【正文】 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化的影響因素： ? pH值 、 酸堿度和消化液的緩沖作用 ： 。 城市污水處理廠污泥中溫消化的污泥投配率以 3－ 5%為宜 ， 相應(yīng)的水力停留時(shí)間為 20－ 30d。 5℃ 時(shí) ， 就會(huì)使有機(jī)酸大量積累而破壞厭氧消化過程的正常運(yùn)行 。 3℃ 時(shí) ， 就會(huì)嚴(yán)重抑制消化速率 。 － ℃ 。 當(dāng)溫度超出適宜溫度范圍時(shí) ， 厭氧消化反應(yīng)速率則急劇下降 。 三階段厭氧消化過程示意圖 H2 + CO2 乙酸 復(fù)雜有機(jī)物 脂肪酸 (C2) 水解、發(fā)酵 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸 CH4 + CO2 產(chǎn)甲烷 產(chǎn)甲烷 第三階段： 通過兩組生理機(jī)能不同的產(chǎn)甲烷細(xì)菌的作用 ，將上階段產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷 。 三階段厭氧消化過程示意圖 H2 + CO2 乙酸 復(fù)雜有機(jī)物 脂肪酸 (C2) 水解、發(fā)酵 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸 CH4 + CO2 產(chǎn)甲烷 產(chǎn)甲烷 三階段厭氧消化過程示意圖 H2 + CO2 乙酸 復(fù)雜有機(jī)物 脂肪酸 (C2) 水解、發(fā)酵 第一階段： 在水解與發(fā)酵細(xì)菌作用下，使碳水化合物、蛋白質(zhì)及脂肪經(jīng)水解與發(fā)酵轉(zhuǎn)化為單糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳和氫等。 ? 污泥厭氧消化是一個(gè)極其復(fù)雜的過程 ， 多年來 ， 厭氧消化被概括為兩階段過程 ， 即酸性發(fā)酵階段和堿性發(fā)酵階段 。 污泥的厭氧消化 ? 污泥一般都采用厭氧消化法處理 ， 即在無氧的條件下 ， 由兼性菌及專性厭氧細(xì)菌降解有機(jī)污染物 ， 分解的最終產(chǎn)物主要是二氧化碳和以甲烷為主的消化氣 （ 沼氣 ） ， 污泥經(jīng)厭氧消化得以穩(wěn)定 。 ? 厭氧微生物對(duì)有毒物質(zhì)和環(huán)境條件較為敏感 ， 操作不當(dāng)可能導(dǎo)致反應(yīng)器運(yùn)行條件的惡化 。 ? 剩余污泥量少 ， 污泥穩(wěn)定 ， 脫水性能好 。 ? 適于處理高濃度廢水 ， 能耗低 ， 且能夠產(chǎn)生大量能源 。此時(shí)，如果條件合適，產(chǎn)甲烷細(xì)菌將開始繁殖活動(dòng)，繼續(xù)進(jìn)行厭氧氧化，有機(jī)物最終形成甲烷（沼氣）。在非自然的生態(tài)系統(tǒng)中，人們利用這種厭氧消化過程處理污水和污泥，防止大量有機(jī)物在環(huán)境中的有害積累，同時(shí)，回收厭氧消化過程中產(chǎn)生的甲烷作為能源再利用。 ?常用的污泥焚燒設(shè)備有回轉(zhuǎn)焚燒爐 、 多段焚燒爐和流化床焚燒爐等 。 污泥經(jīng)焚燒處理后 ， 含水率可降至 0， 體積很小 ， 性質(zhì)穩(wěn)定 ，便于運(yùn)輸 ， 可進(jìn)行綜合利用或最終處置 。 污泥的干燥與焚燒 ?污泥經(jīng)脫水 、 干化后 ， 含水率仍較高 ， 體積較大 ，為便于污泥最終處置 ， 可進(jìn)行干燥處理或焚燒 。 ?離心脫水機(jī)： 連續(xù)生產(chǎn) ， 操作方便 ， 自動(dòng)控制 ， 衛(wèi)生條件好 ，占地面積小 。 污泥的機(jī)械脫水 ?污泥脫水機(jī)械： ?滾壓帶式過濾機(jī)： 連續(xù)生產(chǎn) ， 操作方便 ， 自動(dòng)控制 ， 衛(wèi)生條件好 。 ?板框壓濾機(jī)： 構(gòu)造簡(jiǎn)單 ， 過濾推動(dòng)力大 ， 適用于各種污泥 。 污泥的機(jī)械脫水 ?污泥脫水機(jī)械： ?真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)： 可連續(xù)生產(chǎn) ， 可自動(dòng)控制 ， 操作方便 ， 運(yùn)行平穩(wěn) 。 ?熱處理法：在高壓下加熱污泥 ， 破壞結(jié)合水與污泥顆粒之間的聯(lián)系 ， 使污泥顆粒在高溫高壓下溶解或水解 ， 從而把細(xì)胞破壞并釋放胞內(nèi)水分 ， 改善污泥脫水性能 。 污泥的機(jī)械脫水 ?污泥預(yù)處理的主要方法： ?化學(xué)調(diào)節(jié)法：向污泥中投加混凝劑 ， 使污泥顆粒脫穩(wěn)凝聚 ， 提高脫水性能 。 ?加壓污泥使水分通過過濾介質(zhì) ， 如壓濾脫水機(jī) 。 ?造成壓力差推動(dòng)力的方法有四種： ?污泥自身重力 ， 如帶式壓濾機(jī)的重力脫水段 。 但是 ， 污泥干化場(chǎng)占地面積大 ， 衛(wèi)生條件差 ， 對(duì)周圍環(huán)境影響較大 。 ? A ， B ， C ， D 22( 1 ) 5 0 0 1 ( 1 0 .9 9 2 ) 4 0 0 0 /4 0 0 0 /6 6 .66 0 / .ssW V P k g dW k g dAmG k g m d?? ? ? ? ? ? ?? ? ?污泥的自然干化 ?污泥在自然條件下 ， 由于滲濾 、 蒸發(fā)等作用而使污泥脫水干化的方法稱為自然干化 ， 用于污泥自然干化的構(gòu)筑物稱為污泥干化場(chǎng) 。 ?濃縮池水力停留時(shí)間：一般采用 10－ 16小時(shí) 。 間歇式污泥重力濃縮池 ?間歇式污泥重力濃縮池示意圖 進(jìn)泥 排泥 上清液 連續(xù)式污泥重力濃縮池 ?連續(xù)式污泥重力濃縮池的池型類同于污水處理中的二次沉淀池 ， 一般采用豎流式或輻流式 ， 適用于大型污水處理廠 。 ?間歇式濃縮池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)是濃縮時(shí)間 ， 時(shí)間太短 ， 則不能保證濃縮效果；時(shí)間太長 ， 池容增大且可能由于污泥厭氧而破壞濃縮過程 。 12122121100100CCPPWWVV?????污泥含水率計(jì)算例題 ? 含水率為 %的剩余污泥，經(jīng)濃縮后污泥濃度增到 24克 /升，求濃縮后污泥體積為原體積的多少（污泥比重按 1計(jì)）？ A 1/4 , B 1/3 , C 2/3 , D 1/2 2112100 100 124100 41001000VPVP??? ? ? ??污泥含水率計(jì)算例題 ? 將 50噸含水率為 %的污泥和 100噸含水率為 98%的污泥混合 ,求混合后污泥的含水率（）？ A ％， B ％， C ％ ， D ％ 33 1 23 3 1 1 2 21 1 2 23350 100 150( 1 ) ( 1 ) ( 1 )( 1 ) ( 1 ) 50 ( 1 ) 100 ( 1 )115050 100 21 1 1 %150 150V V V mV P V P V PV P V PPV? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?污泥中的水分與組成 ?污泥顆粒間的空隙水 （ 70％ ） ， 濃縮法； ?污泥顆粒間毛細(xì)管內(nèi)的毛細(xì)水 （ 20％ ） ， 機(jī)械脫水； ?污泥顆粒吸附水和顆粒內(nèi)部水 （ 10％ ） ， 干燥與焚燒 。 ? 污泥比重的簡(jiǎn)化計(jì)算公式參考教材 P399 25 0 25 0 25 01. 2610 0 1. 5 10 0 1. 5 65 19 7. 525 00 0 25 00 025 0 ( 10 0 ) ( 10 0 1. 5 ) 25 0 95 ( 10 0 95 ) ( 10 0 1. 5 65 )25 00 0 25 00 0 25 00 01. 0123 75 0 5 19 7. 5 23 75 0 98 7. 5 24 73 7. 5svvPP P P??? ? ? ?? ? ???? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ?污泥的含水率 式中： V1， V2——分別表示污泥濃縮前后的體積 ， m3 W1， W2——分別表示污泥濃縮前后的固體重量 ， kg C1， C2——分別表示污泥濃縮前后的固體濃度 ， g/m3 P1， P2——分別表示污泥濃縮前后的含水率 ， % ?含水率的定義：污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù) （ P） 。 污泥處理的工藝流程 污泥 濃縮 機(jī)械脫水 最終處置 污泥 濃縮 自然干化 堆肥 農(nóng)肥 污泥 濃縮 自然干化 最終處置 消化 污泥 濃縮 機(jī)械脫水 最終處置 消化 污泥 濃縮 機(jī)械脫水 干燥焚燒 消化 最終處置 污泥的來源與分類 ?泥渣：格柵 、 沉砂池 、 初沉池 （ 浮渣 ） 、 氣浮池 （ 浮渣 ） ?污泥： ?初次沉淀污泥：初次沉淀池 ?剩余活性污泥：二次沉淀池 （ 活性污泥法 ） ?腐殖污泥：二次沉淀池 （ 生物膜法 ） ?消化污泥：消化池 ?化學(xué)污泥：化學(xué)沉淀池 （ 混凝沉淀 ， 物化除磷 ） 污泥的性質(zhì)指標(biāo) ?污泥的含水率 ； ?污泥的比重 （ 一般情況下以 1計(jì) ） ； ?污泥中的揮發(fā)性固體與灰分； ?污泥中的重金屬離子含量； ?污泥中的肥分； ?污泥的可消化程度 。 ? 污泥處理的目的是使污泥減量化 、 無害化及資源化 。 ? 生物固體停留時(shí)間（污泥齡）： 30d以上 ? 氮負(fù)荷（ N/MLSS）： ≯ N/kg ? 進(jìn)水總氮濃度： ≯ 30 mg/L 生物除磷原理 ?聚磷菌對(duì)磷的攝取和釋放過程： 厭氧放磷過程 H3PO4 能量 好氧聚磷過程 H3PO4 聚磷菌 能量 好氧條件 厭氧條件 Phostrip生物除磷工藝 剩余污泥 原污水 曝氣池 空氣 沉淀池 處理水 污泥回流 脫磷污泥回流 石灰 沉淀池 脫磷水 混凝池 除磷池 含磷污泥 含磷污泥 脫磷水回流 A2/O同步生物脫氮除磷工藝 N2 污泥回流（含磷污泥） 剩余污泥 原污水 曝氣池 空氣 沉淀池 處理水 缺氧池 厭氧池 氨化、放磷 脫氮 除 BOD、硝化、吸收磷 內(nèi)回流（ 200％） 城市污水的再生與回用 ? 為了解決困擾人類發(fā)展的水資源短缺問題 ， 開發(fā)新的可利用水源成為世界各國普遍關(guān)注的問題 。為了保證脫氮效果，一般內(nèi)循環(huán)回流比不宜低于 200％，最高為 600％。 A/O前置生物脫氮工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù) ? 水力停留時(shí)間（ HRT）：硝化反應(yīng)需時(shí)較長，一般不應(yīng)該低于 6h；反硝化需時(shí)較短（ 2h），兩段容積比一般為 3： 1。 ? 如欲提高脫氮率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，使運(yùn)行費(fèi)用增高。 ? 硝化曝氣池在后，反硝化反應(yīng)過程殘留的有機(jī)物在硝化段進(jìn)一步去除，提高了處理水水質(zhì)，勿需增建后曝氣池。 次氯酸鈉發(fā)生器和投配設(shè)備 設(shè)備管理復(fù)雜 中、小型 污水處理廠 紫外線 消毒效率高 安全方便 電能消耗大 管網(wǎng)中再污染問題 小型 污水處理廠 生物脫氮原理 ? 生物脫氮過程： 含氮 化合物 硝化反應(yīng)過程 氧 NO3 N2 硝化細(xì)菌 碳 反硝化細(xì)菌 反硝化反應(yīng)過程 影響硝化反硝化反應(yīng)過程的主要因素 硝化反應(yīng) 反硝化反應(yīng) 細(xì)菌特征 硝化菌是化能自養(yǎng)菌，生理活動(dòng)不需要有機(jī)性營養(yǎng)物質(zhì) 反硝化菌是異養(yǎng)兼性厭氧菌，在 無氧條件下進(jìn)行生命代謝活動(dòng) 反應(yīng)機(jī)理 從 CO2獲取碳源，從無機(jī)物的 氧化中獲取能量 以硝酸氮為電子受體，以有機(jī)碳 為電子供體，使硝酸鹽還原 碳源要求 混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過 高， BOD＜ 20mg/L 混合液中有機(jī)物含量不應(yīng)過低，BOD/TN ≮ 3 － 5，當(dāng)碳源不足時(shí)，應(yīng)考慮外加碳源（甲醇） 溶解氧要求 氧是硝化反應(yīng)的電子受體， DO≮1 mg/L 反應(yīng)器內(nèi)溶解氧較高時(shí)，反硝化菌將利用氧進(jìn)行呼吸，阻礙硝酸氮的還原， DO ≯ pH要求 硝化菌對(duì) pH值變化敏感，最佳 pH值： － 反硝化菌對(duì) pH值變化敏感，最佳pH值： － ，當(dāng) pH值高于 8或低于 6時(shí)，反硝化速率降低 溫度要求 適宜溫度： 20－ 30℃ ，低于5℃ 時(shí)，硝化反應(yīng)停止 適宜溫度： 20－ 40℃ ，低于 15℃時(shí)，反硝化速率降低 污泥齡 增殖緩慢，污泥齡 30d以上 污泥齡無特殊要求 A/O前置生物脫氮工藝 N2 污泥回流 剩余污泥 原污水 曝氣池 空氣 沉淀池 處理水 脫氮池 內(nèi)回流 A/O前置生物脫氮工藝的主要特點(diǎn) ? 流程簡(jiǎn)單，裝置少，勿需外加碳源，適用于現(xiàn)有推流式曝氣池的改造，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較低。 1mm 離子 高分子 粒子 蛋白質(zhì) 細(xì)菌 懸浮物粒徑與處理技術(shù)的選擇 溶解性物質(zhì)的去除 ?溶解性有機(jī)物的去除 ?膜－生物反應(yīng)器 （ MBR） ?活性炭吸附 ?臭氧氧化 ?溶解性無機(jī)鹽類的去除 ?反滲透 ?電滲析 ?離子交換 致病微生物的去除（消毒） 污水消毒技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)比較及選擇 消毒方法 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 適用條件 液氯 效果可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單， 投量準(zhǔn)確，價(jià)格便宜。 10181。 ? 要使污水處理水質(zhì)滿足以上要求，必須在二級(jí)生物處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行深度處理。 ?工程應(yīng)用： ?微污染水處理 ?污水深度處理 ?工業(yè)廢水處理 （ 造紙 ， 食品 ， 制藥 ） 污水的深度處理與回用 ? 城市污水經(jīng)二級(jí)生物處理（活性污泥法、生物膜法）后的出水中，還含有相當(dāng)數(shù)量的污染物質(zhì)，如： BOD、 COD、 SS、氮、磷、重金屬等。 ?采用 3－ 5 mm的顆粒濾料 （ 石英砂 ， 陶粒 ， 活性炭等 ） ， 比表面積大 ， 生物濃度高 （ 8000－ 23000 mg/L） ， 處理效果好