2.5.2污泥的濃縮原理及應(yīng)用
1.污泥水的分類和去除方法
污泥中水的存在形式大致包括：游離水、毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部水，其中游離水是指存在于污泥顆粒間隙中的水，或稱為空隙水，占污泥水分的70%左右。毛細(xì)水是指存在于污泥顆粒的毛細(xì)管中，占污泥水分的20%左右。吸附水和內(nèi)部水是指粘附于污泥顆粒表面的吸附水和存在于其內(nèi)部的水，占污泥中水分的10%左右。降低污泥含水率能大大減少污泥體積，以便進(jìn)一步處置利用。
2.污泥濃縮
污泥濃縮的主要目的是減少污泥體積，濃縮脫水的主要對象是間隙水，濃縮后為后續(xù)處理創(chuàng)造了良好的條件，降低處理成本。污泥濃縮可分為重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮，其中重力濃縮應(yīng)用較多。
（1）重力濃縮法
重力濃縮是利用污泥中的固體顆粒與水之間的密度差來實(shí)現(xiàn)泥水分離的。重力濃縮構(gòu)筑物稱為重力濃縮池，可分為連續(xù)式重力濃縮池和間歇式重力濃縮池兩種。
間歇式污泥濃縮池可建成矩形或圓形，多用于小型污水處理廠。間歇濃縮池設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是停留時(shí)間。如果停留時(shí)間太短，濃縮效果不好，太長不僅占地面積大，還可能造成有機(jī)物厭氧發(fā)酵，破壞濃縮過程。停留時(shí)間的長短經(jīng)過試驗(yàn)確定。
連續(xù)流重力濃縮池的基本工況為：污泥由中心進(jìn)泥管連續(xù)進(jìn)泥，濃縮污泥通過刮泥機(jī)刮到污泥斗中，并從排泥管排出，澄清水由溢流堰溢出。
連續(xù)式濃縮池的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)行取決于對污泥沉降特性的確切掌握。污泥的沉降特性與固體濃度、性質(zhì)及來源有密切關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行污泥濃縮試驗(yàn)，掌握沉降特性，得出設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括：濃縮池的固體通量、水力負(fù)荷和水力停留時(shí)間。濃縮池容積應(yīng)按污泥在其中停留10～16h進(jìn)行核算，不宜過長。
重力濃縮法的優(yōu)點(diǎn)是貯存污泥的能力強(qiáng)，操作要求不高，運(yùn)行費(fèi)用低，缺點(diǎn)是占地面積大，且會產(chǎn)生臭氣，對于某些污泥工作不穩(wěn)定，經(jīng)濃縮后的污泥非常稀薄。
（2）氣浮濃縮池
氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(chǎn)生粘附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮，并得到濃縮。氣浮法對于濃縮密度接近于水的、疏水的污泥尤其適用，對于濃縮時(shí)易發(fā)生污泥膨脹的、易發(fā)酵的剩余活性污泥，其效果尤為顯著。目前，濃縮污泥最常用的方法是壓力溶氣氣浮。
氣浮濃縮系統(tǒng)主要由加壓溶氣裝置和氣浮分離裝置兩部分組成。目前較常用的加壓溶氣裝置有“水泵——空壓機(jī)式溶氣系統(tǒng)”和“內(nèi)循環(huán)式射流溶氣系統(tǒng)”。
氣浮濃縮池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有污泥負(fù)荷、氣固比、水力負(fù)荷和回流比等。
氣固比是指溶氣水經(jīng)減壓釋放出的空氣量與需濃縮的固體量之重量比，通常用AS表示?；亓鞅仁羌訅喝軞馑颗c需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示。在有條件時(shí)，設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)，從而決定的設(shè)計(jì)參數(shù)。在缺乏試驗(yàn)條件時(shí)，氣固比一般取0.01～0.04，水力負(fù)荷取40～80m3/（m2·d），回流比一般為25%～35%.
回流比可以根據(jù)所需空氣量按下式計(jì)算：
其中AS是氣固比，Aa是所需空氣量，S是進(jìn)入氣浮池的固體總量，Sa是一定溫度下大氣壓力為101325Pa時(shí)的空氣飽和溶解度，ρ0是入流污泥濃度，R是回流比，P是絕對大氣壓，f是溶解效率，當(dāng)溶氣罐內(nèi)加填料及溶氣時(shí)間為2～3min時(shí)，f=0.9，不加填料時(shí)，f=0.5.
與重力濃縮法相比，氣浮濃縮法的優(yōu)點(diǎn)是泥水分離效果好，所需土地面積少，臭氣小，污泥含水率低，可使砂礫不混于濃縮污泥中，能去除油脂，但是其運(yùn)行費(fèi)用比重力法高，污泥貯存能力弱。
（3）離心濃縮法
離心濃縮法的原理是利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)受到不同的離心力而使兩者分離，達(dá)到濃縮的目的。離心濃縮機(jī)呈全封閉式，可連續(xù)工作。一般用于濃縮剩余活性污泥等難脫水物。污泥在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間只有3min左右，出泥含固率可達(dá)4%以上。由于工作效率高，占地面積小，衛(wèi)生條件好等特點(diǎn)，離心法在國外利用較高，在國內(nèi)也日益受到重視。衡量離心濃縮效果的主要指
有出泥含固率和固體回收率等。
在濃縮剩余活性污泥時(shí)，為了取得好的濃縮效果，一般需要添加助凝劑，而使用氣浮法濃縮剩余活性污泥時(shí)，不需要任何化學(xué)助凝劑好可達(dá)到好的效果。這是與氣浮法相比，離心法的缺點(diǎn)之一。離心法的另一個(gè)缺點(diǎn)是電耗很大，在達(dá)到相同的濃縮效果時(shí)，其電耗約為氣浮法的10倍。但是離心法的優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，處理能力強(qiáng)，沒有或幾乎沒有臭氣產(chǎn)生。
1.污泥水的分類和去除方法
污泥中水的存在形式大致包括：游離水、毛細(xì)水、吸附水和內(nèi)部水，其中游離水是指存在于污泥顆粒間隙中的水，或稱為空隙水，占污泥水分的70%左右。毛細(xì)水是指存在于污泥顆粒的毛細(xì)管中，占污泥水分的20%左右。吸附水和內(nèi)部水是指粘附于污泥顆粒表面的吸附水和存在于其內(nèi)部的水，占污泥中水分的10%左右。降低污泥含水率能大大減少污泥體積，以便進(jìn)一步處置利用。
2.污泥濃縮
污泥濃縮的主要目的是減少污泥體積，濃縮脫水的主要對象是間隙水，濃縮后為后續(xù)處理創(chuàng)造了良好的條件，降低處理成本。污泥濃縮可分為重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮，其中重力濃縮應(yīng)用較多。
（1）重力濃縮法
重力濃縮是利用污泥中的固體顆粒與水之間的密度差來實(shí)現(xiàn)泥水分離的。重力濃縮構(gòu)筑物稱為重力濃縮池，可分為連續(xù)式重力濃縮池和間歇式重力濃縮池兩種。
間歇式污泥濃縮池可建成矩形或圓形，多用于小型污水處理廠。間歇濃縮池設(shè)計(jì)的主要參數(shù)是停留時(shí)間。如果停留時(shí)間太短，濃縮效果不好，太長不僅占地面積大，還可能造成有機(jī)物厭氧發(fā)酵，破壞濃縮過程。停留時(shí)間的長短經(jīng)過試驗(yàn)確定。
連續(xù)流重力濃縮池的基本工況為：污泥由中心進(jìn)泥管連續(xù)進(jìn)泥，濃縮污泥通過刮泥機(jī)刮到污泥斗中，并從排泥管排出，澄清水由溢流堰溢出。
連續(xù)式濃縮池的合理設(shè)計(jì)與運(yùn)行取決于對污泥沉降特性的確切掌握。污泥的沉降特性與固體濃度、性質(zhì)及來源有密切關(guān)系，在設(shè)計(jì)時(shí)，先進(jìn)行污泥濃縮試驗(yàn)，掌握沉降特性，得出設(shè)計(jì)參數(shù)。設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括：濃縮池的固體通量、水力負(fù)荷和水力停留時(shí)間。濃縮池容積應(yīng)按污泥在其中停留10～16h進(jìn)行核算，不宜過長。
重力濃縮法的優(yōu)點(diǎn)是貯存污泥的能力強(qiáng)，操作要求不高，運(yùn)行費(fèi)用低，缺點(diǎn)是占地面積大，且會產(chǎn)生臭氣，對于某些污泥工作不穩(wěn)定，經(jīng)濃縮后的污泥非常稀薄。
（2）氣浮濃縮池
氣浮濃縮是依靠微小氣泡與污泥顆粒產(chǎn)生粘附作用，使污泥顆粒的密度小于水而上浮，并得到濃縮。氣浮法對于濃縮密度接近于水的、疏水的污泥尤其適用，對于濃縮時(shí)易發(fā)生污泥膨脹的、易發(fā)酵的剩余活性污泥，其效果尤為顯著。目前，濃縮污泥最常用的方法是壓力溶氣氣浮。
氣浮濃縮系統(tǒng)主要由加壓溶氣裝置和氣浮分離裝置兩部分組成。目前較常用的加壓溶氣裝置有“水泵——空壓機(jī)式溶氣系統(tǒng)”和“內(nèi)循環(huán)式射流溶氣系統(tǒng)”。
氣浮濃縮池的主要設(shè)計(jì)參數(shù)有污泥負(fù)荷、氣固比、水力負(fù)荷和回流比等。
氣固比是指溶氣水經(jīng)減壓釋放出的空氣量與需濃縮的固體量之重量比，通常用AS表示?；亓鞅仁羌訅喝軞馑颗c需要濃縮的污泥量的體積比，通常以R表示。在有條件時(shí)，設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行必要的試驗(yàn)，從而決定的設(shè)計(jì)參數(shù)。在缺乏試驗(yàn)條件時(shí)，氣固比一般取0.01～0.04，水力負(fù)荷取40～80m3/（m2·d），回流比一般為25%～35%.
回流比可以根據(jù)所需空氣量按下式計(jì)算：
其中AS是氣固比，Aa是所需空氣量，S是進(jìn)入氣浮池的固體總量，Sa是一定溫度下大氣壓力為101325Pa時(shí)的空氣飽和溶解度，ρ0是入流污泥濃度，R是回流比，P是絕對大氣壓，f是溶解效率，當(dāng)溶氣罐內(nèi)加填料及溶氣時(shí)間為2～3min時(shí)，f=0.9，不加填料時(shí)，f=0.5.
與重力濃縮法相比，氣浮濃縮法的優(yōu)點(diǎn)是泥水分離效果好，所需土地面積少，臭氣小，污泥含水率低，可使砂礫不混于濃縮污泥中，能去除油脂，但是其運(yùn)行費(fèi)用比重力法高，污泥貯存能力弱。
（3）離心濃縮法
離心濃縮法的原理是利用污泥中固、液相的密度不同，在高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)受到不同的離心力而使兩者分離，達(dá)到濃縮的目的。離心濃縮機(jī)呈全封閉式，可連續(xù)工作。一般用于濃縮剩余活性污泥等難脫水物。污泥在機(jī)內(nèi)停留時(shí)間只有3min左右，出泥含固率可達(dá)4%以上。由于工作效率高，占地面積小，衛(wèi)生條件好等特點(diǎn)，離心法在國外利用較高，在國內(nèi)也日益受到重視。衡量離心濃縮效果的主要指
有出泥含固率和固體回收率等。
在濃縮剩余活性污泥時(shí)，為了取得好的濃縮效果，一般需要添加助凝劑，而使用氣浮法濃縮剩余活性污泥時(shí)，不需要任何化學(xué)助凝劑好可達(dá)到好的效果。這是與氣浮法相比，離心法的缺點(diǎn)之一。離心法的另一個(gè)缺點(diǎn)是電耗很大，在達(dá)到相同的濃縮效果時(shí)，其電耗約為氣浮法的10倍。但是離心法的優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，處理能力強(qiáng)，沒有或幾乎沒有臭氣產(chǎn)生。