时间：2024-01-30 15:05:09
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇污泥处理意义，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
本文对根据我国城市污水处理发展的现状，提出应该重视污水污泥厌氧处理新工艺开发和城市污水污泥厌氧处理工艺落后于厌氧污水处理工艺发展，甚至落后于工业废水相关(污泥处理)领域发展的论断。通过对于厌氧处理工艺的综述研究，认为污泥厌氧工艺开发，应该将现有的相关成熟技术最大程度的集成和整合。研究集中突破整合过程中的技术难点和关键技术，从而提出了多级厌氧处理工艺。本研究在理论分析和实验研究的基础上，以城市污泥为对象进行了多级厌氧消化工艺的实验研究，并在工程上进行验证。结果证实工艺是可行的，可使污泥在较短的总停留时间(T=7d)达到稳定化。
关键词：污水污泥 稳定性 厌氧和水解
一、概述
近年来，在国家财力有限的情况下，国家连续几年发行国债加大基础设施的投入。其中投入大量人力、物力和财力修建了城市污水处理厂，在大量新建的城市污水处理厂中，污泥处理问题应该得到到足够的重视。在污泥处理技术中污泥厌氧消化的投资高，污泥处理费用约占污水处理厂投资和运行费用的20-40%，并且污泥厌氧消化处理技术较复杂。在我国仅有的十几座污泥消化池中，能够正常运行的为数不多，有些池子根本就没有运行。所以，这导致近年来国内在中小型(甚至大型)污水处理厂大多采用国外引进的延时曝气氧化沟、SBR等工艺。延时曝气是一种低负荷工艺，对于我国这样一个资源不足、人口众多的发展中国家，是否适合推广这种低负荷的活性污泥工艺是值得推敲的问题。
首先，低负荷的曝气池的池容和设备是中、高负荷活性污泥工艺的几倍，相应的投资要高几倍；其次，延时曝气对污泥采用好氧稳定，能耗比中、高负荷活性污泥工艺要高40～50%左右，延时曝气增加了能耗一方面带来了直接运行费的增加，同时还要增加间接投资；据资料报道目前每kW发电能力脱硫需要投资1000美元，则每万吨延时曝气污水处理系统，增加电耗所需的脱硫投资要70万元。如果按脱硫投资为电站投资10%计，则电厂增加投资为700万元，这接近污水处理单位投资的50%。从可持续发展角度讲，大规模的采用延时曝气的低负荷工艺是不适合中国国情的。
所以，对污泥的处理技术必须予以充分的重视，能否解决好污泥问题是污水净化成功与否的决定性因素之一；另外，采用高效、低耗污水处理工艺的关键之一是解决城市污水厂污泥处理技术，可以讲在今后我国城市污水工艺的技术进步，在很大程度上取决于污泥处理和利用技术的进步。为了解决这一问题有必要加强污泥处理与利用的研究。
二、城市污水污泥的研究进展
1、两相消化理论
目前世界各国在污泥处理的领域仍以污泥厌氧消化工艺为主。厌氧消化工艺是在四、五十年代开发的成熟的污泥处理工艺。英国在1977年调查的98个城市污水处理厂中有73个建有污泥消化池。美国建有污泥消化池的污水处理厂总数为4286个。欧美各国多数污水处理厂都建有污泥消化池。这种工艺水力停留时间长，一般停留时间的设计标准是20-30天。为防止短路和加热，需设置搅拌和加温设备。
美国犹他大学Ghosh教授，从70年代开始了污泥二相消化研究， 从微生物生长特点，生长动力学等方面从事了大量的研究， 在基础研究的角度上，证明了二相工艺的优越性。但其采用的处理构筑物仍然为传统完全混合式的消化池，所以在停留时间， 减少投资等方面没有取得突破性的进展。自从Ghosh等人提出二相消化工艺以来，国内外在这一领域进行了不少研究。我国广州能源所、成都生物所、清华大学等地均在有机废水和农业废弃物方面进行了大量的工作，上海市政设计院也对城市污水污泥的二相净化作了大量研究。
2、厌氧技术的发展
在70年代末期各种新型厌氧工艺得到发展，例如厌氧滤池(AF)，上流式厌氧污泥床反应器(UASB)和厌氧流化床(FB)等。这些反应器的一个共同的特点是可将固体停留时间与水力停留时间相分离，使固体停留时间长达上百天。这使厌氧处理高浓度污水的停留时间从过去的几天或几十天可以缩短到几小时或几天。美国的康万尔大学Jewell教授利用厌氧接触膜膨胀床(AFEFB)反应器处理含纤维素废水时发现，该反应器处理纤维素固体基质只需传统消化池5%的池容即可达到相同的处理效果。北京环保所王凯军在改进的上流式污泥床(水解池)处理城市污水时，发现在水解池2-3h的停留时间下，在处理污水的同时，被截留的污泥50%以上得到了消化。因此，这一信息也许揭示了新的反应器在污泥处理上的巨大潜力，也是污泥处理工艺的发展方向。与污水厌氧处理领域的进展相比较，污泥厌氧领域的发展远远地落后于厌氧工艺本身的发展进程。对于城市污水污泥的处理，如何将厌氧工艺的成果应用到污泥处理领域是当前的主要课题。事实上，有理由认为从70年代后期研究者开发的各种新型的厌氧反应器，例如：UASB反应器、厌氧滤池、厌氧消化床等存在着巨大的开发潜力。其完全有可能成为处理污泥新型反应器或其组成单元之一。
3、相关领域的进展
事实上，对于城市污水污泥的处理，在厌氧技术迅速发展的今天，厌氧接触工艺已不是先进的工艺。在工业废水处理领域，近年来在高含悬浮物固体处理最为广泛的领域是酒精糟液的处理技术，南阳酒精厂COD浓度为25-30g/L，悬浮物浓度35g/L，pH4.5-5.0。采用两个5000m3/d的消化池并联运行，停留时间大约为10d。相当于负荷3.0kgCOD/m3.d，相当于悬浮物的负荷为2.0-3.0kgSS/m3.d。需要说明的是在城市需气量较多时，酒精糟液不通过固液分离直接进入消化池，COD负荷为5-6kgCOD/m3.d。厌氧消化COD、BOD5和SS处理效率分别为75.6%、90.8% 和45.5%。
污泥中温厌氧消化工艺的停留时间一般大于20d.(在20-30d的范围)。相当于悬浮物负荷为1.0-1.5kgSS/m3.d，COD负荷最多为2.0kgCOD/m3.d。从酒糟废液的处理能力和负荷而言，则大大高于城市污泥厌氧消化工艺。从这个意义上讲城市污水污泥的厌氧处理技术不但大大落后于厌氧处理技术的发展，而且还落后于厌氧工业废水处理技术的发展。
三、多级厌氧消化工艺
1、新工艺的构思
在对城市污水污泥特性和各种厌氧反应器了解的基础上，借鉴国内外的研究结果和带有共性的研究思路，新的城市污水污泥处理系统的思想是充分利用现有的成熟工艺的优点，将现有的成熟技术最大程度的整合，集中突破技术整合过程中的技术难点和关键。并将治污、产气、综合利用三者相结合，使废物资源化、环境效益与经济效益和社会效益相统一。具体工艺的基本思想是分为如下三个处理阶段。
1) 第一级处理阶段是液化和分离装置
第一级反应器应该具有将固体和液体状态的废弃物部分液化(水解和酸化)的功能。其中液化的污染物去UASB反应器(为第二级处理的一部分)，固体部分根据需要进行进一步消化或直接脱水处理。可采用加温完全混合式反应器(CSTR)作为酸化反应器，采用CSTR反应器的优点是反应器采用完全混合式，由于不产气可以采用不密封或不收集沼气的反应器。
2) 第二级处理阶段
第二级处理包括一个固液分离装置，没有液化的固体部分可采用机械或上流式中间分离装置或设施。中间分离的主要功能是达到固液分离的目的，保证出水中悬浮物含量少，有机酸浓度高，为后续的UASB厌氧处理提供有利的条件。分离后的固体可被进一步干化或堆肥并作为肥料或有机复合肥料的原料。
3) 第三级处理阶段
在第二阶段的固液分离装置应该去除大部分(80-90%)的悬浮物，使得污泥转变为简单污水。城市污泥经CSTR反应器酸化后出水中含有高浓度VFA，需要有高负荷去除率的反应器作为产甲烷反应器。UASB反应器在处理进水稳定且悬浮物含量低的水有一定的优势，而且UASB在世界范围内的应用相当广泛，已有很多的运行经验。
2、实验流程
CSTR反应器有效容积为20L，反应控制在恒温和搅拌的条件下。物料在CSTR反应器中进行水解、酸化反应，反应器后接一上流式中间分离池(有效容积为5L)，上流式中间分离池的作用是分离在CSTR反应器内产生的有机酸。采用UASB反应器出水回流洗脱方法。经液化后的水在UASB反应器内充分地降解，产气经水封后由转子流量计测定产率，水则排到排水槽内，部分出水回流到中间分离池(图1)。
实验采用分批投料，连续运行的方式，实验温度保持在中温35℃。实验采用的污泥为高碑店污水处理厂的污水污泥，其污泥有机物含量较低VSS/TSS=45%。根据实验的进展逐步改变运行条件，提高负荷率和缩短停留时间，并考察反应器的运行情况。在稳定条件下重点考察两组实验条件，即：CSTR=10d，中间分离池=1d，UASB=1d；另一组为：CSTR=5d，沉淀回流池=1d，UASB=1d。
3、结果与讨论
由于污泥消化过程污泥培养阶段耗时较长，在启动的初期的监测数据没有实际的意义。整个过程的各个反应器的停留时间和有机负荷的变化见图2。从停留时间和有机负荷提高的情况来看，酸化池的有机负荷最终提高到15kgCOD/m3.d。而UASB的负荷稳定在5kgCOD/m3.d。
在整个运行运行期间，作为最终出水UASB反应器的COD和SS去除率和出水浓度与反应器的停留时间有着密切地联系(图3a)。当总停留时间(T)为7d时，COD的去除率在85%左右，SS的去除率在80～85%之间；而当T＝12d时，COD及SS去除率一直保持在95%以上。
由图3b可见，CSTR的HRT＝5d时，CODd/CODt在35～40%左右，污泥液化效果明显；而当HRT＝10d时，由于停留时间较长， CODd/CODt在55%以上。说明停留时间对污泥的液化效果影响很大。实验开始测定了污泥样品溶解性CODd值，进水CODd/CODt的比例为8.1%左右。从上面讨论可见，污泥在CSTR反应器中停留10d时，其进一步水解COD占总COD的50%，而当停留时间为5d时，水解COD的比例占总COD的30%左右。对比污泥稳定性指标，与厌氧消化工艺对比可知CSTR池停留时间HRT=5d，经过水解的污泥就可以达到相当的稳定化。因此，在以后的生产性实验中，取CSTR反应器的HRT=5d。
然而由图4a可见，VFA上升比例相对不高。进水中CODv/CODt的比例在7%左右；经5d液化后，CODv/CODt在25%左右，经10d液化，比例降到在20%以下。表明当CSTR反应器的停留时间延长，发生甲烷化反应。在最终UASB反应器中，厌氧主要在产甲烷阶段进行，CODv/CODd回落至5%左右。
由图4b可见，虽然两组实验的停留时间和负荷各不相同，但从实验的结果来看UASB的去除效率却基本相同，VFA的去除率为90%左右，对COD的去除率为83%左右。VFA的去除效率较好，产酸相产生的挥发酸基本在反应器中得到降解。COD的去除率不如VFA，这是因为UASB进水中，除了VFA外，还有一部分不溶性COD尚未水解为可溶性COD，这部分COD没有在反应器中得到去除。
5、新工艺的生产性应用
目前，工业废水和小型生活污水处理厂，普遍采用对好氧剩余污泥直接脱水的方法处理污泥。剩余活性污泥存在着耗药量大，脱水比较困难的缺点。北京市中日友好医院污水处理厂日处理水量为2000m3/d，原污泥的处置方案为活性污泥经浓缩后，运至城市污水污水处理厂消纳，但在实际运行过程中经常出现由于污泥无稳定出路，而影响污水处理厂运转的情况。为了使活性污泥得到稳定的处置，实际工程中采用的一体化设备如图5所示，各反应器的停留时间分别为：
反应器 污泥酸化池 中间分离池 UASB反应器 停留时间(d） 5 1 1
二沉池排出的剩余污泥首先排入污泥酸化池进行水解酸化处理，然后进入中间分离池，该池排出的上清液进入UASB反应器，进行高浓度、低悬浮物有机废水的降解；从中间分离池排出的污泥经测定已基本稳定化，污泥量较常规处理减少了三分之二，脱水性能大大改善；而且病菌和虫卵杀灭率达到99.99%，完全符合国家关于医院污水厂污水污泥无害化标准，从而彻底解决污泥消纳的问题。
四、结论
本文根据我国城市污水处理发展的现状，提出应该重视污水污泥厌氧处理新工艺开发和城市污水污泥厌氧处理工艺落后于厌氧污水处理工艺发展，甚至落后于工业废水相关(污泥处理)领域发展的论断。通过对于厌氧处理工艺的综述研究，认为污泥厌氧工艺开发，应该将现有的相关成熟技术最大程度的集成和整合。研究集中突破整合过程中的技术难点和关键技术，从而提出了多级厌氧处理工艺。本研究在理论分析和实验研究的基础上，以城市污泥为对象进行了多级厌氧消化工艺的实验研究，并在工程上进行验证。结果证实工艺是可行的，可使污泥在较短的总停留时间(T=7d)达到稳定化。
参考文献
1) Sam Ghose(1991)，Pilot-scale demonstration of two-phase anaerobic digestion of activated sludge. Wat. Sci. Tech. Vol.23，pp.1179-1188
2) Wang Kaijun(1994) Integrated Anaerobic and Aerobic Treatment of Sewage， Ph. D thesis， Wageningen Agricultural University， the Netherlands
3) Huang Ju-Chang， Bill T. Ray and Huang Yaojiang(1989)，Accelerated Sludge Digestion by Anaerobic Fluidized Beds: Bench-scale Study， In: Proc. Int. Conf. Water and Wastewater， pp.628
4) 王凯军(1996)，城市污水厌氧处理工艺与其中污泥稳定化问题研究，第四届海峡两岸环境研讨会，pp.21
5) 王凯军等(1998)，第二代污泥厌氧消化工艺研究，北京市环境保护科学研究院，研究报告
一、概述
随着我国经济建设的发展，城市污水与工业废水的排放量逐年增加。为了贯彻经济建设和环境保护必须同步发展的方针，污水处理工程必定会有相应的发展，在这种情况下，有效、经济、省能地解决污水处理问题，已是当今环境工程领域中最迫切需要研究的课题。实现这一目标的途径除了靠正确决策外，尚需依赖技术更新，新工艺的开发，资源、能源的合理利用等科学技术措施。
目前，污水处理工程基本上还是依靠消耗能量来改善环境质量的一项技术措施。但在能源有限的条件下，人们已经意识到，浪费能源的生产和生活方式必须彻底改变，现今评价工程设计优劣的立足点，已经开始转移到基建投资和运转管理的经济性，以及对能源利用的有效程度。因此，环境工程已不可避免地要与能源工程体系发生联系。
录求污水处理工程节能措施的技术途径颇多，而用机污水的厌氧生物处理技术则是重要途径之一。
厌氧生物处理是利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法不仅适用于高浓度有机废水，进水BOD浓度可达15000mg/l，也可适用于低浓度有机废水，包括城市废；厌氧生物处理法能耗低；有机容积负荷高，一般为5－10kgCOD/m3．d高的可达50kgCOD/m3．d；剩余污泥量少；产生的沼气可利用；营养需要量少；被降解的有机物种类多；能承受较大的负荷变化和水质变化。
显而易见，开发厌氧生物处理新工艺用来治理有机污水的污染，无疑是一种具有良好经济效益的方法。近年来，污水厌氧处理工艺发展十分迅速，各种新工艺、新方法不断出现，包括有厌氧接触法、升流式厌氧污泥床、档板式厌氧法、厌氧生物池、厌氧膨胀床和流化床、厌氧生物转盘等，目前升流式厌氧污泥床这种新工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点，运转及构筑物造价均有所下降，对于不同含固量污水的适应性也强，因而已越来越受到重视，国内外目前已设计和施工的这种工艺较多。
二、升流式厌氧污泥床工作原理
升流式厌氧污泥床有反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。
这种工艺的基本出发占在于：（1）为污泥絮凝提供有利的物理－－化学条件，使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能；（2）良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的扰动力。较大的絮体具有良好的沉淀性能，从而提高设备内的污泥浓度；（3）通过在污泥床设备内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入污泥床内。
三、厌氧污泥床内的流态和污泥分布
厌氧污泥床内的流态相当复杂，反应区内的流态与产气量和反应区高度相关，一般来说，反应区下部污泥层内，由于产气的结果，部分断面通过的气量较多，形成一股上升的气流，带动部分混合液（指污泥与水）作向上运动。与此同时，这股气、水流周围的介质则向下运动，造成逆向混合，这种流态造成水的短流。在远离这股上升气、水流的地方容易形成死角。在这些死角处也具有一定的产气量，形成污泥和水的缓慢而微弱的混合，所以说在污泥层内形成不同程度的混合区，这些混合区的大小与短流程度有关。悬浮层内混合液，由于气体币的运动带动液体以较高速度上升和下降，形成较强的混合。在产气量较少的情况下，有时污泥层与悬浮层有明显的界线，而在产气量较多的情况下，这个界面不明显。有关试验表明，在沉淀区内水流呈推流式，但沉淀区仍然还有死区和混合区。
厌氧污泥床内污泥浓度与设备的有机负荷率有关。是处理制糖废水试验时，升流式厌氧污泥床内污泥分布与负荷的关系。从图中可看出污泥层污泥浓度比悬浮层污泥浓度高，悬浮层的上下部分污泥浓度差较小，说明接近完全混合型流态，反应区内污泥的颁，当有机负荷很高时污泥层和悬浮层分界不明显。试验表明，污水通过底部0．4－0．6m的高度，已有90％的有机物被转化。由此可见厌氧污泥具有极高的活性，改变了长期以来认为厌氧处理过程进行缓慢的概念。在厌氧污泥中，积累有大量高活性的厌氧污泥是这种设备具有巨大处理能力的主要原因，而这又归于污泥具有良好的沉淀性能。
升流式厌氧污泥床具有高的容积有机负荷率，其主要原因是设备内，特别是污泥层内保有大量的厌氧污泥。工艺的稳定性和高效性很大程度上取决于生成具有优良沉降性能和很高甲烷活性的污泥，尤其是颗粒状污泥。与此相反，如果反应区内的污泥以松散的絮凝状体存在，往往出现污泥上浮流失，使厌氧污泥床不能在较高的负荷下稳定运行。
根据厌氧污泥床内污泥形成的形态和达到的COD容积负荷，可以将污泥颗粒化过程大致分为三个运行期：
（1）投产运行期：从接种污泥开始到污泥床内的COD容积负荷达到5kgCOD/m3．d左右，此运行期污泥沉降性能一般；
（2）颗粒污泥出现期：这一运行期的特点是有小颗粒污泥开始出现。当污泥床内的总SS量和总VSS量降至最低时本运行期即告结束，这一运行期污泥沉降性能不太好；
（3）颗粒污泥形成期：这一运行期的特点是颗粒污泥大量形成，由下至上逐步充满整个厌氧污泥床。当污泥床容积负荷达到16kgCOD/m3．d以上时，可以认为颗粒污泥已培养成熟。该运行期污泥沉降性很好。
五、污泥的流失与外部沉淀池的设置
在升流式厌氧泥床内虽有气液固三相分离器，混合液进入沉淀区前已把气体分离，但由于沉淀区内的污泥仍具有较高的产甲烷活性，继续在沉淀区内产气；或者由于冲击负荷及水质突然变化，可能使反应区内污泥膨胀，结果沉淀区固液分离不佳，发生污泥流失而影响了水质和污泥床中污泥浓度。为了减少出水所带的悬浮物进入水体，外部另设一沉淀池，沉淀下来的污泥回流到污泥床内。设外部沉淀池的好处是：（1）污泥回流可加速污泥的积累，缩短投产期；（2）去除悬浮物，改善出水水质；（3）当偶尔发生污泥大量上漂时，回收污泥保持工艺的稳定性；（4）回流污泥可作进一步分解，可减少剩余污泥量。
设外部沉淀池的升流式厌氧污床工艺流程。
六、升流式厌氧污泥床的设计
升流式厌氧污泥床的工艺设计主要是计算厌氧污泥床的容积、产气量、剩余污泥量、营养需要量.
升流式厌氧污泥床的池形状有圆形、方形、矩形。污泥床高度一般为3－8m，多用钢筋混凝土建造。当污水有机物浓度比较高时，需要的沉淀区面积小，反应区的面积可采用与沉淀区相同的面积和池形。当污水有机物浓度低时，需要的沉淀面积大，为了保证反应区的一定高度，反应区的面积不能太大时，则可采用反应区的面积小于沉淀区，即污泥床上部面积大于下部的池形。
气液固三相分离器是升流式厌氧污泥床的重要组成部分，它对污泥床的正常运行和获良好的出水水质起十分重要的作用，因此设计时应给予特别的重视。根据经验，三相分离器应满足以下几点要求：
1、混和液进入沉淀区之关，必须将其中的气泡予以脱出，防止气泡进入沉淀区影响沉淀；
2、沉淀器斜壁角度约为50o；
3、沉淀区的表面水力负荷应在0．7m3．h以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽低缝的流速不大于2m/h；
4、处于集气器的液一气界面上的污泥要很好地使之浸没于水中；
5、应防止集气器内产生大量泡沫。
第2、3两个条件可以通过适当选择沉淀器的深度－面积比来加以满足。对于低浓度污水，主要用限制表面水力负荷来控制；对于中等浓度和高浓度污水，在极高负荷下，单位横截面上释放的气体体积可能成为一个临界指标。但是直到现在国内外所取得的成果表明，只要负荷率不超过20kgCOD/m3．d，厌氧污泥床高度不大于10m，可以预料没有任何问题。
污泥与液体的分离基于污泥絮凝、沉淀和过滤作用。所以创造条件使污泥具有良好的絮凝、沉淀性能对于分离器的工作是具有重要意义。
特别注意是防止气泡进入沉淀区，要使固一液进入沉淀区之前就与气泡很好分离。在气－液表面上形成浮渣能迫使一些气泡进入沉淀区，所以在一些情况下必须考虑设置排放这些浮渣或破坏这些浮渣的设施。
如上所述，升流式厌氧污泥床的混合是靠上流的水流和发酵过程中产生的气泡来完成的。因此，一般采用多点进水，使进水均匀地分布在床断面上。
升流式厌氧污泥床容积的计算一般按有机物容积负荷或水力停留时间进行。设计时可通过试验决定参数或参考同类废水用的设计和运行参数。
七、升流式厌氧污泥床的启动
1、污泥的驯化
升流式套氧污泥床设备启动的最大困难是获得大量沉降性能良好的厌氧污泥。最好的办法加以驯化，一般需要3－6个月，如果靠设备自身积累，投产期可长达1－2年，初中表明，投加少量的载体，有利于厌氧菌的附着，促进初期颗粒污泥的形成；比重大的絮状污泥比轻的易于颗粒化；比甲烷活性高的厌氧污泥可缩短启动期。
2、启动操作要点
（1）最好一次投加足够量的接种污泥；
（2）从污泥床流出的污泥一般不需回流，以使特别轼的污泥连续地从污泥床流出，使较重的污泥在床内积累，并促进其增殖进行颗粒化；
（3）启动开始废水COD浓度较低时，未必泥颗粒化快；
（4）最初污泥负荷率应低于0．1－0．2kgCOD/kgTSS.d；
（5）污水中原来存在的和产生出来的多种挥发酸未能有效分解之前，不应提高有机容积负荷率；
（6）可降解的COD去除率达到80％左右时，才能增加有机容积负荷率；
（7）为促进污泥颗粒化，反应区内的最小空塔速度为1m/d，采用较高的表面水力负荷有利于小颗粒污泥与污泥絮凝分开，使小颗粒污泥发展为大颗粒。
八、升流式厌氧污泥床工艺的优缺点
升流式厌氧污泥床的主要优点是：
1、升流式厌氧污泥床内污泥浓度高。平均污泥浓度为20－40gVSS/1；
2、有机负荷高。水力停留时间短。中温发酵，容积负荷一般为10kgCOD/m3．d左右；
3、无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；
4、污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；
5、升流式厌氧污泥床内设三相分离器，一般不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，一般无污泥回流设备。
主要缺点是：
1、进水中悬浮物需要适当控制，不宜过高，一般控制在100mg/l以下；
2、污泥床内有短流现象，影响处理能力；
关键词：城市污泥；处理；资源化利用
Abstract: There is an important research subject of deepening and utilization mode of disposal of sludge, which is of positive significance to protect environment. To avoid extreme waste of resources and rational use of sludge science has very important practical significance and economic value to society. This article mainly elaborated the city sludge treatment and disposal method for reuse, effectively promoted the process of the environmental protection of city sludge treatment.
Key words: city sludge; treatment; resource utilization
中图分类号：[TU992.3]文献标识码：A 文章编号：
城市污泥是一种常见的固态污染物，但是如果将其进行合理的加工，则会成为一种有用的资源。传统城市污泥处理方式并没有一定的规范化的污泥处理工艺以及科学化的污泥治理制度。 但是污泥堆积不仅会影响城市的面貌也会不利于环保工程的建设。 为此，我国推出了一系列的污泥处理处置措施、法规及标准，本文综合讲述了污泥的预处理措施及资源再利用的方式，为污泥处置研究提供了有力的依据。
1.污泥的预处理
污泥主要来源于污水处理厂， 刚排出的污泥中含有诸多的有害成为，且体积庞大，如果直接处理会有一定的难度，因此在对污泥进行环保化处理之前会对其进行预处理， 污泥的预处理方法主要包括污泥的稳定化、消化、热处理、脱水等处置方式，最终达到降低污泥中微生物含量、杀菌减量化的目的。 此外，经过预处理的污泥的成分、性质发生改变，有利于后续能源和资源的再利用。
1.1 污泥的稳定化
常用的 3 种污泥稳定的方法有：消化法、碱性稳定化和热处理法。
1.1.1 污泥的消化
污泥的消化是指在人工控制下， 利用好氧或厌氧微生物的代谢作用将污泥中的有机物质分解为气体和残余稳定物， 主要包括好氧消化和厌氧消化。 好氧消化法的降解程度高，易脱水，运行管理简单，但运行费用高，消化污泥量少，随温度波动污泥的降解程度的波动较大，故相较之下厌氧消化较常用，该方法可以显著减少污泥体积，消除恶臭，较易脱水，污泥性质稳定，更宜作肥料。
1.1.2 碱性稳定法
碱性稳定法最主要的目的就是控制污泥的酸碱度，当污泥的 PH 值调节到 11.0~12.0 是，可以直接作为农田中的肥料。 具体的处理方法为：向城市污泥中加入一定量得强碱物质，如石灰、水泥窑灰等。 另外，这种处理方法也能够杀灭污泥中所包含的病原体，抑制微生物的活性，降低恶臭和钝化重金属。
1.1.3 污泥的热处理
热处理方法能够是污泥趋于稳定化，污泥中含有大量的水分，通过热处理工艺的完成能够是污泥固化，破坏污泥中结合水的结构，对污泥的热处理的方式包括常压下 30~75℃和 75~190℃两个处置阶段。 此外，污泥经过热处理工艺后，可以杀灭其中的微生物和寄生虫，且能够除去臭味。 经过热处理后的污泥能够达到减量的目的。 但是经该方法处理后，部分可溶性有机物质、有毒重金属及 NH3-N 易溶出回流到原污水中，从而造成处理出水水质下降。
1.2 污泥的浓缩和脱水
为了便于对污泥的运输管理， 必须对污泥进行必要的浓缩和脱水处理。 污泥的浓缩技术主要包括重力压缩、、气浮浓缩、离心浓缩、转鼓机械浓缩、带式浓缩机浓缩等，经过浓缩后污泥的含水率可达到 95%~97%，经过浓缩处理后的污泥大大降低了自身的质量。
经过浓缩处理后的污泥，污泥大部分的质量源于其中所含的水分，因此脱水处理时污泥减量化的最佳途径。 具体的脱水措施主要包括两种：自然干化和机械脱水。 自然干化需基于气候干燥的条件下才能够发挥作用。 事实上，机械脱水是一种常见的污泥脱水处理方式，相对于自然干化，机械脱水的处理效率较高。
2.污泥的处理处置方法
污泥处置是根据污泥的最终去向，将污泥进行利用或无害化处理，传统上大多采用填埋、投海和弃置堆放、焚烧方式，虽然简单易行，但是会带来占用土地、污染地下水或海洋环境、填埋场渗水等问题，并未从根本上解决环境问题，给生态环境埋下安全隐患，这些方法也逐渐被环境法案和国际公约等制约。 为避免污泥对环境的二次污染，人们已认识到污泥处理的优先顺序是减容、利用、废弃，污泥的利用和资源化成为研究主流。 污泥的有效利用可分为土地利用和热能利用，具体方法主要包括污泥堆肥、焚烧、生物沥浸等。 以下我们以污泥焚烧为例做简要说明。
3.污泥的资源化利用方案
从传统的意义上讲，污泥是一种废弃物，但是清洁生产的理论中没有废物的概念，所谓废物实际是放错了位置的资源。 如果对污泥进行合理的处理利用，污泥也可以成为其他过程的原材料，即污泥的根本出路是化害为利、 实现资源化污泥处理方案时需要因地制宜。 目前污泥的资源化利用方式主要包括土地利用、建材利用、环保材料、热能利用等。
3.1 土地利用
污泥的土地利用是一种积极、安全有效的污泥资源化处置方式，主要有农田利用和城市园林绿化或林地利用。
3.2 建材利用
污泥是一种黏土质资源， 同时含有大量的 Si，Al，Ca，Fe 等成分，将其干化、磨细后与黏土或粉煤灰按一定比例掺和，在高温下烘焙烧结可使污泥稳定化，并用于制成建筑材料。 该法可达到处置污泥和创造经济效益的双重目的。 以污泥制砖为例，其原理是利用污泥焚烧灰的成分与黏土的化学成分相似。 目前，国内外比较常见的城市污泥制砖技术主要有两种，一种是城市污泥焚烧灰添加适量辅料成型烧结制砖；另一种方法是直接将城市污泥干燥、 利用方式主要包括土地利用、 建材利用、环保材料、破碎后与黏土或粉煤灰等辅料以一定比例混合，烧结制砖，同时还可利用污泥的潜在热值，节约制砖成本。
3.3 环保材料
3.3.1 污泥制吸附剂
对于含碳较多的生化污泥， 在一定高温下， 以污泥为原料通过化学途径将其制成含碳吸附剂， 为生化污泥的处置和利用提供了一条新途径。 制得的吸附剂可用于去除污水中的悬浮物和有机物，COD 去除率高，是一种性能良好的有机废水吸附凝聚剂。 吸附饱和的吸附剂若不能再生，还可以在一定条件下用作燃料进行燃烧，污泥中有害成分被彻底氧化分解。 如日本以脱水污泥滤饼为原料，经过高温碳化脱水， 酸洗去杂质， 碱活化后制成了高性能的活性炭，其细孔比常规活性炭比表面积大， 吸附能力强。 也有研究者利用石化污泥成功制备用于吸附溢油的吸附剂，经过碳化和活化处理后，去油率可达 99.6%。
3.3.2 污泥制絮凝剂
从剩余活性污泥中提取一些可絮凝的微生物菌种， 通过微生物技术对其进行发酵、抽取、精制，合成一种生物高分子化合物，此种高分子絮凝剂能够将城市污水处理厂的剩余活性污泥消化掉， 此种物质不仅能够容易加工处理，而且具有很好的经济性。
4.结 语
污泥经过处理处置后，可以根据不同的情况进行资源化利用。 上述的几种污泥处理与资源化方法基本上囊括了现今主流的资源化利用处理方法，涵盖面广，对各种不同组分组成的污泥具有很强的适应性。 此外污泥的处理还应兼顾环境生态、社会和经济效益平衡，尽可能地提高污泥处理与资源化利用的效率。 所以今后在开发污泥处理处置与资源化方法的同时应考虑环境的承载能力、 工程施工的可能性和经济上的可行性，尽可能使污泥被资源化利用。
【参考文献】
李兵，尹庆美，张华等.污泥的处理处置方法与资源化［J］.安全与环境工程.2004，11
谭江月，龙炳清，朱明等.城市污水处理厂污泥的处理处置及有效利用［J］.新疆环境保护，2003，25
关键词：净水厂污泥 污泥性质 处理工艺
1、城市净水厂污泥处理、处置发展概况
在过去的城市净水厂建设中，污泥处理一直被忽视的一个环节，人们更多的关注于工业生产的排污治理，二十世纪七十年代以前，各国建设的净水厂排泥水处理设施，多是沿用污水处理厂的污水和污泥处理方法进行设计和应用，主要采用污泥塘与干化场处理和污泥。随着城市化进程的发展，六十年代开始，研究人员工着手认真研究净水厂排泥水处理和污泥处置工作，调查了净水厂的排泥与净水厂净水工艺间的关系，探讨了净水厂排泥与污水厂排泥的异同，七十年代，美国联邦政府颁布布《水污染控制法》，要求各州制定标准，水厂污泥必须经处理再行排放；并且拟定了一个污泥处理发展草案。其发展目标是：到七十年代末，应用可实行技术合理进行污泥处理，并要求各类水厂排除污水的pH值及总悬浮物达标。到八十年代初，必须考虑污泥处理工艺的经济性，要求对污泥处理后的析出液或滤液回用；到八十年代中期，在全国范围内消除污泥排放造成环境污染。日本于1975年也颁布布了《水质污浊防止法》，规定没有沉淀池和滤池的净水厂，其排出水必须经处理至符合水质排放标准。近年来，美、俄、日、英、法等发达国家的各大、中城市新建的净水厂中均设置了较为完善、自动化程度高的污水和污泥的处理设施。离心脱水、加压脱水等机械脱水方法应用普遍。欧洲有些净水厂，由于原水中的悬浮物含量低，浊度小，水厂排水中泥含量少，往往将排泥直接排入市政污水管理，输送到就近的污水厂统一进行污泥处理，据有关资料，欧洲许多国家净水厂经过浓缩和脱水处理的污泥量，占全部净水厂污泥量的70%。污泥脱采用的具体技术，因各国的自然条件和习惯，有明显差异。然而近年来的总体趋势是，干化声和干化塘的使用减少，离心与压滤脱水逐渐占统治地位。
我国的净水厂污泥处理和处置工作起步较晚，由于净水厂的排泥，在过去一般均认为其组成与水体的原有固体组分相当，只增加了处理过程中的一些絮凝剂，对环境害影响甚微，因而，目前为止绝大数净水厂的排泥还是直接排入水体，但随着我国政府对水资源保护工作的日益重视，特别是城市规模的不断的扩大，净水厂的排泥逐渐突出，据粗略统计，我国最大城市，上海市各净水厂每年能过排泥进入水体的悬浮就达30万tds（吨干固体），有机物按10%含量，可达3万tds以上。净水厂的排泥正受到有关部门的密切关注，《中华人民共和国水法》、《中华人民共和国水污染防治法》等一系列水资源保护法律法规的颁布实行，我国在八十年代净水厂排泥被提上议事日程，对水厂污泥进行无害化处理已成为目前国内城市供水行业的重要任务。
目前我国在净水厂专设污泥处理并投入运行的只有少数几个大规模的城市净水厂，有北京市第九水厂、石家庄润石化厂、深圳梅林水厂、上海闵行水厂、河北保定二水厂。
2、福州市西区净水厂污泥处理研究
福州市西区水厂总规模为60万m3/d，已建成投产45万m3/d，计划于2000年再扩建功立业5m3/d达到终期规模。由于多方面的原因，目前西区水厂的排泥均未经处理直接排放。根据福州市自来水总公司2000年技术进行规划，西区水厂终期规模建成后，水厂的排泥水必须达标排放，即SS
⒉1福州市西厂水厂污泥干化试验方法
各种条件下污泥的测试的特性参数有：污涨的含固率、污泥的悬浮固体浓度（SS）、污泥的可挥发性悬浮固体浓度（VSS）、污泥的化学需氧量（CODMn）、污泥的比阻（r)、污泥的压缩系数（s）。
试验方法包括：
⑴重力沉降柱模型
如图1示，柱高1200mm，直径200mm，电动调速机转递0.5r/min。
⑵玻璃干化柱模型
如图2示，柱高1500mm，直径100mm。
⑶小型干化床模型
如图3示，长1.2m、宽0.8m、高1.5m的砖砌小型干化床4个。滤床由10cm厚的粗砾石与30cm厚的建筑用沙组成，床底部沿长度方向安装有塑料穿孔集水管，及时排除下渗滤液。沙面以上不同高度安装有撇水阀门，可及时排除上澄水。
⒉2污泥量的确定
⒉2.1原水浊度与悬浮固体浓度间的关系
净水厂的化学凝聚沉淀污泥，主要由原水中的悬浮物、胶体物质、有机物、以及混凝剂形成的胶状金属氢氧化物组成。在原水中有机物含量不高情况，水厂污泥中的固体物含量，大体上可由原水中悬浮物总量加上投加的药剂量计算得到。
原水浊度（Turbidity)和悬浮固体含量（Suspension Solid)均可用来表征原水中含泥量的多少，水厂通常只有浊度指标。西区水厂原水浊度及其悬浮物含量的相关关系如图4，
经线性回归有如下关系：
SS=1.76T+4.9
式中SS——原水的悬浮固体含量，mg/L；
T——原水浊度，NTU。
回归分析中相关系数为R2=0.98，相关性很好。
⒉2.2.污泥量的计算
根据式（1）的回归关系，以及矾耗与生成的A1（OH）3的重量比，可得出原水浊度、矾耗与污泥的干固体产量之间的关系如下式所示：
Cw=SS+P×A
式中Cw--单位水量的污泥干固体量，mg/L；
P—药剂和由药剂产生的固体物之间的重量比，这里取0.234。（西厂矾耗折算为A12（SO4）3.18H2O， 2A1(OH)3/A12(SO4)3.18H2O=0.234)
A—药剂投加量，mg/L。
Sw=Cw×Q×10-6
式中Sw—日产干固体量，t/d；
Cw——单位水量的污泥干固体量，mg/L；
Q— 以终期日产量60万m3/d计。
西区水厂取水口上游建有水口水电站，对闽江上游的泥砂有较强的静沉和拦截作用，西区水厂原水浊度常年较低，但是由于受洪水及水口水库存放水的影响，常年在5——8月份有较大的波动。以最高浊度作为净水厂排泥处理设施的选择依据显然是不经济的，比较合理的作法是以95%保证率为基本要求，对最高浊度时进行校核调节容积。
以1999年西区水厂原水浊度作频率分析，得原水浊度频率曲线如图5。
由频率曲线及西厂生产报表可知，西厂原水平均浊度为24.9 NTU，相应矾耗为14.4mg/L；浊度较高时（即95%概率）浊度为35NTU，相庆矾耗为19mg/L；1%概率时浊度约为150NTU，相应矾耗为24mg/L。沉淀池出水浊度最不利时为8NTU，滤池出水浊度最不利时为0.5NTU。所以，在95%保证率下，西区水厂日产干污泥量Sw=42.6tds。
2.3.污泥的浓缩
污泥的重力浓缩是污泥脱水前必不可少的预处理过程，无论是天然干化或是机械脱水，经过浓缩预处理可以大大降低后续过程的设计规模和工作负荷。
2.3.1.西区水厂污泥性质
现场测试的西区厂沉淀池污泥性质如表1。
西区水厂沉淀池污泥性质表
测定日期 含固率
（%） 悬浮固体SS
（g/1) 挥发性悬浮固体VSS
（g/L) 化学需氧量
（mg/L) 比阻r
(cm/g) 压缩性系数s 3.26 1.76 16.9 1.65 477.9 1.5E12 11.3 4.9E11 0.9 11.25 9.3E11 0.79 12.11 4.7E11 0.88 12.25 1.06E12 1.13 3.31 4.2 40.9 5.1 2515.6 1.05E12 1.08 4.7 1.7 16.9 2.9 1753.6 2.05E12 0.86 6.28 0.8 7.8 780.2 1.88E12 0.99 6.29 2.2 21.1 1364.7 9.6E11 1.05 7.8 2.35 23.3 1400 7.14E11 7.15 1.9 18.9 1095 8.34E11 0.98
比阻r在4.7×1011至2.5×1012cm/g的范围内变化，如果沉淀池及时排泥，絮凝污泥未因放置时间太长而失去活性，比阻不超过1.251012cm/g，按AWWA的划分标准，西区水厂污泥的脱水性能在铝盐絮凝污泥中发球中间水平。西厂沉淀池排泥有时周期比较长。这虽然对提高排泥含固率有利，但对污泥脱水性能及控制浓缩池上清液浊度不利。因此及时排泥，有利于保证污泥的处理效果。压缩系数s在0.79-1.13之间变化。s太低污泥颗粒容易堵塞滤布，太高则颗粒刚性大，颗粒间的水分部不容易被挤压排出。西区水厂压缩系数在0.79-1.13之间属比较理想的范围。西厂污泥中VSS占SS的比例为10%左右，属河水水源的正常范围，比一般水库存水污泥的灰分低。有机物含量低，污泥的亲水性也就小，比较容易脱水。西厂污染性质测试的结果，从r、s、VSS等方面看，西区水厂的污泥脱水性能尚好，比多数水库水的污泥好；较浊度较高，且有机物含量低的河水污泥稍差。
2.3.2.西厂污泥的重力浓缩
迪克（Dick）的固体通量法5静态沉降试验是重力浓缩最常用的试验方法。
固体通量法可以表示为：
G=Gu+Gi=uCi+viCi
式中 G——总固体通量，kg/m2.hr；
Ci--=-污泥固体深度，kg/m3；
Gu----向下流固体通量，kg/m2。hr；
Gi----自重固体通量，kg/m2.hr；
u----向下流济m/hr；
vi---初始固体浓度为的界面沉速m/hr。
浓缩池的面积：
A≥Q0C0/GL
式中Q0--入流污泥流量，m3/hr；
CO--入流污泥浓度，kg/m3；
GL--极限固体通量，kg/m2.hr；
A--浓缩池面积m2。
西区水厂沉淀池污泥进行了多次沉降性能的测定，图6、图7为其中两组。
关键词：河道 污泥 射流干化
中图分类号：TV851 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）04（a）-0071-02
1 国内河湖淤泥污染状况
（1）河道淤积严重；（2）水体污染严重，生态环境退化；（3）河道治理的生态理念缺失。
2 河道清淤的必要性
2.1 增加排污泄洪能力
污染河道泥沙淤积严重，抬高了河床，降低了河道的排污泄洪能力。
2.2 提高河道综合效益
河道淤积侵占了河道容量，降低了河道的综合利用效益，如防洪、灌溉、供水、通航等。
2.3 稳固河堤
河床抬高，水位变高，对两岸河堤形成了威胁，雨季时节容易发生“小河大灾”的危险。
2.4 去除污染物、保护水体
淤泥的长期淤积会导致底质交换条件减弱，造成水体污染；也可能出现富营养化，影响水质和水体的生态平衡，通过清淤可达到“水清、河畅、岸绿、景美”的目标。
3 治理方案原则
对于河道淤泥，主要治理方案如图1所示。
根据河道淤泥的粒度特性，进行粒径分级，然后采取不同工艺进行处理，处理工艺有：（1）入料及大粒经渣料分离： 河道淤泥通过铲车或泵送至大粒径处理单元，根据物料特性，可以选择入料格栅或者振动筛来进行处理，通过大粒径处理单元，50 mm以上的大粒径渣料被初步分离。（2）搅拌和淘洗：50 mm以下物料进入搅拌槽，进行搅拌和淘洗。淘洗后螺旋输送机将物料送到中粒径处理单元。（3）中粒径渣料分离：中粒径处理单元采用3 mm分级振动筛分级，将3～50 mm渣料进行筛分和脱水。脱水后渣料进入输送机输出；（4）泥水分离：3 mm以下细粒径渣料进入高频筛，进行0.045分级，0.045～3 mm细粒径渣料通过泥水分离单元底流口排出，通过筛分脱水，进入输送机输出，上清液通过泥水分离器溢流口返回储液箱。（5）极细粒径脱水：0.045 mm以下通过储料箱进入压滤机或者沉降离心机脱水；（6）干化单元：0.045～3 mm以及0.045 mm以下经过脱水后污泥进入干化系统来进行干化，可以干化至30%含水以下，达到资源化利用条件；（7）资源化利用单元：根据污泥特性可对干化后污泥进行资源化利用，可以制作免烧砖用来护堤，也可直接用于护堤用土或者树木种植用土直接就地使用。
4 淤泥处置工艺
4.1 污泥制砖
结合目前的环保政策，我们采用污泥免烧砖凝结剂，可将干化处理后的污泥含有的有害成分及重金属成分凝结稳定后，进一步采用免烧技术制砖，避免污泥处理时因高温焚烧需要的大量能耗及焚烧可能产生的有害气体造成的二次污染。可低成本就地快速地将废弃污泥制成环保型的免烧砖。还可以掺入30%～60%的工业废弃物（如粉煤灰、炉渣、矿渣、电石泥、煤矸石与建筑废弃物等），因此，它是一项非常环保的项目，同时其生产成本比水泥沙石的免烧砖低20%～30%。
4.2 通过对淤泥进行改性，作为两岸护堤土
河道淤泥质土具有含水量高、强度低、腐殖质含量大等特点，不做处理很难直接作为填土材料加以利用。我们通过一系列的干化处理技术将淤泥的含水率将至30%以下，通过掺入固化材料使它具有一定的自硬能力，从而形成具有一般土同等程度或以上工程性质的土工材料，这样就可以将淤泥或淤泥质土再生资源化，并作为填土材料加以综合利用。处理土的强度可以根据工程的实际要求进行调整。
4.3 作为当地园林绿化肥
河道污泥中含有十分丰富的有机质和植物生长所需的其他营养物质，通过我们的射流干化技术后，99%的病原体及虫卵都被杀死，经过除臭处理后可用作城市绿化园林用肥，污泥堆肥施用于河道蓝线范围内的绿化土地后，可为滨河植被提供可观的有机肥，有利于滨河绿化植被生L，该处理方案减少了运输费用，又避开了食物链，实现经济效益和社会效益双赢。
4.4 其他处理方式
经检测存在重金属含量超标、有毒化学物质污染的重污染污泥采用就地协同厂家采用焚烧、水泥窑协同处置、等离子汽化炉等方式解决，避免造成二次污染。
城市内河流、湖泊周围环境各异，其所处环境的各异决定了我们对其进行的清淤、水体养护工作必须因地制宜，要根据每段水体的不同状况出具合理有效的处理方式与处置方式，及时有效地完成河道的清淤、养护工作。
4.5 核心干化技术介绍
采用先进的“低温射流干化技术”，低温射流干化是一种全新的干化工艺，不同于传统的干化方式，能够在常温常压条件下，将物料中的水分分离，达到干化的目的，是一种高效的非热传递原理的干化方法。
低温射流干化系统工艺特点如下。
（1）无需添加剂：干化过程无需添加石灰、三氯化铁等调理剂，污泥干基不会增加。
（2）非蒸发工艺，自由水可全部脱除：低温射流干化工艺为非蒸发脱水工艺，干化过程温度不超过60 ℃，无需消耗热能去完成脱水任务。
（3）低温射流干化工艺脱水效果显著：低温射流干化工艺脱水，污泥含水量可从80%直接降到30%以下，减量效果非常显著。
（4）低温工艺，降低恶臭气体逃逸率：低温射流干化工艺采用机械方式脱水，无需外加热源，污泥温度无变化，不会造成污泥内部恶臭气体外溢，降低恶臭气体逃逸率，环境友好。
（5）杀菌作用：该技术干化的过程伴随着污泥破碎，使细菌壁破裂，杀菌效果显著。
（6）自动化程度高，实现无人值守：采用集中控制系统，并配置全套安全运行检测传感器，实时检测系统运行状态，并配置可视化系统，实现系统运行的无人值守。
（7）模块化设计，占地面积小：低温射流干化工艺采用模块化设计，处理量和处理后的含水率可根据用户要求进行调整，干化系统模块化设计，包含除尘除臭在内占地面积小、结构紧凑、布局合理。
（8）同质化：可实现污泥与不同物料的混合干化和同质化，通过射流干化后混合更均匀。
5 结语
污泥的合理处理，不仅需要进行新的工艺研究，降低污泥的处理成本及处理效率，而且需要加强不断开发污泥处理副产物的利用价值，不断提高无你的资源化利用程度，总之，污泥的处理不能仅局限于污泥或者污水的处理，要从大局观出发，从环境的二次污染、人们的卫生安全、社会的长期效益等多方面进行综合考虑，不断地开发污泥的处理处置工艺，降低污泥处理成本，开发污泥的可利用价值。
参考文献
[1] 何庆坤，李同华，邢士波.市政污泥处理的现状及新工艺研究进展[J].现代商贸工业，2015，36（27）：287-288.
关键词：零污泥排放 活性污泥 接触氧化
一、概述
“零污泥排放”或低污泥量排放的好氧生物处理工艺在部分小型污水处理工程得到应用。然而，本公司认为“零污泥排放”并非是系统中没有污泥产生。依据本公司的成功案例，现将“零污泥排放”加以阐述，同时分析其经济技术上的可行性，以供环保同行参考。
二、成因分析
关键词：VT 井式生化反应器 高温好氧污泥消化
加拿大诺曼公司在污水处理方面推出了一项专利技术--双威污水污泥处理系统，包括VERTREATTM污水处理工艺(简称VT工艺)和VERTADTM污泥处理工艺(简称VD工艺)。在加拿大和美国已建有3座采用该工艺的污水处理厂投入运行。
1 VT处理工艺
1.1 工艺概况
VT污水处理工艺利用潜置于地下的竖向反应器对污水进行超深水好氧生物处理。该工艺与普通深井曝气工艺相比，其主要特点是：设有3个不同功能的处理区，使反应池体积更小、氧的利用率更高，从而有效地降低了工程投资和运行费用。井式生化反应器从上而下分为氧化区、混合区及深度氧化区3个部分(见图1)。该反应器深一般为75～110 m，直径通常为0.7～6 m。
VERTREATTM是一种高效率的生物反应器，可以广泛地用于高浓度工业废水和生活污水的处理，与其他深井曝气工艺相比较，其不同之处在于，VERTREATTM工艺包括3个不同的处理区。氧化区：这个区在井筒的上部，包括一个同心通风试管和供混合液体再循环带；混合区：这个区域直接位于氧化区的下部，恰好位于整个井深度为3/4的位置，上部区域高速率的生物氧化反应所需的空气注入到混合区，提供空气提升循环的运行动力；深度氧化区：这部分位于井的底部。
VERTREATTM反应器可以通过普通的井钻和井凿技术来安装。反应器深度通常可达110 m，其占地面积仅相当于传统活性污泥法一个反应池的占地；其空气消耗量为传统活性污泥法的10%。井筒的直径一般可达3 m，其具体大小由待处理的污水的水质和水量来决定。
1.2 工艺流程
参见图1，工艺具体流程如下：
①起始阶段，空气通过入流管进入混合区以产生循环。升起的气泡产生一个密度坡度，从而导致空气在氧化区内循环。
②一旦这个循环建立并稳定后，空气注入点转移到混合区的下部。未处理的污水通过入流管在混合区空气注入点的同等高度进入液体循环。
③压力和深度导致了高的氧气传导速率从而保证混合区内的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化区内高的反应速率保证了有机物能在垂直循环圈的上部被生物氧化。
④再循环液体沿着井筒的竖壁到达上部箱体中，在那里含有废气的气泡可以将废气释放进入大气。去掉这些微生物呼吸作用产生的气态产物对于防止这些废气重新回到系统内而影响空气动力效率是非常必要的。
⑤混合液体中比例较小的一部分从混合区进入下部深度氧化区。这个区域内溶解氧含量极高，停留时间较长，因而有极高的BOD去除率。同时饱含的溶气也有利于后续气浮澄清池中的固液分离。
⑥深度氧化区内的混合液体以极快的速度(2 m/s)进入气浮澄清池，这可保证砂粒和固体物质不会沉积在井的底部。
⑦混合液体行至上表面过程中的快速减压可以产生经过充分充氧的低密度的悬浮物。再经过气浮澄清池中的有效分离，可以产生结合密实的生物絮体和高质量的待消毒和排放的液体。
1.3 工艺特点
与其他污水生物处理工艺相比，VT技术具有以下特点：
(1)运行费用低。通常只有传统活性污泥法的一半以下。
(2)占地少。本系统结构非常紧凑，所需占地面积通常只有传统工艺的10%～20%。
(3)环境影响小。和传统工艺相比，VT工艺的VOC(挥发性有机化合物)排放量是最低的。由于占地小，也便于根据特定需要将系统置于封闭的建筑之内。
(4)维修、管理方便。并可以通过自动控制，实现无人值守。
(5)抗冲击负荷能力强。
1.4 主要技术经济指标
BOD去除率≥95%；出水BOD＜15 mg/L，SS＜15 mg/L；去除1 kg BOD耗电≤0.8 kW·h。对城市污水而言，每处理1 m3水耗电0.1 kW·h左右；占地面积仅为传统污水处理工艺的10%～20%。
2 VD处理工艺
2.1 工艺概况
VD工艺是一种高温好氧污泥消化技术，初沉污泥及剩余活性污泥经VD工艺处理后，可转化成美国环境保护局(USEPA)CFR?503条规定的A级生物固体。A级生物固体可直接用作土壤肥料，彻底解决污泥的最终处置问题。该工艺的核心是深埋于地下的井式高压反应器( 见图2)。该反应器深一般是110 m，井的直径通常是0.5～3 m，所占面积仅为传统污泥消化技术的一个零头。
VERTADTM是一个高效的高温好氧污泥消化过程。与其他高温消化系统相比，其不同之处在于将3个独立的功能区放在1个反应器中进行。井筒的最上部是第一级反应区，包括一个同心通风试管和用于混合液体循环的再循环带。混合区在第一级反应区的下部，位于整个井筒的1/2深度处。在井筒上部区域所发生的高速率生物氧化所需的空气注入区域，为空气循环提升提供动力。第二级反应区域在井筒的底部，井径3 m，井深一般约100 m，是普通好气氧化所用气量的10%。具体由污水浓度及污泥量确定。
2.2 工艺流程
参见图2，具体工艺过程如下：
①起始阶段，空气通过入流管进入混合区以产生循环。升起气泡产生一个密度坡度，从而导致空气在氧化区内循环。
②一旦这个循环建立并稳定后，空气注入点转移到混合区的下部。未处理的污泥通过入流管在混合区空气注入点的同等高度进入液体循环。
③压力和深度导致了高的氧气传导速率从而保证混合区内的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化区内高的反应速率保证了有机物能在垂直循环圈的上部被生物氧化。
④再循环液体沿着井筒的竖壁到达上部箱体中，在那里含有废气的气泡可以将废气释放入大气中。去掉这些微生物呼吸作用产生的气态产物，对于防止这些废气重新回到系统内影响空气动力效率是非常必要的。
⑤混合液体中比例较小的一部分从混合区进入下部第二级消化区。这个区域内溶解氧含量极高，停留时间较长，所以，污泥中剩余的有机物在此被高度氧化。同时所含的溶气也有利于后续产物池中的固液分离。此过程最关键和最重要的特点是在这个过程中随着有机物的氧化，污泥温度不断升高，并利用周围良好的保温环境使反应器的温度得到稳定。
⑥消化后的污泥以极快的速度到达地表的产物箱，这个速度可以保证砂粒和固体物质不会沉积在井底。
⑦混合液体行至上表面过程中快速的减压可以导致固体物质从液体中分离并悬浮于表面。分离出来的高浓度生物具有不同的用处。废液循环至二级处理以便于达标排放。
2.3 工艺特点
VD污泥处理技术与传统的厌氧及好氧污泥处理工艺相比，具有以下优点：
(1)投资省。在大多数情况下，总投资比传统工艺低。
(2)占地小。本系统结构非常紧凑，占地面积小。
(3)处理效果好。在处理过程中，挥发性固体要减少40%～50%。经处理后的出厂污泥可达到US EPA污泥A级标准。污泥经脱水后，可以直接用作土壤肥料，彻底解决污泥的最终处置问题。
(4)运行费用为传统高温好氧消化的一半以下。
(5)对经消化后的污泥，只需投加少量的有机絮凝剂进行污泥脱水，就可使污泥的含水率降至65%～70%。
(6)环境影响小。采用VD污泥处理工艺，异味气体和挥发性有机物的排放量很低。
(7)在气候非常恶劣的地方，或者对环境有特殊需要的情况下，便于将该系统置于封闭的建筑之内。
(8)维修、管理方便。并可以通过自动控制，实现无人值守。
(9)使用价钱不高的热交换器，即可实现过程的热量回收(收回的热量可以用来采暖)，而不需像厌氧消化那样配置价格昂贵的气体净化装置和专用锅炉。
关键词：废水处理 生活污水 厌氧处理 水解 水解升流污泥床 粒污泥膨胀床
笔者与他人在厌氧(水解)处理低浓度污水的研究中发现水解反应器(HUSB)在短的停留时间(HRT=2.5 h)和相对高的水力负荷［＞1.5 m3/(m2·h)］下获得高的SS去除率(实验室和生产性试验中分别取得平均90%和85%的SS去除率)，并可改善原污水的可生化性和溶解性，以利于好氧后处理工艺［1、2］。但是，其COD去除率仅有40%～50%，溶解性COD的去除率更低，事实上仅能够起到预酸化作用。与此同时，在荷兰Wageningen 农业大学进行的传统UASB和EGSB反应器、特别是EGSB的研究发现其可有效地去除溶解性 COD 组分，但对于悬浮性COD的去除很差［3］。上述研究表明，两种各自开发的处理工艺的优点和缺点是互补的。因此，联合进行了HUSB+EGSB串联工艺处理城市污水的合作研究(见图1)。
1 材料和方法
1.1反应器，接种物和启动
HUSB反应器(200L)直接运行在满水力负荷下，即HRT=3.0h和v=1.0m/h的上升流速下。EGSB反应器(120L)在两个月后启动，采用出水回流保持高的上升流速。试验采用Benneom村的合流制生活污水在常温下进行。HUSB接种 Renkum污水处理厂消化污泥，EGSB 接种颗粒污泥取自面粉加工厂 UASB 装置，最大甲烷菌比活性分别为0.14和0.21kgCH4-COD/(kgVSS·d)(30℃)。间歇回流试验设备包括一个内径53mm、高度为600m(总体积为1.25L)反应柱和一个工作容积为5L的容器(图1b)［4］。从连续运行的EGSB反应器内取出1L的颗粒污泥放入反应柱内，在试验完毕后颗粒污泥放回EGSB反应器。
1.2取样和分析方法
化学分析取24h混合样(保存在4℃冰箱内)。SS、BOD5、凯氏氮和总磷采用原污水样，VFA、NH3-N、NO2-N、NO3-N、PO43-P的测定采用滤纸(孔径4.4μm)过滤样，污泥浓度和上述分析采用标准方法［5]COD采用微量测定方法［6］，CODt、CODm和CODf分别代表总COD、0.45μm和4.4μm滤纸过滤的COD，胶体CODc和悬浮CODs分别被定义为CODf与CODm之差、CODt和CODf之差。
2 HUSB反应器的运转结果
2.1运转结果
水解反应器在整个试验期间的水力停留时间为3.0h，总COD去除率在30%～50%之间变化。悬浮性和胶体性COD的平均去除率分别达60%和20%，不出所料在反应器内基本没有溶解性COD的去除率。虽然进水浓度和温度变化很大，但反应器的运行相当稳定，很明显可适应进水的波动，因此它可减少冲击负荷，这一特点对于后处理肯定有益。
按进水浓度和温度变化，运转结果可分为几组数据(表1)。在低温条件下(T=11℃，190～206d)观察到最低的COD去除率，这时进水浓度从600mg/L减少到300mg/L，COD去除率从40%降低到10%，主要是由于雨季的进水浓度低所引起，因为在进水浓度较高的低温条件下(207～272d，T=12℃)，CODt的去除率并没有降低。
表1 温度和浓度与去除率之间的关系 阶段（d) 数据（N） 温度 CODt
(mg/L) CODf
(mg/L) CODm
(mg/L) SS
(mg/L) VFA(mg/L） COD去除率（%） SS去除率（%） 范围 平均 进水 出水 Et Ef/t Em Ee Es 1～189 113 14～21 17 697 342 197 237 59 107 38 52 -2.6 23 65 83 190～204* 8 9～12 11 318 170 100 171 13 34 11 45 7.3 -16 25 77 206～272 39 8～13 12 507 286 116 154 40 73 37 57 16.1 39 49 75 总平均 8～21 650 321 187 217 54 99 37 53 -0.9 23 58 81 注 *为雨季及寒冷季节数据；VFA以VFA-COD计；
Et=100×{CODt(进）-CODt(出）}/CODt(进）；Ef/t=100×{CODt(进）-CODt(出）}/CODt(进）；
Em=100×{CODm(进）-CODm(出）}/CODm(进）；Ec=100×{CODc(进）-CODc(出）}/CODc(进）；
Es=100×{CODs(进）-CODs(出）}/CODs(进）；
2.2 剩余污泥的产生和去除平衡
在几个特定期间进行了水解反应器污泥和COD的平衡试验，数据见图2。在水解反应器采用污泥水解率来表示污泥稳定化程度，从图2的数值可以计算出水解率为53%，这表明相当量被去除的SS转化为溶解性物质(或胶体COD)，因此本工艺在T=19℃条件下取得了一定的污泥稳定化(R=53%)。除了SS的去除和液化，在反应器内也发生了相当程度的酸化反应，因为在反应器中VFA从60mg/L增加到112mg/L。COD的平均去除率为40%，而去除的37%的COD仍然保留在污泥中或作为剩余污泥被排放，其余去除的COD(175mg/L)可能的降解途径包括甲烷化过程、硫酸盐还原和氢气的产生。在出水中存在着大约25mg/L的溶解性甲烷，在20℃下相当于100mg/L的COD。Bennekom生活污水包含15mgSO42--S/L［3］，其完全还原要消耗30mgCOD/L，这些数据加上可能逸出到气相的CH4和H2可构成较为完全的物料平衡。
2.3 出水性质
为了评价水解反应器的运行效果，反应前后的污水特性列于表2和图3中，最为显著的变化是BOD/COD值和污水有机物溶解性的变化，这些指数的升高表明总COD中易生物降解性组分的增加，表2中的结果也表明VFA的增加。虽然从图3和表2的数据还不能得出水解反应发生的结论，但SS的物料平衡监测可以证实去除的SS确实发生了水解。
表2 水解反应前后污水性质的变化（HRT=3.0h） 项目 CODt(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) BOD5f/BOD5 VFA/CODT BOD5f/COD CODt/CODt CODm/CODt 进水 650 346 217 0.67 0.09 0.54 0.49 0.29 出水 397 254 33 0.91 0.25 0.61 0.73 0.49
3 EGSB和系统运行结果
3.1 运转结果
表3汇总了EGSB反应器在不同的HRT、上升流速(v)和温度条件下的试验结果，从这些结果可以看出EGSB反应器的去除效率几乎不受停留时间的影响。去除率不同与采用的上升流速密切相关，并且主要反映在溶解性和悬浮性COD的去除上。在高的上升流速下(v=12 m/h)悬浮性和胶体性COD组分的去除效率很差；当上升流速在6.0m/h以下时，处理效果良好，这表明对于低浓度污水(如城市污水)，采用较低的上升流速是适合的，虽然在低温条件下(T=12 ℃)观察到去除率的降低，但是没有进一步的证据表明系统在低温条件下已超负荷。事实上与此相反，在整个试验期间出水VFA平均为1.2mgVFA-COD/L，即使在寒冷气候条件下仍保持低的水平值(2.0mg/L)，系统仍然处于低污泥负荷，很明显对有机物的处理潜力没有被充分利用。在T＞15 ℃和T=12 ℃时沼气产量分别是70 L/m3和23 L/m3(污水)，并且甲烷含量为80%。
表3 不同上升流速、HRT和温度下EGSB反应器试验结果 阶段（d） 数据n 平均温度（℃） υ(m/h) HRT（h） LR*[g(L.d)] CODt(mg/L) CODf(mg/L) CODm(mg/L) COD去除率（%） 产气量 Et Em Ee Es (L/m3) （L/kgCOD去除） 71～92 14 19 12.0 4.0 2.4 419 338 222 36 60 25 19 65 83 93～112 14 20 6.0 2.0 5.0 407 316 213 48 58 25 43 25 77 115～185 34 20 2.0 2.0 5.0 378 280 191 41 49 25 39 49 75 186～272 32 12 6.0 2.0 3.7 301 203 128 27 32 16 39 58 81 注 LR*表示COD负荷。 3.2 整个工艺流程的运转结果
根据常温条件下(9～21 ℃)总停留时间为5 h的运转结果，从处理效率、产气量和污泥稳定化程度等方面讲是令人鼓舞的(见表4)。
表4 HUSB和EGSB反应器串联工艺的运行结果 反应器 HUSB反应器（平均） EGSB反应器（平均） 系统总结果（平均） 温度（℃） 17 11 17 12 17 12 HRT(h) 3.0 2.0 5.0 COD负荷[g/(L.d)] 5.3 4.0 4.2 3.7 Et(%) 38 37 48 27 69 51 Em(%) -2.6 16 58 32 51 41 Ec(%) 23 39 25 16 40 24 Es(%) 65 49 43 39 79 67
在旱季和T>15℃条件下，总COD去除率为70%；在雨季和寒冷气候条件下(T=12℃)，系统的COD去除率有所下降(40%～60%)，但最终出水COD维持在同一水平，即200～250mg/L。本试验采用的HRT为5.0h，但以往的研究结果表明采用更短的HRT是可能的。在温和气候条件下建议水解反应器的HRT采用2.5～3.0h，EGSB采用1.0～2.0h。
3.3 胶体性COD的去除
为了评价UASB和EGSB反应器对于胶体物质的去除效率，分别进行了补充回流降解试验(表5)。虽然在UASB和EGSB运行条件下胶体的CODc最终可以被很好地降解(去除率分别为63%和80%)，但在24 h去除率仅为32%和23%。这样差的去除效率是由于胶体物质不能被甲烷菌直接利用，只有水解和酸化发酵的产物才能被甲烷菌利用。
表5 采用HUSB反应器出水回流试验（T=20℃） 时间（h） CODt=0(mg/L) Et(%) Ee(%) Es(%) Em(%) 144(a) 502 74.1 80.2 96.1 56.8 24(a) 63.0 32.2 91.9 52.1 144(b) 502 71.1 63.1 92.3 61.0 24(b) 59.0 23.2 81.0 61.0 注 a: UASB运行方式（υ=1.0m/h）；
b：EGSB运行方式（υ=6.0m/h）； 4 讨论和结论
在本研究中，发现采用EGSB系统对溶解性COD的去除可以完全归结为VFA的去除，而非酸性溶解性组分在EGSB出水中保持一个恒定的水平(图3)。因此反应的限速阶段是胶体COD的去除，其占EGSB反应器出水的80%。Yodo等人(1985)曾报道有60%～70%进水中的胶体物质经处理后很难去除仍保留在厌氧流化床出水中［7］，但他们也报道过这种组分很容易采用好氧后处理去除。Breure等人(1991)报道蛋白质从来不能在厌氧反应器中被完全水解，并且这种基质比其他基质(如碳水化合物)更难降解［8］。另一方面，HUSB反应器在低温条件下去除的CODs和CODc水解和酸化率较低，导致HUSB反应器的污泥稳定化程度降低，因此系统最终很可能仅使污泥得到部分的稳定化[9]。
为了改善系统在寒冷季节污泥的稳定化程度和对于胶体物质的去除效率，HUSB反应器配合一个污泥稳定装置，其与水解反应器并联运行，可以改善水解污泥的排泥稳定性。考虑到EGSB反应器在相关的温度范围具有相当高的降解VFA和可生物降解溶解性COD的潜力这一事实，采用这种污泥稳定工艺可以主要限于水解和酸化阶段。酸化后的污泥将回流到水解反应器中，产生的VFA 将随HUSB反应器的出水进入EGSB反应器。此工艺对于低浓度复杂废水的处理具有下列优点：①提供了污泥进一步甚至完全的稳定，从而减少了污泥产量；②可以利用EGSB反应器的处理潜力，增加了沼气的产量和能源的回收；③对复杂废水不仅处理了溶解性组分，也处理了悬浮性和胶体性物质。
通过研究可以得出如下结论：
①在常温条件下(9～21 ℃)采用HUSB和EGSB反应器串联工艺处理低浓度城市生活污水，在水力停留时间、处理效率、沼气产率和污泥稳定化方面比其一级UASB系统具有明显的优点。在5.0h的水力停留时间和T>15℃或T=12℃条件下，可分别获得71%的COD 83%的SS和51%的COD 76%的SS去除率。
②HUSB反应器提供了有效去除有机物(特别是悬浮性固体)以及进而的液化和酸化反应。高的悬浮物去除率归结于污泥和污水的充分接触，适当的启动措施对于抑制甲烷产生起了重要的作用。
③在整个试验期间，EGSB反应器的沼气产量十分稳定，产生的沼气主要在气相(在T＞15℃超过60%)中并值得回收。低的出水VFA数值表明系统在HRT=2.0h时仍处于低负荷，基于本研究及其以前研究的结果，建议HUSB和EGSB反应器适当的HRT分别为2.5～3.0h和1.0～2.0h，即整个系统的停留时间为3.5～5h。技术上的简单性并配以可观的能源回收，使整个系统成为有吸引力的城市污水替代工艺。
④在出水中相对高的胶体COD浓度表明胶体物的进一步去除或这种细小物质的进一步转化是城市污水厌氧处理工艺中的限速阶段，为了完全稳定地去除SS，在本研究中提出了与HUSB反应器并联的污泥稳定工艺。这种方式对提高HUSB反应器水解污泥能力需要进一步试验考察。
参考文献
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4 王凯军.间歇回流实验评价废水厌氧可生化性.中国给水排水，1993;(5)：4～6
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