剩余污泥量计算方法Word下载.docx
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（4）对于城市污水,原水SS中不可降解及惰性悬浮固体的比例,在设计中可取50%,经初沉池后,通常降至30%左右。
污泥是水处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。
污泥体积约占处理水量的0.3%~0.5%左右，如水进行深度处理，污泥量还可能增加0.5~1倍。
是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。
（1）确保水处理的效果，防止二次污染；
（2）使容易腐化发臭的有机物稳定化；
（3）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。
（1）按成分不同分：
污泥：
以有机物为主要成分。
其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小（约为1.02~1.006），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。
初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。
沉渣：
以无机物为主要成分。
其主要是颗粒较粗，比重较大（约为2左右），含水率较低且易于脱水，流动性差。
沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。
（2）按来源不同分：
初次沉淀污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：
来自初次沉淀池。
剩余活性污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：
来自活性污泥法后的二次沉淀池。
腐殖污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：
来自生物膜法后的二次沉淀池。
消化污泥（也称熟污泥）：
生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。
化学污泥（也称化学沉渣）：
用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。
例如，用混凝沉淀法去除污水中的磷；
投加硫化物去除污水中的重金属离子；
投加石灰中和酸性污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生的沉渣等均称为化学污泥。
（3）城市污水厂污泥的特性见表8-1
表8-1城市废水厂污泥的性质和数量
污泥种类
污泥量g/（L.d）
含水率%
相对密度
比阻s2/g
沉砂池沉渣
0.03（L/m3）
60
1.5
初沉池污泥
14~25
95~97.5
1.015~1.02
（1.31~2.11）×
1010
活性污泥法污泥
7~19
96~98
1.02
2.80×
生物膜法污泥
10~21
99.2~99.6
1.005~1.008
（1）污泥量计算
1初次沉淀污泥量和二次沉淀污泥量的计算公式：
V=100C0ηQ/1000（100-p）ρ（8-9）
式中：
V——初次沉淀污泥量，m3/d；
Q——污水流量，m3/d；
η——去除率，%；
（二次沉淀池η以80%计）
C0——进水悬浮物浓度，mg/L；
P——污泥含水率，%；
ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3计。
2剩余活性污泥量的计算公式：
Qs=ΔX/fXr（4-113）
Qs——每日从系统中排除的剩余污泥量，m3/d；
ΔX——挥发性剩余污泥量（干重），kg/d；
f=MLVSS/MLSS，生活污水约为0.75，城市污水也可同此；
Xr——回流污泥浓度，g/L。
3消化污泥量的计算公式：
见公式（8-3）。
（2）污水处理厂干固体物质平衡：
污水处理厂内部存在着固体物质的平衡问题，通过固体物质的平衡计算，有助于污泥处理系统的设计与管理。
污水处理厂固体物质平衡的典型计算，可根据图8-1进行。
（见P332图8-1）
设原污水悬浮物X0为100，初次沉淀池悬浮物去除率以50%计，二次沉淀池去除率以80%计，悬浮物总去除率总去除率为90%。
各处理构筑物固体回收率为：
浓缩池为r1=90%；
消化池为r2=80%；
悬浮物减量为rg=30%；
机械脱水为r3=95%（预处理所加混凝剂的固体量略去不计）。
因此其平衡式为：
进入污泥浓缩池的悬浮物量：
X1=ΔX+XR（8-10）
XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4（8-11）
X1——进入浓缩池的固体物量；
ΔX——初次沉淀池排泥的悬浮物量加二次沉淀池剩余污泥中的悬浮物量；
XR——等于浓缩池上清液含有的悬浮物量Xˊ2，消化池上清液悬浮物量Xˊ3，机械脱水上清液悬浮物量Xˊ4的总和。
进入消化池的悬浮物量：
X2=X1r1（8-12）
浓缩池上清液悬浮物量：
Xˊ2=X1（1-r1）（8-13）
消化池悬浮物减量：
G=X2rg=X1r1rg（8-14）
进入机械脱水设备的悬浮物量：
X3=（X2-G）r2（8-15）
消化池上清液悬浮物量：
Xˊ3=（X2-G）（1-r2）（8-16）
脱水泥饼固体物量：
X4=X3r3
机械脱水上清液含有的悬浮物量：
Xˊ4=X3（1-r3）（8-17）
回流至沉砂池前的上清液中所含悬浮物总量：
XR=Xˊ2+Xˊ3+Xˊ4=X1（1-r1rg-r1r2r3+r1r2r3rg）
（X1-XR）/X1=r1rg+r1r2r3-r1r2r3rg=ΔX/X1
X1=ΔX/r1[rg+r2r3（1-rg）]（8-18）
（1）污泥输送的方法：
管道输送（重力管道和压力管道）；
卡车；
驳船等。
管道输送：
适用于污泥输送的目的地相当稳定；
污泥的流动性能较好，含水率较高；
污泥所含油脂分成较少，不会粘附于管壁缩小管径增加阻力；
污泥的腐蚀性低，不会对管材造成腐蚀或磨损；
污泥的流量较大，一般应超过30m3/h。
优点，卫生条件好，没有气味与污泥外溢，操作方便并利于实现自动化控制，运行管理费用低。
缺点，一次性投资大，一旦建成后，输送的地点固定，较不灵活。
卡车输送：
适用于中、小型污水处理厂，不受运输目的地的限制，也不受污泥性质、含水率的影响，也不需经过中间转运，可以随着季节的变化或地点的变化，把污泥直接运到进行利用或处理的地方。
优点，方便灵活。
缺点，运费较高。
驳船输送：
适用于不同含水率的污泥。
优点，灵活方便，运行费用低。
缺点，需设中转站。
对管道、卡车、驳船输送综合经济比较列于表8-4。
表8-4
管道、卡车、驳船输送综合经济比较表
建设投资
运行管理费
输送1m的成本
管道输送
1
驳船输送
0.82~1.30
2.60~4.00
6
卡车输送
2.25~7.00
27.0~34.0
30
注：
以管道输送的建设投资、运行管理费及每输送1m距离的成本为“1“单位。
（2）污泥输送设备：
输送污泥用的污泥泵在构造上必须满足不易被堵塞与磨损，不易受腐蚀等基本条件。
常见的有隔膜泵、旋转螺栓泵、螺旋泵、混流泵、多级柱塞泵和离心泵等。
（1）污泥流动的水力特性：
污泥在含水率较高（高于99%）的状态下，属于牛顿流体，流动的特性接近于水流。
随着固体浓度的增高，污泥的流动显示出半塑性或塑性流体的特性，必须克服初始剪力以后才能开始流动。
污泥流动的下临界速度约为1.1m/s，上临界速度约为1.4m/s。
污泥压力管道的最小设计流速为1.0~2.0m/s。
（2）压力输泥管道的沿程水头损失（见P336公式（8-19）和表8-4）
（3）压力输泥管道的局部水头损失（见P337公式（8-20）和表8-5）
污泥处理方案的选择，应根据污泥的性质与数量；
投资情况与运行管理费用；
环境保护要求以及有关法律与法规；
城市农业发展情况及当地气候条件等情况，综合考虑后选定。
（1）生污泥→浓缩→消化→自然干化→最终处置
（2）生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→最终处置
（3）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置
（4）生污泥→浓缩→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
（5）生污泥→湿污泥池→最终处置
（6）生污泥→浓缩→消化→最终处置
第
（1）、（3）、（6）方案，以消化处理为主体，消化过程产生的生物能即沼气（或称消化气、污泥气），可作为能源利用，如用作燃料或发电；
第
（2）、（5）方案是以堆肥，农用为主，当污泥符合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地时可考虑采用；
第（4）方案是以干燥焚烧为主，当污泥不适于进行消化处理、或不符合农用条件，或受污水处理厂用地面积的限制等地区可考虑采用。
焚烧产生的热能，可作为能源。
污泥最终处理方法包括作为肥料施用于农田、森林、草地或沙漠改良；
填地或投海；
作为能源或建材；
焚烧等。
不同脱水方法及脱水效果列于表8-7。
表8-7不同脱水方法及脱水效果表
脱水方法
脱水装置
脱水后含水率%
脱水后状态
浓缩法
重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩
95~97
近似糊状
自然干化法
自然干化场、晒砂场
70~80
泥饼状
机械脱水
真空吸滤法
真空转鼓、真空转盘等
60~80
压滤法
板框压滤机
45~80
滚压带法
滚压带式压滤机
78~86
离心法
离心机
80~85
干燥法
各种干燥设备
10~40
粉状、粒状
焚烧法
各种焚烧设备
0~10
灰状
（1）污泥浓缩的目的是降低污泥含水率，减少污泥体积，以利于后续处理与利用。
（2）常用浓缩方法的特点见表8-8。
表8-8常用污泥浓缩方法及比较
浓缩方法
优点
缺点
适用范围
重力浓缩法
贮泥能力强，动力消耗小；
运行费用低，操作简便
占地面积较大；
浓缩效果较差，浓缩后污泥含水率高；
易发酵产生臭气
主要用于浓缩初沉污泥；
初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥
气浮浓缩法
占地面积小；
浓缩效果较好，浓缩后污泥含水率较低；
能同时去除油脂，臭气较少
占地面积、运行费用小于重力浓缩法；
污泥贮存能力小于重力浓缩法；
动力消耗、操作要求高于重力浓缩法
初沉污泥和剩余活性污泥的混合污泥。
特别适用于浓缩过程中易发生污泥膨胀、易发酵的剩余活性污泥和生物膜法污泥
离心浓缩法
占地面积很小；
处理能力大；
浓缩后污泥含水率低，全封闭，无臭气发生
专用离心机价格高；
电耗是气浮法的10倍；
操作管理要求高
目前主要用于难以浓缩的剩余活性污泥和场地小，卫生要求高，浓缩后污泥含水率很低的场合
1）原理：
重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。
（2）分类：
根据运行情况分为间歇式和连续式两种。
间歇式重力浓缩池：
是一种圆形水池，底部有污泥斗。
工作时，先将污泥充满全池，经静置沉降，浓缩压密，池内将分为上清液、沉降区和污泥层，定期从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。
（见P347图8-15）间歇式浓缩池主要用于污泥量小的处理系统。
浓缩池一般不少于两个，一个工作，另一个进入污泥，两池交替使用。
连续式重力浓缩池：
分为竖流式和辅流式两种。
其运行基本工作状况及固体与液体平衡关系（见P339图8-6）。
剩余活性污泥经浓缩池中心管流入，入流污泥流量及其固体浓度分别以Q0、C0表示。
上清液由溢流堰溢出称为出流，其流量与固体浓度分别以Qe、Ce表示。
浓缩污泥从池底排出称为底流，底流流量与固体浓度分别以Qu、Cu表示。
浓缩池中存在着三个区域，即上部澄清区；
中间阻滞区（当污泥连续供给时，该区的固体浓度基本恒定，不起浓缩作用，但其高度将影响下部压缩区污泥的压缩程度）；
下部为压缩区。
单位时间内进入浓缩池的固体重量，等于排出浓缩池的固体重量（上清液所含固体重量忽略不计）。
通过浓缩池任一断面的固体通量，由两部分组成，一部分是浓缩池底部连续排泥所造成的向下流固体通量；
另一部分是污泥自重压密所造成的固体通量。
连续式重力浓缩池的基本构造（见P346图8-12）。
其特点是装有与刮泥机一起转动的垂直搅拌栅，能使浓缩效果提高20%以上。
因为搅拌栅通过缓慢旋转（圆周速度2~20cm/s），可形成微小涡流，有助于颗粒间的凝聚，并可造成空穴，破坏污泥网状结构，促使污泥颗粒间的空隙水与气泡逸出。
（3）设计要点：
小型污水处理厂采用方形或圆形间歇式浓缩池；
大、中型污水处理厂采用竖流式和辐流式连续式浓缩池；
间歇式浓缩池的主要设计参数是水力停留时间，停留时间由试验确定。
时间过短，浓缩效果差；
过长会造成污泥厌氧发酵。
无试验数据时，可按12~24h设计。
当以浓缩后的湿污泥作肥料时，污泥浓缩和贮存可采用方或圆形湿污泥池，有效水深采用1~1.5m，池底坡0.01，坡向一端。
连续式浓缩池的主要设计参数有：
固体通量和水力负荷。
有效水深采用4m，竖流式有效水深按沉淀部分的上升流速不大于0.1mm/s进行复核。
池容积按浓缩10~16h核算。
当采用定期排泥时，两次排泥间隔可取8h。
浓缩池的上清液应回送初沉池或调节池重新处理。
（4）设计计算：
浓缩池表面积F：
选定固体通量，计算浓缩池表面积FˊS，与用水力负荷计算的浓缩池表面积FˊW进行比较，取其大者。
按固体通量，计算浓缩池表面积Fˊs（m2）：
Fˊs=Qω/qs
按水力负荷计算的浓缩池表面积Fˊw（m2）：
Fˊw=Q/qw
则F=max（Fˊs，Fˊw）
Q——污泥量，m3/d；
ω——污泥含固量，kg/m3；
qs——选定的固体通量，kg/（m2.d）；
qw——水力负荷，m3/（m2.d）；
浓缩池有效池容W和停留时间t：
根据确定的池表面积F，计算浓缩池的有效容积Wˊ，根据Wˊ复核污泥在池中停留时间tˊ。
若tˊ大于10~16h，则修定固体通量，重新计算上述各值，最终确定浓缩池设计表面积F、有效容积W和停留时间t。
计算有效容积Wˊ（m3）：
Wˊ=Fh2
复核停留时间tˊ（h）：
tˊ=Wˊ/Q
式中：
h2——有效水深，m。
（5）运行管理：
在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。
浓缩效果通常用浓缩比（排泥浓度/入流污泥浓度）、固体回收率（浓缩到排泥中的固体/入流总固体）和分离率（上清液量/入流污泥量）三个指标进行综合评价。
一般来说，浓缩初沉污泥时，浓缩比应大于2，固体回收率应大于90%；
浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，浓缩比大于2，分离率应大于85%。
如果某一指标低于以上数值，应分析原因，检查进泥量是否合适，控制的qs是否合理，浓缩效果是否受到了温度等因素的影响。
（1）原理：
采用压力溶气浮选方法，通过压力溶气罐溶入过量空气，然后突然减压释放出大量的微小气泡，并附着在污泥颗粒周围，使其相对密度减小而强制上浮，从污泥表层获得浓缩。
（2）适用条件：
适用于相对密度接近1的活性污泥的浓缩污泥，如活性污泥（相对密度1.005），生物过滤法污泥（相对密度1.025），尤其是采用接触氧化法时，脱落的生物膜含大量气泡，比重更接近于1，用浮选浓缩较为有利。
（3）气浮浓缩的工艺流程（见P347图8-16），可分为无回流，用全部污泥加压气浮；
有回流水，用回流水加压气浮两种方式运行。
进水室的作用，是使减压后的溶气水大量释放出微细气泡，并迅速附着在污泥颗粒上。
气浮池的作用，是上浮浓缩，在池表面形成浓缩污泥层由刮泥机刮出池外。
不能上浮的颗粒沉至池底，随设在池底的清液排水管一起排出；
部分清液回流加压，并在溶气罐中压入压缩空气，使空气大量地溶解在水中。
减压阀的作用，是使加压溶气水减压至常压，进入进水室起气浮作用。
气浮浓缩可以使污泥含水率从99%以上降低到95%~97%，澄清液的悬浮物浓度不超过0.1%，可回流到污水处理厂的入流泵房。
（详见P349~349）
气浮浓缩池的设计内容主要包括气浮浓缩池所需气浮面积、深度、空气量、溶气罐压力等。
溶气比的确定：
气浮时有效空气重量与污泥中固体物重量之比或气固比，用Aa/S表示。
气浮浓缩池表面水力负荷：
回流比R的确定：
气浮浓缩池的表面积：
是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心力场所受到的离心力的不同而被分离。
主要用于浓缩剩余活性污泥等难脱水污泥或场地狭小的场合。
（3）离心机的种类：
连续式离心机、间歇式离心机、盘式和篮式离心机。
（4）主要参数：
入流污泥浓度、排出污泥含固量、固体回收率、高分子聚合物的投加量等。
离心机的运行参数列于（P352表8-12）。
高浓度有机污泥通过厌氧或好氧消化，污泥中的挥发性固体变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积60%左右，并改善污泥性状，控制致病微生物，为污泥的后续处理做好准备。
经济的污泥处理系统是：
厌氧消化处理初沉池污泥；
好氧消化处理剩余活性污泥。
表8-10污泥厌氧与好氧消化的比较
消化方法
适用条件
厌氧
不需曝气，运行能耗和费用低；
可获得部分能源（沼气）
易产生臭气；
管理水平要求较高
废水处理厂，规模不限；
多采用中温消化
好氧
中小规模时，投资少、上清液中BOD、SS、NH4-N均低于厌氧消化，操作管理简便；
消化池中不加温，不产生臭气
供氧消耗的能量大，运行费用高；
消化污泥脱水性能差，有机物分解率较低
中小规模废水处理厂，特别适用于无初沉池的好氧生物污水处理厂
（1）厌氧消化的机理：
1979年，伯力特（Bryant）等人根据微生物的生理种群提出的厌氧消化的三阶段理论，第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；
第二阶段是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸；
第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱羧产生甲烷。
参与的微生物种类，参与厌氧消化第一阶段的微生物包括细菌、原生动物和真菌，统称水解与发酵细菌，大多数为专性厌氧菌，也有不少兼性厌氧菌；
参与厌氧消化第二阶段的微生物是一群极为重要的菌种——产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌；
参与厌氧消化第三阶段的微生物是甲烷菌——甲烷发酵阶段的主要细菌，属于绝对的厌氧菌。
（2）厌氧消化的影响因素：
影响厌氧消化的主要因素有温度、生物固体停留时间（污泥龄）与负荷、搅拌和混合、营养与C/N比、氮的守恒与转化、有毒物质、酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用等。
（3）厌氧消化池池形：
厌氧消化池池形，（见P361图8-26）。
圆柱形，池径一般为6M~35M，池总高与池径之比取0.8~1.0，池底、池盖倾角一般取15°
~20°
，池顶集气罩直径取2M~5M，高1M~3M。
蛋形一般用于大型消化池，容积可达到10000M3以上，搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底固结；
池内污泥的表面积小，即使生成浮渣，也容易清除；
在池容相等的条件下，池子总表面积比圆柱形小，故散热面积小，易于保温；
蛋形的结构与受力条件最好，如采用钢筋混凝土结构，可节省材料；
防渗水性能好，聚集沼气效果好。
（4）厌氧消化池的构造与设计：
消化池的构造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备，搅拌设备及加温设备等。
投配、排泥：
溢流系统：
保持沼气室压力恒定。
常用的形式有倒虹管式、大气压式和水封式等。
沼气的收集与贮气设备：
搅拌设备：
使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。
主要有泵加水射器搅拌、联合搅拌法和沼气搅拌。
加温设备：
加温的目的是维持消化池的消化温度（中温或高温），使消化能有效地进行。
加温的方法有用热水或蒸汽直接通入消化池或通入设在消化池内的盘管进行间接加温。
（计算见P364~366）
消化池的容积计算：
为了防止检修时全部污泥停止厌气处理，消化池数量应两座或两座以上。
消化池的有效容积V=Sv/S
Sv——新鲜污泥中挥发性有机物重量，kg/d；
S——挥发性有机物负荷，中温消化用0.6~1.5kg/（m3.d），高温消化用2.0~2.8kg/（m3.d）；
V——消化池的有效容积，m3。
（5）厌氧消化的应用：
两级厌氧消化，根据消化过程沼气产生的规律进行设计。
目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。
P367例题8-7
两相厌氧消化，根据消化机理进行设计。
目的是使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境。
（6）消化池的运行与管理：
消化污泥的培养与驯化：
逐步培养法、一次培养法。
正常运行的化验指标：
正常运行的控制参数：
新鲜污泥投配率、消化温度、搅拌时间、排泥效果和沼气气压等。
消化池发生异常现象时的管理：
表现在产气量下降，上清液水质恶化等。
（1）好氧消化的机理：
利用微生物的内源呼吸作用分解有机物。
（2）好氧消化池的构造：
（见P373图8-33）
（3）设计参数：
水力停留时间（20℃下），剩余活性污泥10~15d；
剩余活性污泥+初沉污泥15~25d。
污泥浓度，为达到消化池内的充分混合和必要的溶解氧浓度，限制浓缩污泥浓度在2%~3%。
浓缩池的固体负荷不应超过24~49kg/（m2.d）。
消化池的挥发性固体负荷1.6~4.8kgVSS/（m3.d）。
污泥温度，好氧消化
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