【正文】 取 10－ 12小時 。 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 。 ?濃縮池高度：一般采用 4m。 ?濃縮池水力停留時間：一般采用 10－ 16小時 。 ?固體通量： 30－ 60 kg/ ?水力負(fù)荷： m3/ （ 剩余污泥 ） 連續(xù)式污泥重力濃縮池 ? 連續(xù)式污泥重力濃縮池工況示意圖 上清液區(qū) 阻滯區(qū) 固體濃度 壓縮區(qū) QeCe Q0C0 QuCu u i i 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 。 ?污泥自然干化法簡便易行 ， 投資少 ， 運行管理費用低 。 但是 ， 污泥干化場占地面積大 ， 衛(wèi)生條件差 ， 對周圍環(huán)境影響較大 。 污泥的機(jī)械脫水 ?污泥機(jī)械脫水是以過濾介質(zhì)兩面的壓力差作為推動力 ， 使污泥水分被強(qiáng)制通過過濾介質(zhì) ， 形成濾液 ， 而固體顆粒則被過濾介質(zhì)截留 ， 形成濾餅 ，從而達(dá)到污泥脫水的目的 。 ?造成壓力差推動力的方法有四種： ?污泥自身重力 ， 如帶式壓濾機(jī)的重力脫水段 。 ?在過濾介質(zhì)的一面造成負(fù)壓 ， 如真空吸濾脫水機(jī) 。 ?加壓污泥使水分通過過濾介質(zhì) ， 如壓濾脫水機(jī) 。 ?造成離心力使固 液分離 ， 如離心脫水機(jī) 。 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 。 混凝劑投量應(yīng)通過實驗篩選確定 。 ?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 。 加熱溫度： 180－ 200℃ ， 加熱時間： 20－ 60分鐘 ?其它預(yù)處理方法：凍 融法；淘洗法；惰性物質(zhì)添加法：煤灰 ， 鋸末 ， 纖維等 。 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) ， 可自動控制 ， 操作方便 ， 運行平穩(wěn) 。 附屬設(shè)備多 ， 工序復(fù)雜 ， 濾布易堵塞 。 ?板框壓濾機(jī)： 構(gòu)造簡單 ， 過濾推動力大 ， 適用于各種污泥 。 不能連續(xù)生產(chǎn) 。 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 ， 自動控制 ， 衛(wèi)生條件好 。 對預(yù)處理要求高 ， 必須使用高分子絮凝劑 。 ?離心脫水機(jī)： 連續(xù)生產(chǎn) ， 操作方便 ， 自動控制 ， 衛(wèi)生條件好 ，占地面積小 。 對預(yù)處理要求高 ， 必須使用高分子絮凝劑 。 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 。 污泥經(jīng)干燥處理后 ， 含水率可降至 20%左右 。 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 ，便于運輸 ， 可進(jìn)行綜合利用或最終處置 。 ?污泥干燥的主要設(shè)備是回轉(zhuǎn)圓筒式干燥器 。 ?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 。 污泥的穩(wěn)定處理 ?污泥的厭氧消化 ?污泥的好氧消化 ?污泥堆肥 ?污泥的石灰穩(wěn)定 厭氧生物處理的基本原理 ? 厭氧消化（ Anaerobic Digestion）過程存在于某些自然生態(tài)系統(tǒng)中，例如：沼澤、湖泊和海洋的沉積物、瘤胃動物的胃液等。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，回收厭氧消化過程中產(chǎn)生的甲烷作為能源再利用。 ? 在無氧條件下，污水中所含的碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等復(fù)雜有機(jī)物被水解、發(fā)酵細(xì)菌厭氧分解轉(zhuǎn)化成短鏈脂肪酸等物質(zhì)。此時，如果條件合適，產(chǎn)甲烷細(xì)菌將開始繁殖活動，繼續(xù)進(jìn)行厭氧氧化，有機(jī)物最終形成甲烷（沼氣）。 厭氧生物處理技術(shù)的優(yōu)缺點 ? 主要優(yōu)點： ? 與好氧生物處理法相比 ， 廢水處理成本低 。 ? 適于處理高濃度廢水 ， 能耗低 ， 且能夠產(chǎn)生大量能源 。 ? 厭氧廢水處理設(shè)備負(fù)荷高 （ 5－ 10kgBOD/） ， 占地少 。 ? 剩余污泥量少 ， 污泥穩(wěn)定 ， 脫水性能好 。 ? 對營養(yǎng)物的需求量少 （ BOD:N:P=300:5:1） ? 厭氧污泥生物活性可保留一年以上 ， 可間斷或季節(jié)性運行 厭氧生物處理技術(shù)的優(yōu)缺點 ? 主要缺點： ? 與好氧生物處理法相比 ， 處理后出水水質(zhì)較差 ， 難以直接達(dá)標(biāo) ， 一般需要進(jìn)行后處理 。 ? 厭氧微生物對有毒物質(zhì)和環(huán)境條件較為敏感 ， 操作不當(dāng)可能導(dǎo)致反應(yīng)器運行條件的惡化 。 ? 由于厭氧細(xì)菌增殖緩慢 ， 厭氧反應(yīng)器初次啟動過程需時較長 ， 一般需要 8 ～ 12周時間才能完成 。 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 。 污泥厭氧消化過程也稱為污泥厭氧生物穩(wěn)定過程 。 ? 污泥厭氧消化是一個極其復(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 。 隨著對厭氧消化微生物研究的不斷深入 ， 厭氧消化過程中不產(chǎn)甲烷細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌之間的相互關(guān)系更加明確 ， 1979年 ， 伯力特（ Bryant） 等人根據(jù)微生物不同的生理類別和作用 ， 提出了厭氧消化三階段理論 ， 成為目前較為公認(rèn)的理論模式 。 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。 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 第二階段： 在產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌的作用下，把第一階段產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為氫、二氧化碳和乙酸。 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 。 一組 （ 乙酸歧化菌 ） 將乙酸脫羧產(chǎn)生甲烷 ，即： 2CH3COOH ? 2CH4 + 2CO2 另一組 （ 嗜氫甲烷菌 ） 將氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷 ， 即： 4H2 + CO2 ? CH4 + 2H2O 厭氧消化過程各大類細(xì)菌的位置 H2 + CO2 乙酸 CH4 + CO2 有機(jī)物 脂肪酸、有機(jī)酸、醇 產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌 產(chǎn)甲烷菌 水解、發(fā)酵細(xì)菌 產(chǎn)甲烷菌 同型乙酸菌 厭氧消化的微生物學(xué)基礎(chǔ) ? 不產(chǎn)甲烷細(xì)菌： ? 產(chǎn)甲烷階段以前所有降解有機(jī)物或產(chǎn)酸的微生物 ? 種類多 ， 數(shù)量大 ， 其中專性厭氧菌數(shù)量最多 ? 產(chǎn)甲烷細(xì)菌： ? 主要形態(tài) （ 甲烷桿菌 ， 甲烷球菌 ， 八疊球菌 ， 甲烷螺旋菌 ） ? 主要特點： ? 對溫度敏感 （ 中溫： 33－ 36℃ ， 高溫： 50－ 53℃ ） ? 對 pH敏感 （ 中性偏堿 ， pH － ） ? 增殖緩慢 （ 世代時間長 ， 能量水平低 ， 啟動時間長 ） 污泥的厭氧消化 ?厭氧消化的影響因素： ? 溫度： 甲烷菌對溫度的適應(yīng)性很差 ， 根據(jù)其生存的適宜溫度范圍 ，甲烷菌可分為兩類 ， 即中溫甲烷菌 （ 適宜溫度 30－ 36℃ ） 和高溫甲烷菌 （ 適宜溫度 50－ 53℃ ） 。 當(dāng)溫度超出適宜溫度范圍時 ， 厭氧消化反應(yīng)速率則急劇下降 。 厭氧消化的允許溫度波動范圍為 177。 － ℃ 。 當(dāng)波動范圍為 177。 3℃ 時 ， 就會嚴(yán)重抑制消化速率 。 當(dāng)波動范圍超過 177。 5℃ 時 ， 就會使有機(jī)酸大量積累而破壞厭氧消化過程的正常運行 。 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化的影響因素： ? 污泥投配率與負(fù)荷 ： 消化池的容積一般按污泥投配率 （ 污泥消化時間 ） 或固體容積負(fù)荷設(shè)計 。 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)的水力停留時間為 20－ 30d。 固體容積負(fù)荷定義為單位時間單位消化池容積所承擔(dān)的揮發(fā)性固體 （ VSS） 污泥量 ， 一般以 。 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 ： pH值與酸堿度是厭氧消化過程中的重要控制因素 。 如前所述 ，產(chǎn)甲烷細(xì)菌對 pH值的適應(yīng)性很差 ， 其 適宜范圍為 pH － 。如果消化系統(tǒng)中的水解發(fā)酵階段和產(chǎn)酸階段的反應(yīng)速率超過產(chǎn)甲烷階段 ， 則有機(jī)酸會積累 ， pH值下降 ， 從而對產(chǎn)甲烷細(xì)菌產(chǎn)生抑制作用 。 但是 ， 由于消化液具有緩沖作用 ， 在一定范圍內(nèi)可避免發(fā)生這種情況 。 消化液的緩沖作用是由有機(jī)物分解產(chǎn)生的碳酸和氨氮提供的 。 消化系統(tǒng)的堿度應(yīng)保持在2022mg/L以上 。 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化的影響因素： ? 攪拌和混合 ： 厭氧消化過程是通過細(xì)菌體的內(nèi)酶和外酶與有機(jī)底物的接觸反應(yīng)完成的 ， 因此 ， 為保證厭氧消化過程的順利進(jìn)行 ， 必須采用一定的措施使兩者充分混合接觸 。 污泥厭氧消化通常采用的攪拌方式有： 泵循環(huán)水力攪拌 、 機(jī)械攪拌 、 沼氣循環(huán)攪拌或聯(lián)合攪拌 。 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化的影響因素： ? 營養(yǎng)與碳氮比 （ C/N） ： 在厭氧消化過程中 ， 細(xì)菌生長所需的營養(yǎng)由污泥提供 。 厭氧消化所需的碳源擔(dān)負(fù)著雙重任務(wù) ， 其一是作為反應(yīng)過程的能源 ， 其二是合成新細(xì)胞 。 合成細(xì)胞所需的 C/N約為 5:1， 此外還要考慮作為能源的碳 ， 因此 ， 適宜的 C/N應(yīng)為 （ 10－ 20） :1。如 C/N太高 ， 合成細(xì)胞的氮量不足 ， 消化液的緩沖能力低 ， pH值降低 ， 抑制消化過程 。 如 C/N太低 ， 氮量過多 ， pH值升高 ，銨鹽容易積累 ， 也會抑制消化過程 。 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化的影響因素： ? 有毒物質(zhì) ： 對于厭氧消化過程來說 ， 任何物質(zhì)的所謂 “ 有毒 ” 都是相對的 ， 關(guān)鍵在于這些物質(zhì)的濃度界限 ， 即毒閾濃度 。 物質(zhì)名稱 毒閾濃度界限 (mol/L) 堿金屬和堿土金屬 Ca2+， Hg2+， Na+， K+ 重金屬 Cu2+， Ni2+， Zn2+， Hg2+， Fe2+ H+和 OH 胺 類 有機(jī)物質(zhì) 101~10+6 105~103 106~104 105~100 106~100 污泥的厭氧消化 ?厭氧消化池的基本池型： ?圓柱形 ?卵形 污泥的厭氧消化 ? 厭氧消化池的設(shè)計要點： 設(shè) 消化池體積 : 污泥量：初沉池污泥 ， 剩余污泥 ， 含水率 投配率： 3－ 5％ （ 一般 5％ ） 揮發(fā)性固體容積負(fù)荷： － (一般取 ) 投配與排泥：間歇式 ， 連續(xù)式 混合攪拌設(shè)備 :（ 循環(huán) ， 攪拌 ， 沼氣 ， 聯(lián)合 ） 加熱保溫設(shè)備： （ 體外熱交換間接加熱 ） 沼氣收集利用設(shè)備： （ 沼氣柜 ， 沼氣鍋爐 ） 厭氧消化技術(shù)的發(fā)展 ?兩級厭氧消化： 根據(jù)中溫消化的運行經(jīng)驗 ， 在消化的前 8天 ， 產(chǎn)生的沼氣量占全部產(chǎn)氣量的 80%左右 ， 而一般中溫消化的水力停留時間為 20天左右 ， 在整個消化過程中 ， 為維持產(chǎn)甲烷細(xì)菌所需的適宜溫度 （ 33－ 35℃ ） ， 則需耗費大量的熱能 。 因此 ， 污泥中溫消化常按兩級消化進(jìn)行設(shè)計 ， 即在消化池總?cè)莘e不變的前提下 ， 將消化池按容積比例 （ 1:1, 2:1, 3:2） 分為兩級 。 第一級消化池按普通消化池設(shè)計 ， 采用加熱和攪拌設(shè)備 。 第二級消化池不加熱 ， 不攪拌 ， 依靠剩余熱量繼續(xù)消化 。 厭氧消化技術(shù)的發(fā)展 ?兩級厭氧消化： 兩級厭氧消化工藝的主要特點： 1） 總?cè)莘e不增加 ， 且第二級消化池被簡化 ， 建設(shè)費用大幅度降低 。 2） 第二級消化池不加熱 ， 不攪拌 ， 能耗和運行費用大幅度降低 。 3） 第二級消化池沼氣產(chǎn)量低 ， 可不設(shè)沼氣收集設(shè)施 。 4） 第二級消化池不攪拌 ， 可兼作污泥后濃縮池 。 厭氧消化技術(shù)的發(fā)展 ?兩相厭氧消化