在浮选过程小,固体废物各组分对气泡粘附的选择性,是由固体颗粒、水、气泡组成的 三相界面间的物理化学特性所决定的。其中比较重要的是物质表面的润湿性。 固体废物中有些物质表面的疏水性较强,容易粘附在气泡上,而另一些物质表面亲水 不易粘附在气泡上。物质表面的亲水,疏水性能,可以通过浮选药剂的作用而加强。因此 在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。 二浮选药剂 根据药剂在浮选过程中的作用不同,可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。 (一脯捕收剂 捕收剂能够选择性地吸附在欲选旳物质颗粒表面上,使其疏水性増强,提高可浮性,并 牢固地粘附在气泡上而上浮。 良好的捕收剂应具备;①捕收作用强,具有足够的活性,②有较高的选择性,最好只对 某一种物质颗粒具有捕收作用;③易溶于水、无毒、无臭,成分稳定,不易变质;④价廉易 得。常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。 1异极性捕收剂 异极性捕收剂的分孑结构包含两个基团∶极性基和非极性基。极性基活泼能够与物质颗 粒表面发生作用,使捕收剂吸附在物质颗粒表面,非极性基起疏水作用 典型的异极性捕收剂有黄药,油酸等。从煤矸石中回收黃铁矿时,常用黄药作捕收剂。 2非极性油类捕收剂 非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃,最常用的是煤油,烃类油的整个分子 是非极性的,难溶于水,具有很强的疏水性。在料浆中由于强烈搅拌作用而被乳化成微细的 油滴,与物质颗粒碰撞接触时,便粘附于疏水性颗粒表面上,并且在其表面上扩展形成油膜 从而大大增加颗粒表面的疏水性,使其可浮性提高。 从粉煤灰中回收炭,常用煤油作捕收剂。 (二起泡剂 起泡剂是一种表面活性物质,主要作用在水—气界面上,使其界面张力降低,促使空气 在料浆中弥散,形成小气泡,防止气泡兼并,增大分选界面,提高气泡与颗粒的粘附和上浮 过程中的稳定性,以保证气泡上浮形成泡沫层。 浮选用的起泡剂应具备:①用量少,能形成量多、分布均匀,大小适宜、韧性适当和粘 度不大的气泡,②有良好的流动性,适当的水溶性,无毒、无腐蚀性,便于使用,③无捕收 作用,对料浆的pH变化和料浆中的各种物质颗粒有较好的适应性。常用的起泡剂有松油、 松醇油,脂肪醇等。 (三)调整剂 调整剂的作用主要足调整其它药剂(主要是捕收剂)与物质颗粒表面之间的作用,还可调
21 在浮选过程小，固体废物各组分对气泡粘附的选择性，是由固体颗粒、水、气泡组成的 三相界面间的物理化学特性所决定的。其中比较重要的是物质表面的润湿性。 固体废物中有些物质表面的疏水性较强，容易粘附在气泡上，而另一些物质表面亲水， 不易粘附在气泡上。物质表面的亲水，疏水性能，可以通过浮选药剂的作用而加强。因此， 在浮选工艺中正确选择、使用浮选药剂是调整物质可浮性的主要外因条件。 二.浮选药剂 根据药剂在浮选过程中的作用不同，可分为捕收剂、起泡剂和调整剂三大类。 (一)捕收剂 捕收剂能够选择性地吸附在欲选的物质颗粒表面上，使其疏水性增强，提高可浮性，并 牢固地粘附在气泡上而上浮。 良好的捕收剂应具备；①捕收作用强，具有足够的活性，②有较高的选择性，最好只对 某一种物质颗粒具有捕收作用；③易溶于水、无毒、无臭，成分稳定，不易变质；④价廉易 得。常用的捕收剂有异极性捕收剂和非极性油类捕收剂两类。 1.异极性捕收剂 异极性捕收剂的分子结构包含两个基团：极性基和非极性基。极性基活泼能够与物质颗 粒表面发生作用，使捕收剂吸附在物质颗粒表面，非极性基起疏水作用。 典型的异极性捕收剂有黄药，油酸等。从煤矸石中回收黄铁矿时，常用黄药作捕收剂。 2.非极性油类捕收剂 非极性油类捕收剂主要成分是脂肪烷烃和环烷烃，最常用的是煤油，烃类油的整个分子 是非极性的，难溶于水，具有很强的疏水性。在料浆中由于强烈搅拌作用而被乳化成微细的 油滴，与物质颗粒碰撞接触时，便粘附于疏水性颗粒表面上，并且在其表面上扩展形成油膜， 从而大大增加颗粒表面的疏水性，使其可浮性提高。 从粉煤灰中回收炭，常用煤油作捕收剂。 (二)起泡剂 起泡剂是一种表面活性物质，主要作用在水—气界面上，使其界面张力降低，促使空气 在料浆中弥散，形成小气泡，防止气泡兼并，增大分选界面，提高气泡与颗粒的粘附和上浮 过程中的稳定性，以保证气泡上浮形成泡沫层。 浮选用的起泡剂应具备：①用量少，能形成量多、分布均匀，大小适宜、韧性适当和粘 度不大的气泡，②有良好的流动性，适当的水溶性，无毒、无腐蚀性，便于使用，③无捕收 作用，对料浆的 pH 变化和料浆中的各种物质颗粒有较好的适应性。常用的起泡剂有松油、 松醇油，脂肪醇等。 (三)调整剂 调整剂的作用主要足调整其它药剂(主要是捕收剂)与物质颗粒表面之间的作用，还可调
整料浆的性质,提高浮选过程的选择性。调整剂的种类较多,按其作用可分为以下四种 1.活化剂 凡能促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用,从而提高欲选物质颗粒可浮性的药剂称为活化 剂,其作用称为活化作用。常用的活化剂多为无机盐,如硫化钠,硫酸铜等。 2.抑制剂 抑制剂与活化剂作用相反,其作用是削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用,抑制其可 浮性,増大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异,提高分选过程的选择性,起这种抑制作用 的药剂称为抑制剂。常用的抑制剂有各种无机盐(如水玻璃和有机物如单宁、淀粉等) 3.介质的调整剂 调整剂的主要作用是调整浆料的性质,使料浆对某些物质颗粒的浮选有利,而对另一些 物质颗粒的浮选不利。例如,用它凋整料浆的离子组成,改变料浆的pH,调整可溶性盐的浓 度等。常用的介质调整剂是酸类和碱类。 4.分散与混凝剂 调整料中细泥的分散,团聚与絮凝,以减小细泥对浮选的不利影响,改善和提髙浮选效 果。常用的分散剂有无机盐类(如苏打、水玻璃等和高分子化合物如各类聚磷酸盐)。常用的 混凝剂有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等 三浮选设备 我国应用最多的是机械搅拌式浮选机。 四浮选工艺过程及应用 浮选工艺包括以下程序:浮选前料浆的调制;加药调整;充气浮选。 §6其他分选方法 磁力分选、电选等,摩擦与跳汰分选、光电分选等。 §7分选回收工艺系统 调整:主要是废物的破碎、磨碎等,目的是得到粒度适宜,基本上是单体解离的颗粒, 浮选的料浆浓度必须适合浮选的工艺要求。 浮选是固体废物资源化的种重要技术,我国以应用于从分煤灰中回收炭,从煤矸石中 回收硫铁矿,从焚烧炉灰渣中回收金属等
22 整料浆的性质，提高浮选过程的选择性。调整剂的种类较多，按其作用可分为以下四种： 1．活化剂 凡能促进捕收剂与欲选物质颗粒的作用，从而提高欲选物质颗粒可浮性的药剂称为活化 剂，其作用称为活化作用。常用的活化剂多为无机盐，如硫化钠，硫酸铜等。 2．抑制剂 抑制剂与活化剂作用相反，其作用是削弱非选物质颗粒与捕收剂之间的作用，抑制其可 浮性，增大其与欲选物质颗粒之间的可浮性差异，提高分选过程的选择性，起这种抑制作用 的药剂称为抑制剂。常用的抑制剂有各种无机盐(如水玻璃)和有机物(如单宁、淀粉等)。 3．介质的调整剂 调整剂的主要作用是调整浆料的性质，使料浆对某些物质颗粒的浮选有利，而对另一些 物质颗粒的浮选不利。例如，用它凋整料浆的离子组成，改变料浆的 pH，调整可溶性盐的浓 度等。常用的介质调整剂是酸类和碱类。 4．分散与混凝剂 调整料中细泥的分散，团聚与絮凝，以减小细泥对浮选的不利影响，改善和提高浮选效 果。常用的分散剂有无机盐类(如苏打、水玻璃等)和高分子化合物(如各类聚磷酸盐)。常用的 混凝剂有石灰、明矾、聚丙烯酰胺等。 三.浮选设备 我国应用最多的是机械搅拌式浮选机。 四.浮选工艺过程及应用 浮选工艺包括以下程序：浮选前料浆的调制；加药调整；充气浮选。 §6 其他分选方法 磁力分选、电选等，摩擦与跳汰分选、光电分选等。 §7 分选回收工艺系统 调整：主要是废物的破碎、磨碎等，目的是得到粒度适宜，基本上是单体解离的颗粒， 浮选的料浆浓度必须适合浮选的工艺要求。 浮选是固体废物资源化的一种重要技术，我国以应用于从分煤灰中回收炭，从煤矸石中 回收硫铁矿，从焚烧炉灰渣中回收金属等
Chap5污泥的浓缩与脱水 教学目标 1.掌握污泥的分类及特性 2掌握污泥的性质指标 3熟悉并掌握污泥处理的目的和方法 4理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分离性能 5熟悉并掌握污泥调理的方法 6掌握污泥的洗涤原理和作用 7掌握加药调理;熟悉热处理;掌握熟悉污泥脱水常用设备和原理 教学重点:污泥的性质指标;污泥中水分的存在形式及其分离性能;污泥调理的方法;加药调理 教学难点:污泥中水分的存在形式及其分离性能 学时安排:4学时 §1概述 在给水和废水处理中,不同处理过程产生的各类沉淀物,漂浮物等统称为污泥。污泥的 成分、性质主要取决于处理水的成分、性质及处理工艺,其分类很复杂,有多种多样分类方 法,并有不同的名称。 (一污泥的分类及特性 (1)按来源分,大致有给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。 (2根据污泥从水中分离过程可分为沉淀污泥包括物理沉淀污泥,混凝污泥、化学污泥) 及生物处理污泥(指污水在二级处理过程中产生的污泥,包括生物滤池、生物转盘等方法得到 的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥λ现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和生物处 理污泥的混合污泥。 (3按污泥成分和性质可分为有机污泥和无机污泥。以有机物为主要成分的有机污泥可简 称为污泥,具主要特性是有机物含量高,容易腐化发臭,颗粒较细,密度较小,含水率高且
23 Chap 5 污泥的浓缩与脱水 教学目标: 1.掌握污泥的分类及特性 2.掌握污泥的性质指标 3.熟悉并掌握污泥处理的目的和方法 4.理解并掌握污泥中水分的存在形式及其分离性能 5.熟悉并掌握污泥调理的方法 6.掌握污泥的洗涤原理和作用 7.掌握加药调理；熟悉热处理；掌握熟悉污泥脱水常用设备和原理 教学重点： 污泥的性质指标；污泥中水分的存在形式及其分离性能；污泥调理的方法；加药调理 教学难点：污泥中水分的存在形式及其分离性能 学时安排：4 学时 §1 概述 在给水和废水处理中，不同处理过程产生的各类沉淀物，漂浮物等统称为污泥。污泥的 成分、性质主要取决于处理水的成分、性质及处理工艺，其分类很复杂，有多种多样分类方 法，并有不同的名称。 (一)污泥的分类及特性 (1)按来源分，大致有给水污泥、生活污水污泥和工业废水污泥三类。 (2)根据污泥从水中分离过程可分为沉淀污泥(包括物理沉淀污泥，混凝污泥、化学污泥) 及生物处理污泥(指污水在二级处理过程中产生的污泥，包括生物滤池、生物转盘等方法得到 的腐殖污泥及活性污泥法得到的活性污泥)。现代污水处理厂污泥大部分是沉淀污泥和生物处 理污泥的混合污泥。 (3)按污泥成分和性质可分为有机污泥和无机污泥。以有机物为主要成分的有机污泥可简 称为污泥，具主要特性是有机物含量高，容易腐化发臭，颗粒较细，密度较小，含水率高且
不易脱水,是呈胶状结构的亲水性物质,便于用管道输送。生活污水污泥或混合污水污泥均 属有机污泥。 (4)以无机物为主要成分的无机污泥常称为沉渣,沉渣的特性是颗粒较粗,密度较大,含 水率较低且易于脱水,但流动性较差,不易用管道输送。给水处理沉砂池以及某些工业废水 物理、化学处理过程中的沉淀物均属沉渣,无机污泥-般是疏水性污泥。 (5)更常用的是按污泥在不同处理阶段分类命名:生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干 化污泥,干燥污泥及污泥焚烧灰。 (二)污泥的性质指标 为了合理地处理和利用污泥,必须先摸清污泥的成分和性质,通常需要对污泥的以下指 标进行分析鉴定。 1污泥的含水率、固体含量和体积 污泥中所含水分的含量与污泥总质量之比称为污泥含水率(%),相应地固体物质在污泥 中质量比例称为固体含量(%)。污泥的含水率-般都很大,相对密度接近1。主要取决于污泥 中固体的种类及其颗粒大小。通常,固体颗粒越细小,其所含有机物越多,污泥的含水率越 2污泥的脱水性能 为了降低污泥的含水率,减小体积,以利于污泥的输送、处理和处置,都必须对污泥进 行脱水处理。不同性质的污泥,脱水的难易程度不同,可用脱水性能表示。 3挥发性固体与灰分 挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物含量,又称为灼烧减量。灰分则表示无机物含 量,又称为固定固体或灼烧残渣 4污泥的可消化性 污泥中的有机物是消化处理的对象,其中一部分是能被消化分解的,另一部分是不易或 不能被消化分解的,如纤维素等。常用可消化程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量 5污泥中微生物 生活污泥、医院排水及某些工业废水(如屠宰场废水腓排岀的污泥中,含有大量的细菌及 各种寄生虫卵。为了防止在利用污泥的过程中传染疾病,必须对污泥进行寄生虫卵的检查并 加以适当处理。 (三)污泥处理的目的和方法 1目的 污泥处理的主要目的有三方面。 (1)降低水分,减少体积,以利于污泥的运输、储存及各种处理和处置工艺的进行 (2使污泥卫生化,稳定化。污泥常含有大量的有机物,也可能含有多种病原菌,有时还
24 不易脱水，是呈胶状结构的亲水性物质，便于用管道输送。生活污水污泥或混合污水污泥均 属有机污泥。 (4)以无机物为主要成分的无机污泥常称为沉渣，沉渣的特性是颗粒较粗，密度较大，含 水率较低且易于脱水，但流动性较差，不易用管道输送。给水处理沉砂池以及某些工业废水 物理、化学处理过程中的沉淀物均属沉渣，无机污泥一般是疏水性污泥。 (5)更常用的是按污泥在不同处理阶段分类命名：生污泥、浓缩污泥、消化污泥、脱水干 化污泥，干燥污泥及污泥焚烧灰。 (二)污泥的性质指标 为了合理地处理和利用污泥，必须先摸清污泥的成分和性质，通常需要对污泥的以下指 标进行分析鉴定。 1 污泥的含水率、固体含量和体积 污泥中所含水分的含量与污泥总质量之比称为污泥含水率(％)，相应地固体物质在污泥 中质量比例称为固体含量(％)。污泥的含水率一般都很大，相对密度接近 1。主要取决于污泥 中固体的种类及其颗粒大小。通常，固体颗粒越细小，其所含有机物越多，污泥的含水率越 高。 2 污泥的脱水性能 为了降低污泥的含水率，减小体积，以利于污泥的输送、处理和处置，都必须对污泥进 行脱水处理。不同性质的污泥，脱水的难易程度不同，可用脱水性能表示。 3 挥发性固体与灰分 挥发性固体能够近似地表示污泥中有机物含量，又称为灼烧减量。灰分则表示无机物含 量，又称为固定固体或灼烧残渣。 4 污泥的可消化性 污泥中的有机物是消化处理的对象，其中一部分是能被消化分解的，另一部分是不易或 不能被消化分解的，如纤维素等。常用可消化程度来表示污泥中可被消化分解的有机物数量。 5 污泥中微生物 生活污泥、医院排水及某些工业废水(如屠宰场废水)排出的污泥中，含有大量的细菌及 各种寄生虫卵。为了防止在利用污泥的过程中传染疾病，必须对污泥进行寄生虫卵的检查并 加以适当处理。 (三)污泥处理的目的和方法 1 目的 污泥处理的主要目的有三方面。 (1)降低水分，减少体积，以利于污泥的运输、储存及各种处理和处置工艺的进行。 (2)使污泥卫生化，稳定化。污泥常含有大量的有机物，也可能含有多种病原菌，有时还
含其他有毒有害物质。必须消除这些会散发恶臭、导致病害及污染环境的因素,使污泥卫生 而稳定无害。 (3)通过处理可改善污泥的成分和性质,以利于应用并达到回收能源和资源的目的。 随着废水处理技术的推广和发展,污泥的数量越来越大,种类和性质也更复杂。废水中有毒 有害物质往往浓缩于污泥之中,所以无论从量到质,污泥是所有废物中影晌环境造成危害最 为严重的因素,必须重视对污泥的处理和处置问题。 2方法 常用的污泥处理方法有浓缩、消化、脱水、干燥、焚烧、固化及最终处置。 由于污泥种类、性质、产生状态、来源及其他条件不同,可采取下述不同的处置方法 (1)当污泥稳定、无流岀和溶岀、不发生恶臭、自燃等情况时,可以直接在地面弃置或考 虑地耐力因素而作填埋处置; (2污泥虽含有机物会产生恶臭,但不致流岀、溶岀时,可选择适宜地区将污泥直接进行 地面处置、分层填埋或土壤混匀处置,也可经橪烧、湿式氧化等方法把有杋成分转换成稳定 无害的物质水、二氧化碳,氮气等),使所剩的无机物再进行地面处置或填埋处置 (3对于稳定、无害,在数量、浓度方面可通过水体自净作用加以净化的污泥,可直接排 入指定地区的海域中 (4有环境影响、但为数不多的污泥,考虑其溶出、产生气体和恶臭、易着火等因素,需 直接进行地下深埋 (5)含有害物质的污泥,需经过固化处理(用水泥、石灰、水玻璃、各种树脂等作为胶结剂 在常温或150~300℃固化,或用固化剂在高温下烧结固化)之后再进行地上或海洋处置 当污泥的处置存在困难又大量集中时,为了省资源省能源,需考虑污泥有用成分的回收利用. 污泥的处理和处置可能在污水处理厂综合考虑解决,也可在专门建立的污泥处理厂进行。可 以根据需要选用不问的污泥处理系统,常见的系统分为下述四类 ①浓缩→机械脱水→处置脱水滤饼;②浓缩→机械脱水→焚烧→处置灰分; ③浓缩→消化→机械脱水→处置脱水滤饼;④浓缩→消化→机械脱水→焚烧→处置灰分。 在决定污泥处理系统时,应当进行综合性硏究。不仅要从社会效益、经济效益、环境效 益全面衡量,还要对系统各处理工艺进行探讨和评价,最后进行选定。污泥浓缩、消化及脱 水是应用最广的主要处理方法。 §2污泥浓缩 污泥含水率很高,一般有%6%~99%,主要有间隙水(占污泥水分总量的70%)毛细 结合水(占20%)表面吸附水、内部结合水等。污泥浓缩的目的就是降低污泥中水分,缩
25 含其他有毒有害物质。必须消除这些会散发恶臭、导致病害及污染环境的因素，使污泥卫生 而稳定无害。 (3)通过处理可改善污泥的成分和性质，以利于应用并达到回收能源和资源的目的。 随着废水处理技术的推广和发展，污泥的数量越来越大，种类和性质也更复杂。废水中有毒 有害物质往往浓缩于污泥之中，所以无论从量到质，污泥是所有废物中影响环境造成危害最 为严重的因素，必须重视对污泥的处理和处置问题。 2 方法 常用的污泥处理方法有浓缩、消化、脱水、干燥、焚烧、固化及最终处置。 由于污泥种类、性质、产生状态、来源及其他条件不同，可采取下述不同的处置方法： (1)当污泥稳定、无流出和溶出、不发生恶臭、自燃等情况时，可以直接在地面弃置或考 虑地耐力因素而作填埋处置； (2)污泥虽含有机物会产生恶臭，但不致流出、溶出时，可选择适宜地区将污泥直接进行 地面处置、分层填埋或土壤混匀处置，也可经燃烧、湿式氧化等方法把有机成分转换成稳定 无害的物质(水、二氧化碳，氮气等)，使所剩的无机物再进行地面处置或填埋处置； (3)对于稳定、无害，在数量、浓度方面可通过水体自净作用加以净化的污泥，可直接排 入指定地区的海域中； (4)有环境影响、但为数不多的污泥，考虑其溶出、产生气体和恶臭、易着火等因素，需 直接进行地下深埋； (5)含有害物质的污泥，需经过固化处理(用水泥、石灰、水玻璃、各种树脂等作为胶结剂， 在常温或 150～300℃固化，或用固化剂在高温下烧结固化)之后再进行地上或海洋处置。 当污泥的处置存在困难又大量集中时，为了省资源省能源，需考虑污泥有用成分的回收利用。 污泥的处理和处置可能在污水处理厂综合考虑解决，也可在专门建立的污泥处理厂进行。可 以根据需要选用不问的污泥处理系统，常见的系统分为下述四类： ①浓缩→机械脱水→处置脱水滤饼； ②浓缩→机械脱水→焚烧→处置灰分； ③浓缩→消化→机械脱水→处置脱水滤饼；④浓缩→消化→机械脱水→焚烧→处置灰分。 在决定污泥处理系统时，应当进行综合性研究。不仅要从社会效益、经济效益、环境效 益全面衡量，还要对系统各处理工艺进行探讨和评价，最后进行选定。污泥浓缩、消化及脱 水是应用最广的主要处理方法。 §2 污泥浓缩 污泥含水率很高，一般有 96％～99％，主要有间隙水（占污泥水分总量的 70％）、毛细 结合水（占 20％）、表面吸附水、内部结合水等。污泥浓缩的目的就是降低污泥中水分，缩