污水处理技术工艺

了解污泥常用处理方法及新技术介绍

发布日期:2019-03-30 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

污泥主要是水,从液体污水中除去相对少量的固体物质。一级污泥包括在一级整流器中进行初级处理时清除的固体。二级清除池中分离的二级污泥包括从二级生物反应器中分离的经处理的污水污泥。

污泥处理的重点是减少污泥的重量和体积,以降低处置成本,降低处置方案的潜在健康风险。去除水是减少重量和体积的主要手段,在高温消化、堆肥或焚化过程中,通常通过加热来破坏病原体。

污泥处理方法的选择取决于污泥的产生量,并比较现有处置方案的处理成本。空气干燥和堆肥可能对农村社区有吸引力,而有限的土地供应可能使有氧消化和机械脱水成为城市的首选,规模经济可能鼓励大城市地区的能源回收替代品。

在厌氧消化过程中通过甲烷气体生产或通过焚烧干燥的污泥可以从污泥中回收能量,但是能量产生通常不足以蒸发污泥水含量或为鼓风机,泵或离心机提供动力。粗一级固体和二级污水污泥可包括通过吸附到澄清池污泥中的固体颗粒而从液体污水中除去的有毒化学品。减少污泥量可能会增加污泥中某些有毒化学物质的浓度。

01 生物固体

“生物固体”是当地水务部门在污水工程出版物和公共关系工作中常用的术语。当污泥得到妥善处理后,他们希望将重点放在污水污泥的再利用上。事实上,生物固体被定义为有机废水固体,可在厌氧消化和堆肥等稳定过程后再利用。

“生物”一词是美国水环境联合会于1998年提出的。然而,有些人认为这一术语是一种"宣传"(或至少是一种委婉的说法),旨在掩盖这样一个事实,即当污泥被施用于环境时,污水污泥也可能含有可能对环境有害的物质。土地,如环境持久性药品污染物。

02 处理过程

1、浓缩

浓缩通常是污泥处理过程中的第一步。一次或二次澄清池中的污泥可以搅拌(通常在加入澄清池后)形成更大、更快的沉降聚集体。一次污泥可浓缩至约8%或10%的固体,二次污泥可浓缩至约4%的固体。增稠剂通常类似于添加搅拌机制的澄清剂。固体含量小于10%的稠化污泥可接受额外的污泥处理,而液体浓缩器溢流可返回污水处理工艺。

2、脱水

通过离心、过滤和/或蒸发,可以降低污泥的含水率,以降低处理的运输成本或提高堆肥的适宜性。离心可以是减少污泥体积的第一步,以供后续过滤或蒸发。过滤可以通过在砂干燥床的渗透或在带式压滤机中作为一个单独的机械过程进行。滤液和浓缩液通常返回到污水处理过程中。脱水后,污泥可作为含50%~75%水的固体处理。水分含量高的脱水污泥通常作为液体处理。

3、侧流处理技术

用于污泥浓缩或脱水的污泥处理技术有两种产品:增稠或脱水污泥,液体部分称为污泥处理液,污泥脱水流,液体,浓缩物(如果它来自离心机),滤液(如果它来自带式过滤器)按)或类似的。由于高氮和磷含量,这种液体需要进一步处理,特别是如果污泥已被厌氧消化。处理可以在污水处理厂本身中进行(通过将液体循环到处理过程的开始)或作为单独的过程进行。

4、磷回收

处理污泥脱水流量的一种方法是使用同样用于磷回收的方法。污水处理厂操作员处理污泥脱水流量以回收磷的另一个优点是,他们可以减小堵塞鸟粪形成管道、泵和阀门的尺寸。这种屏障可能是一种生物营养物去除装置,可以保持头痛,尤其是当污水污泥中的磷含量升高时。

例如,加拿大公司ostara营养审查技术正在一个流化床反应器中推广一种基于磷的受控化学沉淀法,该反应器从污泥中回收晶体颗粒形式的鸟粪。结果结晶产品以注册商标“水晶绿”出售给农业、草坪和观赏植物部门作为肥料。

5、消化

各种消化技术被用来处理许多污泥,目的是减少固体中的有机物含量和引起疾病的微生物数量。最常见的处理方法包括厌氧消化、好氧消化和堆肥。污泥消化提供了一个显着的成本优势,减少近50%的污泥和使用沼气作为一种有价值的能源。

1)厌氧消化

厌氧消化是一个没有氧气的细菌过程。该工艺可采用高温消化法,污泥在55℃或36℃左右的中温条件下发酵。虽然允许较短的停留时间(因此也允许较小的储罐),但就加热污泥的能耗而言,高温消化成本更高。

嗜热厌氧消化(MAD)也是处理污水处理厂产生的污泥的常用方法。将污泥送至大罐中至少12天,以使消化过程进入消化污泥所需的四个阶段。这些是水解,产酸,乙酸产生和产甲烷。在这个过程中,复杂的蛋白质和糖被分解形成更简单的化合物,如水,二氧化碳和甲烷。

厌氧消化产生高比例的甲烷和甲烷,可用于加热罐和运行发动机或其他现场工艺的微型涡轮机。甲烷的形成是厌氧过程的一个关键优势。主要的缺点是这个过程需要很长的时间(长达30天)和很高的资本成本。许多较大的场地使用沼气来加热能源和发电,并使用发电机的冷却水来将消化设备的温度保持在所需的353 C。这样,就可以产生足够的能量来产生比机器需要的更多的电能。

2)好氧消化

氧气消化是在氧气存在下发生的细菌过程,类似于活性污泥过程的延续。在有氧条件下,细菌迅速消耗有机物并将其转化为二氧化碳。如果没有有机物,细菌就会死亡,并被其他细菌用作食物。这个阶段的过程称为内生呼吸。固体还原发生在这一阶段。因为有氧消化比无氧消化快得多,所以有氧消化的资本成本较低。然而,有氧消化的操作成本通常要高得多,因为鼓风机、泵和电机需要能量来增加过程中的氧气。然而,最近的技术进步,包括非电曝气过滤系统,使用自然气流曝气,而不是电气机械。

好氧消化也可以通过使用扩散系统或喷射曝气器来实现。气泡扩散器通常是一种更具成本效益的扩散方法,然而,堵塞往往是一个问题,因为沉积物沉积在较小的孔隙中。粗泡扩散器更常用于活性污泥池或絮凝阶段。选择扩散器类型的关键部件是确保其产生所需的氧传输速率。

6、堆肥

堆肥是混合污泥和碳的副产品,如木屑、秸秆或氧气处理的木屑。在氧气存在下,消化污水污泥和植物材料的细菌产生热量,杀死致病微生物和寄生虫。

氧气含量为10%至15%的需氧条件的维持需要填料,允许空气在细污泥固体中循环。玉米棒子,坚果壳,切碎的树木碎屑或木材或造纸厂的树皮等硬质材料可以更好地分离污泥进行通风,而不是更柔软的叶子和草坪剪报。轻质的生物惰性填料,例如破碎的轮胎,可用于提供作为碳的主要来源的小而柔软的植物材料。

预堆肥污泥的保温毯可以放置在充气堆肥上,有助于病原菌杀灭温度的均匀分布。堆肥混合物的初始含水量应在50%左右,但温度可能不足以减少病原体。湿污泥或沉淀可使堆肥的含水量超过60%。堆肥混合物可以堆放在混凝土垫上,内置空气管,并用未混合的填料覆盖。利用曝气风机,通过堆肥管道、后续管道吸入真空,当含水率达到70%时,将前一个堆肥的污泥过滤堆排出,可以最大限度地减少臭味。地下渠道管道中积聚的液体可返回污水处理厂。

在减少病原体的堆肥间距后,可以筛选堆肥回收未消化的填充物供再利用;通过筛网堆肥固体可用作土壤改良材料,与泥炭有类似的好处。堆肥混合物的初始碳和氮的最佳比例是26-30:1;然而,农业副产品堆肥的比例可由稀释污泥中有毒化学品浓度所需的数量确定,以达到预期用于堆肥的可接受水平。

虽然大多数农业副产品的毒性很低,但郊区的草屑可能含有对某些农业用途有害的残留除草剂;新鲜堆肥木材副产品中可能含有植物毒素,这些毒素抑制幼苗萌发,直至被土壤真菌解毒。

7、焚烧

由于燃烧低热量污泥和蒸发残余水所需的空气排放和补充燃料(通常为天然气或燃料油),污泥焚烧不太常见。在干固体基础上,污泥的燃料值从每磅约9500个热单位(980千卡/克)到2500英热单位(每磅消化一次污泥)(260千卡/克)不等。

具有高停留时间的阶梯式多炉焚烧炉和流化床焚烧炉是最常用于燃烧废水污泥的系统。城市垃圾发电中的混合燃烧偶尔会进行工厂,假设固体垃圾已经存在并且不需要辅助燃料,这种选择很便宜。

焚烧通常会使残余固体灰中的重金属浓度最大化,需要进行处理。然而,选择将湿洗涤器废水返回废水处理工艺,可以通过提高废水处理厂废水中的溶解盐浓度来减少空气排放。

8、干燥床

许多国家,特别是发展中国家,都使用简单的污泥干燥床,因为它们是一种廉价、简单的污水污泥干燥方法。必须收集排水系统;干床有时被覆盖,但通常不被覆盖。在干燥过程的最初阶段,还可在市场上买到翻转污泥的机械装置。

干燥床通常由四层砾石和沙子组成。第一层是粗砾石,厚15至20厘米。第二个是10厘米厚的细砾石。第三层是沙子,可在10至15厘米之间,并可用作污泥和砾石之间的过滤器。污泥干涸,水渗入第一层,第一层收集所有层下面的排水管道。

9、新兴技术

从污水污泥或污泥脱水溪流中回收磷受到越来越多的关注,特别是在瑞典、德国和加拿大,在这些国家,磷是一种有限的资源(也称为“高峰值磷”)。它需要用作肥料来养活不断增长的世界人口。废水或污泥中的磷回收方法可根据所用物质的来源(废水、污泥、消化或未消化污泥、灰分)或回收过程类型(沉淀、湿法-)进行分类。自2003年以来,瑞典和德国开展了从污泥中回收磷的研究。然而,鉴于目前世界市场上磷的价格,目前正在开发的技术是不符合成本效益的。

全向处理器是目前正在开发的用于处理污水污泥的过程以及如果输入材料具有正确的干燥水平则可以产生的剩余电能。

热解从加热到250摄氏度并压缩到40兆帕的污泥中产生轻烃。

水解是将污泥高压沸腾与快速减压相结合的两阶段过程。这种组合可以溶解污泥,使其更具生物降解性,从而提高消化性能。消毒可破坏污泥中的病原体,使其超过土地使用(农业)的严格要求。欧洲、中国和北美的污水处理厂都有热水解系统,可以产生电力和高质量的污泥。

10、处置或用作肥料

当产生液体污泥时,可能需要进一步处理以使其适合最终处置。污泥通常经过浓缩和/或脱水,以减少要处置的场外运输量。降低水分的方法包括:在干燥床中的泻湖生产可用于土地或燃烧的蛋糕;通过布筛压滤污泥以生产固体蛋糕;以及离心分离固体和液体以使污泥增稠。污泥可以通过向土地注入液体或通过填埋处理来处置。

没有办法完全消除处理污水污泥的需要。

来自商业或工业区的大量污泥被工业过程中释放到下水道中的有毒物质污染。此类物质浓度的增加可能使污泥不适合农业用途,可能需要在垃圾填埋场进行焚烧或处置。

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