污水厂污泥计算.doc

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1、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 0.51 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 1.021.006） ，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

2、。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

3、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）601.5 初沉池污泥14259597.51.0151.02（1.312.11）1010活性污泥法污 泥71996981.022.801010生物膜法污泥102199.299.61.0051.008 (1)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称为污泥含水率。 1 污泥中水的存在形式有： 空隙水，颗粒间隙中的游离水，约 70%，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离； 毛细水，是在高度密集的

4、细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约 20%， 可通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用力而分离； 颗粒表面吸附水和内部结合水，约 10%。表面吸附水是在污泥颗粒表面附着的水分， 起附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体表面上出现，采用混凝方法，通过胶体 颗粒相互絮凝，排除附着表面的水分；内部结合水，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物 污泥中细胞内部水分，无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物分离或热力方 法去除。 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。2 污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系： V

5、1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C1 （8-1） 式中： p1、V1、W1、C1污泥含水率为 p1时的污泥体积、重量与固体物浓度；p2、V2、W2、C2污泥含水率为 p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； 说明：式（8-1）适用于含水率大于 65%的污泥。因含水率低于 65%以后，体积内出现 很多气泡，体积与重量不在符合式（8-1）的关系。 例题 8-1：污泥含水率从 97.5%降低至 95%时，求污泥体积。 解：由式（8-1）V2= V1（100-p1）/（100-p2）= V1（100-97.5）/（100-95）=（1/2）V1 可见污泥含水率从 97.5%

6、降低至 95%时，污泥体积减少一半。 （2）挥发性固体（或称灼烧减重）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。 （3）可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。 消化对象：污泥中的有机物。一部分是可被消化降解的（或称可被气化，无机化） ；另 一部分是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物等。 消化程度的计算公式：Rd=1-（pV2pS1）/（pV1pS2） 100 （8-2） 式中：Rd可消化程度，%；pS1 、pS2分别表示生污泥及消化污泥的无机物含量，%；pV1 、pV1分别表示生污泥及消化污泥的有机物含量，%。 消化污泥量的计算公式：Vd=

7、 V1（100-p1）/（100-pd）（1- pV1/100）+ pV1/100（1- Rd/100） （8-3） 式中：Vd消化污泥量，m3/d；pd消化污泥含水率，%，取周平均值；V1生污泥量，m3/d；p1生污泥含水率，%，取周平均值；pV1生污泥有机物含量，%；Rd可消化程度，%，取周平均值； （4）湿污泥比重与干污泥比重： 湿污泥重量等于污泥所含水分重量与干固体重量之和。湿污泥比重等于湿污泥重量与 同体积的水重量之比值。干固体物质包括有机物（即挥发性固体）和无机物（即灰分） 。确 定湿污泥比重和干污泥比重，对于浓缩池的设计、污泥运输及后续处理，都有实用价值。 经综合简化后，湿污泥比

8、重（）和干污泥比重（s）的计算公式分别为： =（100s ）/s p+（100-p） （8-4） 或 =25000/250p+（100-p） （100+1.5pV） （8-8） s=250/（100+1.5pV） （8-7） 式中：湿污泥比重；s污泥中干固体物质平均比重，即干污泥比重；p湿污泥含水率，%；pV污泥中有机物含量，%； （5）污泥肥分：污泥中含有大量植物生长所必需的肥分（N、P、K） 、微量元素及土壤改 良剂（有机腐殖质） 。我国城市污水处理厂各种污泥所含肥分见表 8-2。 表 8-2 我国城市污水处理厂污泥肥分表污泥类别总氮 %磷（以 P2O5计）%钾（以 K2O 计）%有机物

9、%初沉污泥23130.10.55060活性污泥3.37.70.784.30.220.446070消化污泥1.63.40.60.8 2530（6）污泥重金属离子含量：污泥中重金属离子含量，决定于城市污水中工业废水所占比例及工业性质。污水经二级处理后，污水中重金属离子约有 50%以上转移到污泥中。若污泥 作为肥料使用时，要注意重金属是否超过我国农林业部规定的农用污泥标准 （GB4284- 84） 。表 8-3 列举我国北京、上海、天津、西安、兰州、沈阳、黄石等几个城市污水处理厂 污泥中重金属含量的范围。 表 8-3 我国城市污水处理厂污泥中重金属成分及含量重金属离子名称Hg 汞Cd 镉Cr 铬Pb

10、 铅As 砷Zn 锌Cu 铜Ni 镍含量范围4.63 138 3.6 24.19.2 54085 240012.4 560300 111955 46030 47.5酸性土壤 PH6.55560030075500250100农林业部农用污泥 标准（GB4284- 84）中性和碱性土壤PH6.5152010001000751000500200（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=100C0Q/1000（100-p） （8-9） 式中：V初次沉淀污泥量，m3/d；Q污水流量，m3/d；去除率，%；（二次沉淀池 以 80%计）C0进水悬浮物浓度，mg/L；P污泥含水率，%

11、；沉淀污泥密度，以 1000kg/m3计。 2 剩余活性污泥量的计算公式：Qs=X/fXr （4-113） 式中：Qs每日从系统中排除的剩余污泥量，m3/d；X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，

12、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=X+XR （8-10）XR=X2+ X3+ X4 （8-11） 式中：X1进入浓缩池的固体物量； X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 X2，消化池上清液悬浮物量 X3，机 械脱水上清液悬浮物量 X4的总和。 进入消化池的

13、悬浮物量：X2= X1 r1 （8-12）浓缩池上清液悬浮物量：X2= X1（1- r1） （8-13） 消化池悬浮物减量：G= X2rg= X1 r1rg （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：X3=（X2-G） （1- r2） （8-16） 脱水泥饼固体物量：X4= X3 r3 机械脱水上清液含有的悬浮物量：X4= 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=X2+ X3+ X4 = X1（1- r1rg-r1r2r3+r1r2r3rg）（X1- XR）/ X1= r1rg+r1r2r3-

14、r1r2r3rg=X/ X1X1=X/ r1rg+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

15、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111 驳船输送0.821.302.604.006 卡车输送2.257.0027.034.030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

16、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 1.4 m/s。污泥压力 管道的最小设计流速为 1.02.0 m/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

17、-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

18、、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9597近似糊状自然干化法自然干化场、晒砂场7080泥饼状真空吸滤法真空转鼓、真空转盘等6080泥饼状压滤法板框压滤机4580泥饼状滚压带法滚压带式压滤机7886泥饼

19、状机 械 脱 水离心法离心机8085泥饼状干燥法各种干燥设备1040粉状、粒状焚烧法各种焚烧设备010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

20、力小于重力浓缩法； 动力消耗、操作要求高 于重力浓缩法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。 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

21、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

22、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 220

23、cm/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 1224h 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 11.5m，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

24、的上升流速不大于 0.1mm/s 进行复核。池容积按浓缩 1016h 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 FS，与用水力负荷计算的浓缩 池表面积 FW进行比较，取其大者。 按固体通量，计算浓缩池表面积 Fs（m2）：Fs=Q/qs 按水力负荷计算的浓缩池表面积 Fw（m2）：Fw=Q/qw则 F=max（Fs，Fw） 式中：Q污泥量，m3/d；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

25、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 W，根据 W复核污泥在池中停留时间 t。若 t大于 1016h，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 W（m3）：W=Fh2复核停留时间 t（h）：t= W/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，

26、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

27、 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

28、流到污水处理厂的入流泵房。 （4）设计计算：（详见 P349349） 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：（1）原理：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。 （2）适用条件：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

29、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 法优点缺点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

30、，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

31、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 6M35M，池总高与池径 之比取 0.81.0，池

32、底、池盖倾角一般取 1520，池顶集气罩直径取 2M5M，高 1M3M。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

33、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 P364366） 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 式中：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 0.61.5kg/（m3.d） ，

34、高温消化用 2.02.8 kg/（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

35、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 1015d；剩余活性污泥+初沉污泥 1525d。 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 2449 kg/（m2.d） 。消化池的挥发性固体负荷 1.64.8 kgVSS/（m3.d） 。 污泥温度，好氧消化为放热反应，池内温度稍高于入池污泥温度，大致为 2025。 当温度低于 20时，水力停留时间将大为延长，PH 值随之下降。 需氧量，分解污泥中有机物的需氧量约为 2kgO2/k

36、gVSS，为保持混合液 12mg/L 的氧 浓度，充气量按 1520L/min.m3MLSS 和 2040L/min.m3池容计算。扩散装置采用大气泡曝气器，氧转移率 5%8%。 池型和池数，采用分格式矩形池或圆形池。池数不少于两座。矩形池有效水深 35m，长和水深比取 12。超高（防泡）0.91.2m。 搅拌所需能量，用机械曝气器 2040W/m3。 （4）好氧消化池容积（V）计算：V=Q0X0/S （m3） 式中：Q0进入好氧消化池生污泥量，m3/d；X0污泥中原有生物可降解挥发性固体浓度，g.VSS/L； S有机负荷，kg.VSS/（m3.d） ，取 0.382.24 kg.VSS/（m

37、3.d） 。 （5）好氧消化需空气量的计算： 好氧消化所需空气量应满足两方面的需要：其一是满足细胞物质自身氧化所需，当活 性污泥进行好氧消化时，满足自身氧化需气量为 0.0150.02m3/（min.m3） ，当为初次沉淀 污泥与活性污泥混合时，满足自身氧化需气量为 0.0250.03 m3/（min.m3） ；其二是满足搅 拌混合需气量，当为活性污泥时，需气量为 0.020.04 m3/（min.m3） ，当为混合污泥时，需 气量为不少于 0.06 m3/（min.m3） 。 可见，后者大于前者，故工程设计中，以满足搅拌混合所需空气量计算。（1）沼气的性质： 厌氧消化产生的沼气，可称为生物能

38、，是一种无色气体，主要成分 CH4，CO2，并含 有少量的 H2S，CH4的燃烧值为 3500040000kj/m3，沼气的燃烧值随 CH4含量而异。 （2）沼气的主要用途： 沼气可作为家庭生活燃料，每日每人约需 1.5m3；作为锅炉燃料，加温消化池污泥； 作为化工原料，沼气中 CO2可制造干冰，CH4可制 CCl4或炭黑；利用沼气发电并利用冷却 水与锅炉废气加温污泥。 （3）沼气的净化： 沼气净化主要包括脱硫、除湿和过滤。 脱硫：沼气作为能源利用时，要求 H2S 的浓度低于 0.015%（合 0.188g/m3） ，否则对输 气管道、利用设备（如锅炉、沼气发动机等）有腐蚀作用。方法有干式脱硫

39、、湿式脱硫和 用水喷淋洗脱等。 除湿：水分与沼气中的 H2S 产生氢硫酸腐蚀管道和设备；水分凝聚在检查阀、安全阀、 流量计、调节器等设备的膜片和隔膜上影响其准确性；水分能增大管路的气流阻力；水分 能降低沼气的热值。采用的方法是在管道低点设凝水器，冷凝水定期排除。 过滤：沼气中常携带一些杂质，尤其在消化池运行初期或消化状态不稳定时杂质较多。 因此进入内燃机前一般应采取过滤措施。滤网可设在沼气管路上，一些发动机在设备内部 也设有滤网，应定期清洗。（1）机械脱水前的预处理： 预处理的目的是改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果与机械脱水设备的生产能力。 预处理的方法有化学调节法、热处理法、冷冻法及淘洗法

40、等。 （2）机械脱水的基本原理： 其基本原理是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质， 形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼。 造成压力差推动力的方法有：依靠污泥本身厚度的静压力（如干化场脱水） ；在过滤介 质的一面造成负压（如真空吸滤脱水） ；加压污泥把水分压过介质（如压滤脱水） ；造成离 心力（如离心脱水） 。 （3）机械脱水的方法： 机械脱水的方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。（1）主要构筑物是干化场： 干化场分为自然滤层干化场和人工滤层干化场。 自然滤层干化场适用于自然土质渗透性能好，地下水位低的地区；人工滤层干化场在 干燥、蒸发量大的地区，采用由沥青

41、或混凝土铺成的不透水层而无滤水层的干化场，依靠 蒸发脱水。 （2）自然干化的机理： 干化场脱水主要依靠渗透、蒸发与撇除。影响干化场脱水的因素有气候条件和污泥性 质等。 （3）干化场的设计： 干化场设计的主要内容是确定总面积与分块数。 干化场的总面积决定于面积污泥负荷单位干化场面积每年可接纳的污泥量。面积 负荷的数值与当地气候及污泥性质有关。 干化场的分块数，为了使每次排入干化场的污泥有足够的干化时间，并能均匀地分布 在干化场上以及铲除泥饼的方便，干化场的分块数最好大致等于干化天数，如干化天数为 8 天，则分为 8 块，每次排泥用 1 块。每块干化场的宽度与铲泥饼的机械与方法有关，一 般用 61

42、0 米。表 8-11 各种脱水方法的比较方法优点缺点适用范围板框压滤机：间歇脱水 液压过滤滤饼含固率高；固体 回收率高；药品消耗 少，滤液清澈间歇操作，过滤能 力较低；基建设备 投资大其他脱水设备不适用的场 合；需要减少运输、干燥 或焚烧费用；降低填埋用 地的场合带式压滤机：连续脱水 机械挤压机器制造容易，附属 设备少，投资、能耗 较低；连续操作，管 理简便，脱水能力大聚合物价格贵，运 行费用高；脱水效 率不及板框压滤机特别适合于无机性污泥的 脱水；有机粘性污泥脱水 不适宜采用机 械 脱 水离心机： 连续脱水 离心力作用基建投资少，占地少； 设备结构紧凑；不投 加或少加化学药剂； 处理能力大且

43、效果好； 总处理费用较低；自 动化程度高，操作简 便、卫生国内目前多采用进 口离心机，价格昂 贵；电力消耗大； 污泥中含有砂砾， 易磨损设备；有一 定噪声不适于密度差很小或液相 密度大于固相的污泥脱水自 然 干 化污泥干化床；间歇运行 自然蒸发和 渗透基建费用低，设备投 资少；操作简便，运 行费用低，劳动强度 大占地面积大、卫生 条件差；受污泥性 质和气候影响大用于渗透性能好的污泥脱 水；气候比较干燥的地区， 多雨地区不宜建于露天； 用地不紧张或环境卫生条 件允许的地区干燥是进一步去除毛细水，使含水率降至 10%30%。焚烧则是去除吸附水和内部水， 使含水率降至零，有机物氧化为 CO2、H2O

44、 和灰，S、N、金属、卤素和其他元素都被转变 成各种最终产物。 适用于各种有机污泥和废液。焚烧是彻底的处理方法，可回收热量，但其设备投资和运行费用较大。一般，当脱水污泥有利用价值时才采用干燥；对难以利用和脱水的污泥， 或当填埋等处置受到限制时，才采用焚烧。表 8-14 污泥加热干燥器的比较种类热空气 温度干燥时 间 MIN干化污 泥含水 率%尾气臭 味尾气含 灰干燥器 构造占地回转窑干燥器120540 30321020较低低较简单较大多层干燥器810较低低复杂中急聚干燥器110530110较低高较简单小Sevar 干燥器801505080510低无简单大表 8-15 各种焚烧装置的比较种类燃烧

45、温度 尾气 污染间歇运行时 的启动时间 H炉子 寿命 A维修次 数 次/A炉子结 构设备投 资%占地回转窑700800有2451较复杂100100多层炉760870有241023复杂507075流化床700850无立即150简单355565干燥器的干燥流程： 回转圆筒式干燥器，根据干燥介质与污泥在干燥器中流动方向有并流式、逆流式和错 流式三种。见 P397 图 8-53 急聚干燥器，属于上升流干燥装置，热能可充分回收，排气可被焚烧脱臭，占地紧凑， 热效率高，干燥强度大。见 P397 图 8-54 带式干燥器，由成型器和带式干燥器两部分组成，可作为污泥制造肥料的设备。见 P398 图 8-551

46、）焚烧的原因： 当污泥不符合卫生要求，有毒物质含量高，不能作为农副业利用；卫生要求高，用地 紧张的大、中城市；污泥自身的燃烧热值高，可以自燃并利用燃烧热量发电；与城市垃圾 混合焚烧并利用燃烧热量发电。 （2）分类： 完全焚烧，是指污泥所含水分被完全蒸发、有机物被完全焚烧，焚烧的最终产物是 CO2，H2O，N2等气体及焚烧灰的燃烧现象。焚烧设备主要有回转焚烧炉、立式多段炉及 流化床焚烧炉。见 P400-401 图 8-56，8-57，8-58 不完全焚烧（湿式燃烧） ，是经浓缩后的污泥（含水率约 96%） ，在液态下加温加压、 并压入压缩空气，使有机物被氧化去除，从而改变污泥结构与成分，脱水性能

47、大大提高。 湿式燃烧对污泥中所含有机物及还原性无机物的去除效果，用氧化度（%）表示。氧化度 =（湿式燃烧前、后 COD 值之差）/湿式燃烧前的 COD。根据湿式燃烧所要求的氧化度， 反应温度、压力的不同，可分为高温高压氧化法、中温中压氧化法及低温低压氧化法。湿 式燃烧的工艺装置，见 P403 图 8-59污泥中含有大量病原菌、病虫卵和病毒，在污泥处理时，可能直接或间接接触人体造 成感染，因此需对污泥进行经常性或季节性的消毒。表 8-13 传染病菌，病虫卵与病毒的致死温度与时间种类致死温度所需时间 min种类致死温度所需时间 min蝇蛆511猪丹毒杆菌5015蛔虫卵5055510猪瘟病虫5060迅速钩虫卵503口蹄疫菌6030蛲虫卵501畜病虫卵与幼虫50601痢疾杆菌601020二化螟虫601伤寒杆菌6010谷象505霍乱菌5530小豆象