1、固體廢物處理固體廢物處理 使學生了解和掌握常見固體廢棄物資源化和處理的常用技術(shù)和方法 n教學目標教學目標: : n1.掌握污泥的分類、特性及性質(zhì)指標;n2.掌握污泥處理的目的和方法;n3.理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分離性能;n4.熟悉并掌握污泥調(diào)理的方法;n5.掌握污泥的洗滌、熱處理和加藥調(diào)理原理和作用; n6.熟悉污泥脫水常用設備和原理 。n教學重點：教學重點： n1.污泥的性質(zhì)指標；n2.污泥中水分的存在形式及其分離性能；n3.污泥調(diào)理的方法；n4.加藥調(diào)理。n教學難點：教學難點：n污泥中水分的存在形式及其分離性能n教學內(nèi)容：教學內(nèi)容： n5.1概述；n5.2污泥濃縮；n5.3污泥

2、調(diào)理；n5.4污泥脫水；n5.5污泥生物瀝浸處理5.1 5.1 概述概述污泥污泥n 在給水和廢水處理中，采用了各種分離方法以去掉溶解的、懸浮的或膠體的固體物質(zhì)。從這些不同處理過程產(chǎn)生的各類沉淀物，漂浮物等統(tǒng)稱為污泥。5.1 5.1 概述概述污泥的分類污泥的分類n1）按來源分：n 給水污泥、生活污水污泥、工業(yè)廢水污泥n2）按分離過程分：n 沉淀污泥(包括物理沉淀污泥，混凝污泥、化學污泥)。初沉污泥和化學污泥n 生物處理污泥(指污水在二級處理過程中產(chǎn)生的污泥，包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等方法得到的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥)。活性污泥和腐殖污泥n 現(xiàn)代污水處理廠污泥大部分是沉淀污泥和生物處理污

3、泥的混合污泥。5.1 5.1 概述概述污泥的分類污泥的分類n3)按污泥成分和性質(zhì)分：n 有機污泥。以有機物為主要成分的有機污泥，可簡稱為污泥。有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，顆粒較細，密度較小，含水率高且不易脫水，是呈膠狀結(jié)構(gòu)的親水性物質(zhì)，便于用管道輸送。n 無機污泥。以無機物為主要成分的無機污泥，常稱為沉渣。顆粒較粗，密度較大，含水率較低且易于脫水，但流動性較差，不易用管道輸送。n生活污水污泥或混合污水污泥均屬有機污泥。n給水處理沉砂池以及某些工業(yè)廢水物理、化學處理過程中的沉淀物均屬沉渣，無機污泥一般是疏水性污泥。5.1 5.1 概述概述污泥的分類污泥的分類n4) 按污泥在不同處理階段分：n 生

4、污泥n 濃縮污泥n 消化污泥n 脫水干化污泥n 干燥污泥n 污泥焚燒灰5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n1 1）污泥的含水率和固體含量）污泥的含水率和固體含量n 污泥中所含水分的含量與污泥總質(zhì)量之比稱為污泥含水率()，相應地固體物質(zhì)在污泥中質(zhì)量比例稱為固體含量()。n 污泥的含水率一般都很大，相對密度接近1。通常，固體顆粒越細小，其所含有機物越多，污泥的含水率越高。nV1/V2=W1/W2=(100-P2)/(100-P1)=C2/C1n式中：V，W，C為含水率為P時污泥的體積，質(zhì)量，固體含量。5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n1 1）污泥的含水率和固體

5、含量）污泥的含水率和固體含量n某混合污泥產(chǎn)生量為100m3/d，將此污泥固體含量從4.0%濃縮至8.0%，求污泥濃縮后體積減少多少？n解：nV1/V2=C2/C1=8.0%/4.0%=2n所以V2=0.5V15.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n2 2）污泥的脫水性能）污泥的脫水性能n 濃縮達到97%左右，為了進一步降低含水量，減小體積，以利于污泥的輸送、處理和處置，都必須對污泥進行脫水處理。不同性質(zhì)的污泥，脫水的難易程度不同，可用脫水性能表示。n污泥比阻:在1m2過濾面積上，截留1kg干泥時，濾液通過所需克服的阻力。n9.811013m/kg，不易脫水n在其中，脫水性能中等n

6、4.91012m/kg，易脫水5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n污泥比阻：n根據(jù)經(jīng)驗公式可知，過濾基本公式dV/dt=PA2/u(rwV+RA)n積分求解可得t /V=bV+an污泥比阻為 r=2bPA2/uw.n根據(jù)過濾時間和濾液體積t /V和V的關(guān)系曲線求斜率b，計算r.n水處理實驗中涉及到污泥比阻的測定實驗。5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n2 2）污泥的脫水性能）污泥的脫水性能n 濃縮達到97%左右，為了進一步降低含水量，減小體積，以利于污泥的輸送、處理和處置，都必須對污泥進行脫水處理。不同性質(zhì)的污泥，脫水的難易程度不同，可用脫水性能表示。n污泥

7、毛細管吸水時間：污泥與濾紙接觸時，在毛細管作用下，污泥中的水分在濾紙上滲透1cm距離所需的時間。nCST值測定儀器5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n3 3）揮發(fā)性固體與灰分）揮發(fā)性固體與灰分n揮發(fā)性固體烘干后的污泥在550-600度下完全燃燒后的損失量。n揮發(fā)性固體能夠近似地表示污泥中有機物含量，又稱為灼燒減量。n灰分則表示無機物含量，又稱為固定固體或灼燒殘渣。5.1 5.1 概述概述污泥的性質(zhì)指標污泥的性質(zhì)指標n4 4）污泥的可消化性）污泥的可消化性n 污泥中的有機物是消化處理的對象，其中一部分是能被消化分解的，另一部分是不易或不能被消化分解的，如纖維素等。常用可消化程度

8、來表示污泥中可被消化分解的有機物數(shù)量。n5 5）污泥中微生物）污泥中微生物n 生活污泥、醫(yī)院排水及某些工業(yè)廢水(如屠宰場廢水)排出的污泥中，含有大量的細菌及各種寄生蟲卵。為了防止在利用污泥的過程中傳染疾病，必須對污泥進行寄生蟲卵的檢查并加以適當處理。5.1 5.1 概述概述污泥處理的目的污泥處理的目的n(1)降低水分，減少體積。n 以利于污泥的運輸、儲存及各種處理和處置工藝的進行。n(2)使污泥衛(wèi)生化，穩(wěn)定化。n 污泥常含有大量的有機物，也可能含有多種病原菌，有時還含其他有毒有害物質(zhì)。必須消除這些會散發(fā)惡臭、導致病害及污染環(huán)境的因素，使污泥衛(wèi)生而穩(wěn)定無害。n(3)通過處理可改善污泥的成分和性質(zhì)

9、。n 以利于應用并達到回收能源和資源的目的。 5.1 5.1 概述概述污泥處理方法污泥處理方法污泥污泥 濃縮濃縮 消化消化 干化干化 預處理預處理機機 械脫水械脫水干燥干燥 與焚燒與焚燒最終最終 處理處理5.1 5.1 概述概述污泥處理方法污泥處理方法n（1）污泥濃縮方法有重力濃縮法和氣浮濃縮法。n（2）污泥的消化是在人工控制條件下，通過微生物的代謝作用使污泥中的有機物質(zhì)穩(wěn)定化。 n（3）污泥調(diào)理是污泥機械脫水前的預處理，其目的是改善污泥脫水性能，提高脫水設備的生產(chǎn)能力。5.1 5.1 概述概述污泥處置的方法污泥處置的方法n(1) (1) 污泥的利用：污泥的利用：n農(nóng)肥、沼氣及建筑材料n(2)

10、(2)污泥的處置：污泥的處置：n填埋、焚燒及投棄5.25.2污泥濃縮污泥濃縮n 污泥濃縮的目的就是降低污泥中水分，縮小污泥的體積，但仍保持其流體性質(zhì)，有利于污泥的運輸、處理與利用。n 濃縮后污泥含水率仍高達8590以上，可以用泵輸送。污泥濃縮的方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮與離心濃縮。5.25.2污泥濃縮污泥濃縮污泥中水分污泥中水分n1）間隙水70濃縮法去除n2）毛細結(jié)合水20離心、真空等機械脫水法去除n3）表面吸附水7加熱法去除n4）內(nèi)部(結(jié)合)水3生物法破壞細胞膜或高溫加熱法、凍融法去除5.25.2污泥濃縮污泥濃縮污泥中水分污泥中水分n1 1）間隙水）間隙水n 被大小污泥塊固體包圍著的間隙水

11、，并不與固體直接結(jié)合，作用力弱，因而很容易分離。n 這部分水是污泥濃縮的主要對象。當間隙水很多時，只需在調(diào)節(jié)池或濃縮池中停留幾小時，就可利用重力作用使間隙水分離出來。間隙水約占污泥水分總量的70。n 重力濃縮，污泥濃縮的脫水對象主要是間隙水。5.25.2污泥濃縮污泥濃縮污泥中水分污泥中水分n2 2）毛細結(jié)合水）毛細結(jié)合水n 在細小污泥固體顆粒周圍的水，由于產(chǎn)生毛細現(xiàn)象，形成毛細結(jié)合水。各類毛細結(jié)合水約占污泥中水分總量的20。n 由毛細現(xiàn)象形成的毛細結(jié)合水受到液體凝聚力和液固表面附著力作用，要分離出毛細結(jié)合水需要有較高的機械作用力和能量，可以用與毛細水表面張力相反的作用力，例如離心力、負壓抽真空

12、、電滲力或熱滲力等，常用離心機、真空過濾機或高壓壓濾機來去除這部分水。5.25.2污泥濃縮污泥濃縮污泥中水分污泥中水分n3 3）表面吸附水）表面吸附水n 污泥常處于膠體狀態(tài)，例如活性污泥屬于凝膠，污泥的膠體顆粒很小，比表面積大，故表面張力作用吸附水分較多。n 表面吸附水的去除較難，特別是細小顆粒或生物處理后污泥，其表面活性及剩余力場強，粘附力更大，不能用普通的濃縮或脫水方法去除。常要用混凝方法加入電解質(zhì)混凝劑，以達到凝結(jié)作用而易于使污泥固體與水分離。5.25.2污泥濃縮污泥濃縮污泥中水分污泥中水分n4 4）內(nèi)部）內(nèi)部( (結(jié)合結(jié)合) )水水n 一部分污泥水被包圍在微生物的細胞膜中形成內(nèi)部結(jié)合水

13、。n 內(nèi)部水與固體結(jié)合得很緊，要去除它必須破壞細胞膜。用機械方法是不能脫除的，但可用生物作用(好氧堆肥化、厭氧消化等)使細胞進行生化分解，或采用其他方法破壞細胞膜，使內(nèi)部水變成外部液體從而進行去除。以上3、4兩部分水約占污泥中水分的10，都可以采用人工加熱干化熱處理或焚燒法去除。5.25.2污泥濃縮污泥濃縮重力重力沉降分類沉降分類n1 1）自由沉降：）自由沉降：顆?；ゲ桓蓴_n2 2）絮凝沉降：）絮凝沉降：顆粒間相互黏結(jié)，逐漸變大n3 3）擁擠（成層）沉降：）擁擠（成層）沉降：顆粒相互干擾，成為一個整體下沉，溶液與顆粒層有明顯的界面n4 4）壓縮沉降：）壓縮沉降：上層顆粒將下層顆粒的水分擠壓出來

14、5.25.2污泥濃縮污泥濃縮評價指標評價指標n1 1）濃縮污泥濃度：）濃縮污泥濃度：排泥管采樣分析。2%-5%n2 2）固體回收率：）固體回收率：濃縮固體量與流入固體量的比值。濃縮池90%-95%。n3 3）分離率：）分離率：上清液溢流量與流入污泥量比值5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備n離心濃縮離心濃縮5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備n優(yōu)點優(yōu)點: :濃縮度濃縮度高高, ,固體物質(zhì)固體物質(zhì)回收率達回收率達99%,99%,停留世間短停留世間短, ,適應性強適應性強n缺點缺點: :基建費基建費用和操作費用用和操作費用高高

15、, ,管理復雜管理復雜. .表面吸附水表面吸附水n表面張力作用表面張力作用吸附水分較多吸附水分較多離心濃縮法離心濃縮法5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備離心濃縮法離心濃縮法5.25.2污泥濃縮污泥濃縮設備設備5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理調(diào)理方法調(diào)理方法n 污泥調(diào)理是污泥濃縮和機械脫水前的預處理，改善污泥濃縮和脫水性能，提高處理效率。n洗滌洗滌( (淘洗調(diào)節(jié)淘洗調(diào)節(jié)) )n加藥加藥( (化學調(diào)節(jié)化學調(diào)節(jié)) )n熱處理熱處理n冷凍熔融法冷凍熔融法5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理污泥的洗滌污泥的洗滌 n 用于消化污泥的預處理，去除部分有機微粒，降低污泥的黏度，提高污泥的濃縮、脫水效果。節(jié)省加藥(混凝劑

16、)用量，降低機械脫水的運行費用。n 洗滌過程包括用洗滌水(二次沉淀池出水或河水)稀釋污泥、攪拌、沉淀分離撇除上清液。n 洗滌后上清液洗滌后上清液BODBOD5 5與懸浮物濃度常高達與懸浮物濃度常高達2000mg/L2000mg/L以以上，必須回流到污水處理廠處理，不能直接排放上，必須回流到污水處理廠處理，不能直接排放n 污泥用作土壤改良劑或肥料時，不宜采用洗滌工藝污泥用作土壤改良劑或肥料時，不宜采用洗滌工藝5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理加藥調(diào)理加藥調(diào)理n 加藥調(diào)理，也稱化學調(diào)理，是在污泥中加入助凝劑、混凝劑等化學藥劑，促使污泥顆粒絮凝，改善其脫水性能。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理加藥調(diào)理加藥調(diào)理

17、n助凝劑：助凝劑：n調(diào)節(jié)污泥的pH值n供給污泥以多孔狀網(wǎng)格的骨骼n改變污泥顆粒結(jié)構(gòu)n破壞膠體的穩(wěn)定性n提高混凝劑的混凝效果，增強絮體強度。n 主要有硅藻土、珠光體、酸性白土、鋸屑、污泥焚燒灰、電廠粉塵及石灰等惰性物質(zhì)。n 使用方法:直接加入污泥中,投加量為:10到100mg/L?；蚴桥渲瞥?%到6%的糊狀物使用。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理加藥調(diào)理加藥調(diào)理n混凝劑：混凝劑：無機混凝劑與高分子混凝劑n無機混凝劑：電解質(zhì)化合物，主要有鋁鹽（水合硫酸鋁，明礬和三氯化鋁）和鐵鹽（三氯化鐵，綠礬和硫酸鐵）；n 高分子混凝劑：高分子聚合電解質(zhì)，包括有機合成劑及無機高分子混凝劑兩種。n有機合成劑：國內(nèi)廣泛使

18、用高聚合度非離子型聚丙烯酰胺(PAM)(簡稱聚丙烯酰胺，又叫三號混凝劑)及其變性物質(zhì)。n無機高分子混凝劑：主要是聚合氯化鋁(PAC)。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理熱處理熱處理n 將污泥加熱，可使部分有機物分解及親水性有機膠體物質(zhì)水解，同時污泥中細胞被分解破壞，細胞膜中水游離出來，故可提高濃縮性與脫水性能。這種過程稱為污泥的熱處理，也叫蒸煮處理。n 污泥的熱處理對于脫水性能差的活性污泥特別有效。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理熱處理熱處理n活性污泥的泥團內(nèi)含有內(nèi)部水，即使用添加劑脫水，這些水分也難以分離。n加熱處理，可使細胞分解、蛋白質(zhì)原生質(zhì)被釋放的同時，蛋白質(zhì)和膠質(zhì)細胞膜被破壞，形成由可溶性蛋白酶

19、(縮多氨酸)、氨氮、揮發(fā)酸及碳水化合物組成的褐色液體，留下礦物質(zhì)和細胞膜碎片n提高了污泥的沉降性能和脫水性能。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理熱處理分類熱處理分類n高溫加壓處理法：把污泥加溫到170200，壓力為1015MPa，反應時間12h。熱處理后的污泥，經(jīng)濃縮即可使含水率降低到8087。再經(jīng)機械脫水，泥餅含水率可降低到3045。n低溫加壓處理法：反應溫度較低（在150以下），有機物的水解受到控制，與高溫加壓法比較，分離液中的BOD5濃度低4050，臭氣也比較少。5.35.3污泥調(diào)理污泥調(diào)理冷凍熔融處理法冷凍熔融處理法n冷凍熔融法：冷凍熔融法：是為了提高污泥的沉淀和脫水性能而使用的預處理方法。

20、n污泥一旦冷凍到-20后再熔融，溫度大幅度變化，使膠體脫穩(wěn)凝聚且細胞膜破裂，細胞內(nèi)部水分得到游離，從而提高了污泥的沉淀性能和脫水性。5.45.4污泥脫水污泥脫水n為有效經(jīng)濟地進行污泥干燥、焚燒及進一步處置，必須充分地n整個污泥處理系統(tǒng)中，過濾、脫水是最重要的減量化手段，也是不可缺少的預處理工序。n污泥脫水包括自然干化與機械脫水，其本質(zhì)上都屬于過濾脫水范疇，基本理論相同。5.45.4污泥脫水污泥脫水基本理論基本理論n過濾：過濾：多孔過濾介質(zhì)兩側(cè)施加壓力差而將懸濁液過濾分成濾渣和澄清液兩部分的固液分離操作n濾漿：濾漿：過濾操作所處理的懸濁液(如污泥)。n過濾介質(zhì)：過濾介質(zhì)：過濾所用的多孔物質(zhì)。n濾

21、液：濾液：過濾通過介質(zhì)孔道的液體。n濾餅：濾餅：被截留的物質(zhì)5.45.4污泥脫水污泥脫水基本理論基本理論n過濾的推動力過濾的推動力：n依靠污泥本身厚度的靜壓力(如污泥自然干化場的滲透脫水)；n在過濾介質(zhì)的一面造成負壓(如真空過濾脫水)；n加壓污泥把水分壓過過濾介質(zhì)(如壓濾脫水)；n產(chǎn)生離心力作為推動力(如離心脫水)。5.45.4污泥脫水污泥脫水過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)n 濾餅的支承物，應具有足夠的機械強度和盡可能小的流動阻力。 n(1)織物介質(zhì)：織物介質(zhì)：又稱濾布，包括由棉、毛，絲、麻等天然纖維及由各種合成纖維制成的織物，以及用玻璃絲，金屬絲等織成的網(wǎng)狀物，織物介質(zhì)在工業(yè)上應用最廣；n(2)粒狀介質(zhì)：粒狀介質(zhì)：包括細砂，木炭、石棉、硅藻土等細小堅硬的顆粒狀物質(zhì)，多用于深層過濾；n(3)多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì)：是具