污水處理設備處理后污泥的基本特征

污水處理設備處理后污泥的基本特征

① 污水處理設備處理后污泥的來源

污泥是污水處理工程中產生的含水率不同的半固態或者固態物質[11]。有的從污水中直接分離出來的,有的產生于污水處理過程。城市污水處理設備處理后污泥主要有三個來源:首先是污水中的懸浮物被格柵、初沉池攔截沉淀產生的,格柵可以截留污水中較大的懸浮物,初沉池可以去除水中 40%~55%的懸浮物質,初沉池污泥含水率一般在 96%左右,并且容易腐爛變臭;其次是在城市二級污水處理廠中,生物法將高能量的污染物轉換為低能量的物質,其中較少一部分高能量有機物轉變為二氧化碳和水,更多的有機物用于微生物增殖。微生物利用碳源進行生命活動并繁殖后代,必將會產生過剩的微生物,產生剩余污泥,這類污泥含有的有機物較多,并且不易脫水;第三由于生物除磷工藝需要排出富磷活性污泥必然會產生大量污泥,若用化學除磷也會導致沉淀的產生[12]。

② 污水處理設備處理后污泥的分類

1)按照處理方法和分離過程

按照處理方法和分離過程,污泥可以分為沉淀污泥和生物處理污泥。其中沉淀污泥包括物理沉淀污泥、混凝沉淀污泥和化學沉淀污泥,生物處理污泥指在污水處理設備處理后二級處理過程中產生的污泥,包括活性污泥法產生的剩余污泥以及生物膜法、生物濾池產生的腐殖質污泥。

2)按照化學成分

按照化學成分,污泥分為無機污泥和有機污泥,疏水污泥與親水污泥。

a.有機污泥指有機物為主的污泥。這種污泥的特性是有機物含量高,容易腐爛發臭,粒徑較小,密度小并且含水率高不易脫水。

b.無機質污泥是以無機物為主的污泥。這種污泥的粒徑比較大,密度大,含水率低并且比較容易脫水。

3)按照污水處理工藝和階段

按照污水處理的不同工藝和不同階段,污泥可以分為以下幾類:

a.浮渣 浮渣主要來自格柵、除渣池、初沉池、二沉池等工藝流程,主要包括食物殘渣、塑料制品和動植物油脂等物質。

b.生污泥 生污泥指從沉淀池排出來的沉淀物或者懸浮物的總稱。這種污泥的含水率高達 95%~97%,有機物含量較高,不易脫水。

c.活性污泥 活性污泥指生物反應池中繁殖的含有各種微生物群體的絮狀物。這種污泥含水率高達 99%以上,粒徑較小。

d.膨脹污泥 污泥膨脹通常是由絲狀菌過度繁殖引起的,使沉淀池中的活性污泥上浮。一般膨脹污泥的污泥指數較高,固體物含量較低。

e.消化污泥 消化污泥指經過厭氧消化或者好氧消化的污泥。如果污泥是在氧充足的條件下進行消化,則稱為好氧消化污泥,通常為褐色至深褐色的絮狀物體, 并且有陳腐污泥的氣味,消化好的污泥易于脫水。好氧消化污泥含水率一般為96%~98%,如果污泥在厭氧條件下進行消化反應,被稱為厭氧消化污泥,為深褐色至黑色,并含有大量的氣體。消化良好的污泥氣味較輕。厭氧消化后的污泥含水率一般為 90%~97%。

f.濃縮污泥 是指生污泥經濃縮處理后得到的污泥。污泥濃縮主要是減縮污泥的間隙水從而降低污泥含水率、減少污泥體積。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法等。

g.脫水污泥 脫水污泥是指經脫水處理后的污泥。污泥脫水是將流態的原生、濃縮或消化污泥脫除水分,轉化為半固態或固態泥塊的一種污泥處理方法。經過脫水后,污泥含水率可降低到 55%~80%。污泥脫水方法主要有自然干化法、機械脫水法、造粒法等。自然干化法和機械脫水法適用于污水污泥,造粒法通常用于混凝沉淀的污泥。

h.干化污泥 干化污泥是指經干化處理后得到的污泥。一般干化污泥的含水率低于 10% 。

③ 污水處理設備處理后污泥的性質

污水處理設備處理后污泥的性質通常用以下指標表示:

1)污泥含水率[13]

污泥中所含的水分的重量與污泥的重量之比的百分數稱為污泥含水率。下面的式子表示污泥的體積、重量和所含固體物濃度之間的關系


式中 ?? , ?? , ?? , ?? —污泥含水率為?? 時污泥體積、重量、固體物的濃度。

??   , ??    , ??    , ??  —污泥含水率為??  時污泥體積、重量、固體物的濃度。污水處理設備處理后污泥的含水率取決于污泥中固體的種類和顆粒的大小,一般污泥中故

土顆粒越小,所含的有機物越多,污泥的含水率就越高。

2)揮發性固體和灰分

揮發性固體指污泥在 600℃的馬弗爐中燃燒,以氣體形式逸出的那部分固體。它近似于污泥中有機物的含量。經過灼燒后殘留的那部分固體的質量為灰分,它用來表示污泥中無機物的含量。

3)可消化程度

污泥的可消化程度指污泥中可被消化降解的有機物的數量。污泥中的有機物

一部分是可以被消化降解的,一部分不易或者不能被消化降解??上潭瓤梢杂孟率絹肀硎?。

  (                ) (1.2)

      

式中, —可消化程度,%;

?? ,?? —分別表示生污泥及可消化污泥的無機物含量,%;

?? ,?? —分別表示生污泥及消化污泥的有機物含量,%; 因此消化污泥量可以用下式計算:

??        (          )V     (             )         (            ) (1.3)


式中 ?? —消化污泥量, ;

?? —消化污泥的含水率,%,取周平均值;

?? —生污泥量, ,取周平均值;

?? —生污泥含水率,%,取周平均值;

?? —生污泥有機物的含量,%;

  —可消化程度,%,取周平均值。

4)濕污泥比重與干污泥比重[13]

濕污泥的質量等于污泥中所含的水分與固體物質的質量之和。濕污泥比重等于濕污泥重量與同體積的水質量之比值。由于水的比重為 1,所以濕污泥比重γ可以用下式計算:


      (             )         



(1.4)


        

  


    ( )


式中 γ—濕污泥比重;

??—濕污泥的含水率,%;

  —污泥中干固體物質的平均比重,即干污泥比重。

5)污泥的肥分

污泥中含有大量可供植物生長所必需的肥分(氮、磷、鉀)、微量元素和有機腐殖質。其中可供植物生長的植物營養成分的組成主要取決于污水水質和處理工藝。表 1.5 為我國部分城市污水污泥的肥分表[14]:

表 1.5 我國部分城市污水污泥肥分含量(%)

Tab 1.5 The fertilizing ingredient of sewage sludge in some cities of China

污泥種類 總氮 總磷(P2O5) 有機物 灰分

初沉池污泥 2.0 1.0-0.3 0.1-0.3 50-60 40-50

消化污泥(初沉池) 1.6-3.5 0.5-0.7 0.24 25-30 70-75

消化腐殖污泥 2.8-3.1 1.0-1.9 0.1-0.7 - -

活性污泥 3.5-7.1 3.3-4.9 0.2-0.4 50-60 -


6)污泥重金屬離子

由于污水處理設備處理后污泥來源于各種生活污水和工業廢水,不可避免的會含有一些重金屬離子。一般金屬離子的含量取決于城市中工業廢水的含量與工業性質。表 1.6 是我國城市污水處理設備處理后污泥中重金屬含量范圍[15]:


表 1.6 中國城市污泥中重金屬含量

Tab 1.6 Heavy metal concentration in sewage sludge of China

重金屬 樣本數 變化范圍(mg/kg) 平均值(mg/kg)

Hg 33 0~9.3 2.84

Cd 54 0.05~16.8 2.97

As 26 0.29~47.0 16.1

Ni 35 10.4~374.0 77.5

Pb 55 0.6~669.0 131

Cr 37 0.4~728.0 185

Cu 59 28.4~3068.0 486

Zn 57 168~7384.0 1450


7)污泥的熱值

污泥中含有大量的有機物,具有一定的燃燒價值。污水及污泥處理工藝通過影響污泥揮發分的含量而影響污泥熱值。陳萌[16]等人對重慶市內的市政污泥進行了研究,發現污泥中揮發分含量對污泥高位熱值具有明顯影響,含碳氫元素較高的污泥具有較高的熱值,排水體質、污水和污泥處理工藝會影響污泥揮發分的含量而影響污泥熱值。


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