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上海祁立:城鎮污泥的性質如何
污泥的性質指標主要包括:污泥的含水率、污泥的脫水性能、污泥的揮發性固體、污泥的可消化程度、濕污泥的相對密度與干污泥的相對密度、污泥的肥分、污泥的毒害物質含量和污泥的熱值等.(1)含水率污泥含水率是單位重量的污泥所含水分的質量分數.污泥的含水率一般都很大,相對密度接近于1.
1)水廠污泥水廠污泥的含水率與原水水質、處理工藝和化學藥劑的種類及用量有關,污泥中原水懸浮固體所占的比例越高,污泥的含水率越低.一般,鐵鹽混凝而成的污泥含水率低于鋁鹽的含水率,軟化污泥的含水率低于沉淀污泥的含水率.2)污水污泥污水污泥含水率與污泥的成分、非溶解性顆粒的大小有關,顆粒越小,有機物含量越高,污泥的含水率也越高.在污水處理過程不同階段產生的污泥其含水率也不盡相同,如表所示.污泥類型含水率典型值柵渣無機固體顆粒初次沉淀污泥活性污泥生物濾池污泥92~9899~99.997~9980609599.398.5好氧消化污泥初沉污泥剩余活性污泥混合污泥93~97.597.5~99.2596~98.596.598.7597.5厭氧消化污泥初沉污泥生物濾池污泥活性污泥混合污泥90~9593~97.59797.596.5引自聶3)疏浚污泥城鎮水體疏浚污泥的含水率主要受疏浚方法的影響,不同疏浚方法產生的疏浚污泥含水率如表所示疏浚機械疏浚底泥含水率疏浚機械疏浚底泥含水率抓斗吸揚式挖泥船銑輪式挖泥船漏斗式挖泥船水平鉆式挖泥船反鏟式挖泥船火柴盒式挖泥船近似于氏泥原地含固率10~2510~2010~2010~30近似于氏泥原地含固率5~50氣提式挖泥船DustpanPNEUMAOozerClean-upRefresher25~4010~2025~4025~4030~4030~404)通溝污泥通溝污泥的含水率與疏浚污泥基本一致,主要受清理方式的影響,采用水力清理時,污泥含水率一般為80~95%,采用機械清撈時,污泥的含水率一般為40%~60%,另外,機械清撈污泥的含水率與清撈周期和排水體制也有關系.
?。?)污泥的脫水性能、濃縮性能和壓縮性能污泥由液體和固體兩部分組成.污泥處理zui重要的步驟就是分離污泥中的水分,減少污泥的體積,從而減輕后續處理的污泥體積負荷.雖然不同污泥的含水率、脫水性能、濃縮性能和可壓縮性能都不盡相同,但是污泥中水分的存在形式是基本一致的.根據污泥中所含水分與污泥結合的情況,污泥中所含苞欲放的水分可分為自由水和結合水兩大類.自由水(freewaterorbulkwater)指的是不直接與污泥結合,也不受污泥顆粒影響的那部分水,這部分水可以濃縮去除,污泥中大部分水以這種形式存在.結合水可分為間隙水、毛細水、水合水.間隙水(interstitialwater)存在于絮體或有機體的空隙之間,條件變化時(如有絮體破壞時)可變成自由水;毛細水(vicinalwater)指的是結合力大、結合緊的多層水分子,重力濃縮時不能去除這部分水,必須用人工干化、機械脫水或熱處理的方法去除;水合水(waterofhydration)存在于細胞內,只有熱處理才能去除這部分水.不同污泥水的特性如表所示.項目間隙水毛細水水合水(含內部水)含量/%與污泥顆粒的結合力與污泥顆粒分離方法70~80弱重力濃縮10~22較強機械脫水3~8強干化或焚燒對不同污泥而而言,其各種水分的結合能力不同,其結合強度取決于單位水化合力和顆粒的大小.顆粒直徑越小,污泥結構中細小絮全越多或者污泥含有越多的膠體顆粒,污泥越難脫水.污泥在不同狀態下去除水的能力可以用污泥的濃縮性能、脫水性能和可壓縮性能三個指標來衡量.污泥的濃縮性能表現在,當污泥長時間靜默時,會或多或少地釋放水分,主要是間隙水.緩慢的攪拌有助于水分的釋放,而溫度的變化以及伴隨發生的生物化學反應,對污泥的濃縮和沉淀也有一定的影響.通過試驗繪制污泥的沉淀、濃縮曲線,可評價污泥的濃縮性能.污泥的脫水性能一般用污泥比阻來衡量,比阻越大的污泥越難脫水.不同污泥其比阻差別較大,一般來說,比阻小于1*1011m/kg的污泥易于脫水,大于1*1013m/kg的污泥難以脫水.
(3)有毒有害物質含量污泥中有毒有害物質主要是重金屬和有機污染物.在污水處理過程中,70%~90%的重金屬元素通過吸附或沉淀轉移到污泥中.一些重金屬元素主要來源于工業排因為種種原因的廢水,如鎘、鉻;一些重金屬來源于家庭生活的管道系統,如銅、鋅等.由于污泥施用于土壤后,重金屬將積累于地表層,通過食物鏈,在作物嗑物以及人類體內積累,因些重鑫屬是限制污泥大規模土地利用的重要因素.重金屬污染物在污泥中的存在形態不同,其生物有效性也有較大的差異.國內外比較常見的是五態分類法,即將形態分為可交換態、碳酸鹽結合態、鐵、錳氧化物結合態、有機質結合態和殘渣態.這主要是根據重金屬結合的組分來劃分的.可交換態表示可交換吸附在固體顆粒物表面上的重金屬.暈部分重金屬對水環境條件的變化zui敏感,有效性強,是zui易被生物吸收的部分.碳酸鹽結合態表示重金屬被碳酸鹽吸附、沉淀或共沉淀的部分,它們對PH值的變化zui明顯,也比較容易重新釋放進入水體.鐵、錳氧化物結合態表示與水合氧化鐵、氧化錳表面結合,形成配位化合物,或同晶置換鐵錳氧化物中的Mg2+和Fe2+而存在于它們的晶格中的重金屬.在數量上,氧化物結合態銅與有機態銅幾乎同等重要,但其對植物的有效性較低.有機質結合表示以不同形式進入或吸附在有機物顆粒上,同有機物發生螯合或離子交換的重金屬,這部分結合態重金屬相對較穩定,不易被生物所吸收.銅墻鐵壁對有機質具有很高的親和力,與有機質絡合能力特強.土壤絡合銅的可溶性主要取決于土壤有機質的種類和含量.銅墻鐵壁可與土壤中的有機持絡合形成各種可溶態或難溶的絡合物.殘渣態表示除以上幾種形態以外,存在于固體顆粒礦物晶格中的重金屬元素,它是穩定且對生物無效的.這種形態的重金屬所占比例越高,其生物有效性越小.土壤中重金屬的殘渣態含量因土壤發育程度和類型而異.污泥中的有機污染物主要來自于工業廢水,如可吸附性有機鹵素(AOX)、陰離子合成洗滌劑(LAS)、多環芳烴(PAH)、多氯聯苯(PCB)等.(4)濕污泥的相對密度與干污泥的相對密度濕污泥的重量等于其中所含水分與重量與固體物重量之和.濕污泥的重量與同體積水的重量之比,稱為濕污泥的相對密度.如表所示污泥含水率P/%708090959899濕污泥的相對密度1.0571.0371.0181.0091.0041.002(5)污泥的肥分污泥中含有植物所需的營養元素氮、磷、鉀,由于植物對營養元素的需求量有一定的范圍,因此污泥中營養元素特別是氮的含量,是園林綠化或農用污泥施用量的決定性因素之一.污泥中有機物和腐殖質可改善土壤改良劑.污水污泥的肥分主要取決于污水水質和處理工藝.高負荷運行的污水處理廠,其污泥中的氮含量往往傳統的活性污泥廠的高,因為內源呼吸量較低.對于采用生物除磷的污水處理廠,可以預計污泥中磷的含量較高.如表所示:典型生活污水污泥的肥分/%污泥類型新鮮初沉淀污泥新鮮剩余污泥消化不好的污泥消化好的污泥純豬糞平均值豬廄肥平均值總N(以N計)/%總P(以P計)/%K(以K計)/%2.0~7.00.4~3.00.1~0.71.5~5.00.9~1.50.1~0.81.0~5.00.3~0.80.1~0.30.5~3.00.3~0.80.1~0.32.10.91.10.90.50.9(6)污泥的熱值污泥的熱值是污泥焚燒處理時的重要參數,其主要取決于污泥中有機物含量的高低。
1)水廠污泥水廠污泥的含水率與原水水質、處理工藝和化學藥劑的種類及用量有關,污泥中原水懸浮固體所占的比例越高,污泥的含水率越低.一般,鐵鹽混凝而成的污泥含水率低于鋁鹽的含水率,軟化污泥的含水率低于沉淀污泥的含水率.2)污水污泥污水污泥含水率與污泥的成分、非溶解性顆粒的大小有關,顆粒越小,有機物含量越高,污泥的含水率也越高.在污水處理過程不同階段產生的污泥其含水率也不盡相同,如表所示.污泥類型含水率典型值柵渣無機固體顆粒初次沉淀污泥活性污泥生物濾池污泥92~9899~99.997~9980609599.398.5好氧消化污泥初沉污泥剩余活性污泥混合污泥93~97.597.5~99.2596~98.596.598.7597.5厭氧消化污泥初沉污泥生物濾池污泥活性污泥混合污泥90~9593~97.59797.596.5引自聶3)疏浚污泥城鎮水體疏浚污泥的含水率主要受疏浚方法的影響,不同疏浚方法產生的疏浚污泥含水率如表所示疏浚機械疏浚底泥含水率疏浚機械疏浚底泥含水率抓斗吸揚式挖泥船銑輪式挖泥船漏斗式挖泥船水平鉆式挖泥船反鏟式挖泥船火柴盒式挖泥船近似于氏泥原地含固率10~2510~2010~2010~30近似于氏泥原地含固率5~50氣提式挖泥船DustpanPNEUMAOozerClean-upRefresher25~4010~2025~4025~4030~4030~404)通溝污泥通溝污泥的含水率與疏浚污泥基本一致,主要受清理方式的影響,采用水力清理時,污泥含水率一般為80~95%,采用機械清撈時,污泥的含水率一般為40%~60%,另外,機械清撈污泥的含水率與清撈周期和排水體制也有關系.
?。?)污泥的脫水性能、濃縮性能和壓縮性能污泥由液體和固體兩部分組成.污泥處理zui重要的步驟就是分離污泥中的水分,減少污泥的體積,從而減輕后續處理的污泥體積負荷.雖然不同污泥的含水率、脫水性能、濃縮性能和可壓縮性能都不盡相同,但是污泥中水分的存在形式是基本一致的.根據污泥中所含水分與污泥結合的情況,污泥中所含苞欲放的水分可分為自由水和結合水兩大類.自由水(freewaterorbulkwater)指的是不直接與污泥結合,也不受污泥顆粒影響的那部分水,這部分水可以濃縮去除,污泥中大部分水以這種形式存在.結合水可分為間隙水、毛細水、水合水.間隙水(interstitialwater)存在于絮體或有機體的空隙之間,條件變化時(如有絮體破壞時)可變成自由水;毛細水(vicinalwater)指的是結合力大、結合緊的多層水分子,重力濃縮時不能去除這部分水,必須用人工干化、機械脫水或熱處理的方法去除;水合水(waterofhydration)存在于細胞內,只有熱處理才能去除這部分水.不同污泥水的特性如表所示.項目間隙水毛細水水合水(含內部水)含量/%與污泥顆粒的結合力與污泥顆粒分離方法70~80弱重力濃縮10~22較強機械脫水3~8強干化或焚燒對不同污泥而而言,其各種水分的結合能力不同,其結合強度取決于單位水化合力和顆粒的大小.顆粒直徑越小,污泥結構中細小絮全越多或者污泥含有越多的膠體顆粒,污泥越難脫水.污泥在不同狀態下去除水的能力可以用污泥的濃縮性能、脫水性能和可壓縮性能三個指標來衡量.污泥的濃縮性能表現在,當污泥長時間靜默時,會或多或少地釋放水分,主要是間隙水.緩慢的攪拌有助于水分的釋放,而溫度的變化以及伴隨發生的生物化學反應,對污泥的濃縮和沉淀也有一定的影響.通過試驗繪制污泥的沉淀、濃縮曲線,可評價污泥的濃縮性能.污泥的脫水性能一般用污泥比阻來衡量,比阻越大的污泥越難脫水.不同污泥其比阻差別較大,一般來說,比阻小于1*1011m/kg的污泥易于脫水,大于1*1013m/kg的污泥難以脫水.
(3)有毒有害物質含量污泥中有毒有害物質主要是重金屬和有機污染物.在污水處理過程中,70%~90%的重金屬元素通過吸附或沉淀轉移到污泥中.一些重金屬元素主要來源于工業排因為種種原因的廢水,如鎘、鉻;一些重金屬來源于家庭生活的管道系統,如銅、鋅等.由于污泥施用于土壤后,重金屬將積累于地表層,通過食物鏈,在作物嗑物以及人類體內積累,因些重鑫屬是限制污泥大規模土地利用的重要因素.重金屬污染物在污泥中的存在形態不同,其生物有效性也有較大的差異.國內外比較常見的是五態分類法,即將形態分為可交換態、碳酸鹽結合態、鐵、錳氧化物結合態、有機質結合態和殘渣態.這主要是根據重金屬結合的組分來劃分的.可交換態表示可交換吸附在固體顆粒物表面上的重金屬.暈部分重金屬對水環境條件的變化zui敏感,有效性強,是zui易被生物吸收的部分.碳酸鹽結合態表示重金屬被碳酸鹽吸附、沉淀或共沉淀的部分,它們對PH值的變化zui明顯,也比較容易重新釋放進入水體.鐵、錳氧化物結合態表示與水合氧化鐵、氧化錳表面結合,形成配位化合物,或同晶置換鐵錳氧化物中的Mg2+和Fe2+而存在于它們的晶格中的重金屬.在數量上,氧化物結合態銅與有機態銅幾乎同等重要,但其對植物的有效性較低.有機質結合表示以不同形式進入或吸附在有機物顆粒上,同有機物發生螯合或離子交換的重金屬,這部分結合態重金屬相對較穩定,不易被生物所吸收.銅墻鐵壁對有機質具有很高的親和力,與有機質絡合能力特強.土壤絡合銅的可溶性主要取決于土壤有機質的種類和含量.銅墻鐵壁可與土壤中的有機持絡合形成各種可溶態或難溶的絡合物.殘渣態表示除以上幾種形態以外,存在于固體顆粒礦物晶格中的重金屬元素,它是穩定且對生物無效的.這種形態的重金屬所占比例越高,其生物有效性越小.土壤中重金屬的殘渣態含量因土壤發育程度和類型而異.污泥中的有機污染物主要來自于工業廢水,如可吸附性有機鹵素(AOX)、陰離子合成洗滌劑(LAS)、多環芳烴(PAH)、多氯聯苯(PCB)等.(4)濕污泥的相對密度與干污泥的相對密度濕污泥的重量等于其中所含水分與重量與固體物重量之和.濕污泥的重量與同體積水的重量之比,稱為濕污泥的相對密度.如表所示污泥含水率P/%708090959899濕污泥的相對密度1.0571.0371.0181.0091.0041.002(5)污泥的肥分污泥中含有植物所需的營養元素氮、磷、鉀,由于植物對營養元素的需求量有一定的范圍,因此污泥中營養元素特別是氮的含量,是園林綠化或農用污泥施用量的決定性因素之一.污泥中有機物和腐殖質可改善土壤改良劑.污水污泥的肥分主要取決于污水水質和處理工藝.高負荷運行的污水處理廠,其污泥中的氮含量往往傳統的活性污泥廠的高,因為內源呼吸量較低.對于采用生物除磷的污水處理廠,可以預計污泥中磷的含量較高.如表所示:典型生活污水污泥的肥分/%污泥類型新鮮初沉淀污泥新鮮剩余污泥消化不好的污泥消化好的污泥純豬糞平均值豬廄肥平均值總N(以N計)/%總P(以P計)/%K(以K計)/%2.0~7.00.4~3.00.1~0.71.5~5.00.9~1.50.1~0.81.0~5.00.3~0.80.1~0.30.5~3.00.3~0.80.1~0.32.10.91.10.90.50.9(6)污泥的熱值污泥的熱值是污泥焚燒處理時的重要參數,其主要取決于污泥中有機物含量的高低。