固液分离是污水处理中比较普遍的一种处理方式，压滤机是固液分离设备中常用设备之一，主要有板框式，厢式两大类，其中厢式压滤机又可以加装隔膜压榨，物料调好通过料泵打入压滤机滤室腔里，经过过滤介质（滤布、滤纸等）截留固相，排除液相，截留后的固相经过泵的初步挤压，以及隔膜的二次压榨，进一步榨干滤饼，降低含水率，下面就某污水处理项目中的过滤与分离的理论计算举例如下：

1，  设计要点：小型污水处理厂采用方形或圆形间歇式浓缩池；大、中型污水处理厂采用竖流式和辐流式连续式浓缩池；间歇式浓缩池的主要设计参数是水力停留时间，停留时间由试验确定。时间过短，浓缩效果差；过长会造成污泥厌氧发酵。无试验数据时，可按12~24h设计。当以浓缩后的湿污泥作肥料时，污泥浓缩和贮存可采用方或圆形湿污泥池，有效水深采用1~1.5m，池底坡0.01，坡向一端。连续式浓缩池的主要设计参数有：固体通量和水力负荷。有效水深采用4m，竖流式有效水深按沉淀部分的上升流速不大于0.1mm/s进行复核。池容积按浓缩10~16h核算。当采用定期排泥时，两次排泥间隔可取8h。浓缩池的上清液应回送初沉池或调节池重新处理。,

2，  设计计算：浓缩池表面积F：选定固体通量，计算浓缩池表面积Fˊ_S，与用水力负荷计算的浓缩池表面积Fˊ_W进行比较，取其大者。

按固体通量，计算浓缩池表面积Fˊ_s（m²）：Fˊ_s=Qω/q_s

按水力负荷计算的浓缩池表面积Fˊ_w（m²）：Fˊ_w=Q/q_w

    则F=max（Fˊ_s，Fˊ_w）

式中：Q——污泥量，m³/d；

          ω——污泥含固量，kg/m³；

          q_s——选定的固体通量，kg/（m².d）；

          q_w——水力负荷，m³/（m².d）；

浓缩池有效池容W和停留时间t：根据确定的池表面积F，计算浓缩池的有效容积Wˊ，根据Wˊ复核污泥在池中停留时间tˊ。若tˊ大于10~16h，则修定固体通量，重新计算上述各值，最终确定浓缩池设计表面积F、有效容积W和停留时间t。

       计算有效容积Wˊ（m³）：Wˊ=Fh₂

       复核停留时间tˊ（h）：tˊ= Wˊ/Q

       式中：h₂——有效水深，m。  

3、运行管理：

在浓缩池的运行管理中，应经常对浓缩效果进行评价，并随时予以调节。浓缩效果通常用浓缩比（排泥浓度/入流污泥浓度）、固体回收率（浓缩到排泥中的固体/入流总固体）和分离率（上清液量/入流污泥量）三个指标进行综合评价。一般来说，浓缩初沉污泥时，浓缩比应大于2，固体回收率应大于90%；浓缩活性污泥与初沉污泥组成的混合污泥时，浓缩比大于2，分离率应大于85%。如果某一指标低于以上数值，应分析原因，检查进泥量是否合适，控制的q_s是否合理，浓缩效果是否受到了温度等因素的影响。

（1）原理：采用压力溶气浮选方法，通过压力溶气罐溶入过量空气，然后突然减压释放出大量的微小气泡，并附着在污泥颗粒周围，使其相对密度减小而强制上浮，从污泥表层获得浓缩。

（2）适用条件：适用于相对密度接近1的活性污泥的浓缩污泥，如活性污泥（相对密度1.005），生物过滤法污泥（相对密度1.025），尤其是采用接触氧化法时，脱落的生物膜含大量气泡，比重更接近于1，用浮选浓缩较为有利。

（3）气浮浓缩的工艺流程，可分为无回流，用全部污泥加压气浮；有回流水，用回流水加压气浮两种方式运行。

进水室的作用，是使减压后的溶气水大量释放出微细气泡，并迅速附着在污泥颗粒上。

气浮池的作用，是上浮浓缩，在池表面形成浓缩污泥层由刮泥机刮出池外。

不能上浮的颗粒沉至池底，随设在池底的清液排水管一起排出；部分清液回流加压，并在溶气罐中压入压缩空气，使空气大量地溶解在水中。

减压阀的作用，是使加压溶气水减压至常压，进入进水室起气浮作用。

气浮浓缩可以使污泥含水率从99%以上降低到95%~97%，澄清液的悬浮物浓度不超过0.1%，可回流到污水处理厂的入流泵房。

（4）设计计算：

气浮浓缩池的设计内容主要包括气浮浓缩池所需气浮面积、深度、空气量、溶气罐压力等。溶气比的确定：气浮时有效空气重量与污泥中固体物重量之比或气固比，用A_a/S表示。

气浮浓缩池表面水力负荷：

回流比R的确定：

气浮浓缩池的表面积：

（1）原理：是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心力场所受到的离心力的不同而被分离。

（2）适用条件：主要用于浓缩剩余活性污泥等难脱水污泥或场地狭小的场合。

（3）离心机的种类：连续式离心机、间歇式离心机、盘式和篮式离心机。

（4）主要参数：入流污泥浓度、排出污泥含固量、固体回收率、高分子聚合物的投加量等。

高浓度有机污泥通过厌氧或好氧消化，污泥中的挥发性固体变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积60%左右，并改善污泥性状，控制致病微生物，为污泥的后续处理做好准备。经济的污泥处理系统是：厌氧消化处理初沉池污泥；好氧消化处理剩余活性污泥。

表8-10 污泥厌氧与好氧消化的比较

  （1）厌氧消化的机理：

1979年，伯力特（Bryant）等人根据微生物的生理种群提出的厌氧消化的三阶段理论，第一阶段是在水解与发酵细菌作用下，使碳水化合物，蛋白质与脂肪水解与发酵转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及二氧化碳、氢等；第二阶段是在产氢产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸；第三阶段是通过两组生理上不同的产甲烷菌的作用，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组是对乙酸脱羧产生甲烷。

参与的微生物种类，参与厌氧消化第一阶段的微生物包括细菌、原生动物和真菌，统称水解与发酵细菌，大多数为专性厌氧菌，也有不少兼性厌氧菌；参与厌氧消化第二阶段的微生物是一群极为重要的菌种——产氢产乙酸菌以及同型乙酸菌；参与厌氧消化第三阶段的微生物是甲烷菌——甲烷发酵阶段的主要细菌，属于绝对的厌氧菌。

（2）厌氧消化的影响因素：影响厌氧消化的主要因素有温度、生物固体停留时间（污泥龄）与负荷、搅拌和混合、营养与C/N比、氮的守恒与转化、有毒物质、酸碱度、PH值和消化液的缓冲作用等。

（3）厌氧消化池池形：厌氧消化池池形。圆柱形，池径一般为6M~35M，池总高与池径之比取0.8~1.0，池底、池盖倾角一般取15°~20°，池顶集气罩直径取2M~5M，高1M~3M。蛋形一般用于大型消化池，容积可达到10000M3以上，搅拌充分、均匀，无死角，污泥不会在池底固结；池内污泥的表面积小，即使生成浮渣，也容易清除；在池容相等的条件下，池子总表面积比圆柱形小，故散热面积小，易于保温；蛋形的结构与受力条件**，如采用钢筋混凝土结构，可节省材料；防渗水性能好，聚集沼气效果好。

（4）厌氧消化池的构造与设计：

消化池的构造主要包括污泥的投配、排泥及溢流系统，沼气排出、收集与贮气设备，搅拌设备及加温设备等。

投配、排泥：

溢流系统：保持沼气室压力恒定。常用的形式有倒虹管式、大气压式和水封式等。

沼气的收集与贮气设备：

搅拌设备：使池内污泥温度与浓度均匀，防止污泥分层或形成浮渣层，缓冲池内碱度，从而提高污泥分解速度。主要有泵加水射器搅拌、联合搅拌法和沼气搅拌。

加温设备：加温的目的是维持消化池的消化温度（中温或高温），使消化能有效地进行。加温的方法有用热水或蒸汽直接通入消化池或通入设在消化池内的盘管进行间接加温。

消化池的容积计算：为了防止检修时全部污泥停止厌气处理，消化池数量应两座或两座以上。

消化池的有效容积V=S_v/S 

  式中：S_v——新鲜污泥中挥发性有机物重量，kg/d；

S——挥发性有机物负荷，中温消化用0.6~1.5kg/（m³.d），高温消化用2.0~2.8 kg/（m³.d）；

V——消化池的有效容积，m³。

（5）厌氧消化的应用：

两级厌氧消化，根据消化过程沼气产生的规律进行设计。目的是节省污泥加温与搅拌所需的能量。

两相厌氧消化，根据消化机理进行设计。目的是使各相消化池具有更适合于消化过程三个阶段各自的菌种群生长繁殖的环境。

（6）消化池的运行与管理：

消化污泥的培养与驯化：逐步培养法、一次培养法。

正常运行的化验指标：

正常运行的控制参数：新鲜污泥投配率、消化温度、搅拌时间、排泥效果和沼气气压等。

消化池发生异常现象时的管理：表现在产气量下降，上清液水质恶化等。

（1）好氧消化的机理：利用微生物的内源呼吸作用分解有机物。

（2）好氧消化池的构造：

（3）设计参数：水力停留时间（20℃下），剩余活性污泥10~15d；剩余活性污泥+初沉污泥15~25d。污泥浓度，为达到消化池内的充分混合和必要的溶解氧浓度，限制浓缩污泥浓度在2%~3%。浓缩池的固体负荷不应超过24~49 kg/（m².d）。消化池的挥发性固体负荷1.6~4.8 kgVSS/（m³.d）。

污泥温度，好氧消化为放热反应，池内温度稍高于入池污泥温度，大致为20~25℃。当温度低于20℃时，水力停留时间将大为延长，PH值随之下降。

需氧量，分解污泥中有机物的需氧量约为2kgO₂/kgVSS，为保持混合液1~2mg/L的氧浓度，充气量按15~20L/min.m³MLSS和20~40L/min.m³池容计算。扩散装置采用大气泡曝气器，氧转移率5%~8%。

池型和池数，采用分格式矩形池或圆形池。池数不少于两座。矩形池有效水深3~5m，长和水深比取1~2。超高（防泡）0.9~1.2m。

搅拌所需能量，用机械曝气器20~40W/m³。

（4）好氧消化池容积（V）计算：V=Q₀X₀/S      （m³）

式中：Q₀——进入好氧消化池生污泥量，m³/d；

      X₀——污泥中原有生物可降解挥发性固体浓度，g.VSS/L； 

      S——有机负荷，kg.VSS/（m³.d），取0.38~2.24 kg.VSS/（m³.d）。

（5）好氧消化需空气量的计算：

好氧消化所需空气量应满足两方面的需要：其一是满足细胞物质自身氧化所需，当活性污泥进行好氧消化时，满足自身氧化需气量为0.015~0.02m³/（min.m³），当为初次沉淀污泥与活性污泥混合时，满足自身氧化需气量为0.025~0.03 m³/（min.m³）；其二是满足搅拌混合需气量，当为活性污泥时，需气量为0.02~0.04 m³/（min.m³），当为混合污泥时，需气量为不少于0.06 m³/（min.m³）。

可见，后者大于前者，故工程设计中，以满足搅拌混合所需空气量计算。

（1）沼气的性质：

厌氧消化产生的沼气，可称为生物能，是一种无色气体，主要成分CH₄，CO₂，并含有少量的H₂S，CH₄的燃烧值为35000~40000kj/m³，沼气的燃烧值随CH₄含量而异。

（2）沼气的主要用途：沼气可作为家庭生活燃料，每日每人约需1.5m³；作为锅炉燃料，加温消化池污泥；作为化工原料，沼气中CO₂可制造干冰，CH₄可制CCl₄或炭黑；利用沼气发电并利用冷却水与锅炉废气加温污泥。

（3）沼气的净化：沼气净化主要包括脱硫、除湿和过滤。

脱硫：沼气作为能源利用时，要求H₂S的浓度低于0.015%（合0.188g/m³），否则对输气管道、利用设备（如锅炉、沼气发动机等）有腐蚀作用。方法有干式脱硫、湿式脱硫和用水喷淋洗脱等。

除湿：水分与沼气中的H₂S产生氢硫酸腐蚀管道和设备；水分凝聚在检查阀、安全阀、流量计、调节器等设备的膜片和隔膜上影响其准确性；水分能增大管路的气流阻力；水分能降低沼气的热值。采用的方法是在管道低点设凝水器，冷凝水定期排除。

过滤：沼气中常携带一些杂质，尤其在消化池运行初期或消化状态不稳定时杂质较多。因此进入内燃机前一般应采取过滤措施。滤网可设在沼气管路上，一些发动机在设备内部也设有滤网，应定期清洗。

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