污泥含水率
(1)污泥含水率:污泥中所含水分的重量與污泥總重量之比的百分?jǐn)?shù)稱為污泥含水率。
1污泥中水的存在形式有:
空隙水,顆粒間隙中的游離水,約70%,可通過重力沉淀(濃縮壓密)而分離;
毛細(xì)水,是在高度密集的細(xì)小污泥顆粒周圍的水,由毛細(xì)管現(xiàn)象而形成的,約20%,可通過施加離心力、負(fù)壓力等外力,破壞毛細(xì)管表面張力和凝聚力的作用力而分離;
顆粒表面吸附水和內(nèi)部結(jié)合水,約10%。表面吸附水是在污泥顆粒表面附著的水分,起附著力較強(qiáng),常在膠體狀顆粒,生物污泥等固體表面上出現(xiàn),采用混凝方法,通過膠體顆粒相互絮凝,排除附著表面的水分;內(nèi)部結(jié)合水,是污泥顆粒內(nèi)部結(jié)合的水分,如生物污泥中細(xì)胞內(nèi)部水分,無機(jī)污泥中金屬化合物所帶的結(jié)晶水等,可通過生物分離或熱力方法去除。
通常含水率在85%以上時,污泥呈流態(tài);65%~85%時呈塑態(tài);低于60%時則呈固態(tài)。
2污泥體積、重量及所含固體物濃度之間的關(guān)系:
V1/V2=W1/W2=(100-p2)/(100-p1)=C2/C1 (8-1)
式中: p1、V1、W1、C1——污泥含水率為p1時的污泥體積、重量與固體物濃度;
p2、V2、W2、C2——污泥含水率為p1時的污泥體積、重量與固體物濃度;
說明:式(8-1)適用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后,體積內(nèi)出現(xiàn)很多氣泡,體積與重量不在符合式(8-1)的關(guān)系。
例題8-1:污泥含水率從97.5%降低至95%時,求污泥體積。
解:由式(8-1)
V2= V1(100-p1)/(100-p2)= V1(100-97.5)/(100-95)=(1/2)V1
可見污泥含水率從97.5%降低至95%時,污泥體積減少一半。
(2)揮發(fā)性固體(或稱灼燒減重)和灰分(或稱灼燒殘渣):揮發(fā)性固體近似地等于有機(jī)物含量;灰分表示無機(jī)物含量。
(3)可消化程度:表示污泥中可被消化降解的有機(jī)物數(shù)量。
消化對象:污泥中的有機(jī)物。一部分是可被消化降解的(或稱可被氣化,無機(jī)化);另一部分是不易或不能被消化降解的,如脂肪、合成有機(jī)物等。
消化程度的計算公式:Rd=[1-(pV2pS1)/(pV1pS2)] ×100 (8-2)
式中:Rd——可消化程度,%;
pS1 、pS2——分別表示生污泥及消化污泥的無機(jī)物含量,%;
pV1 、pV1——分別表示生污泥及消化污泥的有機(jī)物含量,%。
消化污泥量的計算公式:Vd= V1(100-p1)/(100-pd)[(1- pV1/100)+ pV1/100(1- Rd/100)] (8-3)
式中:Vd——消化污泥量,m3/d;
pd——消化污泥含水率,%,取周平均值;
V1——生污泥量,m3/d;
p1——生污泥含水率,%,取周平均值;
pV1——生污泥有機(jī)物含量,%;
Rd——可消化程度,%,取周平均值;
(4)濕污泥比重與干污泥比重:
濕污泥重量等于污泥所含水分重量與干固體重量之和。濕污泥比重等于濕污泥重量與同體積的水重量之比值。干固體物質(zhì)包括有機(jī)物(即揮發(fā)性固體)和無機(jī)物(即灰分)。確定濕污泥比重和干污泥比重,對于濃縮池的設(shè)計、污泥運輸及后續(xù)處理,都有實用價值。
經(jīng)綜合簡化后,濕污泥比重(γ)和干污泥比重(γs)的計算公式分別為:
γ=(100γs )/[γs p+(100-p)] (8-4)
或γ=25000/[250p+(100-p)(100+1.5pV)] (8-8)
γs=250/(100+1.5pV) (8-7)
式中:γ——濕污泥比重;
γs——污泥中干固體物質(zhì)平均比重,即干污泥比重;
p——濕污泥含水率,%;
pV——污泥中有機(jī)物含量,%;
(5)污泥肥分:污泥中含有大量植物生長所必需的肥分(N、P、K)、微量元素及土壤改良劑(有機(jī)腐殖質(zhì))。我國城市污水處理廠各種污泥所含肥分見表8-2。
表8-2 我國城市污水處理廠污泥肥分表
污泥類別 | 總氮 % | 磷(以P2O5計)% | 鉀(以K2O計)% | 有機(jī)物 % |
初沉污泥 | 2~3 | 1~3 | 0.1~0.5 | 50~60 |
活性污泥 | 3.3~7.7 | 0.78~4.3 | 0.22~0.44 | 60~70 |
消化污泥 | 1.6~3.4 | 0.6~0.8 | 25~30 |
(6)污泥重金屬離子含量:污泥中重金屬離子含量,決定于城市污水中工業(yè)廢水所占比例及工業(yè)性質(zhì)。污水經(jīng)二級處理后,污水中重金屬離子約有50%以上轉(zhuǎn)移到污泥中。若污泥作為肥料使用時,要注意重金屬是否超過我國農(nóng)林業(yè)部規(guī)定的《農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)》(GB4284-84)。表8-3列舉我國北京、上海、天津、西安、蘭州、沈陽、黃石等幾個城市污水處理廠污泥中重金屬含量的范圍。
表8-3 我國城市污水處理廠污泥中重金屬成分及含量
重金屬離子名稱 | Hg汞 | Cd 鎘 | Cr 鉻 | Pb 鉛 | As砷 | Zn 鋅 | Cu銅 | Ni鎳 | |
含量范圍 | 4.63~ 138 | 3.6~ 24.1 | 9.2~ 540 | 85~ 2400 | 12.4~ 560 | 300~ 1119 | 55~ 460 | 30~ 47.5 | |
農(nóng)林業(yè)部農(nóng)用污泥標(biāo)準(zhǔn)(GB4284-84) | 酸性土壤PH<6.5 | 5 | 5 | 600 | 300 | 75 | 500 | 250 | 100 |
中性和堿性土壤PH≥6.5 | 15 | 20 | 1000 | 1000 | 75 | 1000 | 500 | 200 |