厌氧消化污泥处理处置
污泥计算、厌氧消化处理污泥
污泥计算、厌氧消化处理污泥⼀，污泥的介绍污泥是⽔处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。
污泥体积约占处理⽔量的0.3%~0.5%左右，如⽔进⾏深度处理，污泥量还可能增加0.5~1倍。
使污泥减量、稳定、⽆害化及综合利⽤。
（1）确保⽔处理的效果，防⽌⼆次污染；（2）使容易腐化发臭的有机物稳定化；（3）使有毒有害物质得到妥善处理或利⽤；（4）使有⽤物质得到综合利⽤，变害为利。
由于污泥处理技术难度⾼、投资⼤、回报不确定等因素，国内涉⾜此领域的企业少且规模⼩，与外国先进国家相⽐差距较⼤。
在我国现有的污⽔处理设施中，有污泥稳定处理设施的不到25％，处理⼯艺和配套设备完善的不到10％。
国外的城市污泥处理与处置已经有近百年的历史，⽆论是进⾏有效利⽤还是填埋处置，污泥处理与其他废物的处理⼀样，皆是以污泥减量化、稳定化、⽆害化、资源化为⽬的。
1）按成分不同分：污泥：以有机物为主要成分。
其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，⽐重较⼩（约为1.02~1.006），含⽔率⾼且不易脱⽔，属于胶状结构的亲⽔性物质。
初次沉淀池与⼆次沉淀池的沉淀物均属污泥。
沉渣：以⽆机物为主要成分。
其主要是颗粒较粗，⽐重较⼤（约为2左右），含⽔率较低且易于脱⽔，流动性差。
沉砂池与某些⼯业废⽔处理沉淀池的沉淀物属沉渣。
（2）按来源不同分：初次沉淀污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃初次沉淀池。
剩余活性污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃活性污泥法后的⼆次沉淀池。
腐殖污泥（也称⽣污泥或新鲜污泥）：来⾃⽣物膜法后的⼆次沉淀池。
消化污泥（也称熟污泥）：⽣污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。
化学污泥（也称化学沉渣）：⽤化学沉淀法处理污⽔后产⽣的沉淀物。
例如，⽤混凝沉淀法去除污⽔中的磷；投加硫化物去除污⽔中的重⾦属离⼦；投加⽯灰中和酸性污⽔产⽣的沉渣以及酸、碱污⽔中和处理产⽣的沉渣等均称为化学污泥。
（3）城市污⽔⼚污泥的特性见表城市废⽔⼚污泥的性质和数量表1（1）污泥量计算1初次沉淀污泥量和⼆次沉淀污泥量的计算公式：V=100C0ηQ/1000（100-p）ρ式中：V——初次沉淀污泥量，m3/d；Q——污⽔流量，m3/d；η——去除率，%；（⼆次沉淀池η以80%计）C0——进⽔悬浮物浓度，mg/L；P——污泥含⽔率，%；ρ——沉淀污泥密度，以1000kg/m3计。
污泥的处理与处置污泥厌氧消化(Anaerobic Digestion)PPT课件
Anaerobic microorganisms especially methanogens are prone to changes in conditions such as temperature, pH, redox potential, etc.
P354
淀粉酶 葡萄糖
乙酸
丁酸
乳酸
甲酸
丙酸
戊酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Protein
P354
蛋白酶
寡肽 肽酶
氨基酸
五、厌氧消化的机理和过程
Anaerobic Degradation of Fat
P354
脂肪酶，磷脂酶
甘油
纤维糖 半乳糖
磷脂 糖脂 胆碱
四、厌氧消化的特点
Comparison between Anaerobic and Aerobic Processes
Anaerobic
Aerobic
Organic loading rate
High loading rates:10-40 kg COD/m3-day Low loading rates:0.5-1.5 kg COD/m3-day (for high rate reactors, e.g. AF,UASB, E/FBR) (for activated sludge process)
The process is more robust to changing environmental conditions
五、厌氧消化的机理和过程
污泥处理处置方法
污泥处理处置方法
污泥是由污水处理过程中产生的固体废物，其中含有有机物、固体颗粒、重金属等污染物。
污泥处理的目标是有效去除有害物质，减少对环境的影响，并寻找合适的处置方式。
以下是常见的污泥处理处置方法：
1. 厌氧消化：将污泥与特定的微生物一起置于密封的容器中，通过微生物的作用将有机物降解成沼气和有机肥。
这种方法可以减少污泥的体积，同时产生可再利用的能源。
2. 热解处理：通过加热污泥，将有机物分解为油、气和固体残渣。
这种方法可以有效减少污泥的体积和重金属含量，并利用产生的油和气作为能源。
3. 堆肥处理：将污泥与有机废物混合，经过适当的处理和通风，利用微生物的作用将污泥转化为有机肥料。
这种方法可以减少污泥的体积，同时产生有机肥料用于土壤改良。
4. 焚烧处理：将污泥在高温条件下燃烧，将有机物热解为气体和灰渣。
焚烧可以有效减少污泥体积，同时具有杀菌作用，但需要注意处理过程中产生的废气和灰渣的处理。
5. 填埋处理：将污泥置于特定的填埋场中，隔离于环境之外。
这种方法可以有效减少污泥的体积，但需要注意填埋场的选择和管理，避免对周边环境造成污染。
除了上述方法外，还有一些新兴的污泥处理技术正在研究和发展中，如生物炭化、微波辅助处理等。
这些方法在处理效果、经济性和环境友好性等方面具有潜力，但需要进一步验证和应用。
污水处理中的污泥厌氧消化技术
CHAPTER
02
污泥厌氧消化原理
厌氧消化过程
酸化阶段
在厌氧消化过程中，复杂有机物在微生物的作用下被分解 为简单的有机物，如挥发性脂肪酸等，同时产生H2和 CO2。
产酸阶段
在产酸阶段，有机物继续被分解为更简单的化合物，如醇 类、醛类、酮类等，同时产生H2和CO2。
工艺流程
厌氧消化
污泥的预处理
为了提高厌氧消化效率，需要对 污泥进行预处理，如降低含水率 、调节pH值、添加有机酸等。
污泥在厌氧环境中，通过微生物 的作用，将有机物转化为沼气。
沼气的收集与利用
产生的沼气经过收集后，可用于 发电、供热或进行其他用途。
污泥的收集与输送
将污水处理过程中产生的污泥进 行收集，并通过管道或泵送至厌 氧消化设施。
厌氧消化反应机理
发酵反应
发酵反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物 ，如醇类、醛类、酮类等。
酸化反应
酸化反应是指有机物在微生物的作用下被分解为更简单的化合物， 如挥发性脂肪酸等。
产甲烷反应
产甲烷反应是指简单有机物在产甲烷菌的作用下被转化为CH4和 CO2。
CHAPTER
03
污泥厌氧消化工艺
厌氧消化技术是一种有效的污泥 处理方式，能够将有机物转化为 沼气，实现能源回收。
技术重要性
减少污泥体积，降低 处置成本。
降低污泥中的有害物 质含量，减少对环境 的影响。
实现有机废弃物的资 源化利用，产生能源 。
技术发展概况
早期的厌氧消化技术发展较慢，近年 来随着环保要求的提高和技术的进步 ，该技术得到了快速发展。
污泥处理技术二：厌氧消化
污泥处理技术二：厌氧消化1. 原理与作用厌氧消化是利用兼性菌和厌氧菌进行厌氧生化反应，分解污泥中有机物质，实现污泥稳定化非常有效的一种污泥处理工艺。
污泥厌氧消化的作用主要体现在：（1）污泥稳定化。
对有机物进行降解，使污泥稳定化，不会腐臭，避免在运输及最终处置过程中对环境造成不利影响；（2）污泥减量化。
通过厌氧过程对有机物进行降解，减少污泥量，同时可以改善污泥的脱水性能，减少污泥脱水的药剂消耗，降低污泥含水率；（3）消化过程中产生沼气。
它可以回收生物质能源，降低污水处理厂能耗及减少温室气体排放。
厌氧消化处理后的污泥可满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918中污泥稳定化相关指标的要求。
2. 应用原则污泥厌氧消化可以实现污泥处理的减量化、稳定化、无害化和资源化，减少温室气体排放。
该工艺可以用于污水厂污泥的就地或集中处理。
它通常处理规模越大，厌氧消化工艺综合效益越明显。
3. 厌氧消化工艺3.1. 厌氧消化的分类1）中温厌氧消化中温厌氧消化温度维持在35℃±2℃，固体停留时间应大于20d，有机物容积负荷一般为2.0~4.0kg/m3⋅d，有机物分解率可达到35％~45％，产气率一般为0.75~1.10Nm3/kgVSS（去除）。
2）高温厌氧消化高温厌氧消化温度控制在55℃±2℃，适合嗜热产甲烷菌生长。
高温厌氧消化有机物分解速度快，可以有效杀灭各种致病菌和寄生虫卵。
一般情况下，有机物分解率可达到35%~45%，停留时间可缩短至10~15d。
缺点是能量消耗较大，运行费用较高，系统操作要求高。
3.2. 传统厌氧消化工艺流程与系统组成传统厌氧消化系统的组成及工艺流程，如图4-1所示。
当污水处理厂内没有足够场地建设污泥厌氧消化系统时，可将脱水污泥集中到其他建设地点，经适当浆液化处理后再进行污泥厌氧消化，其系统的组成及工艺流程图，如图4-2所示。
图1传统污泥厌氧消化工艺流程图图2脱水污泥厌氧消化工艺流程图传统污泥厌氧消化系统主要包括：污泥进出料系统、污泥加热系统、消化池搅拌系统及沼气收集、净化利用系统。
污泥厌氧消化处置技术简介
污泥厌氧消化处置技术简介
一、处置流程图
沼气能源回收和土地利用为主的厌氧消化技术路线厌氧反应流程：
二、厌氧消化具有以下优点
（1）提高后续处理的效率并减少后续处理能耗。
通常认为厌氧反应可以实现污泥减量化、稳定化。
通过厌氧反应，污泥中有机物去除40%-60%，有害病菌减少。
此外，厌氧消化提高污泥脱水稳定性，让焚烧等后续处理减少35%以上的能耗。
（2）厌氧消化成本较低。
根据《中国环境报》统计，单纯厌氧
消化投资成本约为20-40万元/(吨/日），由于不用鼓风曝气等，节约了成本，单纯厌氧消化运行费用约为60-120 元/吨(含水率80%，不包括浓缩和脱水)，而好氧发酵运行费用为120-160 元/吨。
欧美50%以上的污泥采用厌氧消化处理，产生的沼气转化为电能可满足污水厂所需电力的33%-100%。
但污泥厌氧消化在我国应用的并不顺畅。
我国建设的约50 座污泥厌氧消化设施中，可以稳定运营的只有20 余座。
主要原因是由我国污泥泥质差、处理厂运行管理水平低。
我国污泥含砂量较高、有机物含量较低、污泥可生化性差，消化设备运行的稳定性和产沼气率等指标普遍未达到国外标准。
此外，我国缺乏沼气利用的激励机制，设备的投资费用高，系统运行较为复杂不易掌握。
不过采用碱解处理、热处理、超声波处理、微波处理等方法对污泥进行预处理，可以提高污泥水解速率，改善污泥厌氧消化性能。
并通过项目经验的积累，企业也逐步掌握了较为全面的操作技能。
污泥厌氧消化技术会是未来的一个主流方向。
国内污泥处理处置的几种常用技术路线
土地利用技术
土地利用是一种将稳定化处理的污泥用于土地改良、土 壤修复和园林绿化等用途的过程。
土地利用技术适用于处理经过稳定化处理的污泥，如城 市污水处理厂的剩余污泥。
土地利用技术具有投资少、能耗低、资源化效果好等优 点。
土地利用技术需要控制污泥中的重金属、病原菌和其他 有毒有害物质的含量，以确保安全使用。
06
土地利用技术
土地利用原理
土地利用是指将经过处理的污 泥用于土地改良、土壤修复和 园林绿化等，实现污泥的资源 化利用。
原理基于污泥中的有机物质和 营养元素，能够改善土壤结构 和肥力，促进植物生长。
同时，污泥中的重金属和有害 物质需达到相关标准，以确保 安全利用。
土地利用工艺流程
预处理
对污泥进行脱水、稳定化等预处理，提高其 利用价值。
经过腐熟阶段后，物料 中的有机物已经基本稳 定，此时可以进行稳定 化处理。
好氧发酵技术优缺点
优点
好氧发酵技术具有处理效率高、能耗低、操作简单、设备投资少等优点。同时，好氧发酵过程中产生的热量可以 用于发电或供热，实现能源的回收利用。
缺点
好氧发酵技术的缺点是占地面积大、周期较长、对水分和温度的控制要求较高。此外，好氧发酵过程中会产生一 定的臭气和温室气体排放，需要采取相应的措施进行控制和处理。
国内污泥处理处置的几种 常用技术路线
• 引言 • 污泥处理处置技术路线概述 • 厌氧消化技术 • 好氧发酵技术 • 污泥焚烧技术 • 土地利用技术 • 技术路线比较与选择
01
引言
污泥处理处置的重要性
环境保护
污泥中含有大量的有机物、重金 属和病原体，如果不进行适当的 处理处置，会对环境造成严重污 染。
污泥焚烧技术
常规污泥处理处置流程
常规污泥处理处置流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor. l hope that after you downloadthem,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified afterdownloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!常规污泥处理处置流程简述如下：① 污泥收集与浓缩：从污水处理过程中收集污泥，首先通过重力浓缩或机械浓缩，减少污泥含水率，提高后续处理效率。
② 污泥消化：分为厌氧消化和好氧消化。
厌氧消化在无氧环境下，利用微生物分解有机物，产生沼气；好氧消化则需供氧，加速有机物稳定化，减少病原体。
③ 脱水处理：浓缩后的污泥通过化学调理（添加混凝剂、助凝剂）后，利用带式压滤机、离心脱水机等设备进一步降低含水率，便于运输和后续处理。
④ 干化：对于需要深度减量的污泥，可通过自然干化或机械干化进一步降低水分含量，直至形成泥饼或粉末状。
⑤ 焚烧：将干化后的污泥送入焚烧炉高温焚烧，彻底消灭病原体，减小体积，产生的热量可回收利用，灰烬视情况填埋或资源化利用。
⑥ 土地利用：符合标准的污泥经过无害化处理后，可作为土壤改良剂、肥料等回归土地，实现资源循环。
⑦ 填埋：对于无法资源化利用的污泥，经过稳定化、无害化处理后，可选择合规的填埋场进行安全填埋处置。
这一系列流程旨在实现污泥的安全、环保处理与资源化利用，减少环境污染。
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污泥土地利用技术路线
• • • • 好氧堆肥 好氧延时稳定 好氧消化 厌氧消化
污泥 稳定 化处 理
污泥 消毒 处理
土地利用
16
国外污泥土地利用现状-欧洲
欧洲土地利用占52%
各成员国差异较大
污泥土地利用的意义
优势：污泥中含有大量有机质，氮磷钾营养
物质，利于后续的资源化利用，尤其是磷资
源,污泥产品可满足农业20%-30%的磷需求
污泥中大部分重金属含量如 Pb, Cd, Cr, Hg和 Zn都呈逐年下降的趋势， Cu和Ni含量最近几年基本趋于稳定。 19 污泥中有机污染物例如： PCB,PCDD/F,AOX等浓度也呈逐年降低的趋势。
污泥持久性有机物问题
污水处理过程部分持久性污染
物转移到污泥中;
持久性有机物在污泥处理过程中
美国污水厂每年可产生大约1.4*106 m3的生物柴油，相当于全美柴油需 求量的1% (Dufreche et al., 2007) 碳减排12% (Woolf et al., 2010) 蛋白最大化回收80-90% (Chishti et al., 1992; Hwang et al., 2008) 干污泥中N含量3-4% 多为有机氮(US, EPA), 若污水中的氮全部利用，可 占氮肥产量的30% (WERF, 2011). 美国：干污泥中含P2-3% ，1t干污泥含的P价值7美元(Jordan, 2011). 日本：将污水中的磷（每年5万吨）回收可解决磷矿进口的20%. 美国估算，1t干污泥含价值480美元的Ag, Cu, Au, Pt等13种主要金属 (Jordan Peccia, 2011)，1吨污泥焚烧灰含Au,,Ag约2kg(Cornwall,2015) 污泥富含C,Si和有机物，通过物理、化学活化或热解等可制成多孔吸附 材料，KOH活化法效果较好，产品比表面积>1800m2/g(Smith, 2009) 污泥中的金属,SiO2和有机固体使之具备制成金属掺杂的多孔催化材料 的优势，现已证实可通过易操作的物理化学方法以污泥制负载TiO2可 见光光催化材料，负载铁多相光Fenton催化材料等(Yuan,2014,2015) 污泥经过热解碳化后能得到具有N，S，Fe共掺杂的活性碳材料，该碳 材料具有优越的储能和电化学性能(Yuan, 2015), 但离商业化还有距离
材料
石墨烯 碳纳米管 活性炭-72R 活性炭OMG-12 污泥未活化-碳化 污泥碱活化-碳化 Co3O4纳米线/碳
储能性能/ F/g
~80 ~90 ~22 ~175 ~178 ~379 ~1124
Feng et al., Mater. Chem. A, 2015 Yuan & Dai, RSC Adv., 2015
的迁移规律 污泥含有一定量的持久性有机物,是否增加未来 污泥土地利用的风险 ?
20
我国未来土地利用的可能性
• 重金属的控制 • 厌氧稳定（大型）/好氧稳定（中小型）
• 消毒的要求
• 标准的制定，风险评估
21
几个值得关注的问题
污泥填埋不是未来发展趋势
在希腊污泥 填埋所占的 比重很大， 而在葡萄牙 等国污泥填 埋的比例已 经大幅度减 少。 在荷兰、德 国等一些国 家不得污泥 填埋。
20%COD 剩余污泥 20-30%N 75-80%P
CH4: 28%COD
沼液+上清液: 0.1%COD 15-20%N 脱水 脱水沼渣: 27%COD 5-10% N 90% P
富集污泥的 COD 20-50%，N 20-45%；P>90%。
2
污泥的产生、组成和资源化潜能
城市污泥的组成
9
污泥厌氧消化
• 1吨TS为5%的浓缩污泥经厌氧消化脱水或直接脱水后的污泥量
无消化
10
污泥厌氧消化技术瓶颈
工业废水厌氧消化理论已完善； 污泥厌氧理论研究滞后； 高含固厌氧消化、协同消化的物质迁移转化， 协同效应及降解调控机制的认知还很缺乏； 有机质转化效率低（max.50%）、停留时间 长（min.18 d)、沼气产率、甲烷含量；
N P
金属提取
制氮肥 制磷肥 提取Ag, Cu, Au等 制吸附材料
材料化转化
制催化材料 制储能材料
结语
市政污水处理过程重要污染物资源化回收利用已是趋 势；污水中污染物高效资源化回收利用是下一代污水 处理技术的发展目标； 污泥是污水处理过程“污染物”资源回收是关键，目 前污泥处理技术落后于科技发展水平，相对污水处理 还很传统，一些列关键基础科学问题还有待解决，很 大发展潜力； 污泥新的研究方法建立和关键基础科学问题的凝炼是 未来新创新技术的核心； 遵循“绿色、低碳、健康”的原则，解决污泥“难题” 的同时，实现物质和能源回收的最大化是未来研究方 向。
3
污泥处理处置“四化”
减量化
减少污泥的重 量和体积
稳定化
降解污泥中的 易腐有机物质
资源化
回收具有使用价值的 物质和资源
无害化
通过处理，使其不对环境造成二 次污染，不对人体健康产生危害
污泥处置
4
污泥稳定化的意义
污泥无稳定化处理
运输、转运过程
未经稳定化 处理的污泥
污泥处置
有机物的腐败、嗅味等 二次污染的风险 如回到水体,原水20-50%的 COD会污染水体 减排目标大 打折扣
22
数据来源：欧盟委员会报告——Environmental, economic and social impacts of the use of sewage sludge on land
污泥资源化能源化研究热点
作为污水除磷 脱氮的补充碳源 产甲烷 产氢 制PHA
总氮和磷去除率平均提高约30%(Xiang Li et al., 2011) 1g COD~0.35m3甲烷，即12530kJ/g COD (Daigger, 2009)
• 催化材料制备过程中充分利用了污泥中的各种有效成分； • 污泥中的重金属被原位利用作为掺杂剂； • 瓶颈：污泥中有机物被煅烧气化，利用率低，会释放有毒气体，材料性能受污泥 自身性质的影响。
污泥为载体制备高效可见光光Fenton催化剂
污泥为载体制备高效可见光光催化剂
Yuan & Dai, Applied Catalysis B: Environmental, 2014
Yuan & Dai, RSC Adv., 2014
污泥资源化能源化新技术—制功能材料
污泥制备储能材料
• • • • 污泥高温热解碳化所得碳材料具有N, S, Fe共掺杂的多孔结构； 在经过酸洗后处理去除其中的无机物成分后能够被用作电能存储材料； 污泥制备具有环境和成本优势。 瓶颈：所得材料的储能性能较实际应用还有一定差距，污泥自身组成对材料性能 具有决定性影响。
填 埋
土地 利用
填 建 填 建 埋 材 埋 材
土地 利用
填 埋
7
污泥稳定化的意义
生污泥
有机物
熟化后污泥-腐殖质
水+CO2
有机物
无机 物质
无机 物质
8
稳定化-污泥厌氧消化
污泥稳定化减量化为目标；污水处理过程 的一部分；
污泥中的污染物能源（清洁能源）高效回 收；污水厂能耗30-70%
污泥脱水性能提高 – 5%； 实现污泥减量 （30-50%）； 降低温室气体排放； 消化污泥土地利用或焚烧等。
戴晓虎 教授
同济大学环境科学与工程学院 国家城市污染控制工程研究中心
污泥的产生、组成和资源化潜能
污水处理过程中主要污染物的物质流
N2: 50-70%N O2, 能量 100%COD 100%N 100%P 初沉池 二沉池 CO2: 35%COD
<10% COD 5-15% N 10% P
初沉污泥 35%COD 10-15%N 10-15%P
成本和资源回收产出存在差距。
11
污泥处理技术路线
规定动作“稳定和减量在厂区内完成 技术选择全流程评估 很多国家 新建采用FIDIC合同，功能标
欧洲污泥处理传统技术路线
污泥热解碳化
13
污泥资源化能源化新技术—制功能材料
以污泥为原料和模板制备功能材料
最大能达到0.27 l H2/g COD (Prasertsan et al., 2008)
转换效率高达36.9% mg C/mg C (Takabatake et al., 2002; Yan et al. 2006)
能源和营养 物质回收
C
微生物燃料电池（MFC） 理论上1kg COD能转化成4 kWh电能 (Halim, 2012) 生物柴油 污泥热解/水热制生物碳 土 提取蛋白
其他 (腐殖 国内30%-70% 质, 糖 国外65%-75% 醛 酸,… 污 泥 絮 体
多糖 ~10%
脂肪 ~10%
有机物
• 营养物质和能源物质
• 回收潜力元素：
蛋白质 30%50%
C N P
无机物
泥沙：SiO2等 金属化合物 • 回收潜力金属元素： Ag, Cu, Au, Pt, Fe, Pd, Mn, Zn, Ir, Al, Cd, Ti, Ga , Cr
瓶颈：重金属、持久性有机物 生活污水厂重金属含量低的污泥土地利用是目前 最经济,低碳,资源循环利用的最佳技术路线之一
18
几个值得关注的问题
污泥重金属含量逐年下降(德国）
元素/年份 1977 1982 19861990 1998 2006 1977-2006减量比 例（%）*
Pb Cd
Cr Cu Ni Hg Zn
5
污泥稳定化的意义
污泥稳定化处理是污泥处理处置的必要环节
污泥生物稳 定化处理 土地利用 后续污 泥处置 建材利用 填埋 污泥热化学处 理热解焚烧