城市污水处理厂污泥处理工艺试验及优化研究
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摘要
在我国随着经济的发展，大量新的污水处理厂正在相继建设中，于此同时也产生了大量的污泥。怎样处理和利用污泥的问题愈来愈严峻。
本论文首先简要介绍了污泥处理的主要技术，如污泥浓缩、脱水、厌氧消化、堆肥、焚烧以及污泥处理技术新的发展。举例介绍当前国外污泥处理技术并回顾了我国在该领域的现状和发展。
同时，本课题重点研究了高碑店污水处理厂污泥浓缩、脱水和厌氧消化系统。本报告中主要研究以下的内容。
首先，笔者通过工艺试验分析污泥重力浓缩系统的运行。
第二部分，笔者分析了正常运行工况下污泥厌氧消化系统的各种工艺控制指标；并且分析这些指标在污泥厌氧消化系统有机负荷变化工况下变化的趋势。然后，笔者设计了典型的污泥厌氧消化沼气安全利用系统并以其为例，着重从系统角度介绍了流程的优化设计、安全装置的设置以及系统压力的控制逻辑。
第三部分，笔者分析污泥机械脱水系统的运行。
最后，在分析高碑店污水处理厂污泥特性的基础上，并结合当前污泥处置技术和发展趋势提出了中国污泥处置的方向和北京市污泥处置的建议。
With further development of economy in China, a lot of new wastewater treatment plants are been building, and a vast amount of sludge has been produced. How to dispose of and utilize sludge should be take seriously.
This paper simply introduces the main technological progress of thickening, dewatering, anaerobic digestion, composting, incineration and new development of sludge treatment techniques. Examples of sludge treatment technologies abroad are presented and the domestic situation and development in this field are reviewed.
Meanwhile, this topic centers on researching on the process operation of sludge thickening, dewatering and anaerobic digestion system of Gaobeidian Wastewater Treatment Plant. The main items researched in this paper are listed as follows.
Firstly, the author analysis on the operation of sludge gravity concentration system by the process tests.
Secondly, the author analysis on the various processes controlling indicators of normal operation of sludge anaerobic digestion system, and analysis on the variety trends of these indicators when the volatile solid loading of sludge anaerobic digestion system is changed. Then, the author design a typical methane gas utilization system of sludge anaerobic digestion process as a example, and introduces the Optimize design of process and the installation of safety equipment and the control philosophy of system pressure.
Thirdly, the author analysis on the operation of sludge dewatering system.
Finally, on the basis of analyzing on the characteristics of sludge of Gaobeidian Wastewater Treatment Plant, and in combination with present sludge disposal technique and its development trend to propose the disposal ways in China and the suggestion on sludge dispose in Beijing.
本论文首先简要介绍了污泥处理的主要技术，如污泥浓缩、脱水、厌氧消化、堆肥、焚烧以及污泥处理技术新的发展。举例介绍当前国外污泥处理技术并回顾了我国在该领域的现状和发展。
同时，本课题重点研究了高碑店污水处理厂污泥浓缩、脱水和厌氧消化系统。本报告中主要研究以下的内容。
首先，笔者通过工艺试验分析污泥重力浓缩系统的运行。
第二部分，笔者分析了正常运行工况下污泥厌氧消化系统的各种工艺控制指标；并且分析这些指标在污泥厌氧消化系统有机负荷变化工况下变化的趋势。然后，笔者设计了典型的污泥厌氧消化沼气安全利用系统并以其为例，着重从系统角度介绍了流程的优化设计、安全装置的设置以及系统压力的控制逻辑。
第三部分，笔者分析污泥机械脱水系统的运行。
最后，在分析高碑店污水处理厂污泥特性的基础上，并结合当前污泥处置技术和发展趋势提出了中国污泥处置的方向和北京市污泥处置的建议。
With further development of economy in China, a lot of new wastewater treatment plants are been building, and a vast amount of sludge has been produced. How to dispose of and utilize sludge should be take seriously.
This paper simply introduces the main technological progress of thickening, dewatering, anaerobic digestion, composting, incineration and new development of sludge treatment techniques. Examples of sludge treatment technologies abroad are presented and the domestic situation and development in this field are reviewed.
Meanwhile, this topic centers on researching on the process operation of sludge thickening, dewatering and anaerobic digestion system of Gaobeidian Wastewater Treatment Plant. The main items researched in this paper are listed as follows.
Firstly, the author analysis on the operation of sludge gravity concentration system by the process tests.
Secondly, the author analysis on the various processes controlling indicators of normal operation of sludge anaerobic digestion system, and analysis on the variety trends of these indicators when the volatile solid loading of sludge anaerobic digestion system is changed. Then, the author design a typical methane gas utilization system of sludge anaerobic digestion process as a example, and introduces the Optimize design of process and the installation of safety equipment and the control philosophy of system pressure.
Thirdly, the author analysis on the operation of sludge dewatering system.
Finally, on the basis of analyzing on the characteristics of sludge of Gaobeidian Wastewater Treatment Plant, and in combination with present sludge disposal technique and its development trend to propose the disposal ways in China and the suggestion on sludge dispose in Beijing.
引文
1 《给水排水设计手册》第5册-城市排水中国建筑工业出版社
2 金儒霖主编《污泥处置》中国建筑工业出版社
3 申 丘澈、名取 真合著 吴自迈译《污水污泥处置》中国建筑工业出版社
4 《厌气消化设备设计手册》扬振沂译 中国市政工程西南设计院 香港艺高工程有限公司
5 林荣忱、周伟丽《城市污水处理厂沼气的有效利用》天津大学环境工程系 华北地区给排水技术情报网
6 赵丽君 张大群 陈宝柱《关于天津市城市污水污泥处理与处置的技术研究与探索》天津水工业工程设备有限公司2000．9
7 张自杰 钱易 章非娟主编《环境工程手册—水污染防治卷》高等教育出版社1996．
8 郑兴灿 张悦《城市污水出来技术决策与工艺方案选择研究》2001．7
9 [英]David A.Stafford 等著 张晋衡译《用有机废物生产沼气》上海科学技术文献出版社
10 王洪臣 主编 杨向平 涂兆林 主审《城市污水处理厂运行控制与维护管理》科学出版社
11 [美]R．E斯皮思 著 李亚新译《工业废水的厌氧生物技术》中国建筑工业出版社
12 王国立 陈金朴《天津市东郊污水处理厂污泥厌氧消化》给水排水Vol．25 No．10 1999．
13 王才 韩超 刘希光 袁琳《污泥消化处理试验研究》给水排水 1999年25卷 第6期
14 王琳 王宝贞《污泥减量技术》给水排水 Vol．26 No．10 2000
15 杨宝林《世界最大的各类污水处理厂》中国给水排水 1992 Vol．8 No．6
16 任鹤云《污泥的处理和处置》中国给水排水 1989 Vol．5 No．4
17 杨琦 刘广立 钱易《污泥处理与处置技术的新进展》上海环境科学1999年 第18卷 第3期
18 羊寿生 张辰《城市污水处理厂设计中热点问题剖析》给水排水 Vol．25 No．9 1999．
19 王秀月《污水处理厂污泥处理》上海环境科学 1998年 第12卷 第8期
20 杨宝林《污水处理厂技术概况和发展动向》中国给水排水 1991 Vol．7 No．4
21 朱明全 周冰莲《污水厂污泥稳定方法及稳定化程度的评价指标》给水排水 Vol．23 No．10 1997．
22 《全国117座污水处理厂概况》给水排水 1995 No．2
23 薛文源《城市污水污泥处理与处置的途径》中国给水排水 1992 Vol．8 No．1
24 朱南文 高廷耀 周增炎《我国城市污水厂污泥处置途径的选择》上海环境科学 1998年 第17卷 第11期
25 赵一德 吴志超《城市污水厂污泥好氧处理可行性研究》上海环境科学 1997年 第16卷 第10期
26 何品晶 邵立明《污泥综合处理技术系统的可行性分析》上海环境科学 1997年 第16卷 第12期
27 章非娟《城市污水厂污泥的堆肥处理》中国给水排水 1991 Vol．7 No．3
28 曲颂华 陈绍伟《城市垃圾与污水厂污泥的混合堆肥研究》环境保护 1998．10
29 赵丽君 杨意东 胡振苓《城市污泥堆肥技术研究》中国给水排水 1999 Vol．15 No．9
30 余德 钟世南 李和平 张首宪《蚯蚓处理消化污泥的研究》中国给水排水 1992 Vol．8 No．4
31 吴启堂 林毅 曾海恩《中国污泥作复合肥粘结剂的研究》中国给水排水 1992 Vol．8 No．4
32 《把污泥变为燃料可用来发电》环境科学动态(全国环境保护科技情报网)1989年6月
33 T.Calcutt R.Frost《将来污泥处置工艺选择》环境科学动态1989年8月
34 [新加坡]Joo-Hwa Tay《污泥制砖》环境科学动态1989年10月
35 蒋旭光 池涌 严建华 王健 倪明江 岑可法《污泥的热解动力学特性研究》环境科学学报 1999年 第19卷 第2期
36 何品晶 邵立明 李国建 陈绍伟《城市污水处理厂污泥直接热化学液化处理技术》环境科学1994年第16卷第3期
37 《用地下湿氧化技术处理污水污泥》环境科学动态1990年2期
38 何品晶 邵立明 陈正夫 顾国维《污水厂污泥低温热化学转化过程机理研究》中国环境科学 1998，18(1)：39～42
39 傅大放 蔡明元 华建良 黄晨 叶公建《污水厂污泥微波处理试验研究》中国给水排水1999 Vol．15
40 汪洪生《国外污水处理技术进展》污染防治技术 1998年3月 第11卷 第1期
41 《日本的污泥处理现状及展望》尹军 韩卫泽 1995 Vol．11 No．3
42 陈荣柱 任琳《日本污泥处理技术现状与动态》给水排水 Vol．25 No．10 1999．
43 赵亚乾 R.D.Davis《英国污泥处置现状及其发展概述》给水排水Vol．24 No．9 1998．
44 《英国污泥加工技术新进展》国外环境科学技术 1993年 第4期
45 高水筹《北京市高碑店污水处理厂一期工程简介》给水排水 No．3 1993．
46 Hunson J.A..Operating experience of sludge disinfection and stabilization at Colburn Sewage-treatment works.J.Instn..Wat.and Envir.Mangt.,1988,2(4):411～429
47 林文波 李玉庆 聂有壮 马万里《污水处理厂沼气发电并网运行系统》中国给水排水 1999 Vol．15
48 Tyagi R D and Couillard D.bacterial Leaching of Environmental Control Technology.Ed.:P.E.Cheremisinoff,Gulf,houston, Texas:pp.557～591.
49 俞辉群 《日本当前的下水道工程建设即污泥处理技术》给水排水 No．12 1994．
50 周国成 《污泥脱水用带式压滤机的概况与评价》给水排水No．12 1994．
51 李勇 黄勇 《浓缩面积设计的改进方法》给水排水No．12 1994．
52 李亚新《厌养消化过程中池及其搅拌系统的选择》中国给水排水 1999 Vol．15
53 U.S.EPA. Environmental regulations and technology use and disposal of municipal wastewater sludge. Report No. EPA6025/10-84-003.
54 冯生华《谈污泥加热设计的几个问题》中国给水排 1992 Vol．8 No．6
55 Sommers L E. Chemical composition of sewage sludges and analysis of theirportential use as fertilizers. J Environ Qual.1977,6(2):225～235.
56 赵丽君《天津纪庄子污水处理厂运行回顾》给水排水 No．2 1995
57 Majetti V A and Clark C S. Potential health effects from viable emission and toxins associated with wastewater treatment plant and land application sites. Project Summary, EPA-600/S1-81-006.
58 周国成 陈静英《西安市污水处理厂污泥脱水试验与生产》中国给水排水 1989 Vol．5 No．3
59 田中良司 岩濑淳一 《离心脱水机的污泥脱水试验及应用分析》上海环境科学1999年7月第18卷第7期
60 王虹 孙志东 董京美 董建国 《厌氧消化泥风干后直接施用于农田的试验研究》给水排水 No．24 No．5 1998
61 黄廷林《结团造粒流化床中造粒动力条件研究》给水排水 No．24 No．5 1998
62 徐影 《污泥用作农肥处置及其环境影响》环境污染与防治 1993年8月 第15卷 第4期
63 《城市污水污泥的农田施用》国外环境科学技术 1993年 第3期 第72号
64 《脱水污泥压制成粒工艺》国外环境科学技术 1993年 第3期 第72号
65 汪凤海 《污水处理厂的农用问题》上海环境科学 1993年 7月 第12卷 第7期
66 孙椿年《污泥脱水技术的新发现》中国给水排水 1991 Vol．7 No．4
67 许晓路 申秀英 《污泥的浓缩、脱水和消化》环境科学丛刊 十三卷 第六期 69页
68 冯孝善 方士 编著《厌气消化技术》浙江科学技术出版社
69 NEW ENGLAND INSTERSTATE WATER POLLUTION CONTROL COMMISSION, 《GUILDS FOR THE DESIGN OF WASTEWATER TREATMENT WORKS》
70 John Novak, William Knocke, William Burgos and Paul Schuler. Predicting the dewatering performance of belt filter presses. Wat.Sci.Tech.Vol.28,pp.11-19,1993.
71 Y.C. Chung, J.B. Neething, Microbial activity measurements for anaerobic sludge digestion.
72 中国国家环保局《2000年中国环境年鉴》
73 EPA Process design manual for sludge treatment and disposal. Center for environmental research information technology transfer. U.S.A. 1979
74 Hays B D. Review paper: potential for parastitic disease transmission with land application of sewage plant effluents and sludge. Wat. Res. 1976, 11:583～595.
75 W R Ross, PH Novella, Anaerobic Digestion of Wastewater Sludge Operation Guide. Reported to the Water Research Commission. Water Institute of Southern Africa.
76 郑元景 沈永明 沈光泛《污水厌氧生物处理》 中国建筑工业出版社 1988
2 金儒霖主编《污泥处置》中国建筑工业出版社
3 申 丘澈、名取 真合著 吴自迈译《污水污泥处置》中国建筑工业出版社
4 《厌气消化设备设计手册》扬振沂译 中国市政工程西南设计院 香港艺高工程有限公司
5 林荣忱、周伟丽《城市污水处理厂沼气的有效利用》天津大学环境工程系 华北地区给排水技术情报网
6 赵丽君 张大群 陈宝柱《关于天津市城市污水污泥处理与处置的技术研究与探索》天津水工业工程设备有限公司2000．9
7 张自杰 钱易 章非娟主编《环境工程手册—水污染防治卷》高等教育出版社1996．
8 郑兴灿 张悦《城市污水出来技术决策与工艺方案选择研究》2001．7
9 [英]David A.Stafford 等著 张晋衡译《用有机废物生产沼气》上海科学技术文献出版社
10 王洪臣 主编 杨向平 涂兆林 主审《城市污水处理厂运行控制与维护管理》科学出版社
11 [美]R．E斯皮思 著 李亚新译《工业废水的厌氧生物技术》中国建筑工业出版社
12 王国立 陈金朴《天津市东郊污水处理厂污泥厌氧消化》给水排水Vol．25 No．10 1999．
13 王才 韩超 刘希光 袁琳《污泥消化处理试验研究》给水排水 1999年25卷 第6期
14 王琳 王宝贞《污泥减量技术》给水排水 Vol．26 No．10 2000
15 杨宝林《世界最大的各类污水处理厂》中国给水排水 1992 Vol．8 No．6
16 任鹤云《污泥的处理和处置》中国给水排水 1989 Vol．5 No．4
17 杨琦 刘广立 钱易《污泥处理与处置技术的新进展》上海环境科学1999年 第18卷 第3期
18 羊寿生 张辰《城市污水处理厂设计中热点问题剖析》给水排水 Vol．25 No．9 1999．
19 王秀月《污水处理厂污泥处理》上海环境科学 1998年 第12卷 第8期
20 杨宝林《污水处理厂技术概况和发展动向》中国给水排水 1991 Vol．7 No．4
21 朱明全 周冰莲《污水厂污泥稳定方法及稳定化程度的评价指标》给水排水 Vol．23 No．10 1997．
22 《全国117座污水处理厂概况》给水排水 1995 No．2
23 薛文源《城市污水污泥处理与处置的途径》中国给水排水 1992 Vol．8 No．1
24 朱南文 高廷耀 周增炎《我国城市污水厂污泥处置途径的选择》上海环境科学 1998年 第17卷 第11期
25 赵一德 吴志超《城市污水厂污泥好氧处理可行性研究》上海环境科学 1997年 第16卷 第10期
26 何品晶 邵立明《污泥综合处理技术系统的可行性分析》上海环境科学 1997年 第16卷 第12期
27 章非娟《城市污水厂污泥的堆肥处理》中国给水排水 1991 Vol．7 No．3
28 曲颂华 陈绍伟《城市垃圾与污水厂污泥的混合堆肥研究》环境保护 1998．10
29 赵丽君 杨意东 胡振苓《城市污泥堆肥技术研究》中国给水排水 1999 Vol．15 No．9
30 余德 钟世南 李和平 张首宪《蚯蚓处理消化污泥的研究》中国给水排水 1992 Vol．8 No．4
31 吴启堂 林毅 曾海恩《中国污泥作复合肥粘结剂的研究》中国给水排水 1992 Vol．8 No．4
32 《把污泥变为燃料可用来发电》环境科学动态(全国环境保护科技情报网)1989年6月
33 T.Calcutt R.Frost《将来污泥处置工艺选择》环境科学动态1989年8月
34 [新加坡]Joo-Hwa Tay《污泥制砖》环境科学动态1989年10月
35 蒋旭光 池涌 严建华 王健 倪明江 岑可法《污泥的热解动力学特性研究》环境科学学报 1999年 第19卷 第2期
36 何品晶 邵立明 李国建 陈绍伟《城市污水处理厂污泥直接热化学液化处理技术》环境科学1994年第16卷第3期
37 《用地下湿氧化技术处理污水污泥》环境科学动态1990年2期
38 何品晶 邵立明 陈正夫 顾国维《污水厂污泥低温热化学转化过程机理研究》中国环境科学 1998，18(1)：39～42
39 傅大放 蔡明元 华建良 黄晨 叶公建《污水厂污泥微波处理试验研究》中国给水排水1999 Vol．15
40 汪洪生《国外污水处理技术进展》污染防治技术 1998年3月 第11卷 第1期
41 《日本的污泥处理现状及展望》尹军 韩卫泽 1995 Vol．11 No．3
42 陈荣柱 任琳《日本污泥处理技术现状与动态》给水排水 Vol．25 No．10 1999．
43 赵亚乾 R.D.Davis《英国污泥处置现状及其发展概述》给水排水Vol．24 No．9 1998．
44 《英国污泥加工技术新进展》国外环境科学技术 1993年 第4期
45 高水筹《北京市高碑店污水处理厂一期工程简介》给水排水 No．3 1993．
46 Hunson J.A..Operating experience of sludge disinfection and stabilization at Colburn Sewage-treatment works.J.Instn..Wat.and Envir.Mangt.,1988,2(4):411～429
47 林文波 李玉庆 聂有壮 马万里《污水处理厂沼气发电并网运行系统》中国给水排水 1999 Vol．15
48 Tyagi R D and Couillard D.bacterial Leaching of Environmental Control Technology.Ed.:P.E.Cheremisinoff,Gulf,houston, Texas:pp.557～591.
49 俞辉群 《日本当前的下水道工程建设即污泥处理技术》给水排水 No．12 1994．
50 周国成 《污泥脱水用带式压滤机的概况与评价》给水排水No．12 1994．
51 李勇 黄勇 《浓缩面积设计的改进方法》给水排水No．12 1994．
52 李亚新《厌养消化过程中池及其搅拌系统的选择》中国给水排水 1999 Vol．15
53 U.S.EPA. Environmental regulations and technology use and disposal of municipal wastewater sludge. Report No. EPA6025/10-84-003.
54 冯生华《谈污泥加热设计的几个问题》中国给水排 1992 Vol．8 No．6
55 Sommers L E. Chemical composition of sewage sludges and analysis of theirportential use as fertilizers. J Environ Qual.1977,6(2):225～235.
56 赵丽君《天津纪庄子污水处理厂运行回顾》给水排水 No．2 1995
57 Majetti V A and Clark C S. Potential health effects from viable emission and toxins associated with wastewater treatment plant and land application sites. Project Summary, EPA-600/S1-81-006.
58 周国成 陈静英《西安市污水处理厂污泥脱水试验与生产》中国给水排水 1989 Vol．5 No．3
59 田中良司 岩濑淳一 《离心脱水机的污泥脱水试验及应用分析》上海环境科学1999年7月第18卷第7期
60 王虹 孙志东 董京美 董建国 《厌氧消化泥风干后直接施用于农田的试验研究》给水排水 No．24 No．5 1998
61 黄廷林《结团造粒流化床中造粒动力条件研究》给水排水 No．24 No．5 1998
62 徐影 《污泥用作农肥处置及其环境影响》环境污染与防治 1993年8月 第15卷 第4期
63 《城市污水污泥的农田施用》国外环境科学技术 1993年 第3期 第72号
64 《脱水污泥压制成粒工艺》国外环境科学技术 1993年 第3期 第72号
65 汪凤海 《污水处理厂的农用问题》上海环境科学 1993年 7月 第12卷 第7期
66 孙椿年《污泥脱水技术的新发现》中国给水排水 1991 Vol．7 No．4
67 许晓路 申秀英 《污泥的浓缩、脱水和消化》环境科学丛刊 十三卷 第六期 69页
68 冯孝善 方士 编著《厌气消化技术》浙江科学技术出版社
69 NEW ENGLAND INSTERSTATE WATER POLLUTION CONTROL COMMISSION, 《GUILDS FOR THE DESIGN OF WASTEWATER TREATMENT WORKS》
70 John Novak, William Knocke, William Burgos and Paul Schuler. Predicting the dewatering performance of belt filter presses. Wat.Sci.Tech.Vol.28,pp.11-19,1993.
71 Y.C. Chung, J.B. Neething, Microbial activity measurements for anaerobic sludge digestion.
72 中国国家环保局《2000年中国环境年鉴》
73 EPA Process design manual for sludge treatment and disposal. Center for environmental research information technology transfer. U.S.A. 1979
74 Hays B D. Review paper: potential for parastitic disease transmission with land application of sewage plant effluents and sludge. Wat. Res. 1976, 11:583～595.
75 W R Ross, PH Novella, Anaerobic Digestion of Wastewater Sludge Operation Guide. Reported to the Water Research Commission. Water Institute of Southern Africa.
76 郑元景 沈永明 沈光泛《污水厌氧生物处理》 中国建筑工业出版社 1988