污泥中的水分大致分为四类:空隙水、毛细水、表面吸附水和内部水。
(1)空隙水是指被污泥颗粒包围起来的水分,并不与污泥颗粒直接结合,一般占总水分的70%,这部分水可以通过浓缩压滤而分离。
(2)毛细水是指颗粒间毛细管内的水,约占总水分的20%,在脱离毛细水时必须向污泥施加外力,如离心力、真空过滤等,以破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用。
(3)表面吸附水是指在污泥颗粒表面附着的水分,其附着力较强,这部分水在胶体状颗粒、生物污泥等固体表面经常出现。这部分水的脱除比较困难,要使胶体颗粒与水分离,必须采用混凝方法,通过胶体颗粒的相互絮凝,排除附着在表面的水分。
(4)内部水是指污泥颗粒内部结合的水分,如生物污泥中细胞内部水分、污泥中金属化合物所带的结晶水等。这部分水是不能用机械方法分离的,可以通过生物分解或热力方法除去。
通常表面吸附水和内部水约占污泥总水分的10%左右。污泥中水分示意图如图7-1所示。
图7-1 污泥中水分示意图
1.污泥的浓缩 综合废水池、后续反应池、一沉池、二沉池中的污泥首先排入浓缩池降低其含水率及体积。浓缩池必须同时满足两个条件:一是上清液澄清,二是排出的污泥固体浓度达到设计要求。如果浓缩池的负荷过大,处理量虽然增加,但浓缩污泥的固体浓度低,上清液浑浊,固体回收率低,浓缩效果就差;相反,如果负荷过小,污泥在池中停留时间过长,可能造成污泥厌氧发酵,产生氮气和二氧化碳,使污泥上浮,同样使浓缩效果降低。
设计浓缩池时,主要是确定水平断面面积,当浓缩池正常运行时,通过浓缩池任一断面的固通量G等于浓缩池底部连续排泥所造成的底流牵动流量Gu和污泥自重压密所造成的固体静沉通量Gi之和。固通量G指单位时间内通过单位面积的固体质量,单位为kg/(m2·h)。底部牵动流量Gu和该断面处的污泥固体浓度Ci存在如下关系:
Gu=uCi
式中 u——由于底部排泥导致的界面下降速度,大小为底部排泥量Qu与浓缩池断面
A(m2)的比值,一般为0.25~0.51m/h。(www.daowen.com)
固体静沉通量Gi与该断面处的污泥固体浓度Ci存在如下关系:
Gi=viCi
式中 vi——污泥固体浓度为Ci时的界面沉速。可通过在固体浓度为Ci的沉降曲线上过起点作切线来求得。
当稳态工作时,固体质量和断面积的乘积即为进入浓缩池的固体总量:AtG=Q0C0。如进入浓缩池的固体总量Q0C0保持不变,G越小,则At越大,即采取最小通量GL[kg/(m2·h)]所对应的面积At就是该浓缩池的设计面积:
At=Q0C0/GL
浓缩池的合理设计与运行取决于对污泥特性的正确掌握,不同的污泥来源其污泥特性差别很大,要尽可能经过试验来掌握污泥特性,得出各设计参数。
浓缩池不同深度上都设置了上清液排除管,运行时先排除浓缩池中的上清液,再投入待浓缩的污泥。有的浓缩池不设上清液排除管的,用两台泵,一台是浮动泵,专抽上清液;一台是潜水泵,专抽浓缩的污泥,与之相配的是气压压滤系统,详细内容参见第九章。
2.污泥压滤 脱水的方式有多种,目前用的最多、又最经济的是压滤法,其设备有板框压滤机和带式压滤机。
(1)板框压滤机的优点是脱水泥饼的含水率低,滤饼剥落性能好,可以通过加减滤板方便地调整过滤面积;缺点是更换滤布费事,环境污染大。
(2)带式压滤机的优点是自动进行,管理方便,劳动强度低;缺点是含水率高,调整难度较大,滤带价格高。
压滤机的原理与结构见第九章“一、二级处理设备”。
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