环境工程概论 对固体废弃物进行破碎目的是:减小体积,便于运输和储存;为分选创造必要条件; 提高比表面积,便于焚烧、热解和熔融以及生物处理:便于回收利用:防止对后续处理 设备的破坏与堵塞。 破碎方法有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等,破碎方法的选择和物料性质有 关:对坚硬废物采用挤压破碎和冲击破碎:对韧性废物采用剪切破碎和冲击破碎以及磨 碎:对脆性废物采用劈碎和冲击破碎。如下图5-3、5-5和5-5以及5-6、5-7是几 种常用破碎杋:鄂式破碎机、锤式破碎机、剪切式破碎杋和球磨时破碎机以及湿式磨破 碎机。 锤式破碎机 压缩给料机 机本体 图5-6旋转式剪切机 投入口 能转刀 旋转刀 旋转轴 旋转轴 支承 排出口 图5-7球磨式破碎机 1,筒体2,园盖3轴承《大齿轮5传动大内圈 在高温钢渣的破碎过程中还可以使用煮沸破碎法,其做法是向高温钢渣中泼水碱性 冷却降温。由于钢渣的导热系数小,当大量冷水喷入热渣后钢渣表层受激冷,温度急剧 下降,而其内层由于未受到喷水继续保持高温,于是在钢渣表层产生巨大的拉应力导致 101
环境工程概论 101 对固体废弃物进行破碎目的是：减小体积，便于运输和储存；为分选创造必要条件； 提高比表面积，便于焚烧、热解和熔融以及生物处理；便于回收利用；防止对后续处理 设备的破坏与堵塞。 破碎方法有压碎、劈碎、折断、磨碎和冲击破碎等，破碎方法的选择和物料性质有 关：对坚硬废物采用挤压破碎和冲击破碎；对韧性废物采用剪切破碎和冲击破碎以及磨 碎；对脆性废物采用劈碎和冲击破碎。如下图 5－3、5－5 和 5－5 以及 5－6、5－7 是几 种常用破碎机：鄂式破碎机、锤式破碎机、剪切式破碎机和球磨时破碎机以及湿式磨破 碎机。 图 5－4 锤式破碎机 图 5－6 旋转式剪切机 图 5－7 球磨式破碎机 在高温钢渣的破碎过程中还可以使用煮沸破碎法，其做法是向高温钢渣中泼水碱性 冷却降温。由于钢渣的导热系数小，当大量冷水喷入热渣后钢渣表层受激冷，温度急剧 下降，而其内层由于未受到喷水继续保持高温，于是在钢渣表层产生巨大的拉应力导致
环境工程概论 其背面开裂。随着喷水的碱性,钢渣的开裂由外而内逐渐深入,最后导致整块钢渣破碎 另外,由于钢渣中存在大量的氧化钙和硅酸二钙等物质在煮沸过程中发生化学反应导致 体积急剧膨胀使得钢渣内部产生应力,加速了钢渣的破碎。 四、浓缩和脱水 在废水或废气处理的过程中往往产生大量的污泥。对于城市污水处理而言,其产生 的污泥总量约为所处理污水的0.5%左右,但其处置费用却与污水处理费用相当。一些工 业废水过程中产生的污泥含有大量有毒有害物质,如不妥善处置将对环境仍然构成很大 的潜在污染 污泥其所含主要按成分划分有有机污泥和无机污泥。典型的有机性污泥如城市污水厂的 活性污泥、生物膜污泥和消化污泥:典型的无机污泥如电镀废水处理中的重金属污泥 在城市污水厂,按照污泥产生的按来源,污泥(渣)可分为栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污 泥、二沉池剩余活性污泥和消化污泥等。 含水率是污泥重要指标,含水率高低不仅影响污泥的流动特征和输送,也影响污泥 的稳定性(有机性污泥)以及处置费用。对含水率很高的污泥,如污水厂生物污泥,其密 度与水相近,因此污泥的体积和含水率以及质量之间存在如下换算公式 V1/V2=W1/W2=100-p2/100-p=c2/c1 式中:V1、V2为脱水前后污泥的体积(L W、W2为为脱水前后污泥的质量(kg) p、p2为脱水前后污泥的含水率(%) c1、c2为脱水前后污泥的质量浓度(mg/l) 污泥中含有大量的水分,如城市污水厂剩余活性污泥含水率为99.5%左右。污泥含 水率太高导致污泥体积过大,给后续的处理和装置造成困难,而且不利于污泥的稳定以 及最终综合利用。污泥脱水的方法主要有:浓缩、机械脱水和干化以及焚烧等。浓缩主 要脱除污泥中的颗粒的间隙水(一般占污泥总含水的70%左右),机械脱水主要脱除污泥 的颗粒间隙水和毛细水,干化主要脱除污泥的毛细水和结合水。 表5-3污泥的脱水方法、设备和效果 脱水方法 脱水设备 脱水后含水率(%)脱水后外 浓缩法 重力、气浮和离心浓缩95~97 近似糊状 自然干化法 自然干化场、晒砂场70 泥饼状 机械脱水真空吸滤法真空转鼓、真空转盘 泥饼状 压滤法 板框压滤机 45~80 泥饼状 滚压带法滚压带式压滤机 78~86 泥饼状 离心法 离心机 80~8 泥饼状 干燥法 各种干燥设备 粉状、粒状 焚烧法各种焚烧设备 和灰状 1,浓缩脱水 污泥的浓缩方法有重力浓缩法、气浮浓缩和离心浓缩三种 (1)重力浓缩
环境工程概论 102 其背面开裂。随着喷水的碱性，钢渣的开裂由外而内逐渐深入，最后导致整块钢渣破碎。 另外，由于钢渣中存在大量的氧化钙和硅酸二钙等物质在煮沸过程中发生化学反应导致 体积急剧膨胀使得钢渣内部产生应力，加速了钢渣的破碎。 四、浓缩和脱水 在废水或废气处理的过程中往往产生大量的污泥。对于城市污水处理而言，其产生 的污泥总量约为所处理污水的 0.5％左右，但其处置费用却与污水处理费用相当。一些工 业废水过程中产生的污泥含有大量有毒有害物质，如不妥善处置将对环境仍然构成很大 的潜在污染。 污泥其所含主要按成分划分有有机污泥和无机污泥。典型的有机性污泥如城市污水厂的 活性污泥、生物膜污泥和消化污泥；典型的无机污泥如电镀废水处理中的重金属污泥。 在城市污水厂，按照污泥产生的按来源，污泥(渣)可分为栅渣、沉砂池沉渣、初沉池污 泥、二沉池剩余活性污泥和消化污泥等。 含水率是污泥重要指标，含水率高低不仅影响污泥的流动特征和输送，也影响污泥 的稳定性(有机性污泥)以及处置费用。对含水率很高的污泥，如污水厂生物污泥，其密 度与水相近，因此污泥的体积和含水率以及质量之间存在如下换算公式。 V1/V2=W1/W2=100-p2/100-p1=c2/c1 (3－41) 式中：V1、V2 为脱水前后污泥的体积(L) W1、W2 为为脱水前后污泥的质量(kg) p1、p2 为脱水前后污泥的含水率(％) c1、c2 为脱水前后污泥的质量浓度(mg/l) 污泥中含有大量的水分，如城市污水厂剩余活性污泥含水率为 99.5% 左右。污泥含 水率太高导致污泥体积过大，给后续的处理和装置造成困难，而且不利于污泥的稳定以 及最终综合利用。污泥脱水的方法主要有：浓缩、机械脱水和干化以及焚烧等。浓缩主 要脱除污泥中的颗粒的间隙水(一般占污泥总含水的 70％左右)，机械脱水主要脱除污泥 的颗粒间隙水和毛细水，干化主要脱除污泥的毛细水和结合水。 表 5－3 污泥的脱水方法、设备和效果 脱水方法 脱水设备 脱水后含水率(％) 脱水后外观 浓缩法 重力、气浮和离心浓缩 95～97 近似糊状 自然干化法 自然干化场、晒砂场 70～80 泥饼状 机械脱水 真空吸滤法 真空转鼓、真空转盘 60～80 泥饼状 压滤法 板框压滤机 45～80 泥饼状 滚压带法 滚压带式压滤机 78～86 泥饼状 离心法 离心机 80～85 泥饼状 干燥法 焚烧法 各种干燥设备 各种焚烧设备 10～40 0～10 粉状、粒状 和灰状 1，浓缩脱水 污泥的浓缩方法有重力浓缩法、气浮浓缩和离心浓缩三种。 (1)重力浓缩
环境工程概论 重力浓缩池类似于污水处理的沉淀池(如图所示),浓缩池大多为辐流式,其泥斗多 为多斗式(浓缩后的体积仍然庞大)。重力浓缩池的附属设备有刮泥机或吸泥机、搅动栅。 搅动栅的作用是浓缩时每个栅条后可形成微小的涡流,以促进细小的SS絮凝,并可形成 空穴以促进间隙水释放和气泡的逸出,提高浓缩效果、缩短浓缩时间。 重力浓缩池的设计停留时间为9-12h,设计池表面水力负荷率为1.2~1.6 m/m2.h(初沉池污泥)、0.2~0.4m3/m2.h(二沉池污泥),设计表面固体负荷率为3.9~5.9 kg/m2.h(初沉池污泥)、0.5~1.5kg/m.h(二沉池污泥)。经过重力浓缩后,初沉池污泥 的含水率降低到90%~95%(体积减少3~5倍),二沉池污泥含水率降低到97%~98% (体积减少2~3倍),消化池污泥含水率降低到88%~92%(体积减少2倍左右)。 图5-8重力浓缩池 驱动装置堰 进泥管 支撑物 中心副泥器 污泥管橡皮刮板 1-1剖面 逆流进泥井 X入影动装置 进泥管 荷警报 (2)气浮浓缩 气浮浓缩脱水的基本原理与污水的气浮法处理相同。与重力浓缩相比,污泥的气浮 浓缩的脱水效果更好,浓缩后污泥不易腐化,适用于有机污泥的浓缩。污泥的气浮浓缩 需要制作大量的溶气水,能耗较高。 污泥的气浮浓缩分离室池表面水力负荷率为1.0~3.6m/m2.h,分离室池表面固体负 荷率分别1.8~2.0kg/m2.h(活性污泥)、5.0~6.0kg/m2.h(初沉池污泥)。城市污水厂的 活性污泥经过气浮浓缩后其含水率可由99%降低到95~97%左右:其体积减少到原来的 3)离心浓缩 离心浓缩的关键设备为离心机。常用的污泥浓缩离心机有转盘式、篮式和转鼓式三种。 表5-4几种主要型式的离心机及其浓缩性能 污泥种类 离心机处理量浓缩前含水率浓缩后含水率固体回收率
环境工程概论 103 重力浓缩池类似于污水处理的沉淀池(如图所示)，浓缩池大多为辐流式，其泥斗多 为多斗式(浓缩后的体积仍然庞大)。重力浓缩池的附属设备有刮泥机或吸泥机、搅动栅。 搅动栅的作用是浓缩时每个栅条后可形成微小的涡流，以促进细小的 SS 絮凝，并可形成 空穴以促进间隙水释放和气泡的逸出，提高浓缩效果、缩短浓缩时间。 重力浓缩池的设计停留时间为 9－12 h，设计池表面水力负荷率为 1.2～1.6 m 3 /m2 .h(初沉池污泥)、0.2～0.4 m3 /m2 .h (二沉池污泥)，设计表面固体负荷率为 3.9～5.9 kg/m2 .h(初沉池污泥)、0.5～1.5 kg/m2 .h (二沉池污泥)。经过重力浓缩后，初沉池污泥 的含水率降低到 90％～95％(体积减少 3～5 倍)，二沉池污泥含水率降低到 97％～98％ (体积减少 2～3 倍)，消化池污泥含水率降低到 88％～92％(体积减少 2 倍左右)。 图 5－8 重力浓缩池 (2)气浮浓缩 气浮浓缩脱水的基本原理与污水的气浮法处理相同。与重力浓缩相比，污泥的气浮 浓缩的脱水效果更好，浓缩后污泥不易腐化，适用于有机污泥的浓缩。污泥的气浮浓缩 需要制作大量的溶气水，能耗较高。 污泥的气浮浓缩分离室池表面水力负荷率为 1.0～3.6 m3 /m2 .h，分离室池表面固体负 荷率分别 1.8～2.0 kg/m2 .h(活性污泥)、5.0～6.0 kg/m2 .h(初沉池污泥)。城市污水厂的 活性污泥经过气浮浓缩后其含水率可由 99％降低到 95～97％左右；其体积减少到原来的 1/2～1/4。 (3)离心浓缩 离心浓缩的关键设备为离心机。常用的污泥浓缩离心机有转盘式、篮式和转鼓式三种。 表 5－4 几种主要型式的离心机及其浓缩性能 污泥种类 离心机 处理量 浓缩前含水率 浓缩后含水率 固体回收率
环境工程概论 (1/s) (%) 剩余活性污泥转盘式9.5 99~9 94.5~95 剩余活性污泥篮式2.1~4.499.3 90~91 70~90 剩余活性污泥转鼓式0.63~0.7698.5 87~91 表5-5各种污泥浓缩方法的比 优点 缺点 重力浓缩法储存污泥的能力高 占地面积大; 操作要求低 浓缩后的污泥含水率仍然较高: 运行电耗少 会散发一定的臭气 气浮浓缩法浓缩后的污泥含水率低;运行费用较高 占地少; 污泥储存能力小 不散发臭气; 能去除油脂 离心浓缩法设施紧凑,占地最少 处理能力有限 没有臭气问题 电耗较高 对操作的要求较高 2,机械脱水 污泥的机械脱水是使用专门的脱水机械,在过滤介质(网、布、管、毡)两侧形成压 差(正压或负压)造成脱水的推动力从而将污泥中的水分部分脱除。其中,形成正压差的 称为压滤脱水,如板框压滤机、带式压滤机等:形成负压差的称为吸滤脱水,如真空过 滤机。 图5-9板框压滤机 图5-10带式压滤机工作原理图
环境工程概论 104 (l/s) (%) (%) (%) 剩余活性污泥 转盘式 9.5 99～99.3 94.5～95 90 剩余活性污泥 篮式 2.1～4.4 99.3 90～91 70～90 剩余活性污泥 转鼓式 0.63～0.76 98.5 87～91 90 表 5－5 各种污泥浓缩方法的比较 优点 缺点 重力浓缩法 储存污泥的能力高； 操作要求低； 运行电耗少 占地面积大； 浓缩后的污泥含水率仍然较高； 会散发一定的臭气 气浮浓缩法 浓缩后的污泥含水率低； 占地少； 不散发臭气； 能去除油脂 运行费用较高； 污泥储存能力小 离心浓缩法 设施紧凑，占地最少； 没有臭气问题 处理能力有限； 电耗较高； 对操作的要求较高 2，机械脱水 污泥的机械脱水是使用专门的脱水机械，在过滤介质(网、布、管、毡)两侧形成压 差(正压或负压)造成脱水的推动力从而将污泥中的水分部分脱除。其中，形成正压差的 称为压滤脱水，如板框压滤机、带式压滤机等；形成负压差的称为吸滤脱水，如真空过 滤机。 图 5－9 板框压滤机 图 5－10 带式压滤机工作原理图
环境工程概论 混凝剂 ①混合檐;②滤液与冲洗水排出;③涤纶滤布 ④金属丝网;⑤刮刀;⑥洗涤水管;⑦压轴 图5-11带式压滤机的多孔滚筒 板框压滤的特点是过滤的推动力大,构造简单,但不能象真空和带式过滤机那样连 续工作,脱水后的卸泥方式有人工卸泥和自动卸泥两种。板框压滤机的过滤压力为4~5 公斤,对于活性污泥的处理能力为2~10kgSS/m2.h,对于消化污泥的处理能力为2~4 kgSS/m.h,过滤周期为1.5~4h 在污泥的机械脱水之前,往往要对原污泥进行预调理以降低污泥的过滤比阻、改善 污泥的内部结构,提高脱水机械的工作效率。常用的污泥调理方法有:投加化学混凝剂(主 要是无机的铁盐和铝盐)、添加助滤剂(如木屑、石灰、粉煤灰等)和热处理以及冷冻处理 表5一6经过化学药剂调理后板框压滤机的脱水性能 污泥种类原污泥压滤周期化学调理剂用量(g/kSs经调理压滤后未经调理压滤后 含水率(%)(h) 三氯化铁氧化钙粉煤灰含水率(%) 含水率(%) 初沉污泥90~952 活性污泥95~992.5 消化污泥90~941.5 1001000 550 62 带式压滤机有辊压式和挤压式两种型式,靠辊压力或滤布张力的相互挤压使得污泥 脱水,其动力消耗少,污泥的投加和泥饼铲除均可连续进行。辊压带的上层为金属丝网 下层为滤布带。污泥先经过浓缩阶段使得其失去流动性,再进行挤压脱水。其泥饼含水 率一般为75~80%。 真空过滤机有折带式真空过滤机和盘式真空过滤机等形式,由真空过滤机、真空泵、 空气压缩机(用于吹脱泥饼)等组成。真空过滤机的表面固体负荷率为:初沉污泥30~50 kg(干污泥)/m2.h;活性污泥为10~15kg(干污泥)/m2.h,消化污泥为为15~25kg(干污
环境工程概论 105 图 5－11 带式压滤机的多孔滚筒 板框压滤的特点是过滤的推动力大，构造简单，但不能象真空和带式过滤机那样连 续工作，脱水后的卸泥方式有人工卸泥和自动卸泥两种。板框压滤机的过滤压力为 4～5 公斤，对于活性污泥的处理能力为 2～10 kgSS/m2 .h，对于消化污泥的处理能力为 2～4 kgSS/m2 .h，过滤周期为 1.5～4h。 在污泥的机械脱水之前，往往要对原污泥进行预调理以降低污泥的过滤比阻、改善 污泥的内部结构，提高脱水机械的工作效率。常用的污泥调理方法有：投加化学混凝剂(主 要是无机的铁盐和铝盐)、添加助滤剂(如木屑、石灰、粉煤灰等)和热处理以及冷冻处理。 表 5－6 经过化学药剂调理后板框压滤机的脱水性能 污泥种类 原污泥 含水率(％) 压滤周期 (h) 化学调理剂用量(g/kgSS) 经调理压滤后 含水率(％) 未经调理压滤后 三氯化铁 氧化钙 粉煤灰 含水率(％) 初沉污泥 90～95 2 50 100 0 55 61 活性污泥 95～99 2.5 75 150 2000 55 63 消化污泥 90～94 1.5 50 100 1000 50 62 带式压滤机有辊压式和挤压式两种型式，靠辊压力或滤布张力的相互挤压使得污泥 脱水，其动力消耗少，污泥的投加和泥饼铲除均可连续进行。辊压带的上层为金属丝网、 下层为滤布带。污泥先经过浓缩阶段使得其失去流动性，再进行挤压脱水。其泥饼含水 率一般为 75～80％。 真空过滤机有折带式真空过滤机和盘式真空过滤机等形式，由真空过滤机、真空泵、 空气压缩机(用于吹脱泥饼)等组成。真空过滤机的表面固体负荷率为：初沉污泥 30～50 kg(干污泥)/m2 .h；活性污泥为 10～15 kg(干污泥)/m2 .h，消化污泥为为 15～25 kg(干污