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第七章污水处理厂污泥处理设备

2020-06-11 19:59 作者:海立方官网 点击:

 

  第七章污水处理厂污泥处理设备_能源/化工_工程科技_专业资料。第七章 污水处理厂污泥处理设备 ? 排泥设备 ? 输送设备 ? 浓缩设备 ? 脱水设备 ? 加热干化和焚烧设备 2019/11/12 1 一、污泥的来源、性质及主要指标 来源 栅渣、沉砂

  第七章 污水处理厂污泥处理设备 ? 排泥设备 ? 输送设备 ? 浓缩设备 ? 脱水设备 ? 加热干化和焚烧设备 2019/11/12 1 一、污泥的来源、性质及主要指标 来源 栅渣、沉砂 初沉池污泥 二沉池污泥 消化污泥及化学污 泥 作为垃圾处置 富含有机物,容易腐 化、破坏环境,必须 妥善处置 城市污水厂的污泥量约为处理水体积的1%左右(0.5%~1.5% ),二沉池生物污泥含水率99.2%左右。 处理目的 污泥处理(sludge handling or sludge treatment)是指,污 泥经过单元工艺组合处理,达到“减量化、稳定化、无害化” 目的的全过程; 污泥处置(sludge disposal)是指,将处理后的污泥弃置于自 然环境中(地面、地下、水中)或再利用,能够达到长期稳定并对 生态环境无不良影响的最终消纳方式。 ? 2000年5月,建设部、环境保护总局、科技部等三部委 联合出台《城市污水处理及污染防治技术政策》。 ? 2002年12月,国家环保总局颁布《城镇污水处理厂污染 物排放标准》(GB 18918-2002),除了规定出水水质 标准之外,还对污泥脱水、污泥稳定提出了控制指标, 对农用污泥中的重金属和有机污染物提出了限值。但对 污泥稳定化指标缺乏测试手段相配合,从而实际上无法 检验,对上游污染源的重金属污染物排放缺乏有效的管 理。 2009年2月,国家住房和城乡建设部、国家环境保护 部、国家科学技术部等三部联合发布《城镇污水处理 厂污泥处理处置及污染防治技术政策》。 2010年3月,国家环境保护部制定了国家环境保护标 准《城镇污水处理厂污泥处理处置技术规范》(征求意 见稿)。 2009年6月,国家科技部组织启动了863计划资源环境技术领域重点项目 “城市污水处理厂污泥处理与安全处置关键技术与设备”,财政专项经费控 制额为3000万元。旨在针对我国当前城市污水处理厂污泥处理处置难题,重 点研发污泥高效脱水、厌氧消化、污泥热解、安全堆肥的关键技术及设备, 形成4套适合国情的城市污泥处理处置单元技术系统,为污泥处理处置及其 产业化发展提供技术支撑。 ? 城市污泥高效脱水关键设备和工艺研发及示范(850万元+配套850万元) ? 城市污泥分级分相厌氧消化组合技术研发及工程示范(650万元+配套650 万元) ? 城市污泥热解处置技术及设备(850万元+配套850万元) ? 城市污泥高效生物堆肥与农林业安全利用技术设备研制及示范(650万元+ 配套650万元) 但总体来看,由于处理工艺不完善、处理技术单一、装 备水平落后,污水处理厂即使对污泥进行了浓缩脱水处 理,含水率也往往达不到要求,不但增加了运输难度, 而且对运输路线周边环境带来威胁,更给后续污泥处置 带来了极大不便。 近些年来,污泥问题日益受到国家各部委和各大城市的 重视,污泥处理处置方式正日趋朝多元化发展。 ? 我国即使在“十一五”期间,污水处理与污泥处理的投资比也只有 1:0.4; ? 国外大型污水处理厂在采用消化、机械脱水的情况下,污水处理与污 泥处理的投资比约1:1.7。 ? “十二五”期间,全国污水处理量大幅上升、污泥无害化处理率从不 足10%提升至50%,将导致污泥处理需求大增。按照当前的污泥无害 化处理率计算,全国污泥处理量将从223万t年上升至1829万t/年,增 长空间高达720%。 ? 2012年4月,国务院办公厅正式发布了《全国城镇污水处理及再生利 用设施建设规划(2011~2015年)》,明确指出要按照“安全环保、 节能省地、循环利用、经济合理”的原则,加快污泥处理处置设施建 设,全国规划建设城镇污泥处理处置规模518万t/年。 第二节 排泥设备 ? 排泥方法 ? 行车式吸泥机 ? 行车提板式刮泥机 ? 链板式刮泥机 ? 中心传动刮泥机 排泥方式 ? 重力排泥 池底设5%坡度, 沉砂池、竖流式沉淀池 ? 静水压力法 ? 初沉池静水压力不小于1.5m, ? 二沉池静水压力不小于0.9m, ? 排泥管直径200mm, ? 倾角45-50° ? 机械排泥法 ? 吸泥机:压差收集底泥,适用于前段不设污泥斗的情况 ? 刮泥机:机械传动收集底泥,适用于前段设污泥斗的情 况 一、行车式吸泥机 ? 适用平流式(矩形)沉淀池的池宽一般不超过30m, ? 主要由行车钢结构(行车架)、驱动机构(包括车轮、钢轨及 端头立柱)、吸排泥系统、配电及行程控制装置等组成。 ? 依据泥量的多少来确定排泥次数,排泥效率高,操作方便。 虹吸排泥 虹吸管路由吸泥口、排泥管、弯头和阀门等组成,从吸泥口 到排泥口均单管自成系统。管材也采用镀锌水煤气钢管 将水位以上排泥管中的空气排除,使泥水充满管道。 1-吸口;2-排泥管;3-活接 头;4-90?弯头;5-阀; 6-三通接头;7-阀; 8-排泥槽 吸口与集泥刮板 a.吸泥口:有扁嘴吸口和圆形吸口两种,为了尽可能提高吸泥的浓度, 一般都将吸口做成长形扁口的形状,然后以变截面过渡到圆管形断面, 圆管断面积与吸口断面积相等,并以管螺纹与吸泥管连接。都用 HTl50铸铁浇铸。 .集泥刮板:由于吸口与吸口之间相隔lm左右的距离,在间距内的 污泥就必须借助于集泥刮板推向吸口。刮板高约250~300mm,采 用3~4mm厚的钢板制作。刮板的长边与长轴之问夹角为30°~45°。 1-集泥刮板;2-支架;3-吸泥管 吸泥管的固定 固定方式随池型而定。在平流式沉淀池中,池内无障碍物,钢支架可直 接悬入池内,作为固定吸泥管及集泥刮板之用。在斜管(板)沉淀池中, 由于池内设置许多间隔较小的平行倾斜板或孔径较小的平行倾斜蜂窝状 管,吸泥管从池边下垂伸入越过斜板(管)后,再分别固定在悬挂于水下 的钢支架上 泵吸排泥 ? 各根吸泥管在水下(或水上)相互联通后再由总管接入水泵, 吸入管内的污泥经水泵出水管输出池外。 ? 常用吸泥泵:卧式离心污水泵、立式液下泵或潜水污泥泵等。 水泵台数根据泵吸管 路的布局和所需的排 泥量决定。 吸高H(m)应大于管路 及配件的总摩擦水头 损失l~1.5m。 立式液下泵 潜污泵 二、行车提板式刮泥机 ? 将沉淀在池底的污泥刮集至集泥槽,并将池面的浮渣撇向 集渣槽。 ? 主要由行车桁架、驱动机构、刮泥耙、撇渣板与刮板升降 机构、程序控制及限位装置等部分组成, 链板式刮泥机 沉淀池和沉砂池的排泥排渣 池底沿刮泥方向建成1%的坡度 优点: (1)刮泥板多,刮泥能力强,刮泥板的移动速度慢,对污水扰动小, 有利于泥沙沉淀 (2)刮泥板在水中做连续的直线运动,不必往返换向,不需要行程 开关, (3)不需要另加机构,可同时兼做撇渣机。 缺点:各种机件都在水下,易于腐蚀,难于维护。链条容易磨损和腐 蚀问题一直影响链板式刮泥机的应用,针对这一情况,全塑料链板式 刮泥机得到了开发应用。 《环境保护产品技术要求- 刮泥机》(HJ/T 265-2006),桁车式、链传 动式刮泥机的基本参数 中心传动刮(吸)泥机 ? 垂架式中心传动刮泥机(应用广泛) ? 悬挂式中心传动刮(吸)泥机 ? 垂架式中心传动吸泥机 悬挂式:载荷作用在工作桥的中心传动立轴上, 垂架式:载荷作用在工作桥的竖架上 3.1 垂架式中心传动刮泥机 主要由驱动装置、中心支座、中心竖架、 工作桥、刮臂桁架、刮泥板及撇渣板、 集渣斗等部件组成。 ? 中心进水的辐流式沉淀池,在沉淀池中央设置兼作进水管 道的立式柱管,立式柱管的下口与池底进水管衔接,上口 封闭作为中心支座的平台,管壁四周开孔出水。 ? 立式柱管大多为钢筋混凝土结构,也可采用钢管制成。刮 泥机的重量和旋转扭矩均由立式柱管承受, 原水从中心立式柱管流出,为了避免中心配水时的径向流速 过高造成短路而影响沉淀效果,一般在中心立式柱管外设置 导流筒改变出水流向,导流筒的水平面面积为水池横截面的 3%。 池径大于Ф21m时,还需要 在立式柱管的出水口外周、 导流筒内部加置扩散筒。 使原水(污水)从扩散筒流 出后,沿切线方向旋流, 以此改善沉淀效果 —— 导流筒比扩散筒直径大。 扩散筒为立式柱管的同心套筒,其环面积略大于立式柱管的 断面积,筒体高度比立式柱管的矩形出水口长度长出100mm, 筒体下端为封板,封板的位置略低于立式柱管的出流口;在 扩散筒体上开设了8个纵向长槽口,沿槽口设置导流板,使原 水(污水)从扩散筒流出切线-立式柱管 海斯顿环保设备有限公司制造的 立式柱管上半段 立式 导 柱管 流 筒 对于周边进水的辐流式沉淀池而言,由于无需考虑 导流筒和扩散筒等问题,因此结构相对较为简单 对于中心进水的沉淀池来说,积泥大多集中在靠近中心导流筒的池底上, 为提高刮泥的效率,最好是将刮板的形状设计成对数螺旋线。此外,对 数螺旋线是一变曲率曲线,刮板制造比较困难,因而在设计中多数简化成 直线刮板的形式,刮板与刮臂中心线?,相互平行排列。 悬挂式中心传动刮泥机 用于圆形沉淀池的排泥,一般用在池径较小的场合(池 径小于12m)。 有时不用拉杆 垂架式中心传动吸泥机 适用于污水处理中二次沉淀池的排泥,采用吸泥方式是为了 克服活性污泥含水率高、难以刮集的困难。 根据吸泥部分的不同,可分为垂架式中心传动单管吸泥机和 垂架式中心传动多吸管水位差自吸式排泥机。 由于单管吸泥机采用异型管结构制成的吸泥装置,使吸泥更为平 稳迅速、扰动较小,减小了沉淀污泥的停留时间,从而提高了回 流污泥的活性与浓度,并有效地防止了磷的释放和污泥膨胀上浮。 实际工程中,可在一侧设吸泥管,另一侧设刮泥板;或两侧均匀 为吸泥管,使排泥更彻底。当采用前一种布置方式时,沉降在池 底表层的活性污泥在液位差的作用下,经吸泥管一侧面上的孔口 汇集,被排至活性污泥井;而比重较大的惰性污泥则被刮泥板刮 集至池心集泥坑,再通过直埋管外排。 ZXX型中心传动垂架式单(双)管吸泥机 垂架式中心传动吸泥机 垂架式中心传动多吸管水位差自吸式排泥机沿两侧刮臂对 称排列吸泥管道,每根吸泥管自成系统,互不干扰,从吸 口起直接通入高架集泥槽。 通过刮臂的旋转,由 集泥板把污泥引导到 吸泥管口,利用水位 差自吸的方式,边转 边吸。吸入的污泥汇 集于高架集泥槽后, 再经排泥总管排出池 外。水面上的浮渣则 由撇渣板撇入池边的 排污斗。 周边传动吸泥机 主要用于大型辐流式初沉池与二沉池的排泥,特别适用于 排除比重较轻的生物污泥,对水流扰动极小,排泥效果好。 可以通过泥量调节阀调节出泥量,适应各种条件下的正常 出泥,也可采用虹吸来控制排泥量。 周边传动吸泥机 主要用于大型辐流式初沉池与二沉池的排泥,特别适用于排 除比重较轻的生物污泥,对水流扰动极小,排泥效果好。可 以通过泥量调节阀调节出泥量,适应各种条件下的正常出泥, 也可采用虹吸来控制排泥量。 CG-BI型支墩式周边传动刮(吸)泥机 1-环形三角堰;2-浮渣漏斗;3-集泥板;4-吸泥装置;5-集 泥槽;6-稳流筒;7-中心泥缸;8-中心支座;9-中心筒;10流量调节阀;11-浮渣刮板;12-钢梁;13-浮渣耙板;14-浮 渣挡板;15-驱动装置 利用静压自吸与虹吸的配合进行排泥。在运行过程中,通过刮臂的旋转,由刮 泥板把污泥引导到泥管口,利用沉淀池与泥槽之间的水位差形成静压自吸,边 转边吸,吸入的污泥集于泥槽;再利用泥槽与中心泥槽之间的水位差,由虹吸 管将污泥吸到中心泥槽;最后由中心泥槽的排泥管排放至集泥井,以供泵房进 行污泥回流或排放。 第三节 污泥输送设备 ? 含水率85%呈流态, ? 65%~85%时呈塑态, ? 低于60%呈固态 ? 含水率99%,牛顿流体 ? 塑性或假塑性流体, ? 输送考虑其成分、流态、黏度和浓度等 ? 污泥泵送、管道输送、驳船运送、卡车运送 ? 短距离泵送最经济, ? 10km,管道输送最经济,(高含水率,低油脂、 不腐蚀、大流量30m3/h) 管道输送关键设备 1、污泥管道 采用铸铁等坚固耐久性的材料,在一定位置设置闸阀、排 空管和排气阀,不能有急剧转角,管道尺寸不能太小, 2、贮泥池 ? 污泥泵站需设置贮泥池,最小容积15min抽泥量 ? 搅拌防污泥沉淀 ? 至少两座 3、污泥泵 螺旋泵、单螺杆泵、螺旋离心泵、柱塞泵(当含固量6%时, 污泥的可泵性很差,用离心泵输送困难) 燕山石化牛口峪所用之螺旋提升泵 单螺杆泵 单螺杆泵综合了活塞泵和离心泵的优点: ①排出压力高(压力范围0~2.4MPa,流量范围0.01~ 300m3/h),输送距离可达200m; ②自吸性能好,吸入可靠,可吸入高粘度的介质,输送介 质最大粘度可达0.27m2/s; ③定子为橡胶件,富有弹性,非常适用于输送含固体颗粒 的浆料; ④在不同的压头条件下流量改变很小,而且流量非常均匀; ⑤运动件很少,流道短而且简单,过流面积大。 高碑店用于污泥输送的单螺杆泵 T系列单螺杆泵可直接用于输送含固率50%以上的市政污水污泥。目 前已经用于经板框式压滤机脱水后含固率80%以上的矿泥饼 螺旋离心泵 主要由叶轮、吸口、蜗壳、转轴、轴承框架、耐磨内衬等部件 组成。叶轮由两部分组成:螺旋部分具有正排泥作用,能提供 良好的自吸能力和较低的净吸压头要求;离心部分可以将叶轮 能量在蜗壳内转换成向外的压力能。 (1)真正的无堵塞性能:螺旋叶轮会自行旋入软质固体中, 使填充物不能在进口处堵塞,而且吸口内壁和叶轮的背部 还设计有可以防止纤维积聚的反向螺纹槽。 (2)柔和输送介质:如西红柿、活鱼等,不会被损坏。 第三节 污泥浓缩设备 1 重力浓缩池(Gravity Thickener) 池径一般为Φ5~30m, 可分为连续式和间歇式两种,间歇式主要用于小型污水处理 厂,连续式主要用于大、中型污水处理厂。 (1)连续式重力浓缩池 多采用辐流式结构,可分 为带污泥浓缩机、不带污 泥浓缩机以及多层浓缩池 (带刮泥机)三种。浓缩池 池底坡度一般为1/100~ 1/12 l连续式重力浓缩池 要起到在池内缓慢搅拌、提高污泥浓缩效果的作用,故除了 配置有污泥刮板外,还在设备钢架上安装有竖向搅动栅条。 如果不用刮泥机,则还可采用多斗连续式浓缩池,依靠重 力排泥,斗的锥角应保持在55?以上,因此池径较大。由于 锥体属于三向压缩,有利于污泥浓缩过程的进行。小型连 续式浓缩池可不用刮泥机,设一个泥斗即能满足要求。 1-进口;2-可升降的上清液排除管;3-排泥 气浮浓缩 ? 主要用于初沉污泥、初沉污泥与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。 ? 逐渐取代重力浓缩,成为活性污泥浓缩的主要手段。 加压溶气气浮浓缩 (Dissolved Air Flotation Thickeners) DAF污泥浓缩技术在许多国家的城市污水厂得到了广泛应用。 具有较好的固液分离效果,不投加调理剂时,污泥的含固率 可达3%以上;投加调理剂时,污泥的含固率可达4%以上。 DAF浓缩工艺浓具有占地面积小, 卫生条件好,浓缩效率高,可在 浓缩过程中充氧以避免富磷污泥 磷的释放等优点,但动力消耗、 操作要求高于重力浓缩法。 ? 我国20世纪80年代开始对DAF浓缩城市污水处理厂 剩余污泥的效果进行研究, ? 成都市三瓦窑污水处理厂采用该技术浓缩来自二沉 池的剩余污泥,设计进泥含水率为99.4%,出泥含水 率为96%,溶气压力为0.5MPa,气固比为0.015, 负荷为50 kg/(m2·d),水力负荷为1.1m3/(m2·h)。 离心浓缩优缺点: ? 离心力远远大于重力或浮力,分离速度快,占地面 积小,对富磷污泥可避免磷的释放,造价低, ? 运行费用和机械维修费用高,经济性差。 ? 卧式螺旋离心浓缩机 ? 笼型立式离心浓缩机 ? 转筛离心浓缩机 ? 离心浓缩与离心脱水的区别:只有当需要浓缩的污 泥含固率大于6%时,才加入少量絮凝剂,而离心脱 水则要求必须加入絮凝剂进行调质。 ? 离心浓缩的主要参数有: 入流污泥浓度 排出污泥浓度 固体回收率 高分子絮凝剂的投加量 笼型立式离心浓缩机 圆锥形笼框内侧铺上滤布, 驱动电机通过旋转轴带动笼 框旋转,污泥进入笼框底部, 其中的水分通过滤布进入滤 液室,然后排出。污泥中的 悬浮固体被滤布截流实现固 液分离,污泥被浓缩。浓缩 的污泥沿笼框壁徐徐向上, 从上端进入浓缩室再排出 ? 由于离心和过滤的双重作用,提高过滤效率,实现浓缩 装置小型化,减少占地面积; ? 转速低(900rpm),操作安全; ? 臭气散发少,且卫生。 第五节 污泥脱水设备 浓缩:含水量95-97% 间隙水 脱水:主要除去毛细管结合水和表面附着水 体体积变为1/5-1/10 ? 自然干化法 ? 机械脱水法 ? 转筒式线%,初沉污泥、化学污泥和消化污泥 ? 板框式压滤机:45%,其他脱水机械不适合的情况 ? 带式压滤机:78-86%,适合无机性污泥,不适用有机黏性污泥 ? 离心脱水法:不适合密度差很小的污泥及液相大于固相的污泥 污泥干化场 ? 通过蒸发、溢流和渗透等方式实现脱水 ? 在干燥、蒸发量大的地区,采用沥青或混凝土铺成不透水的 底层的干化场,依靠蒸发脱水 ? 渗透脱水:2-3d,污泥含水率85%, ? 蒸发脱水;几周,75% ? 在干燥少雨,沙质土壤地区采用。脱水时间长,影响环境 机械脱水: 离心脱水:21.75% 板框压滤机:15.85% 带式压滤机:11.45% 由于离心机有占地少,处理想 好,有改用离心机的趋势 ? 真空脱水 ? 加压脱水 ? 依靠污泥自身静压力 真空过滤脱水机 ? 转鼓式真空过滤机 ? 水平带式真空过滤机 ? 过滤面积有1m2、5m2、20m2、40m2。 ? 最大过滤面积50m2 ? 直径0.3-4.5m ? 滤饼厚度一般保持在40mm, 以滤布为过滤介质,采用整体的环形橡胶带作为真空室 加压过滤脱水机 ? 板框压滤机 液压机或空压机的压力 0.4-0.8 mPa ? 带式压滤机 滤板、滤框和滤布 滤板、滤框和滤布组合后的工作状况示意图 图12-21 板框式压滤机 带式压滤机 压榨脱水 75% 重力脱水 90-94% 压缩脱水 80% 离心脱水 基本原理 ?利用离心力代替重力或压力作为推动力进行污泥脱水的操作 称为离心脱水 ?分离因数表征着离心力的相对大小和离心机的分离能力, ? ? m? 2r ? ? 2r ? N 2r mg g 900 卧式螺旋脱水机 ? 离心沉降 ? 挤压脱水 ? 沉渣输送 第六节 污泥干燥和焚烧设备 干燥:去除毛细管结合水,含水率降至10-30% 焚烧:去除表面水和内部水,含水率为零,杀死病原体, 破坏有机物,转化为稳定的最终产物 蒸发过程 恒速干燥区 预热区 扩散过程 减速干燥区 干燥分类: ? 直接加热干燥 ? 间接加热干燥 ? 直接-间接联合式 干燥设备 包括多种设备,干燥投资和运行费用巨大。 直接加热式转鼓干燥设备 间接加热式多盘干燥设备 带式干燥设备 污泥焚烧 直接焚烧: ?高湿污泥+辅助燃料 ?烟气量较大,后续烟气处理难度大,设备投资和运行费用 大大提高 干燥焚烧: ?干燥污泥焚烧 ?干燥投资高,但焚烧炉和后续烟气处理设备投资小,处理 难度小 焚烧污泥不需要进行消化 污泥焚烧: 完全焚烧: 湿式焚烧:高压高温下压入压缩空气,80-90%有机物氧化 焚烧设备: ? 回转窑焚烧炉 ? 多段式焚烧炉 ? 流化床焚烧炉 146

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