干燥床

这是基于热能的两种常见脱水方法之一。干燥床一般用于水井脱水消化污泥。尝试风干原污泥通常会导致气味问题。污泥干燥河床由铺设在砾石地基内的穿孔或开缝排水管组成。砾石上覆盖着一层沙子。干燥床周围和之间的隔墙通常对天气开放，但必要时可以用通风的温室式围栏覆盖脱水污泥在潮湿的气候中raybet雷竞技最新。沙床上污泥的干燥是通过允许水从污泥中通过支撑砂排入排水管道并自然蒸发到空气中来完成的。随着污泥的干燥，表面出现裂缝，使下层的蒸发发生，从而加速污泥的蒸发干燥过程。

污泥干燥床有许多设计变化，包括排水管道的布置，砾石和砂层中材料的厚度和类型，以及用于隔墙的建筑材料。主要的变化是床是否被覆盖。任何覆盖结构必须通风良好。在过去，有些床是用平坦的混凝土底部建造的，没有管道排水，但这种结构不太令人满意。沥青混凝土(沥青)已用于一些干燥床。唯一的侧流是排水。这些水通常返回到原污水流到工厂或工厂的头工程。排水在返回工厂之前通常不进行处理。经验是确定污泥深度的最佳指南，然而，典型的应用深度是8到12英寸。污泥的状况和含水率、可用的砂床面积以及从消化池中提取污泥的需要都是需要考虑的因素。不建议在上面施用新鲜的污泥干污泥在床上。从干燥床中去除干燥污泥的最佳时间取决于许多因素，例如后续通过研磨或粉碎处理，用于当前污泥生产的干燥床面积的可用性，劳动力的可用性，当然还有干燥污泥所需的水分含量。污泥可以通过铲子或叉子的水分含量为60%，但如果让它干燥到40%的水分，它的重量只有一半，仍然很容易处理。如果污泥太干(10%到20%的水分)，它就会布满灰尘，很难去除，因为它会在去除时破碎。许多小型处理厂的经营者使用独轮车将污泥从干燥床上拖走。通常在跑道的床上铺上木板，这样独轮车的轮胎就不会陷进沙子里。独轮车可以靠近工人，这样铲土距离就不会太大。大多数工厂使用皮卡车或自卸卡车从干燥床运输污泥。自卸卡车的优点是卸货快。

在使用卡车的地方，最好在污泥干燥床上安装足够宽的混凝土踏板，以承载双轮，因为如果卡车直接在沙子上行驶，干燥床可能会损坏。应安装踏板，以便为床的所有部分提供良好的通道。如果没有安装永久性的踏板，可以在沙地上放置较重的木板。大型工厂通常使用机械设备来处理干燥的污泥。一些社区鼓励公众使用干燥的污泥。在某些情况下，允许用户从床上清除污泥，但这在许多情况下可能不令人满意。在试图建立公共利用计划之前，应该审查地方法规。

污泥泻湖

这是一种既依赖于沉淀的技术污泥特性还有太阳蒸发。在污泥干燥床操作中所涉及的大量劳动可以通过使用污泥泻湖。这些泻湖只不过是挖掘出来的区域，消化后的污泥可以在几个月甚至一年或更长时间内排干(参见图22的例子)。它们通常由推土机或其他移土设备挖出，挖出的材料用于筑墙以限制污泥。深度从2英尺到6英尺不等。地区各不相同，虽然排水系统是理想的，但通常不提供。消化后的污泥根据需要被频繁地抽取，在之前的基础上连续抽取，直到泻湖被填满。然后，第二个泻湖可以在装满的泻湖变干时运行。

当污泥干燥到可以移动时，可以使用推土机或带末端装载机的拖拉机将污泥铲出。在一些地方，它可能会被推土机从泻湖推到低地面上进行填埋。泻湖可用于定期干燥污泥，排空后再利用，或允许填满并干燥，然后平整并发展成草坪。

图22。俄罗斯一家处理厂使用的污泥泻湖

他们也可以用作应急储存时，当污泥床是满的，或者当蒸煮池必须排空进行维修时。在后一种情况下，它应该处理一些气味控制化学品，如水合石灰或氯化石灰。

泻湖的大小取决于它的用途。泻湖可以代替污泥床或提供一个地方的污泥的紧急图纸，但他们可能是不美观的，甚至不希望在一个小工厂。然而，它们正变得越来越受欢迎，因为它们的建造和操作成本低廉。

虽然泻湖的建造和操作都很简单，但在确定它们的大小时可能会出现问题。这些问题在很大程度上是由于估算太阳蒸发能力的不确定性造成的。

在半干旱地区，蒸发池是一种传统的不污染地表水或地表水的废水处理方法。本文所定义的蒸发池是指衬里保留设施。成功地利用蒸发处理废水要求蒸发等于或超过系统输入的总水量，包括降水。净蒸发量可定义为任一时间段内的蒸发量与降水量之差。蒸发速率在很大程度上取决于水体的特性。从小蒸发浅池塘通常被认为与大型湖泊有很大的不同，主要是由于大小和深度的不同，水体的加热和冷却速度不同。此外，在半干旱地区，从陆地表面流过水体的干热空气将导致较小水体的更高蒸发速率。溶液的蒸发速率会随着固体和化学成分的增加而降低。根据其来源，蒸发池进水可能含有不同数量和成分的污染物。与淡水相比，蒸发速率的降低会严重增加淡水池的破坏潜力水蒸发标准。依靠蒸发的沉淀池和泻湖的设计者需要知道他们的设计被超越的概率水平。未给出已公布的蒸发正常值的置信限，也未对估计正常值的不确定性的影响进行分析时态变化的净蒸发。定义山区蒸发量和降水量等参数的时空分布是比较困难的。令人关切的是，许多以气候数据为基础的用于估算蒸发量的经验方程的应用尚未在高海拔条件下进行彻底测试。特别是，这些方程是否能够确定蒸发的变率基本上是未知的。从历史上看，锅数据是定义自由水蒸发的最常用手段。然而，蒸发盘站的密度远小于气象站。

有许多方法可以测量或估计自由水面的蒸发损失。蒸发盘是估算蒸发损失的最简单、廉价和最广泛使用的方法之一。长期的盘面记录是可用的，为计算净蒸发的概率提供了一个潜在的数据来源。蒸发皿数据的使用包括对测量的蒸发皿读数应用系数，以估计较大水体的蒸发量。估计自由水面蒸发量最有用的方法之一是利用气候资料的方法。许多这样的方程存在，大多数是直接基于最初用于开放水面的方法，但现在通常用于估计植物的用水量。

每月的蒸发量估计可以使用锅系数为0.7的Kohler-Nordenson-Fox方程进行。Kohler-Nordenson-Fox方程将蒸发描述为由于辐射热能造成的水损失和水蒸气从饱和表面的空气动力学去除的结合。组合方程的一般形式为:

E = (d / (d+ y)) R ' + (y / (d+ y)) Ea (26)

式中，E为蒸发量，单位为英寸/天，d为空气温度下饱和蒸汽压曲线斜率，单位为英寸汞每度F, Y为干湿常数，单位为英寸汞每度F, Rn为净辐射交换，单位为当量英寸蒸发的水，Ea为经验导出的体积传递项，形式为:

其中f(u)为风函数，(es - ed)为蒸汽压亏缺。

Kohler-Nordenson-Fox利用pan数据对气动项进行了评估，得出如下形式:

Ea = (0.37 + 0.0041)(es - ej (28))

其中ea的单位是每天的英寸水，Up是风速距离地面2英尺，以英里/天表示，es和ea分别是平均空气和平均露点温度下的饱和蒸汽压(以英寸汞柱表示)。为了发展风的功能，通常要对干湿常数进行调整，以考虑所传导的感热

通过蒸发盘的侧面和底部。我们也可以用下面的干湿常数近似表示:

其中P是大气压，单位是英寸汞柱。我自己多年来设计表面泻湖和蒸发池的经验，并在文献中得到证实，一直使用0.7的泛系数。

令人关切的是，关于普通废水对蒸发率的影响的资料很少。如前所述，溶液的蒸发速率会随着固体和化学物质浓度的增加而降低。然而，对溶解成分蒸发速率的总体影响以及废水的颜色变化和其他因素在很大程度上是未知的。

地表池塘的蒸发量通常基于年净蒸发量的估计。计算年蒸发速率需要估算地表可能冻结期间的值。大多数研究都与寒冷的天气蒸发一直与雪有关，而与冰无关。一般来说，积雪的蒸发量通常比融化量少得多。考虑到在淡季发生的年蒸发量占全年蒸发量的很大比例，以及水面蒸发量估算所涉及的总体不确定性，在计算年蒸发量时可以合理地忽略冬季冻结池塘的蒸发量。一个更重要的考虑因素是冬季池塘的蒸发，由于引入了热废水，池塘可能保持不冻状态。在这些情况下，水温会影响蒸发速率。然而，任何水体上方空气的低饱和蒸汽压将限制蒸发。通过全年应用Kohler-Nordenson-Fox方程，可以对这里的年蒸发量进行估计。这种估计应提供接近最大可能的蒸发估计。对于有衬里的池塘，蒸发将主要局限于水面区域。池塘周围的土壤和植被的蒸发应该是最小的。 However, for ponds which have appreciable seepage to the surrounding area, evaporation from this area will be dependent upon the type and amount of vegetation, as well as the moisture content of the upper soil layers. Methods foe estimating evaporation and/or évapotranspiration in these instances are readily available and you can find some of these studies and estimâïïng procedures by doing a Web search.

如果水的损失来自周边地区的总蒸发损失是池塘蒸发损失的主要组成部分，那么预计土壤湿度条件将较高。在非限制土壤水分条件下，植物性水分损失通常被定义为“潜在”损失。在这种情况下，蒸发损失预计不会与自由水蒸发有很大不同。事实上，文献建议将湖泊蒸发量作为潜在的蒸腾量。因此，对于高土壤湿度条件，计算的水面蒸发率应适用于周边地区。对内部营养生长蒸发的影响池塘是不确定的。与开阔地表相比，植被是否会增加或减少蒸发量，文献尚无定论。看来，这种影响可能在某种程度上取决于水体的大小。文献研究表明，植被会减少大面积地表的蒸发量，但对较小表面积的影响较小。然而，很有可能的是，在较有限范围的水体表面上引入植被可能会增加其水分蒸发失水但前提是植被保持健康、健壮的状态。因此，植被的存在所产生的影响似乎从一种节约用水增加蒸发的机理。在任何一种情况下，潜在的影响似乎都相当大，据报道，在极端条件下，植被覆盖与开放水蒸发的比率在0.38至4.5之间。在大多数情况下，这个比率应该更接近于统一。

体积减少

正如标题所暗示的那样，我们现在将把注意力集中在那些旨在减少最终形式的体积的技术上污泥。脱水或者说，浓缩技术在浓缩废物方面只能给我们带来目前的效果。最终，我们必须找到处理或利用这些废物的方法。稍后我们将讨论应用程序。当务之急是我们如何减少所谓的“干”污泥的体积，在固体含量从30%到60%不等，甚至进一步。

焚烧

在所有类型的焚化炉中，燃烧产生的气体必须被带到并保持在1250°F到1400°F的温度下，直到它们完全燃烧。这对于防止烟囱排放产生的异味至关重要。还需要保持有效地去除烟囱排放的粉尘、飞灰和煤烟。这可以通过沉降室、离心分离器或科特雷尔电除尘器来完成。选择取决于工厂位置所需的去除效率程度。所有污泥的种类如初级、次级、生污泥或消化污泥，可干燥和燃烧。生主要的污泥大约70%挥发性固体每磅含有约7800英热单位的干固体，一旦开始燃烧就会在没有补充燃料的情况下燃烧，事实上，多余的热量通常是可用的。消化后的污泥可能需要也可能不需要补充燃料，这取决于滤饼的水分含量和挥发性固体的百分比或消化程度。生活性污泥一般需要补充燃料进行干燥和燃烧。在所有情况下，补充燃料是必要的，以开始操作，直到固体的燃烧已经建立。

焚烧污泥已在世界各地，特别是在大型工厂受到欢迎。它具有经济、无异味、不受天气影响、大大减少待处理的最终产品的体积和重量等优点。有一个污水处理厂的最小规模，低于该规模焚烧是不经济的。必须有足够的污泥，以合理使用昂贵的设备。操作焚化炉的困难之一是处理的污泥吨位和湿度的变化。

在这个过程中有两种主要的焚化炉技术。它们是(1)多缸焚烧炉和(2)流化床焚烧炉。焚化炉通常是污泥处理系统包括污泥浓缩浸渍、脱水(如真空过滤机离心机，或压滤机)、焚化炉进料系统、空气污染控制装置、灰处理设施和相关的自动控制装置。焚化炉的运行不能与这些其他系统组件隔离开来。特别重要的是浓缩和脱水过程的操作，因为污泥的水分含量是影响焚烧炉燃料消耗的主要变量。

焚烧可以被认为是通过加热使材料的惰性成分完全破坏。这种被破坏的物质是废物(即污泥)。污水污泥作为污泥饼通常含有55 - 85%的水分。它不能燃烧，直到水分含量已减少到不超过30%。焚烧的目的是将污泥饼减少到其最小体积，作为无菌灰。焚烧必须达到三个目标:

3.晒干泥饼;

4.通过燃烧破坏挥发性成分，并且

5.产生无菌残留物或灰。

污水处理厂使用的焚烧炉有四种基本类型。它们是多缸焚烧炉、流化床焚烧炉、电炉和旋风炉。每个系统都有自己独特的焚烧方法，虽然一个系统可能更具成本效益，但另一个系统可能对环境产生更大的影响。

多炉缸焚烧炉的基本结构和特点如图23所示。由于其低灰排放，该焚烧炉是美国处理污水污泥最普遍的焚烧炉技术。污泥饼从顶部进入炉内。熔炉的内部由一系列圆形耐火炉组成，它们一个叠在另一个上面。一个炉子通常有5到9个炉膛。一个垂直的轴，位于熔炉的中心，有一些带有牙齿的手臂，以便通过机械装置移动污泥。每只手臂都在一层炉膛之上。每个炉膛上的齿搅动污泥，使污泥的新表面暴露在炉内的气流中。当污泥从一个炉膛落到另一个炉膛时，它又有新的表面暴露在高温气体中。在焚化炉的顶部有一个排烟道气的出口污泥焚烧。在炉子的底部有一个放灰的出口。

流化床焚烧炉的基本配置和特点如图24所示。这项技术早在20世纪60年代初就出现了。在该系统中，空气在流化空气入口以3.5至5 psig的压力引入。空气通过支撑砂土的网格中的开口，形成砂土床的流态化。污泥饼被引入到床上。必须仔细控制流化气流，以防止污泥浮在床上。流态化提供了空气与污泥表面的最大接触，以达到最佳燃烧效果。干燥过程几乎是瞬间的。湿气一进入热床就瞬间变成蒸汽。该系统的一些优点是，砂层作为一个散热器，因此在关闭后，热量损失最小。 With this heat containment, the system will allow startup after a weekend shutdown with need for only one or two hours of heating. The sand bed should be at least 1200° F when operating.

图23。多底炉的截面

图25。辐射热(电)焚烧方案。

电炉的基本特征如图25所示。电炉基本上是一个传送带系统，通过一个长矩形内衬耐火材料的室。热是由炉内的电红外加热元件提供的。冷却空气防止加热器附近出现局部热点，并在炉内用作二次燃烧空气。输送带由连续编织钢丝网制成，选用钢合金，可承受1300至1500°F的温度。皮带上的污泥立即平整为一英寸。皮带速度的设计是为了在没有搅拌的情况下提供污泥的燃尽。

旋风炉的基本特征如图26所示。旋风炉是一个单炉膛单元，炉膛移动，而炉齿是静止的。污泥被移动到炉膛的中心，在那里它作为灰排出。该炉是一个内衬耐火材料的圆柱形外壳，顶部为圆顶。立即引入补充燃料加热的空气会产生剧烈的旋转模式，从而提供空气和污泥饲料的良好混合。空气，后来变成烟道气，垂直旋转上升气旋流通过在注定的屋顶中心的排烟道。这些炉的一个优点是它们相对较小，可以在一小时内置于工作温度下运行。

图26。举例说明旋风炉

在这个阶段，我们要问的一个好问题是，污泥处理厂如何处理从炉中排放出来的灰?当灰烬落入潮湿的坑中时，水的进入会产生湍流。这种湍流是必要的，这样灰烬就不会聚集起来。这些含有火山灰的水被泵入一个蓄水池或泻湖，至少停留6小时。在此期间，95%的灰将沉降到底部，溢出的灰将被带回处理厂。至少要有两个泻湖，其中一个用来容纳灰水排出，另一个用于干燥。干燥后，灰被拖到垃圾填埋场或用于混凝土。将一份灰烬与四份水泥混合，可以产生一种强度没有损失的缓慢凝结混凝土。

焚烧对环境的一个严重影响是对空气的影响。焚化炉排放的烟雾或烟气应为无色的。烟气是一种主要由氮、二氧化碳和氧气组成的排放物。气体中有微量的氯化物和硫化物，如果这些含量过高，就有可能导致腐蚀。关于排放物的颜色，如果排放物中有大量的颗粒物，就会通过颜色来检测。溪流可以从黑色到白色的外观，将有一个浅黄色到深棕色的踪迹。排放物也应该没有可辨别的气味，并且由于在财产线上的焚化炉操作，应该没有可检测到的噪音。不幸的是，有色排放和气味问题确实发生了，处理厂采取了适当的措施来纠正它。空气污染控制是增加这些技术成本的关键因素。对这些技术选择和需求的讨论相当广泛，超出了本卷的范围。 There are some good references cited at the end of this chapter where you can gain valuable information from.

当处理焚化炉时，从操作的角度来看，燃料通常是过程中最昂贵的部分。应该事先计算出一个比率，代表投入污泥量所使用的燃料量。如果燃料消耗量有显著的变化，这可能意味着燃料供应系统、焚化炉的气流出现了问题，或者需要进行大规模的炉膛清洗。最低的运行和设备维护成本是污泥焚烧的另一个经济参数。预防性维护是降低运营成本的一个最重要的因素。每半年或每季度的任命必须安排，以便有时间完成炉子检查和清洁(称为“周转”)。在美国，没有对你的炉子至少半年检查一次是违反联邦法律的。以下(表2)是每个焚化炉的成本细目。从本质上讲，成本可以与一个基本参数有关，即污泥中的水分含量越低，焚烧炉的运行成本就越低。此外，焚化炉是根据污泥的湿度水平来购买的。 Some incinerators can burn out sludge with 20% moisture levels and some cannot. Table 4 provides some costs for the four basic incinerators plus installation:

表4。焚化的估计经济效益。

焚化炉型	能力,磅/小时	污泥含水率，%	安装成本(美元)
多炉底炉	7000	0	11000000年
流化床焚烧炉	1000	0	900，000
	2900	20.	1600000年
电炉	2400	30.	1、3000、000
	2400	0	950000年
气旋焚化炉	2000	20.	1000000年

设计成本将是焚化炉成本加上安装费用的函数，通常在4 - 7%的范围内。该费用应增加一倍，以包括工程建设期间的工程服务。应该注意的是，电炉启动所需的功率导致连接负载很大。在国内电力需求收费高的地区，这种系统在经济上是不切实际的。

关于焚烧的一些最后评论

高温工艺已被用于市政垃圾的焚烧或燃烧废水固体从20世纪初开始。自从采用工业燃烧以来，这些工艺的普及程度波动很大。30年前，废水固体燃烧既实用又便宜。固体很容易脱水，燃烧所需的燃料又便宜又充足。此外，空气-排放标准几乎不存在。今天，废水固体更加复杂，包括来自二级和高级废物处理过程的污泥。这些污泥更难脱水，因此增加了燃烧所需的燃料。由于环境问题，空气质量和能源危机在美国，使用高温过程燃烧城市固体正在被仔细审查。更有效的固体脱水工艺和燃烧技术的进步重新引起了人们对高温工艺在特定应用中的使用的兴趣。

在可用土地稀缺、对土地处置有严格要求、需要销毁有毒物质、或存在单独利用固体废水或与城市垃圾结合回收能源的潜力的地方，应考虑采用高温工艺。与其他方法相比，高温工艺具有潜在的优势，包括:

•最大体积减小。将湿污泥饼的体积和重量减少约95%，从而减少处置要求。

•解毒。破坏或减少可能产生的有毒物质

•能量恢复。潜在地通过燃烧废物回收能源，从而减少能源的总消耗。

高温工艺的缺点包括:

•成本。资本和操作和维护成本，包括补充燃料的成本，通常高于其他处置替代方案。

•操作问题。高温作业对维护的要求很高，并且会降低设备的可靠性。

•人力资源。高温工艺需要高技能和经验丰富的操作人员。在许多地方，为了吸引适当的人员，可能必须提高市政工资和经营者地位。

•环境影响。排放到大气(微粒和其他有毒或有害排放物)、地表水(洗涤水)和土地(炉渣)可能需要广泛的处理以确保保护

燃烧是燃料中可燃元素的快速放热氧化。焚烧是完全燃烧。经典的热解是破坏性蒸馏，还原，或热裂解以及在没有氧气的情况下，有机物在热和/或压力下的冷凝。部分热解或缺气燃烧是一种不完全燃烧，发生在提供的氧气不足以满足燃烧要求的情况下。每个流程的基本元素如图27所示。固体废水的燃烧，分为两步

在污泥焚烧计算中通常使用的值是每磅可燃物10,000 Btu。清楚地了解可燃物的含义是很重要的。对于燃烧过程，分析固体燃料的挥发性固体和总可燃物。两个测量值的差值就是固定碳。挥发性固体是通过在没有空气的情况下加热燃料来测定的。总可燃物是通过在1336°F(725°C)点火来确定的。重量损失的差异是固定碳。在卫生工程中使用的挥发性固体测定中，污泥在空气中加热至1021°F(550°C)。该测量值高于燃料的挥发性固体测量值，并包括固定碳。数值上与可燃物测量值基本一致。如果在燃料工程师的意义上使用挥发性固体，则在其后面附加说明名称/用途。如果使用挥发性固体或挥发物这一术语而没有指定，它将表示卫生工程用途，并将与可燃物同义使用。 The amount of释放热量从一个给定的污泥是一个函数的数量和类型的可燃元素存在。

可燃精灵Hi NTS。(«金融交易税。

MOISTUfil

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水分，过量空气。PARTICUUUES。不,。好，好，好，好。完全燃烧产物

A5H(相对惰性)(Al INCíNEHATtON完全燃烧!

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可燃!

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水分，微粒，KO, sox, MC, CO. CO.，。凝析油(焦油)，其他高级碳氢化合物

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水分。颗粒,没有”。[10，] MC, CO，， CO.凝析油[j]。其他不完全燃烧产物

残渣(可为i * to xk可燃!)空气燃烧(缺氧)

水分。颗粒,没有”。[10，] MC, CO，， CO.凝析油[j]。其他不完全燃烧产物

可燃废气

残渣(可为i * to xk可燃!)空气燃烧(缺氧)

图27所示。高温过程的基本要素。

污泥和大多数可用的补充燃料中的主要可燃元素是固定的碳、氢和硫。由于游离硫很少在污水污泥中显著存在，并且由于硫在燃料中的含量有限，因此在计算中可以忽略硫对燃烧反应的贡献，而不会影响准确性。同样，金属的氧化对热平衡的贡献很小，可以忽略不计。含有大量可燃物质的固体(例如，油脂和浮渣)具有很高的燃料价值。那些含有大量惰性物质(例如，砂砾或化学沉淀物)的燃料值较低。化学沉淀物在进行高温分解时也可能产生可观的热需求。这进一步降低了它们的有效燃料价值。表5提供了燃烧过程中发生的典型化学反应的摘要，以及反应的热值。

表5所示。燃烧过程中发生的化学反应;

反应	反应热值高
C + o2 co2	- 14100 Btu/磅C
C + Vz01 CO	- 4000 Btu/磅C
CO + Vi02 co2	- 4400 Btu/Lbs CO
H2 + 1/ 202 - vh2o	-61,100 Btu/Lbs H2
Ch4 + 202 - vc02 + 2h20	-23,900 Btu/Lbs CH4
2h2s + 302 2so2 + 2h20	- 7100 Btu/Lbs硫化氢
C + H20(气体)CO + H2	- 4700 Btu/Lbs
污泥可燃物- 100二氧化碳+ 20	-10,000 Btu/Lbs可燃物

以下是估算或计算污泥热值的实验方法:

•最终分析-用于确定基本饲料成分量的分析。这些成分是水分、氧、碳、氢、硫、氮和灰。此外，它是典型的确定氯化物和其他元素，可能有助于空气排放或灰处理问题。一旦最终分析完成，就可以用独龙公式来估算污泥的热值，独龙公式为:

Btu/Lbs = 14.544℃+ 62,208(H2 - 02/8) + 4,050S (30)

其中，C、H2、02、S为最终分析确定的各元素的质量分数。这个公式不考虑化学条件下或物理条件下发生的吸热化学反应化学污泥。终极分析主要用于发展物料平衡，由此可以得到热平衡。

•近似分析-一种相对低成本的分析，其中测定水分含量，挥发性可燃物，固定碳和灰分。污泥的燃料价值是按其各组分燃料价值的加权平均值计算的。

•量热法-这是一种直接的方法，其中热值是用炸弹量热计实验确定的。大约1克材料在密封的浸没容器中燃烧。燃烧热是通过注意水浴的温升来确定的。必须取几个样品，然后将其合成以获得具有代表性的1克样品。应该运行几个测试，并且结果必须由有经验的分析人员解释。新的炸弹量热计可以使用高达25克的样品，在可能的情况下应使用这种类型的单位。

上述试验给出了污泥的大致燃料值，并允许设计者进行模拟焚化炉运行的计算。如果要处理一种特殊的污泥，或使用不寻常的操作条件，建议进行中试。许多制造商都有特别适合中试的测试炉。

湿空气氧化

当有机污泥被加热时，热量会使水从污泥中逸出。热处理系统释放在污泥的细胞结构内结合的水，从而改善污泥的脱水和增稠特性。氧化过程通过湿法焚烧(氧化)进一步将污泥降为灰。污泥被磨成可控制的颗粒大小，泵送至约300 psi的压力。在污泥中加入压缩空气(湿空气氧化只有)，通过与处理过的污泥进行热交换和直接蒸汽注入，将混合物加热到约350°F的温度，然后在所需的温度和压力下在反应器中进行处理(煮熟)。经过热处理的污泥通过与进入的污泥进行热交换而冷却。处理后的污泥在脱水前从上清液中沉淀。气体释放出来在分离步骤中，通过650至705°F的催化加力燃烧器或通过其他方式除臭。在某些情况下，这些气体已经通过扩散空气系统返回曝气盆地除臭。通过在更高的温度(450至640°F)和更高的压力(1200至1600 psig)下操作，同样的基本过程用于污泥的湿空气氧化。湿式空气氧化(WAO)工艺是基于这样一个事实，即任何能够燃烧的物质都可以在250°F到700°F之间的温度下在水的存在下氧化。湿式空气氧化不需要像传统空气燃烧工艺那样预先脱水或干燥。然而，氧化灰必须从水中分离真空过滤离心或其他固体分离技术。

湿空气氧化(也称为液相热氧化)并不是一项新技术;它已经存在了四十多年，在污水处理设施中已经显示出巨大的潜力。尽管如此，仍有一些非常重要的问题有待解决湿法氧化过程可以扩大:许多重要的有害化合物的氧化动力学尚不可用，仅举其中一种。然而，通常在公开文献中报道的仅预测母体化合物消失率的动力学模型是不够的;我们需要的是一个能够预测废水中存在的所有有机物种完全转化的模型。这种模型必须依赖于总有机碳(TOC)等集总参数的使用，化学需氧量),生化需氧量)。为了指出与设计完善的亚临界湿式氧化反应器相关的反应工程问题，可以假设TOC的减少与反应物、有机化合物和氧气都是线性相关的。当氧气大量过剩时，该氧化反应可视为伪一级反应，其Hatta数定义为:

Ha = (D02k*CT0C) " 4/kL (31)

当Ha2 > > 1时，整个氧化反应发生在液膜内，当Ha2 < < 1时，大部分反应发生在液膜外，即在体液相中。在后一种情况下，液体体积控制着速率，而界面面积的增加没有任何好处。然而，Hatta数是一个标准，它告诉我们氧化是否会发生在大块液相中，因此需要大量的液体，或者完全在边界层中，这需要提供大界面面积的接触装置。为了运用哈塔数原理，在复杂反应系统中，如废水中有机物的氧化，必须通过将具有相似反应性的物种集中在一起来减少多维空间。出于动力学分析和设计的目的，废水中最初存在或在氧化过程中产生的物种被方便地分为至少三组:(i)原始化合物和相对不稳定的中间体，(ii)高分子质量有机酸，(iii)低分子质量有机酸。正如已经证明的那样催化裂化，集总氧化动力学在许多情况下也服从幂律形式，指数为a连续搅拌罐式反应器(CSTR)低于a平推流反应器(PFR)或间歇式反应器(BR)。已经证明，在间歇式体系中，反应性有机物混合物的动力学行为是由最难熔的块状物(即低分子质量酸的块状物)控制的，而CSTR则不是这样。因此，由BR数据开发的集总动力学不能用于预测CSTR中的TOC转化。

催化湿式空气氧化(CWAO)工艺能够将所有有机污染物最终转化为二氧化碳和水，还可以去除可氧化的无机成分，如氰化物和氨。该工艺使用空气作为氧化剂，将其与废水混合，并在高温高压下通过催化剂。如果不需要完全去除COD，可以降低风量、温度和压力，从而降低运行成本。对于高度浓缩的废水，CWAO特别具有成本效益

(化学需氧量10,000至100,000毫克/升以上)或含有不易生物降解或对生物处理系统有毒的成分。CWAO处理工厂还具有无人值守操作高度自动化的优势，占地面积相对较小，并且能够处理不同的流出流量和成分。与其他高级氧化工艺或处理轻度污染废水(COD小于约5,000 mg/ l)的生物工艺相比，该工艺的成本效益不高。

CWAO工艺是湿式空气氧化(WAO)工艺的发展。有机和一些无机污染物在液相中通过与高压空气接触而被氧化，温度通常在120°C和310°C之间。

在CWAO工艺中，液相和高压空气共电流通过固定床催化剂。在反应温度(通常约15-60巴)下，操作压力保持在远高于水的饱和压力，以便反应在液相中进行。这使得氧化过程可以在比焚烧所需的温度更低的温度下进行。停留时间为30分钟至90分钟，化学需氧量去除率通常可达75%至99%左右。催化剂的作用是提供比WAO在可比条件下获得的更高程度的COD去除率(去除率可达到99%以上)，或减少停留时间。有机化合物在较高温度下可转化为二氧化碳和水;氮和硫杂原子转化为分子氮和硫酸盐。当COD水平约为10,000 mg/1时，该过程变为自生过程，该系统仅在启动时需要外部能量。湿空气氧化过程的简化流程图如图28所示。典型的湿式氧化应用的进料流量为每列1至45毫升/小时(5至100 gpm)，化学需氧量(COD)在10,000至100,000毫克/升之间。 Wet air oxidation can involve any or all of the following reactions:

有机物+ 02 -> co2 + H20 + RCOOH

硫类+ 02 -> S04'2

有机CI + 02 -> CI1 + co2 + RCOOH

有机N + 02 -> NH4+1 + co2 + RCOOH

磷+ 02 -> P04 3

湿氧化是在水环境中使用氧气(空气)作为氧化剂对可溶性或悬浮的可氧化组分进行氧化。当空气被用作氧气的来源时，这个过程被称为湿空气氧化(WAO)。氧化反应在升高的温度和压力下发生。

OxKSiable

Exchangtr

泵

0标识Off-Oi*

. pcv

空气压缩机

0 xi3z«d废水

0 xi3z«d废水

图28。湿式空气氧化(WAO)工艺方案。

请注意，RCOOH表示短链有机酸，如醋酸，它构成了典型湿式氧化出水中残余氧化中间体的主要部分。湿式氧化液体流出物的特性包括:可忽略的氮氧化物和二氧化硫，可忽略的颗粒物质，以及一些挥发性有机化合物，取决于废物。湿式氧化是一项成熟的技术，具有悠久的发展和商业化历史。湿式氧化法适用于多种类型的废物，商业上用于处理高强度工业废水、乙烯和炼油厂废水废碱液污泥。我们应该提到与WAO流程一起使用的另外两个流程。首先是热能污泥处理/低压氧化(LPO)。热污泥调理是用来调理的生物污泥脱水。在175 ~ 200°C(350 ~ 400°F)的温度下完成热调节，低温允许低操作压力。热调节是市政最常用的污水处理污泥。它也被应用于工业污泥处理。该技术适用于任何难以脱水或含有致病成分的有机污泥。LPO工艺将污泥加热到生物固体分解的程度，释放出困在细胞结构中的大部分水，从而使压滤机、真空过滤器、带式压滤机和其他脱水技术更有效地发挥作用。该过程与脱水一起实现污泥体积减少90%至95%，同时破坏污泥中的任何病原体。该流程的示意图如图29所示。与WAO结合使用的第二个过程是湿空气再生。这是一种在水中的液相反应，利用溶解氧氧化吸附在废碳浆中的污染物和生物固体，同时再生粉末状活性炭。再生在400至500°F的中等温度和700至1000 psig的压力下进行。该工艺将有机污染物转化为二氧化碳、水和可生物降解的短链有机酸;吸附的无机成分，如重金属，可以转化为稳定的、非浸出的形式，可以从再生碳中分离出来。 The technology can be more cost and能源效率与焚烧相比，再生是在没有NO, SO或颗粒空气排放的泥浆中完成的。

图29。低压氧化过程示意图

这里有一些你需要记住的重要术语

身体:生物需氧量COD:化学需氧量

水热氧化法:在高温下对水基进行氧化/还原的过程。水热氧化过程的例子包括:

湿式氧化(WO):利用空气中的氧气、纯氧或富氧、过氧化氢、硝酸或其他氧化剂作为氧化剂源，对水中的可氧化物质进行氧化的过程。氧化过程在亚临界温度(<374℃)下进行。

湿式空气氧化(WAO):以空气为氧气源的湿式氧化。

超临界水氧化(SCWO):在温度大于374°C(705°F)和压力大于221 bar (3204 psig)的超临界水中发生湿氧化。

一些需要你记住的重要术语

水热处理工艺:涉及水解或在高温下对水基进行氧化/还原的工艺。

SCWO:超临界水氧化TKN:总凯氏定氮TOC:总有机碳TSS:总悬浮固体WAO:湿空气氧化

水解的应用

除了WAO工艺外，水解，一种类似于湿式氧化的技术，可以应用于氧不是必需反应物的废水处理。在水解中，废水和污泥的某些成分可以在高温和高压下直接与水反应，产生经过处理的出水，该出水可以解毒或满足所需的处理目标。含有氰化物、磷或其他可水解成分的废水和污泥，可以在不添加氧化剂的情况下通过水解处理。氰化物与水反应生成甲酸离子和氨。磷能与水反应生成物质磷酸离子。各种其他废水成分也可以通过水解处理，以产生环保产品。当用作废水处理工艺时，通常采用水解作为预处理步骤，然后是抛光步骤，例如生物处理。常见的水解反应包括:

Cn + 2h20 nh3 + hco2 "

P4 + 3CaO + 3H20 PH3 + 3CaHP02

污泥体积缩小后，最终会发生什么

边栏讨论为我们提供了过去几百页所涵盖的废水处理总体方案的摘要。在一天结束的时候，我们剩下的是最终的污泥。如果我们选择焚烧，我们还有固体废物剩下的要处理了，阿什。如果我们选择另一条减少污泥量的途径，我们仍然有固体废渣要处理。污泥没有最终的毁灭，只有最终的污泥留给我们。我们需要设计的最后一个工程解决方案是如何最终处理这些废物。它简单地归结为我们是选择所谓的污染预防相关技术，还是选择固体废物的最终处置方案。在其余部分中，我们将探讨可用的选项。

选项概述

废水处理产生的固体可能含有原来在废水中含有的高浓度污染物。必须对这些固体的适当处置给予极大关注，以保护环境。如果做不到这一点，可能会导致原始污染物在空气中的转移废物流到最后的处置地点，在那里他们可能再次自由地污染环境，并可能使公众处于危险之中。一个更合理的方法来最终固体处理是查看污泥

固液分离技术综述

作为一种可以回收或再利用的资源。这个概念体现了防止污染的精神。

悬架

终极固体，

A -添加添加剂

悬架

清洁Walcr

清洁Walcr

如前所述，处理厂产生的所有污泥(无论是污水还是工业污泥)最终都必须处理掉。如前所述的处理过程可能会减少其体积或改变其特性以方便其处置，但仍会留下残留物，在大多数情况下必须从工厂现场清除。与处理厂排出的液体污水一样，处理污泥的方法主要有两种:

在水中处理，在陆地上处理。

终极固体，

无论污泥是否经过处理以促进或允许所选的处置方法，这一点都适用。之前

A -添加添加剂详细讨论了具体的选项，让我们先看一下每个选项的总体情况。

在水中处理是一个可以考虑的选择。这是一种经济但不常用的方法，因为它取决于是否有足够的水体允许这样做。在一些沿海城市，未经处理或经过消化的污泥被泵送到驳船上，运往大海(这里讨论的严格意义上是污水)，然后倾倒在离海岸足够远的深水中，以提供巨大的稀释系数，防止对海岸产生任何不良影响。在过去几年中，污染负荷问题日益严重，远远超过安全标准，影响到长岛南岸的海滩，促使海滩对公众关闭。其中一些污染负荷归因于近海污泥驳船作业中沉积到岸上的污泥。在驳船出海的地方，一些处理的价值，如增稠或消化，取决于处理的相对成本和通过驳船减少体积而节省的成本，或消化产生的气体的价值。总的来说，这是一个对环境不友好的选择，底线是它和直接填埋没有什么不同，实际上可能对环境造成更大的破坏。它简单明了，是一种带有折衷的终端解决方案。

土地处置可包括下列方法:

继续阅读:什么是回报期

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