最佳pH值5.8,堿性發酵最佳pH值7.8,其中甲烷菌對pH值敏感,pH值的微小變化都會抑制甲烷菌生長。

因此,兩個階段同時進行時,控制pH值7.0~7.6;爲使消化液的pH值穩定,要求消化液有較大的堿度;堿性發酵階段的産生的CO2和NH3,可以提高消化液的堿度,增大消化液的酸堿緩沖容量;

温度:由于消化池的微生物(尤其是甲烷菌)对温度敏感,所以温度是影响消化的重要因素。温度变化大于1/d时,就会对消化过程产生影响。一般设计温度的变化范围不大于0.5 /d;消化池中各种微生物种群均有最佳生长温度范围。

因此,根據利用微生物種群的不同,可分爲中溫消化和高溫消化,對應的溫度範圍如圖20-10所示;高溫消化反應速率快,産氣率高,殺滅病原菌的效果好,浮渣少,消化汙泥脫水性能好,但能耗高,設備結構複雜;中溫消化控制溫度35左右。,該溫度下産氣量比較大,生成浮渣也較少,消化液與汙泥易分離,能耗相對較低,是目前常用的汙泥消化系統。

投配率:每日處理新鮮汙泥體積與消化池體積之比,以百分數計;有機負荷率:每日處理新鮮汙泥中的幹汙泥量與消化池體積之比;投配率的倒數是水力停留時間,有機負荷率才真正反映有機物的降解速率。

以有機負荷率作爲設計依據時,要複核汙泥中固體的平均停留時間,以保證汙泥的降解時間;工程設計時,有機負荷率小,有機物降解程度高,産氣率增加,但是所需消化池容積大;有機負荷率大,有機物降解程度低,産氣率減少,但是所需消化池容積小;運行過程中,有機負荷濾過大,消化池中有機酸類機,pH值和池溫降低,甲烷菌生長受抑制,可能破壞消化池的正常運行。中溫消化式的生活汙泥投配率控制6~8%。

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