污泥含水率與污泥狀態(tài)直接相關(guān)(見(jiàn)圖2-1),通常污泥中水分的存在形式有3種: (1)間隙水或游離水:存在于污泥顆粒間隙中,約占污泥水分的70%,污泥濃縮能去除 該類水的一部分。(2)毛細(xì)水:存在于污泥顆粒間的毛細(xì)管中,約占污泥水分的20%, 重力濃縮時(shí)不能脫除這部分水,必須用人工干化、機(jī)械脫水或熱處理去除。(3)內(nèi)部水: 黏附于污泥顆粒表面的附著水和存在于其內(nèi)部的內(nèi)部水,約占污泥水分的10%。該部分 水只能通過(guò)干化分離,但也不能完全被分離。
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100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
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圖2-1污泥含水率與污泥狀態(tài)的關(guān)系
2.1.2污泥濃縮原理
污泥濃縮的去除對(duì)象是游離水,污泥濃縮方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和機(jī)械濃
縮等。
重力濃縮
■重.力泫縮是污泥在重力場(chǎng)的作用下自然沉降的分離方式.是一個(gè)物理過(guò)程,不需要外 mm.是一種最節(jié)能的污泥濃縮方法。重力濃縮沉降可以分為4種形態(tài):自由沉降、干
_降、區(qū)域沉降和壓縮沉降。
m t:»自由沉降。當(dāng)懸浮物含量不高時(shí),在沉降過(guò)程中.顆粒之間互不碰撞,呈單顆粒 各自獨(dú)立地完成沉降過(guò)程,沉降的顆粒與上清液之間不形成清晰的界面,但可以見(jiàn) _鏞區(qū)域。不過(guò)如果所含膠體顆粒不失穩(wěn),還是得不到澄清的上清液:顆粒的沉降速度 圃體顆粒含量的影響.其取決于顆粒的大小和密度。 j 2>干涉沉降。當(dāng)懸浮物濃度增大到50〜500mg/L時(shí),在沉降過(guò)程中.顆粒與顆粒之 會(huì)互相碰撞產(chǎn)生絮凝作用,使顆粒的粒徑與質(zhì)量逐漸增大,沉降速度不斷加快:如 pi這神懸浮液攪拌后靜止放置,短時(shí)間內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)由沉降速度最快的顆粒形成的顆粒 該層的上方顆粒濃度很低,殘留的顆粒發(fā)生自由沉降,顆粒層中的顆粒以相同的速度 b .一般沒(méi)有清晰的界面。
I 31區(qū)域沉降。當(dāng)懸浮物濃度大于500mg/L時(shí),在沉降過(guò)程中,相鄰的顆粒之間互相 干擾,沉速大的顆粒也無(wú)法超越沉速小的顆粒,各自相對(duì)位置保持不變,并在聚合 作用下,顆粒群結(jié)合成一個(gè)整體向下沉降,與澄清水之間形成清晰的液-固界面,沉 _示為界面下沉。區(qū)域沉降的狀態(tài)可以用沉降界面高度-沉降時(shí)間曲線來(lái)描述。初期沉 pH線是直線,稱為等速沉降。之后,界面沉降速度逐漸減小,并接近最終沉降高度,這 期稱為減速沉降期。區(qū)域沉降各時(shí)期固體濃度不同,沉降速度也不一樣,隨著固體濃 增大,沉降速度減慢。
I n壓縮沉降。顆粒之間互相支撐,上層顆粒在重力作用下.擠出下層顆粒的間涼水. _泥得到濃縮。壓縮沉降過(guò)程中界面的沉降速度與通常的沉降速度不同.它還受到堆積 卜§高度的影響,因此變得十分緩慢。 kl. 2. 2氣浮濃縮
I 氣浮法是通過(guò)某種方法產(chǎn)生大量的微氣泡,使其與廢水中密度接近于水的固體或液體 _染物微粒黏附,形成密度小于水的氣浮體,在浮力的作用下,上浮至水面形成浮渣,進(jìn) 夜或液-液分離的一種技術(shù)。氣浮法用于從廢水中去除相對(duì)密度小于1的懸浮物、油 ^和指肪,并用于污泥的濃縮。
在一定溫度下.空氣在水中的溶解度與空氣受到的壓力成正比,服從亨利定律。當(dāng)壓 恢復(fù)到常壓后,所溶空氣即變成微細(xì)氣泡從液體中釋放出來(lái)。大量微細(xì)氣泡附著在污泥 _的周圍,使顆粒相對(duì)密度減小而被強(qiáng)制上浮,達(dá)到濃縮的目的。因此,氣浮的關(guān)鍵在 &產(chǎn)生微氣泡,并使其穩(wěn)定地附著在污泥絮體上面產(chǎn)生上浮作用。氣體對(duì)固體顆粒的附著 食大小與固體顆粒物的形態(tài)、粒徑、表面性質(zhì)有關(guān),也與氣泡的大小有關(guān)。固體顆粒和氣 纖的直徑越小,附著的氣泡越多,越穩(wěn)定。氣泡也容易附著在疏水性固體顆粒的表面。活 ■i污泥雖然是親水性的,但由于能形成絮體,污泥顆粒在絮凝過(guò)程中能捕集氣泡,絮體的 鐘集作用和吸附作用,足以使污泥顆粒表面附著大量氣泡,從而使絮體的密度減小而達(dá)到 氣浮的目的。 r 1.2.3機(jī)械濃縮
機(jī)械濃縮是采用各種形式的污泥濃縮機(jī),在機(jī)械作用或重力作用下使泥水分離,提高
污泥含固率的方法。目前,污泥濃縮機(jī)主要包括離心式、帶式、轉(zhuǎn)鼓式等幾種。
離心濃縮指利用污泥中的固體和液體密度及慣性不同,在離心力場(chǎng)所受到的離心力不 同而實(shí)現(xiàn)泥水分離的方法。含水污泥做高速旋轉(zhuǎn)時(shí),由于懸浮固體和水所受的離心力不 同,質(zhì)量大的懸浮固體被拋向外側(cè),質(zhì)量小的水被推向內(nèi)側(cè),這樣懸浮固體和水從各自出 口排除,從而使污泥中的水分得到部分脫除。由于離心力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力或浮力,因此分離 速度快,濃縮效果好。
帶式濃縮的主要工作原理是將經(jīng)過(guò)混凝的污泥在濃縮段均勻分布到濾帶上,在重力作 用下泥層中的游離水被分離并通過(guò)濾布空隙迅速排走,而污泥固體顆粒則被截留在濾布 上。帶式機(jī)械濃縮機(jī)通常具有很強(qiáng)的可調(diào)節(jié)性,其進(jìn)泥量、濾布走速等均可進(jìn)行有效的調(diào) 節(jié)以達(dá)到預(yù)期的濃縮效果,主要用于污泥濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段,經(jīng)濃縮處理后的 污泥,再進(jìn)入后面的壓濾段。 .
轉(zhuǎn)鼓機(jī)械濃縮的原理是將經(jīng)過(guò)化學(xué)混凝的污泥進(jìn)行螺旋推進(jìn)脫水和擠壓脫水,使污泥 含水率降低的一種簡(jiǎn)便高效的機(jī)械設(shè)備,主要用于濃縮脫水一體化設(shè)備的濃縮段。