时间：2023-12-25 16:56:18
【关键词】城市污泥；热干化；薄膜；焚烧
城市污泥是污水处理的一种必然产物，污水处理是通过把水中杂质浓缩成固体形态再从流体中分离来实现，而这种浓缩浓缩出来的杂质便称为污泥。随着城市化的发展，城市污水的产量不断增长，2006年全国年产干污泥近130×106吨，而且以每年10%以上的速度递增。
城市污泥的成分很复杂，主要包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、重金属元素和盐类、少量的病原微生物、寄生虫卵等综合固体物质。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类的活动构成严重的威胁。为了不造成环境的二次污染，需要在污水处理的二级处理之后添加一道污泥处理工艺。污泥处理设备大约占污水处理厂的40%60%基建投资，污泥处理则占50%左右的处理费用，同时也造成了和其经济费用不成比例的处理难度。
污泥处理与处置的目的主要有以下四个方面：
（1）减少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用；
（2）通过处理使污泥稳定化，最终处置后不再产生进一步降解，从而避免产生二次污染；
（3）达到污泥的无害化与卫生化；
（4）在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的。
城市污泥的主要特性是含水率高（可高达99%以上），有机物含量高，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，呈胶体液状。
根据污泥成分及处理目的的不同主要有调理、浓缩、脱水、干燥、消化、堆肥、焚烧等处理方法。我国的污水处理厂脱水污泥处置方法中，污泥农用占44.8%、陆地填埋占31%、其他处理约10.5%、没有处理约13.7%，而在发达国家比如日本其产生的污泥55%进行焚烧处理，35%的污泥进行填埋，约9%的污泥进行农田利用。其中，由于污泥含有一定的有机成分，通过焚烧使污泥无害化，不但污泥减容减量化程度很高，而且可回收利用产生的热能，日本、德国、奥地利等发达国家大多采用该种处理方法。
目前，我国城市污水处理厂普遍采用污泥脱水机进行脱水，形成含水率60～80%的脱水污泥，过高的含水率会极大的降低污泥热值，不利于能量回收和维持燃烧，故在焚烧前需对脱水污泥进行进一步的干化处理，将其含水率降低至20%甚至更低，以用于替代燃料。
现有一种间接加热的转鼓式薄膜干燥机可实现原污泥的一次深度脱水处理。其主要原理是：通过机械挤压和间接热传导联合作用将污泥中的水分脱出。转鼓式薄膜干燥机通过压辊装置的机械挤压作用，将污泥于转鼓表面挤压摊铺成薄膜状，污泥中所含易于脱出的间隙水被部分挤压滤出，该过程为纯机械挤压，与常规对流干燥相比，仅为其能量消耗的1/50。转鼓式薄膜干燥机的转鼓内部通有高温循环导热油，转鼓表面经导热油传热升温成为加热面，污泥不直接与导热油接触，导热油可循环回收利用，节约运行成本。薄膜状的污泥在转鼓表面经高效传热使剩余水分变成蒸汽，体积瞬时膨胀近千倍，剧烈膨胀的蒸汽可作为水分迁移驱动力，加快液态水向表面迁移析出，同时由于干燥过程为薄层干燥，减小了水分迁移路径，与堆积状态相比实现了能量消耗的大幅降低。转鼓式薄膜干燥机在污泥干燥过程中的能量消耗主要集中于污泥输运过程中消所耗电能及干燥机运转过程中的少量电能消耗，而大部分干燥消耗的热能由后续气化、焚烧系统回收利用，大大减少了外来能量输入，因此，可实现循环可持续干燥作业。该转鼓式薄膜干燥机采用泵送式上料方式，通过污泥泵将原污泥经输送管道由污泥储存处输送至各干化设备，输送过程全封闭，无异味气体及渗水泄漏，不会在处理过程中发生对环境的二次污染。该转鼓式薄膜干燥机采用全自动化控制，通过内置的各种温度、压力传感器，实时反馈信号控制后端导热油锅炉供热量以及前端污泥输送泵的输送量，从而实现闭环控制。并可通过调整转鼓转速来调节污泥形成薄膜厚度及泥膜在转鼓表面加热停留时间，甚至可通过在设备控制系统中预存若干组运行参数，以适应不同成分污泥、不同含水率的处理要求。
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；
3、对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。
关键词：深圳 污水处理厂 活性污泥法
深圳市滨河污水处理厂第二期工程活性污泥法二级污水处理系统于1987年竣工。该系统主要处理深圳市罗湖区、福田区的城市生活污水，日处理水量2.5万m3。经过十几年的运行，我们根据现有设备的特点，逐渐摸索出一套适合深圳市污水水质特点的污水处理工艺方法，并在总结实践经验的基础上，结合污水处理工艺最新发展趋势，积极探索进行旧设备与构筑物改造的最佳途径。
1 设计工艺流程
活性污泥工艺的设计参数：
进水水质：BOD5=200mg/L，SS=240mg/L；
出水要求，达到国家二级处理排放要求，即pH=6.5-8.5， SS小于30 mg/L， BOD5小于30mg/L， CODCr小于120mg/L
工艺流程见图1。
(1) 粗格栅 机械格栅的栅条间距采用20mm。
(2) 曝气沉砂池 曝气沉砂池的前端设置细格栅，格栅的间距为10mm。沉砂池原设计成多尔沉砂池形式，由砂泵将水砂混合液吸入分离槽进行水砂分离，后由于实际运行效果不理想，按照平流池的形式进行了改建，采用机械刮砂机进行除砂。
(3) 初级沉淀池 初沉池是2座25m直径的圆形辐流式沉淀池，池边水深3.14m，沉淀时间1.5h。设计去除悬浮固体60%，去除BOD5负荷25%～30%。
(4) 曝气池 曝气池分为2组，每组4廊道，两组池并联使用。总有效容积8350m3，水深6m。水力停留时间8h，污泥负荷0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)。
(5) 二级沉淀池 二沉池是2座直径30m的圆形辐流式沉淀池，池边水深3.97m，沉淀时间2.5h。
(6) 污泥回流泵站 二沉池活性污泥回流采用3台700mm螺旋回流泵，回流率85%，无备用。
(7) 脱水机 污泥脱水采用带式脱水机，性能稳定，工作效率高，但卫生条件较差。
2 净化机理和工艺特点
普通活性污泥法作为传统的污水生物处理工艺，是处理效率较高的污水处理方式。活性污泥中的微生物主要有细菌、原生动物和藻类，其中细菌主要又以菌胶团和丝状菌状态存在。在传统活性污泥法中，培养一定浓度的、具有良好沉降性能的活性污泥，是运转的关键，也是保证出水水质的关键。
3 进水水质
深圳滨河污水处理厂的进水水质波动比较大，进水BOD5浓度最高450 mg/L，最低80 mg/L，进水的BOD5浓度在100mg/L～200mg/L之间的频率为54%，进水的BOD5浓度在200mg/L～300mg/L之间的频率为26.5%，进水的BOD5大于300mg/L的频率约10%。平均进水BOD5浓度190mg/L。进水SS浓度在120mg/L～240mg/L之间的频率为76%，进水SS浓度大于240mg/L的频率为24%，平均进水SS浓度146mg/L。最高进水CODCr浓度2000mg/L，最低进水CODCr浓度200 mg/L，平均进水CODCr浓度大于380 mg/L。进水悬浮物主要成分是污泥。
4 运行情况
深圳市属于亚热带海洋性气候，年平均气温23℃，夏季最高月平均气温是28℃，冬季最低月平均气温是15℃，四季温差较小，城市污水的温度适宜微生物的繁殖。
滨河污水处理厂进水以生活污水为主，只有少量的工业废水，进水BOD5/ CODCr大于0.3，污水的生化过程较易进行。进水CODCr的异常变化能够反映出进水BOD5的异常变化。
滨河污水处理厂进水中经常有漂浮物、淤泥、建筑砂石。原设计使用的多尔沉砂池配砂泵的运行方式不合适，砂泵经常堵塞，多尔沉砂池的停留时间过长，沉淀物含泥量过大，原设计使用的砂水分离器不能很好地脱水，造成了生产运行的困难。
后根据实际进水水质状况，将多尔沉砂池按平流池的原理进行了改造，降低了出水堰板高度，增设了曝气管，改用简单高效的机械刮砂方式，解决了砂水分离的困难，减少了污泥的沉降。
经过初级沉淀，SS的去除率达到56.2%，BOD5的去除率达到45.8%，CODCr除率达到51.2%。初沉池出水中SS浓度平均为64mg/L，BOD5浓度平均为103mg/L，CODCr浓度平均为185.3mg/L。因为进水中悬浮污泥的含量大，所以初级沉淀对悬浮物有机物的去除率比设计值高。由于部分进水水质超过设计标准，在初沉池出水中SS浓度超过设计值的频率为8.4%；出水BOD5的浓度超过设计值的频率为13.4%，形成对曝气池的冲击负荷。
曝气池中活性污泥的性质直接影响到出水水质，活性污泥的组成既有菌胶团又有丝状菌。活性污泥的生长受营养物质、水温、pH值等因素决定。活性污泥的浓度是影响污泥负荷的内在因素。
曝气池污泥负荷N(kgBOD5/(kg MLSS·d))与污泥浓度MLSS的关系式：
N=QLa/(XV)
式中Q--污水流量，m3/d；
La--曝气池进水BOD5浓度，mg/L；
X--曝气池混合液污泥浓度MLSS，mg/L；
V--曝气池体积，m3。
滨河污水处理厂曝气池活性污泥浓度维持在1000mg/L左右，曝气池的污泥负荷平均 为0.31kg BOD5/(kg MLSS·d)，大于设计值。
活性污泥的沉降性能是影响二沉池出水水质的重要因素，将活性污泥的沉降比控制在合理的水平取决于进水水质如pH、营养物质、水温以及二沉池设计参数等因素。监测结果表明，曝气池的污泥沉降比SV小于40%时，活性污泥在二沉池中沉降良好。曝气池活性污泥浓度在900mg/L以下时，丝状菌有机会大量繁殖。丝状菌分解有机物的能力较强，丝状菌的增加对有机物的降解作用甚至强于菌胶团占优势时的活性污泥，但泥水分离能力较差，对二沉池出水SS的影响很大。曝气池活性污泥浓度低于800mg/L时，丝状菌会引起严重的污泥膨胀。在实际生产中，以污泥沉降比40%为参考值，结合微生物镜检，可以预防污泥膨胀。低浓度运行的活性污泥法比高浓度运行时容易引起污泥膨胀。
5 出水水质
深圳滨河污水处理厂活性污泥系统对有机物、悬浮物能够高效率去除，BOD5、SS的去除率可达到90%以上，出水BOD5、SS满足国家二级处理排放标准，低于30mg/L；CODCr的去除率可达到80%以上，出水CODCr低于120 mg/L，出水CODCr平均为32.88 mg/L，出水CODCr浓度在60mg/L以下的频率为89.2%。
6 运行管理
传统活性污泥法污水处理系统运行过程中，由于进水水质的经常性变化，波动较大，为维持曝气池稳定运行，随着进水水质的变化及时调整运行参数是维持运行稳定的关键。通过长期的运行实践和对水质分析结果的规律性研究，我们得到以下结论：
当出水BOD5、SS大于20mg/L或曝气池活性污泥沉降比大于40%时，运行工段需要及时调整污泥回流比，以维持活性污泥的正常性能。
出水CODCr与出水SS、BOD5具有趋势相关性，而进行CODCr和SS的测量比较迅速，进行BOD5的测量有滞后性。当出水CODCr大于60mg/L时，适当调整污泥回流比、增加曝气池活性污泥浓度，保持有机物去除效果，维持稳定运行。
7 总结
传统活性污泥法是一种低成本高效能的污水处理方式，能够高效去除有机物，停留时间长的活性污泥法还具有硝化功能，但传统活性污泥法在运行中容易引起污泥膨胀，低活性污泥浓度运行时抗冲击负荷能力差。在珠江三角洲地区，将传统活性污泥法改造成A/O法或运用氧化沟进行污水处理，运行更稳定，增强了抗冲击负荷和抗污泥膨胀的能力，也容易实现自动化管理。
摘要：城市污水是城市发展中的产物。城市污水的早期处理是通过污水收集系统收集排放到附近下游水体，使其经过水体的稀释和自然净化变污为清，变成我们可以循环利用的资源。但是随着城市社会经济发展的规模越来越大，排放的污水越来越多，水质越来越复杂，水体有限的自然净化能力已经不堪污水治理的重负了。
关键词：污水处理 城市污水
关键词：污水处理 城市污水
Abstract: urban sewage is in the development of the city products. Urban sewage treatment is through the early wastewater collection system to collect emissions near water downstream, make it through the water dilution and natural purification become unclean for clear, become we can recycling of resources. But as the cities the size of the social economic development is more and more big, the discharge of sewage is more and more, and more and more complex the water quality, and water limited natural purification capacity has a heavy burden of sewage treatment.
Abstract: urban sewage is in the development of the city products. Urban sewage treatment is through the early wastewater collection system to collect emissions near water downstream, make it through the water dilution and natural purification become unclean for clear, become we can recycling of resources. But as the cities the size of the social economic development is more and more big, the discharge of sewage is more and more, and more and more complex the water quality, and water limited natural purification capacity has a heavy burden of sewage treatment.
Key words: urban sewage wastewater treatment
Key words: urban sewage wastewater treatment
中图分类号： S273.5 文献标识码：A文章编号：
中图分类号： S273.5 文献标识码：A文章编号：
大量的污水倾泄入水体和土壤，破坏了水体和土壤的自然生态，使水体物种消失、鱼虾绝迹、变成了臭河死湖，土壤里重金属和有毒物质富集，污染物通过食物链危害我们的身体健康，造成巨大的经济损失，制约了城市社会经济的可持续性发展，使我们不得不开展污水处理工程，改善自己的生存环境。我国从70年代提出“环境保护是我国的基本国策”后，兴建了一批污水处理设施和城市污水处理厂，特别是在改革开放以来，在工业废水治理和城市污水处理方面取得了一些进展。据1995年统计，在全国643座城市中，已经投入数百亿元资金建成了大中型城市污水处理厂167座，其中包括像天津市纪庄子污水处理厂、天津市东郊污水处理厂、北京市高碑店污水处理厂、上海市苏州河污水截流工程等国内外知名的特大型城市污水治理项目。这些污水治理项目已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，并推动了我国城市污水处理技术的发展和积累了大量的建设管理经验。但是这些进展与我国社会经济发展的速度相比还很不适应，与环境治理发达国家相比还有很大差距。目前，在全国684个城市中我国仅有200余座在建和建成的城市污水处理厂，并且集中在80多个城市中，全国大约还有600个城市没有城市污水处理厂，全国城市污水处理率目前仅达到20%左右，这一状况与国家提出“至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善”的发展目标是不相称的。全国城市污水处理情况见表1。作为发展中国家，我们现在还没有美国、德国、法国那样的经济实力，投入那样多的资金用于城市污水处理工程，但是我们应该在加快发展经济的同时，研究和分析别人的经验和技术，在治理控制水污染工作中，少走弯路，发挥有限资金的最大效用，力争改善我们自己生存和发展的生态环境。
大量的污水倾泄入水体和土壤，破坏了水体和土壤的自然生态，使水体物种消失、鱼虾绝迹、变成了臭河死湖，土壤里重金属和有毒物质富集，污染物通过食物链危害我们的身体健康，造成巨大的经济损失，制约了城市社会经济的可持续性发展，使我们不得不开展污水处理工程，改善自己的生存环境。我国从70年代提出“环境保护是我国的基本国策”后，兴建了一批污水处理设施和城市污水处理厂，特别是在改革开放以来，在工业废水治理和城市污水处理方面取得了一些进展。据1995年统计，在全国643座城市中，已经投入数百亿元资金建成了大中型城市污水处理厂167座，其中包括像天津市纪庄子污水处理厂、天津市东郊污水处理厂、北京市高碑店污水处理厂、上海市苏州河污水截流工程等国内外知名的特大型城市污水治理项目。这些污水治理项目已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，并推动了我国城市污水处理技术的发展和积累了大量的建设管理经验。但是这些进展与我国社会经济发展的速度相比还很不适应，与环境治理发达国家相比还有很大差距。目前，在全国684个城市中我国仅有200余座在建和建成的城市污水处理厂，并且集中在80多个城市中，全国大约还有600个城市没有城市污水处理厂，全国城市污水处理率目前仅达到20%左右，这一状况与国家提出“至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善”的发展目标是不相称的。全国城市污水处理情况见表1。作为发展中国家，我们现在还没有美国、德国、法国那样的经济实力，投入那样多的资金用于城市污水处理工程，但是我们应该在加快发展经济的同时，研究和分析别人的经验和技术，在治理控制水污染工作中，少走弯路，发挥有限资金的最大效用，力争改善我们自己生存和发展的生态环境。
表1全国城市污水处理情况表
表1全国城市污水处理情况表
我国的污水治理工作是从工业废水治理开始的，近30年来，我们建造和运行了成千上万座工业废水处理站，这些技术和经验在今后大规模的城市污水处理工程中是可以借鉴的。工业废水处理的特点是：针对性强，技术变化多。主要技术有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等专用技术来分离减少工业废水中的油、色、重金属、有毒有害物质，在工业废水治理中也常常用到水解酸化、接触氧化、表面曝气、纯氧曝气、厌氧和好氧活性污泥法等生化技术。由于工业废水处理设施一般规模小、技术性强，工艺组合灵活，结构通常为钢制，即使内部管线穿插较多，运行维护也不太困难。工业废水处理在技术上是与城市污水处理类同的，但是如果把工业废水处理设施的设计思路简单地套用在城市污水处理工程中会带来很多预想不到的问题。城市污水处理厂的特点是规模大、占地大、设施尺寸大、单元多，处理设施通常为钢筋混凝土结构，因此相应地要求整体工艺构成要简单，单体设施构成也要简化，尽量减少管线穿插和复杂结构，以便减少全厂设施设备的维修管理总量。正因为城市污水处理设施规模大，投入多，它的结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此一经确定要搞城市污水处理工程时，要根据城市污水处理工程的特点，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案，即：整体工艺构成要简单，单体设施构成要简化，便于维护，便于运行，能耗尽可能低，占地尽可能省，运行效果要稳定。近几十年在国内外城市污水处理工程实践中，采用较多的城市污水处理工艺有传统活性污泥法，吸附再生法、分段进水法、AB法、A/O法、A/A/O法、SBR法、氧化沟法、一体化池（UNITANK）等等，而各种工艺中又有一些变化了和改进了新形态。几种不同污水处理工艺技术特点见表2。
我国的污水治理工作是从工业废水治理开始的，近30年来，我们建造和运行了成千上万座工业废水处理站，这些技术和经验在今后大规模的城市污水处理工程中是可以借鉴的。工业废水处理的特点是：针对性强，技术变化多。主要技术有隔油、气浮、混凝、沉淀、重力过滤和膜过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电解、电渗析、反渗透等专用技术来分离减少工业废水中的油、色、重金属、有毒有害物质，在工业废水治理中也常常用到水解酸化、接触氧化、表面曝气、纯氧曝气、厌氧和好氧活性污泥法等生化技术。由于工业废水处理设施一般规模小、技术性强，工艺组合灵活，结构通常为钢制，即使内部管线穿插较多，运行维护也不太困难。工业废水处理在技术上是与城市污水处理类同的，但是如果把工业废水处理设施的设计思路简单地套用在城市污水处理工程中会带来很多预想不到的问题。城市污水处理厂的特点是规模大、占地大、设施尺寸大、单元多，处理设施通常为钢筋混凝土结构，因此相应地要求整体工艺构成要简单，单体设施构成也要简化，尽量减少管线穿插和复杂结构，以便减少全厂设施设备的维修管理总量。正因为城市污水处理设施规模大，投入多，它的结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此一经确定要搞城市污水处理工程时，要根据城市污水处理工程的特点，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案，即：整体工艺构成要简单，单体设施构成要简化，便于维护，便于运行，能耗尽可能低，占地尽可能省，运行效果要稳定。近几十年在国内外城市污水处理工程实践中，采用较多的城市污水处理工艺有传统活性污泥法，吸附再生法、分段进水法、AB法、A/O法、A/A/O法、SBR法、氧化沟法、一体化池（UNITANK）等等，而各种工艺中又有一些变化了和改进了新形态。几种不同污水处理工艺技术特点见表2。
表2几种不同污水处理工艺技术特点
表2几种不同污水处理工艺技术特点
以上列举的这些城市污水处理工艺，其核心设施―曝气池都是敞开的，一般在池底装有曝气器或者在池面装有曝气机，设施结构较为简单，便于检修和维护，其中：AB法由于采取了两次生化处理，工艺的单元构成较复杂，产生的污泥也不稳定，需要污泥处置设施对其进行稳定化处理和处置，管理环节多，建设投入比较多（1500～2000元/(m3/d)），污水处理单位成本也高（0.7～1.0元/m3）。但是，由于该工艺是针对高浓度城市污水处理而设计的，去除单位污染物的建设投入和运行消耗并不高，是一种特殊场合宜用的城市污水处理工艺。传统活性污泥法、分段进水法、吸附再生法属于中等负荷的污水处理工艺，该工艺出水水质稳定且较好，运行管理比较简单，但是由于污泥不稳定，需要增加设施进行稳定化处理，增加了运行管理环节，加大了基建投入（1000～2000元/(m3/d)），但是污泥产生的沼气可用来发电或直接驱动鼓风机，使污水处理总能耗低（0.15～0.20 kWh/m3），运行成本低（0.25元/m3左右），由于其明显的经济性，特别是在大型城市污水处理项目建设中（＞20万m3/d），是国内外广泛采用的城市污水处理工艺。氧化沟、序批池（SBR）、一体化（UNITANK）都是属于低负荷污水处理工艺，出水水质非常好。由于负荷低、一般不再设置初沉池，而二沉池也往往和曝气池组合为一；由于泥龄长、污泥较为稳定，一般可以不再作稳定化处理而直接处置或者应用，省去了污泥稳定化设施，大大简化了工艺构成，使运行管理非常简单，但是负荷低、泥龄长也使生化部分大大增加，增加了污水处理设施的建设投入，提高了能耗（0.28 kWh/m3左右），提高了运行消耗成本。这一类工艺还有一个特点是负荷变化范围宽，在需要的时候也可以按中等负荷运行，适应城市水污染治理的阶段需要。这一类工艺比较适合规模较小（＜20万m3/d），技术力量较薄弱的中小城市的城市污水处理。随着人们对水环境保护的关注不断提高，政府对城市污水处理厂也提出了更高的水质要求。为了在降解BOD污染物的同时也能去除造成水体富营养化的氮和磷，国内外近几年较多地采用了生物脱氮除磷处理技术――A/O法和A/A/O法。这两种工艺既可以在传统的活性污泥法、分段进料法上应用，也可以在氧化沟、序批池（SBR）和一体化法（UNITANK）中使用，以进一步提高出水水质。以上是城市污水处理所采用的主体工艺，除此之外，在实际的城市污水处理工程中，完整的污水处理工艺还应包括预处理部分、一级处理部分、污泥处理部分以及最终的污泥处置部分、深度处理部分。而且，这些部分的设施、设备的选择和考虑也是构成城市污水处理厂技术经济指标的重要内容，是建设管理好一座城市污水处理厂并使其发挥应有的环境效益、经济效益、社会效益的重要因素。
以上列举的这些城市污水处理工艺，其核心设施―曝气池都是敞开的，一般在池底装有曝气器或者在池面装有曝气机，设施结构较为简单，便于检修和维护，其中：AB法由于采取了两次生化处理，工艺的单元构成较复杂，产生的污泥也不稳定，需要污泥处置设施对其进行稳定化处理和处置，管理环节多，建设投入比较多（1500～2000元/(m3/d)），污水处理单位成本也高（0.7～1.0元/m3）。但是，由于该工艺是针对高浓度城市污水处理而设计的，去除单位污染物的建设投入和运行消耗并不高，是一种特殊场合宜用的城市污水处理工艺。传统活性污泥法、分段进水法、吸附再生法属于中等负荷的污水处理工艺，该工艺出水水质稳定且较好，运行管理比较简单，但是由于污泥不稳定，需要增加设施进行稳定化处理，增加了运行管理环节，加大了基建投入（1000～2000元/(m3/d)），但是污泥产生的沼气可用来发电或直接驱动鼓风机，使污水处理总能耗低（0.15～0.20 kWh/m3），运行成本低（0.25元/m3左右），由于其明显的经济性，特别是在大型城市污水处理项目建设中（＞20万m3/d），是国内外广泛采用的城市污水处理工艺。氧化沟、序批池（SBR）、一体化（UNITANK）都是属于低负荷污水处理工艺，出水水质非常好。由于负荷低、一般不再设置初沉池，而二沉池也往往和曝气池组合为一；由于泥龄长、污泥较为稳定，一般可以不再作稳定化处理而直接处置或者应用，省去了污泥稳定化设施，大大简化了工艺构成，使运行管理非常简单，但是负荷低、泥龄长也使生化部分大大增加，增加了污水处理设施的建设投入，提高了能耗（0.28 kWh/m3左右），提高了运行消耗成本。这一类工艺还有一个特点是负荷变化范围宽，在需要的时候也可以按中等负荷运行，适应城市水污染治理的阶段需要。这一类工艺比较适合规模较小（＜20万m3/d），技术力量较薄弱的中小城市的城市污水处理。随着人们对水环境保护的关注不断提高，政府对城市污水处理厂也提出了更高的水质要求。为了在降解BOD污染物的同时也能去除造成水体富营养化的氮和磷，国内外近几年较多地采用了生物脱氮除磷处理技术――A/O法和A/A/O法。这两种工艺既可以在传统的活性污泥法、分段进料法上应用，也可以在氧化沟、序批池（SBR）和一体化法（UNITANK）中使用，以进一步提高出水水质。以上是城市污水处理所采用的主体工艺，除此之外，在实际的城市污水处理工程中，完整的污水处理工艺还应包括预处理部分、一级处理部分、污泥处理部分以及最终的污泥处置部分、深度处理部分。而且，这些部分的设施、设备的选择和考虑也是构成城市污水处理厂技术经济指标的重要内容，是建设管理好一座城市污水处理厂并使其发挥应有的环境效益、经济效益、社会效益的重要因素。
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城市污水处理厂的预处理部分通常包括格栅除污机、水泵和除砂设备。格栅除污机的作用是截流大块物质以保护后续水泵设备管线正常运行。多数城市污水处理厂的进水泵房前设置两道格栅，前一道为粗格栅，后一道为细格栅。为了节省资金，一般粗格栅为手动而细格栅为自动。粗格栅的栅条间距为100～250mm，细格栅的栅条间距为10～25mm。格栅的种类很多：有链条式、钢丝绳式、液压式、回转式、步进式和弧形格栅，过去国内采用较多的是链条式和钢丝绳式格栅，效果不好，因此在80年代90年代国内进口了一批自动格栅，近几年回转式和步进式两种自动格栅采用较多，使用效果较好，而且国内制造的产品质量也很高。
城市污水处理厂的预处理部分通常包括格栅除污机、水泵和除砂设备。格栅除污机的作用是截流大块物质以保护后续水泵设备管线正常运行。多数城市污水处理厂的进水泵房前设置两道格栅，前一道为粗格栅，后一道为细格栅。为了节省资金，一般粗格栅为手动而细格栅为自动。粗格栅的栅条间距为100～250mm，细格栅的栅条间距为10～25mm。格栅的种类很多：有链条式、钢丝绳式、液压式、回转式、步进式和弧形格栅，过去国内采用较多的是链条式和钢丝绳式格栅，效果不好，因此在80年代90年代国内进口了一批自动格栅，近几年回转式和步进式两种自动格栅采用较多，使用效果较好，而且国内制造的产品质量也很高。
城市污水预处理的第二个组成部分是进水泵房。进水泵房的作用是通过抽升和泵送污水提高水头以保证污水可靠重力流过后续的建在地面上的各种处理构筑物，由于潜水泵房构成简单、建设投入少，管理简便，近几年潜水泵采用较为普遍。城市污水预处理的第三个重要组成是除砂设施，其作用是去除污水中裹携的砂、石和大块颗粒物，以减少在后续管线中的沉淀，避免堵塞；减少在后续构筑物中的沉淀，避免形成死区，影响构筑物的功效；减少在后续物料输送中的混杂量，降低设备磨损和损坏，对于那些有污泥消化系统的城市污水处理厂，除砂系统运行效果的好坏至为重要。对那些没有污泥消化系统的城市污水处理厂，如果除砂系统运行不稳定，使设施中大量积砂，终将造成停水清砂，影响设施运行，增加清理养护费用。在我国城市污水处理厂中，采用的除砂设施主要有：平流沉砂池，曝气沉砂池和最近几年新出现的漩涡沉砂池，其中曝气沉砂池除砂效果最好，而漩涡沉砂池运行卫生条件比较好。一级处理设施主要是初次沉淀池，目的是通过它将污水中的悬浮物沉降去除，减少后续处理的能耗，和二次沉淀池一样，其池形有圆形和方形两种。圆形池运行稳定，但占地较大；方形池占地少，能耗小，但是对刮吸泥机的质量依赖较高。目前国内已经可以制造较高质量的桥车式刮吸泥机，应该尽快开发链条式刮吸泥机。对于采用低污泥负荷的序批式（SBR）、一体化池（UNITANK）、氧化沟等活性污泥法工艺的城市污水处理厂，通常不再设置初次沉淀池，而有时甚至连二次沉淀池也省略合并到曝气池中去了。二级处理是污水处理的主体工艺，主要由曝气池和二次沉淀池组成，目的是通过微生物的新陈代谢将污水中大部分污染物变成二氧化碳和水，微生物随后同净化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池底，而净化的水则源源不断地通过出水堰流出污水处理厂，汇入周围的水体。二级处理中使用的设备也是整个城市污水处理厂的心脏设备，主要是鼓风机、曝气机和曝气器。中小型污水处理厂可以使用多级低速离心风机和陶磁曝气头，这样鼓风机噪声小、曝气头充氧效率高；采用氧化沟工艺的可以采用转刷或转碟；大型污水处理厂最好使用单级高速离心风机，以便控制和优化鼓风机的送风量，节能降低成本。离心风机、曝气机和曝气头国内都可以制造。污泥处理和污泥处置主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥和农用及填埋。在我国浓缩、脱水技术是较成熟的，国产浓缩搅拌栅和污泥脱水机都可以使用，但是应该尽早开发出可用的浓缩脱水一体化机。当污水处理厂采用污泥消化技术时，污泥得到了稳定、肥效得到了改进，不仅有利于污泥的进一步处置和利用，还减少了污泥脱水中絮凝剂的用量；污泥消化产生的沼气可以用来发电，1 m3的污泥（含水率约96%）可产生10m3左右的沼气，可发12 kWh左右的电，余热还可以用来加热污泥，总的能量利用率达到70%以上，可补充城市污水处理厂20%～40%的电耗和节省相当大的一部分煤耗，有很好的效益，对降低城市污水处理的运行成本将起到较重要的作用。但是，在我国的187座城市污水处理厂中，有污泥消化设施的不多，稳定运行和发电的不多。这里有技术上的原因，也有管理上的原因，还有方方面面的限制，因此我国在这一方面应积极总结经验教训，努力推广和发展这一技术，在大型城市污水处理厂的建设中，应争取多建造污泥消化设施。在中小型城市污水处理厂中，特别是采用低负荷工艺的污水处理厂，泥已经基本稳定，在没有重金属和有害物质污染的条件下，经过脱水之后应经过进一步处置后争取农用。近几年我国在污泥制肥方面有不少成功的，深度也已经开发制作了一些专用堆肥和制肥设备，应该继续努力，扩大规模，推广污泥资源的再利用。表3是国外部分国家的污泥处置的情况。
城市污水预处理的第二个组成部分是进水泵房。进水泵房的作用是通过抽升和泵送污水提高水头以保证污水可靠重力流过后续的建在地面上的各种处理构筑物，由于潜水泵房构成简单、建设投入少，管理简便，近几年潜水泵采用较为普遍。城市污水预处理的第三个重要组成是除砂设施，其作用是去除污水中裹携的砂、石和大块颗粒物，以减少在后续管线中的沉淀，避免堵塞；减少在后续构筑物中的沉淀，避免形成死区，影响构筑物的功效；减少在后续物料输送中的混杂量，降低设备磨损和损坏，对于那些有污泥消化系统的城市污水处理厂，除砂系统运行效果的好坏至为重要。对那些没有污泥消化系统的城市污水处理厂，如果除砂系统运行不稳定，使设施中大量积砂，终将造成停水清砂，影响设施运行，增加清理养护费用。在我国城市污水处理厂中，采用的除砂设施主要有：平流沉砂池，曝气沉砂池和最近几年新出现的漩涡沉砂池，其中曝气沉砂池除砂效果最好，而漩涡沉砂池运行卫生条件比较好。一级处理设施主要是初次沉淀池，目的是通过它将污水中的悬浮物沉降去除，减少后续处理的能耗，和二次沉淀池一样，其池形有圆形和方形两种。圆形池运行稳定，但占地较大；方形池占地少，能耗小，但是对刮吸泥机的质量依赖较高。目前国内已经可以制造较高质量的桥车式刮吸泥机，应该尽快开发链条式刮吸泥机。对于采用低污泥负荷的序批式（SBR）、一体化池（UNITANK）、氧化沟等活性污泥法工艺的城市污水处理厂，通常不再设置初次沉淀池，而有时甚至连二次沉淀池也省略合并到曝气池中去了。二级处理是污水处理的主体工艺，主要由曝气池和二次沉淀池组成，目的是通过微生物的新陈代谢将污水中大部分污染物变成二氧化碳和水，微生物随后同净化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池底，而净化的水则源源不断地通过出水堰流出污水处理厂，汇入周围的水体。二级处理中使用的设备也是整个城市污水处理厂的心脏设备，主要是鼓风机、曝气机和曝气器。中小型污水处理厂可以使用多级低速离心风机和陶磁曝气头，这样鼓风机噪声小、曝气头充氧效率高；采用氧化沟工艺的可以采用转刷或转碟；大型污水处理厂最好使用单级高速离心风机，以便控制和优化鼓风机的送风量，节能降低成本。离心风机、曝气机和曝气头国内都可以制造。污泥处理和污泥处置主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥和农用及填埋。在我国浓缩、脱水技术是较成熟的，国产浓缩搅拌栅和污泥脱水机都可以使用，但是应该尽早开发出可用的浓缩脱水一体化机。当污水处理厂采用污泥消化技术时，污泥得到了稳定、肥效得到了改进，不仅有利于污泥的进一步处置和利用，还减少了污泥脱水中絮凝剂的用量；污泥消化产生的沼气可以用来发电，1 m3的污泥（含水率约96%）可产生10m3左右的沼气，可发12 kWh左右的电，余热还可以用来加热污泥，总的能量利用率达到70%以上，可补充城市污水处理厂20%～40%的电耗和节省相当大的一部分煤耗，有很好的效益，对降低城市污水处理的运行成本将起到较重要的作用。但是，在我国的187座城市污水处理厂中，有污泥消化设施的不多，稳定运行和发电的不多。这里有技术上的原因，也有管理上的原因，还有方方面面的限制，因此我国在这一方面应积极总结经验教训，努力推广和发展这一技术，在大型城市污水处理厂的建设中，应争取多建造污泥消化设施。在中小型城市污水处理厂中，特别是采用低负荷工艺的污水处理厂，泥已经基本稳定，在没有重金属和有害物质污染的条件下，经过脱水之后应经过进一步处置后争取农用。近几年我国在污泥制肥方面有不少成功的，深度也已经开发制作了一些专用堆肥和制肥设备，应该继续努力，扩大规模，推广污泥资源的再利用。表3是国外部分国家的污泥处置的情况。
表3国外部分国家污泥处置情况
表3国外部分国家污泥处置情况
深度处理是为了满足高标准的受纳水体要求和回用于工业等特殊目的而进行处理，通用的技术有混凝沉淀和过滤，有时还要加氯消毒。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来社会的需要。除了以上技术因素之外，城市污水处理设备的国产化，城市污水处理厂的体制和机制改革，运行管理人员的素质水平和岗位设置数量，附属设施的数量，社会化服务的水平，厂区绿化等公共工程的考虑也是决定城市污水处理厂现代化水平和总体经济指标的重要因素。因此在评价某项城市污水处理工程的经济技术性能时，在比较了不同的污水处理工艺和选用的设施设备质量的基础上，还要考虑到上述非技术因素和当地的具体条件与要求，才能得出科学和实事求是的结果。
深度处理是为了满足高标准的受纳水体要求和回用于工业等特殊目的而进行处理，通用的技术有混凝沉淀和过滤，有时还要加氯消毒。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来社会的需要。除了以上技术因素之外，城市污水处理设备的国产化，城市污水处理厂的体制和机制改革，运行管理人员的素质水平和岗位设置数量，附属设施的数量，社会化服务的水平，厂区绿化等公共工程的考虑也是决定城市污水处理厂现代化水平和总体经济指标的重要因素。因此在评价某项城市污水处理工程的经济技术性能时，在比较了不同的污水处理工艺和选用的设施设备质量的基础上，还要考虑到上述非技术因素和当地的具体条件与要求，才能得出科学和实事求是的结果。
结论
结论
城市污水处理设施规模大，投入多，结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此要根据当地的条件和处理要求，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案。AB法是针对高深度城市污水处理的，氧化沟、序批池（SBR）、一体化池（UNITANK）负荷低，工艺构成简单，管理简单方便，出水水质好，适用于中小规模的污水处理厂；传统活性污泥法等中等负荷的污水处理工艺较适用于大型城市污水处理工程，在这样的工程中，应尽量考虑污泥消化，以回收能源降低运行成本。为了减少城市污水处理厂建设投资和运行，设备国产化、城市污水处理厂的体制和机制的改革、管理岗位的设置、附属设施的数量及其他因素也应通盘考虑。
城市污水处理设施规模大，投入多，结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此要根据当地的条件和处理要求，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案。AB法是针对高深度城市污水处理的，氧化沟、序批池（SBR）、一体化池（UNITANK）负荷低，工艺构成简单，管理简单方便，出水水质好，适用于中小规模的污水处理厂；传统活性污泥法等中等负荷的污水处理工艺较适用于大型城市污水处理工程，在这样的工程中，应尽量考虑污泥消化，以回收能源降低运行成本。为了减少城市污水处理厂建设投资和运行，设备国产化、城市污水处理厂的体制和机制的改革、管理岗位的设置、附属设施的数量及其他因素也应通盘考虑。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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城市污水处理厂的预处理部分通常包括格栅除污机、水泵和除砂设备。格栅除污机的作用是截流大块物质以保护后续水泵设备管线正常运行。多数城市污水处理厂的进水泵房前设置两道格栅，前一道为粗格栅，后一道为细格栅。为了节省资金，一般粗格栅为手动而细格栅为自动。粗格栅的栅条间距为100～250mm，细格栅的栅条间距为10～25mm。格栅的种类很多：有链条式、钢丝绳式、液压式、回转式、步进式和弧形格栅，过去国内采用较多的是链条式和钢丝绳式格栅，效果不好，因此在80年代90年代国内进口了一批自动格栅，近几年回转式和步进式两种自动格栅采用较多，使用效果较好，而且国内制造的产品质量也很高。
城市污水处理厂的预处理部分通常包括格栅除污机、水泵和除砂设备。格栅除污机的作用是截流大块物质以保护后续水泵设备管线正常运行。多数城市污水处理厂的进水泵房前设置两道格栅，前一道为粗格栅，后一道为细格栅。为了节省资金，一般粗格栅为手动而细格栅为自动。粗格栅的栅条间距为100～250mm，细格栅的栅条间距为10～25mm。格栅的种类很多：有链条式、钢丝绳式、液压式、回转式、步进式和弧形格栅，过去国内采用较多的是链条式和钢丝绳式格栅，效果不好，因此在80年代90年代国内进口了一批自动格栅，近几年回转式和步进式两种自动格栅采用较多，使用效果较好，而且国内制造的产品质量也很高。
城市污水预处理的第二个组成部分是进水泵房。进水泵房的作用是通过抽升和泵送污水提高水头以保证污水可靠重力流过后续的建在地面上的各种处理构筑物，由于潜水泵房构成简单、建设投入少，管理简便，近几年潜水泵采用较为普遍。城市污水预处理的第三个重要组成是除砂设施，其作用是去除污水中裹携的砂、石和大块颗粒物，以减少在后续管线中的沉淀，避免堵塞；减少在后续构筑物中的沉淀，避免形成死区，影响构筑物的功效；减少在后续物料输送中的混杂量，降低设备磨损和损坏，对于那些有污泥消化系统的城市污水处理厂，除砂系统运行效果的好坏至为重要。对那些没有污泥消化系统的城市污水处理厂，如果除砂系统运行不稳定，使设施中大量积砂，终将造成停水清砂，影响设施运行，增加清理养护费用。在我国城市污水处理厂中，采用的除砂设施主要有：平流沉砂池，曝气沉砂池和最近几年新出现的漩涡沉砂池，其中曝气沉砂池除砂效果最好，而漩涡沉砂池运行卫生条件比较好。一级处理设施主要是初次沉淀池，目的是通过它将污水中的悬浮物沉降去除，减少后续处理的能耗，和二次沉淀池一样，其池形有圆形和方形两种。圆形池运行稳定，但占地较大；方形池占地少，能耗小，但是对刮吸泥机的质量依赖较高。目前国内已经可以制造较高质量的桥车式刮吸泥机，应该尽快开发链条式刮吸泥机。对于采用低污泥负荷的序批式（SBR）、一体化池（UNITANK）、氧化沟等活性污泥法工艺的城市污水处理厂，通常不再设置初次沉淀池，而有时甚至连二次沉淀池也省略合并到曝气池中去了。二级处理是污水处理的主体工艺，主要由曝气池和二次沉淀池组成，目的是通过微生物的新陈代谢将污水中大部分污染物变成二氧化碳和水，微生物随后同净化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池底，而净化的水则源源不断地通过出水堰流出污水处理厂，汇入周围的水体。二级处理中使用的设备也是整个城市污水处理厂的心脏设备，主要是鼓风机、曝气机和曝气器。中小型污水处理厂可以使用多级低速离心风机和陶磁曝气头，这样鼓风机噪声小、曝气头充氧效率高；采用氧化沟工艺的可以采用转刷或转碟；大型污水处理厂最好使用单级高速离心风机，以便控制和优化鼓风机的送风量，节能降低成本。离心风机、曝气机和曝气头国内都可以制造。污泥处理和污泥处置主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥和农用及填埋。在我国浓缩、脱水技术是较成熟的，国产浓缩搅拌栅和污泥脱水机都可以使用，但是应该尽早开发出可用的浓缩脱水一体化机。当污水处理厂采用污泥消化技术时，污泥得到了稳定、肥效得到了改进，不仅有利于污泥的进一步处置和利用，还减少了污泥脱水中絮凝剂的用量；污泥消化产生的沼气可以用来发电，1 m3的污泥（含水率约96%）可产生10m3左右的沼气，可发12 kWh左右的电，余热还可以用来加热污泥，总的能量利用率达到70%以上，可补充城市污水处理厂20%～40%的电耗和节省相当大的一部分煤耗，有很好的效益，对降低城市污水处理的运行成本将起到较重要的作用。但是，在我国的187座城市污水处理厂中，有污泥消化设施的不多，稳定运行和发电的不多。这里有技术上的原因，也有管理上的原因，还有方方面面的限制，因此我国在这一方面应积极总结经验教训，努力推广和发展这一技术，在大型城市污水处理厂的建设中，应争取多建造污泥消化设施。在中小型城市污水处理厂中，特别是采用低负荷工艺的污水处理厂，泥已经基本稳定，在没有重金属和有害物质污染的条件下，经过脱水之后应经过进一步处置后争取农用。近几年我国在污泥制肥方面有不少成功的，深度也已经开发制作了一些专用堆肥和制肥设备，应该继续努力，扩大规模，推广污泥资源的再利用。表3是国外部分国家的污泥处置的情况。
城市污水预处理的第二个组成部分是进水泵房。进水泵房的作用是通过抽升和泵送污水提高水头以保证污水可靠重力流过后续的建在地面上的各种处理构筑物，由于潜水泵房构成简单、建设投入少，管理简便，近几年潜水泵采用较为普遍。城市污水预处理的第三个重要组成是除砂设施，其作用是去除污水中裹携的砂、石和大块颗粒物，以减少在后续管线中的沉淀，避免堵塞；减少在后续构筑物中的沉淀，避免形成死区，影响构筑物的功效；减少在后续物料输送中的混杂量，降低设备磨损和损坏，对于那些有污泥消化系统的城市污水处理厂，除砂系统运行效果的好坏至为重要。对那些没有污泥消化系统的城市污水处理厂，如果除砂系统运行不稳定，使设施中大量积砂，终将造成停水清砂，影响设施运行，增加清理养护费用。在我国城市污水处理厂中，采用的除砂设施主要有：平流沉砂池，曝气沉砂池和最近几年新出现的漩涡沉砂池，其中曝气沉砂池除砂效果最好，而漩涡沉砂池运行卫生条件比较好。一级处理设施主要是初次沉淀池，目的是通过它将污水中的悬浮物沉降去除，减少后续处理的能耗，和二次沉淀池一样，其池形有圆形和方形两种。圆形池运行稳定，但占地较大；方形池占地少，能耗小，但是对刮吸泥机的质量依赖较高。目前国内已经可以制造较高质量的桥车式刮吸泥机，应该尽快开发链条式刮吸泥机。对于采用低污泥负荷的序批式（SBR）、一体化池（UNITANK）、氧化沟等活性污泥法工艺的城市污水处理厂，通常不再设置初次沉淀池，而有时甚至连二次沉淀池也省略合并到曝气池中去了。二级处理是污水处理的主体工艺，主要由曝气池和二次沉淀池组成，目的是通过微生物的新陈代谢将污水中大部分污染物变成二氧化碳和水，微生物随后同净化的污水一起流入二次沉淀池，微生物沉淀在池底，而净化的水则源源不断地通过出水堰流出污水处理厂，汇入周围的水体。二级处理中使用的设备也是整个城市污水处理厂的心脏设备，主要是鼓风机、曝气机和曝气器。中小型污水处理厂可以使用多级低速离心风机和陶磁曝气头，这样鼓风机噪声小、曝气头充氧效率高；采用氧化沟工艺的可以采用转刷或转碟；大型污水处理厂最好使用单级高速离心风机，以便控制和优化鼓风机的送风量，节能降低成本。离心风机、曝气机和曝气头国内都可以制造。污泥处理和污泥处置主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥和农用及填埋。在我国浓缩、脱水技术是较成熟的，国产浓缩搅拌栅和污泥脱水机都可以使用，但是应该尽早开发出可用的浓缩脱水一体化机。当污水处理厂采用污泥消化技术时，污泥得到了稳定、肥效得到了改进，不仅有利于污泥的进一步处置和利用，还减少了污泥脱水中絮凝剂的用量；污泥消化产生的沼气可以用来发电，1 m3的污泥（含水率约96%）可产生10m3左右的沼气，可发12 kWh左右的电，余热还可以用来加热污泥，总的能量利用率达到70%以上，可补充城市污水处理厂20%～40%的电耗和节省相当大的一部分煤耗，有很好的效益，对降低城市污水处理的运行成本将起到较重要的作用。但是，在我国的187座城市污水处理厂中，有污泥消化设施的不多，稳定运行和发电的不多。这里有技术上的原因，也有管理上的原因，还有方方面面的限制，因此我国在这一方面应积极总结经验教训，努力推广和发展这一技术，在大型城市污水处理厂的建设中，应争取多建造污泥消化设施。在中小型城市污水处理厂中，特别是采用低负荷工艺的污水处理厂，泥已经基本稳定，在没有重金属和有害物质污染的条件下，经过脱水之后应经过进一步处置后争取农用。近几年我国在污泥制肥方面有不少成功的，深度也已经开发制作了一些专用堆肥和制肥设备，应该继续努力，扩大规模，推广污泥资源的再利用。表3是国外部分国家的污泥处置的情况。
表3国外部分国家污泥处置情况
表3国外部分国家污泥处置情况
深度处理是为了满足高标准的受纳水体要求和回用于工业等特殊目的而进行处理，通用的技术有混凝沉淀和过滤，有时还要加氯消毒。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来社会的需要。除了以上技术因素之外，城市污水处理设备的国产化，城市污水处理厂的体制和机制改革，运行管理人员的素质水平和岗位设置数量，附属设施的数量，社会化服务的水平，厂区绿化等公共工程的考虑也是决定城市污水处理厂现代化水平和总体经济指标的重要因素。因此在评价某项城市污水处理工程的经济技术性能时，在比较了不同的污水处理工艺和选用的设施设备质量的基础上，还要考虑到上述非技术因素和当地的具体条件与要求，才能得出科学和实事求是的结果。
深度处理是为了满足高标准的受纳水体要求和回用于工业等特殊目的而进行处理，通用的技术有混凝沉淀和过滤，有时还要加氯消毒。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来社会的需要。除了以上技术因素之外，城市污水处理设备的国产化，城市污水处理厂的体制和机制改革，运行管理人员的素质水平和岗位设置数量，附属设施的数量，社会化服务的水平，厂区绿化等公共工程的考虑也是决定城市污水处理厂现代化水平和总体经济指标的重要因素。因此在评价某项城市污水处理工程的经济技术性能时，在比较了不同的污水处理工艺和选用的设施设备质量的基础上，还要考虑到上述非技术因素和当地的具体条件与要求，才能得出科学和实事求是的结果。
结论
结论
城市污水处理设施规模大，投入多，结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此要根据当地的条件和处理要求，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案。AB法是针对高深度城市污水处理的，氧化沟、序批池（SBR）、一体化池（UNITANK）负荷低，工艺构成简单，管理简单方便，出水水质好，适用于中小规模的污水处理厂；传统活性污泥法等中等负荷的污水处理工艺较适用于大型城市污水处理工程，在这样的工程中，应尽量考虑污泥消化，以回收能源降低运行成本。为了减少城市污水处理厂建设投资和运行，设备国产化、城市污水处理厂的体制和机制的改革、管理岗位的设置、附属设施的数量及其他因素也应通盘考虑。
城市污水处理设施规模大，投入多，结构坚固简单，使用年限长，规模效益好，单位处理成本较低，运行效果比较稳定，在环境治理上发挥的作用突出，因此要根据当地的条件和处理要求，借鉴他人的经验与技术，慎重选择工艺、考虑方案。AB法是针对高深度城市污水处理的，氧化沟、序批池（SBR）、一体化池（UNITANK）负荷低，工艺构成简单，管理简单方便，出水水质好，适用于中小规模的污水处理厂；传统活性污泥法等中等负荷的污水处理工艺较适用于大型城市污水处理工程，在这样的工程中，应尽量考虑污泥消化，以回收能源降低运行成本。为了减少城市污水处理厂建设投资和运行，设备国产化、城市污水处理厂的体制和机制的改革、管理岗位的设置、附属设施的数量及其他因素也应通盘考虑。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
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关键词:三沟式氧化沟;工艺调试;活性污泥培养;进出水水质;活性污泥增长曲线
中图分类号:X703文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)24-0033-02
1工程概况
某市污水处理厂,是我国利用欧洲政府贷款,采用三沟式氧化沟处理工艺的城市二级污水处理厂。该厂占地100亩,总设计规模7万m3/d,其中工业废水和生活污水约各占50%。汇水面积25km2,规划服务人口10万。
1.1工艺流程及氧化沟主要设计参数
污水处理工艺流程如图1所示:
氧化沟设两组,每组日处理污水3.5万立方米。每组氧化沟长145m、宽65m、水深3.5m,总有效容积30530m3,水深3.5m,泥龄30d,产泥率0.3kgMLSS/去除每kgBOD5,MLSS=4000mg/L,DO=0.5～2.0mg/L,反硝化速率26mgNO3/g・MLSS・d,由三条平行的同体积的环形沟并联组成。每两条单沟之间有1.5m2的连通孔。每条单沟为环形跑道式结构,两端建有双层偏心式导流墙,进水口即位于三条单沟进水端的两层导流墙中间的底部。三座转刷桥横跨在氧化沟上,用于安装转刷和维修保养。每组氧化沟安装转刷曝气器16个,其中高速转刷6个,位于中间沟上,单速转刷每组沟6台,共12台,供氧能力72kgO2/h・台,功率45kW。双速转刷10个,位于两侧边沟上,双速转刷高速供氧,低速推流,共20台,供氧能力72kgO2/h・台,功率44/28kW。
1.2设计进出水水质
进水水质主要参考与当地性质、规模相类似的其他城市水质,并根据在厂区入水口近一个月的取样化验结果,确定污水处理厂进水。
出水按执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。
2工程调试
2.1主要工艺设备的调试
该厂设备除粗格栅和污泥浓缩池上的周边传动刮泥机为国产设备外,其余均进口成套设备。主要有:格栅、栅渣压实机、皮带输送机、除砂撇油移动桥、砂水分离器、出水堰板、水平曝气转刷、水下搅拌器、污水泵、污泥泵、砂泵、带式压滤机及自动监控设备。设备安装完后,按单机试车局部联合试车和系统联合试运转三个步骤进行设备调试。单机试车完成,认真检查并核实污水处理厂各类机械设备的单机试车记录。在此基础上,同设备供应厂方一道再对各种机械设备进行单机运转1～3次,并做好相关的试车记录,对发现的问题立即进行整改。
(1)泵站及格栅间:将进水渠道和泵站集水池注满水,启动机械格栅,检查格栅运转情况,检查闸、阀门开启是否灵活,检查皮带输送机运转情况,启动进水泵,检查进水泵、止回阀(单向阀)是否运转正常,检查电磁流量计是否准确,检查格栅前后的液位差是否准确可靠,监测格栅、皮带输送机驱动电机的电流、电压以及轴温是否正常。
(2)曝气沉砂池:注水至设计水位,然后开启布气管路调节阀门,检查曝气运行情况是否均匀,启动抽砂泵和砂水分离器,检查砂水混合液提升情况,注水后,检查池体结构有无漏水,各闸、阀门是否启闭自如,有无漏水现象。
(3)氧化沟:向池中注水达到反应池设计水位,检查生化反应池池体有无渗漏,并开启厌氧搅拌器、缺氧搅拌器在清水中运行状况,开启转刷,检查其运行时驱动电机的电流、电压等是否正常;开启混合液回流泵和污泥回流泵,检查各台回流泵工作状况,检查反应池各闸、阀门是否严密不漏水。
在调试期间,同时成立了有外方技术人员参加的调试小组,按照进口设备供货合同有关条款机械设备资料上的有关性能参数和国际、国内的有关标准分阶段实施和考核设备调试质量。
2.2活性污泥的培养
由于无法取得合适的接种污泥所以决定采用自培菌的方式进行活性污泥的培养和驯化。采用逐级扩大培菌法,采用间歇换水、连续进水结合法,培养9天后,1#氧化沟内污泥浓度达到1000mg/L,污泥指标数据如下:
由表2数据和图2中曲线得出,经过四周左右的时间活性污泥的浓度逐步增大,达到设计值范围4000mg/L。同时MLVSS/MLSS逐步增大到0.5左右。这表明微生物的数量及种类也增多。用量筒取曝气池内的污泥混合液进行观察,发现培养初期污泥絮体呈细小、分散状;后期及结束时污泥活性有所增强,絮体结构良好,污泥絮体密实且形成大的颗粒。分析原因:培养初期,污水中微生物含量较少,形成的菌胶团少,污泥絮体不能很好的形成。菌胶团对活性污泥的形成及各项功能的发挥,起着十分重要的作用,只有在它发育正常的条件下,活性污泥絮凝体才能很好的形成,其对周围的有污染物的、吸附功能以及絮凝、沉降性能,才能够得到正常的发挥。在活性污泥絮凝体形成的过程中,活性污泥微生物本身也起到一定的作用。活性污泥中的一些微生物,分泌出具有粘着性的胶体物质,不仅使细菌互相粘接,形成菌胶团,并对微小颗粒及可溶性有机物也有着一定的吸附与粘着性能。这种作用促进了活性污泥絮凝体的形成。
3调试成功后进出水水质
调试后期,在设备调试、污泥培养等工作完成后,通过监测进出水水质,检测处理效果。进出水水质处理效果见表3,
从图3可以看出,COD去除率在70%～85%,25日去除率低于65%;BOD5去除率75%～90%,25日在70%以下;SS去除率在85%～98%,NH3-N去除率在85～95%,其中25日为极低值为70%。
以上数值说明,三沟式氧化沟有机物去除效果较好,耐冲击负荷能力大,当BOD5值在49～100mg/L之间浮动时,出水水质均保持在20mg/L以下,出水达到了一级B的出水水质要求。氨氮、SS处理效果更佳。
25日,各水质指标去除率较低,低于正常值,经分析,发现,在25日,进水水质大大低于正常值,导致处理效率较低,但亦达到了设计要求。这说明,如果需进一步加强处理效果,使出水水质达到一级A甚至回用水水质要求,单纯以三沟式氧化处理无法达到,需进一步增加深度处理设施。
总的来说,通过调试,污水污水处理厂达到了设计要求,处理效果良好,正常运行时出水水质稳定,具体数值见表4:
表4正常运行时进水出水水质情况
水质指标 进水浓度(mg/L) 出水浓度(mg/L) 去除率(%)
CODcr 200 25 87.5
BOD5 100 10 90
NH4-N 16 1 92.75
SS 150 5 96.7
4结语
三沟式氧化沟是氧化沟工艺的典型代表,这种氧化沟工艺结合了许多污水处理操作方式,如A/O法、SBR法等。通过对生产性三沟式氧化沟的调查表明,这种工艺处理效果十分稳定,满足BOD5和悬浮物浓度小于20mg/L的频率分别为92%和96%。而且,氧化沟排放的剩余污泥可满足EPA推荐的B级污泥病原菌排放标准。其反硝化运行和硝化运行的时间比TDN/TN对调节三沟式氧化沟脱氮效果起着重要的作用,是一个关键的运行参数,针对不同的污水水质,调节TDN/TN可达到比较好的氮去除效果。三沟式氧化沟工艺能耗低,运行管理方便,是适合我国中小型城市使用的简便、高效的污水处理技术。
参考文献
[1] 杨肇键.三沟式氧化沟在处理城市污水中的应用[J].给水排水,1992,(3).
[2] 李激,邱岩.A2/O工艺污水处理运行与调试效果的研讨[J].江苏环境科技,1998,(4).
UASB即为上流式厌氧污泥床，也叫厌氧水解反应器，是集沉淀、吸附和生物絮凝等物理化学过程，以及水解酸化和甲烷化过程等生物降解功能于一体的综合反应器。厌氧反应器由污泥反应区、三相分离器（气、液、固）和气室三部分组成。厌氧生物处理化学过程为水解酸化、产酸、产甲烷3个阶段。UASB厌氧反应器的基本工作原理为：首先，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絮凝性能的污泥在下部形成污泥层。污水从厌氧污泥层底部流入与污泥混合在以前，污泥中的微生物把废水中的有机物分解成甲烷，这是一种把污水转化为气的过程。该气体不断分离上升，最初以微小气泡的形态从污泥层中放出，在上升过程中不断合并，气泡逐渐变大，在污泥层上部由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。然后，气泡通过与三相分离器下部接触，分离器下部的反射板折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室。进入到气室的甲烷用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区。废水中的污泥层发生絮凝，颗粒在逐渐的变大，在重力作用下沉淀到分离器的厌氧反应区。在厌氧反应器处理污水过程中，可以看出，先是在污泥反应区，通过污泥层中的微生物完成了水解酸化。厌氧水解反应器中大量微生物进行水中颗粒物质迅速截留和吸附，截留下来的物质吸附在污泥表层。在大量水解细菌、产酸菌作用下，将废水中不溶性有机物分解出来，这个过程就是产氧产酸的过程。同时在分离水分子的过程中也产生了甲烷小气泡，小气泡穿过污泥层不断上升，上升过程中形成大气泡，最后到达厌氧反应区。甲烷也是不可多得了有机气体，是可很好利用的。分离出来的有机物进行二次利用，符合资源再利用的原则。
2SBR工艺在酒精废水处理中的应用观察
SBR工艺是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。该操作功能改造了原有活性污泥主反应区对厌氧断出水进行好氧处理，进一步去除废水中的污染物物。运行方式相对来说比较灵活，能够适应各式不同的废水处理要求，不仅限于酒精废水的处理。它的运行周期一般包括进水期、反应期、静置期、排水期和闲置期5个基本阶段。SBR工艺需要与UASB工艺结合使用，UASB反应池的水必须进行二次处理才能达到废水排放标准。SBR工艺正好完成了UASB的这一要求，UASB的出水进入到SBR工段，这是一个好氧处理过程，在这里碳源有机物和氨氮类有机物得到了很大程度上的处理。SBR相对其他传统废水处理工艺，有生化反应速度快、处理效率高、运行灵活、操作简单的几大特点。它最大的特点就是能大量脱离氨氮类有机物，通过静止沉淀，分离出大量有机物，出水水质不仅达标还相对较好。
3UASB+SBR工艺效果显示
本文通过对该酒厂进行了实例研究，取用酒厂废水50m?/d进行研究。酒精生产过程中废水首先是洗药材产生的泥沙等悬浮物，可用沉淀的方法率先把其去除。然后投放混凝剂PAC及絮凝剂PAM，使沉淀物形成絮凝物通过斜管进入沉淀池，从而清除洗涤后产生的杂质。出水在经过石英砂过滤器进行过滤，达标排放。调节池搭配水井，收集污水，减少流量变化给污水处理系统带来的冲击，调节池设置搅拌、混合装置，为使调节池出水水质均匀，防止杂质沉淀。UASB工艺的使用，在底部反应区内存留大量厌氧污泥形成污泥层，需处理的污水从厌氧污泥层底部流入与污泥混合，污泥中的微生物分解污水中的有机物，形成沼气。沼气以微小气泡形式不断放出、上升，上升过程形成较大气泡，进入三相分离室碰到下部折射板，折向四周穿过水层进入气室，再将其用导管导出。这时固液混合液进入三相分离器的沉淀区，污泥发生絮凝在重力作用下沉降，沉淀的污泥降到厌氧反应区内，而分离后的处理水从沉淀区溢出，排出污泥床。此中设计了四座UASB反应器（并联两级），每座尺寸均为：φ3.3×6.5m。UASB反应器处理完成后进入SBR反应器，SBR反应器为间歇性进水并自流入SBR反应器，因此在SBR反应器进水前设置配水井，配水井安装自动阀门控制水量和时间。SBR反应器间歇曝气方式来运行活性污泥污水处理技术，设置鼓风机为SBR反应器供氧，使微生物好氧分解代谢有机物，降低有机物浓度达到排放标准。经过处理的污水由原来的:CODcr=18000mg/L，BOD5=10000mg/L，SS=200mg/L，经过处理为CODcr=98mg/L，BOD5=20mg/L，SS=70mg/L。通过实例研究可以表明，UASB+SBR+沉淀过滤工艺出水能够达到设计要求，满足废水排放标准。简单来讲，是一种厌氧水解+好氧的废水处理过程。厌氧水解处理过程无需曝气，运行费用少；SBR工艺操作简单，管理方便，投资省。UASB+SBR工艺对COD及BOD去除率较高，在一定程度上解决了酒精废水处理工艺中存在的设备投资大、运行费用高的问题。另外，UASB+SBR工艺不仅减少了设备投资和运行的费用，该工艺产生的沼气可满足设备自身用电需求，还将有大量剩余沼气可用于该处理厂其他用电，或是家庭用电。在处理过程中产出的大量有机物也可作为饲料供给养殖户，有机污泥也可用于农业开发。这样的处理方式，不仅使污水达到了排放标准，还产生大量有机物可二次利用。从经济学角度出发，设备成本低，而且还将产生大量有机物可再次创造收益，无疑是一个值得选择和提倡的酒精废水处理工艺。
4结语
UASB+SBR工艺的使用结果表明，可大量提取废水有机物的再次利用，减少了水资源的压力。该工艺成熟，效果稳定达标，有机物的再次利用一定程度上是节约成本的体现，工艺操作也相对简单。如此有利的处理工艺应当得到大力推广，出于对环境保护和资源再利用的原则，也应被广泛使用。国家应加大政策支持，有了国家的支持，将会事半功倍。这种工艺是符合现代科学技术高速发展的脚步的，理应被推广。
1实验部分
1.1实验原料实验污泥:印染污泥样品取自佛山市某工业污水处理厂污泥浓缩池，污水处理厂采用水解酸化－生物接触氧化工艺处理浆染废水及牛仔洗水。浓缩池污泥静置沉淀24h后得到实验用泥。印染污泥性质如表1所示。化学试剂:聚合氯化铝(PAC)，实验时浓度分别配成2，3，3.75，4.5，5.25，6，7.5g/L。阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)，实验时浓度分别配成25，40，50，75，100，125，150mg/L。水是去离子水，其他化学药品为分析纯试剂。主要仪器:D90-2F电动搅拌机，PS-WN-066污泥比阻测定实验装置，TDL-40B台式离心机，202-AON电热恒温干燥箱，PHS-3C精密pH计以及实验室常用仪器。
1.2实验方法
1.2.1混凝剂调理污泥1)单一混凝剂实验:从污泥浓缩池取一定量污泥于250mL烧杯中，每个烧杯倒入200mL污泥水样，加入不同浓度调理剂，使用D90-2F电动搅拌机进行搅拌，先以180r/min的转速搅拌1min，改变转速为80r/min再搅拌2min使药剂与污泥水样充分混合，进行后续的离心脱水实验以及混合液的比阻实验。2)两种混凝剂实验:取一定量污泥浓缩池污泥于250mL烧杯中，每个烧杯倒入200mL污泥水样，先加入一种污泥调理剂，使用D90-2F电动搅拌机进行搅拌，先以180r/min的转速搅拌1min，再加入另一种污泥调理剂，以180r/min搅拌1min，之后以80r/min搅拌2min，使之充分混合并反应，之后进行离心脱水实验以及混合液的比阻实验。
1.2.2污泥样品脱水实验1)污泥离心脱水实验:将之前已经加入调理剂调理好的污泥样品，倒入离心杯中，在TDL-40B台式离心机里以3500r/min转速下离心10min，倒出离心杯中的上清液，取出杯底的滤饼，测出滤饼含水率。2)污泥比阻实验:取100mL已经调理好的污泥样品倒入烧杯中，参照污泥比阻实验装置［6］，真空抽滤脱水至无水滴(真空度不变)，记录不同时间t以及相对应的滤液体积V，以V为横坐标，t/V为纵坐标，用图解法求出斜率b，计算污泥比阻γ，并测出相应的滤饼的含水率。污泥比阻是表示污泥过滤性的综合性指标，反应了污泥的脱水性能。污泥比阻越大，过滤性能越差，反之过滤性能越好。式中:P为过滤时压强降，g/cm2;F为介质过滤面积，cm2;b是图解法求出t/V与V形成的直线的斜率;μ为滤液黏滞系数，N/(S•m2);C为滤液产生滤饼干质量，g/mL，根据污泥以及滤饼中的干污泥量计算得出。
2结果与讨论
2.1聚合氯化铝(PAC)单独调理污泥分别对8个烧杯的污泥样品加入不同浓度的PAC进行实验，图2表示为污泥样品进行调理过后，污泥比阻随着PAC投加量的变化关系。图3则表示污泥投加了调理剂PAC之后，污泥含水率以及抽滤脱水后泥饼含水率的改变。图2表明投加PAC有助于降低污泥比阻，且有利于污泥脱水。图3得出，投加PAC也会降低污泥离心后的含水率以及滤饼含水率。当PAC投加量在3～3.75g/L时，污泥的比阻最小，且污泥离心脱水的含水率与污泥滤饼的含水率均最小。此时污泥比阻为3.46×1012m/kg，污泥离心脱水后含水率为89.02%，污泥滤饼的含水率从83.83%减小到77.04%。之后，随着PAC投加量的增加，污泥的比阻也随之增大，脱水效果变差。主要是因为PAC是阳离子型的电解质，利用其正电的水解产物可以吸附在带负电的污泥表面，但过量PAC会使污泥表面带正电，从而失去PAC与污泥颗粒发挥电中和的优势。因此，污泥的比阻增大，脱水性能变差［7］。从实验现象来看，加入PAC对污泥絮体的形成影响不大，肉眼几乎看不到污泥絮体的形成。
2.2阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)单独调理污泥分别对7个烧杯的污泥样品加入不同浓度的CPAM进行实验，图4为污泥样品经过CPAM调理之后，污泥比阻随CPAM投加量的改变。图5则表示，投加了CPAM之后，污泥离心脱水的含水率以及污泥抽滤脱水后泥饼含水率的改变。CPAM对污泥比阻和含水率的减小均有明显效果，通过比阻和污泥含水率的变化趋势来看，CPAM的最佳投加量在50mg/L。此时污泥比阻为0.687×1012m/kg，离心及真空抽滤后滤饼的含水率分别84.88%、75.24%。当投加少量CPAM时就可以观察到污泥结团，这是因为污泥带有负电荷，而CPAM带有很高的电荷密度，容易与污泥发生电性中和，因而结团。当污泥投加过量的CPAM时，污泥又带上正电荷，重新相互排斥而失稳，使其脱水性能降低［8］。已形成的这些絮体将包裹其周围的部分游离水结合成更大的团粒，这种团粒含有大量的游离水，脱水困难，滤饼含水率升高［9］。
2.3两种絮凝剂复合调理污泥先在污泥中加入PAC溶液，质量浓度保持在3.75g/L不变。以180r/min的转速搅拌1min，之后加入CPAM溶液，其投加量分别为0，25，40，50，75，100，125mg/L。充分搅拌3min进行实验，实验结果如图6、图7所示。从图6、图7得知:PAC溶液的用量对污泥脱水性能影响较小，而最佳的投加方式是先加一定量的PAC溶液，之后再加入CPAM溶液，综合比阻和含水率的两方面因素，PAC和CPAM的最佳投加量分别为3.75g/L、40mg/L。但这种投加方式污泥比阻的最小为6.007×1012m/kg。污泥离心后含水率为86.18%，滤饼含水率为75.28%。实验结果比单纯只加CPAM调理污泥的比阻值要大，其原因是，在对污水进行预处理阶段，已经向污水投加了一定量的PAC，所以，在污泥浓缩池中未进行带式压泥机之前的污泥可以单纯的只加CPAM调理污泥。Sommese等也提出了一种新的处理污泥方法:首先向难脱水的污泥中加入一定量无机絮凝剂;然后加入一定量的微粒组分;最后，向混合液中加入高分子絮凝剂。其原因是由于污泥中胶质颗粒多带负电荷，加入PAC之后，PAC在水中形成各种形态的水和络合物可以吸附带负电荷的胶体粒子，通过压缩双电层、电荷中和、羟基间的桥连等作用，使胶体脱稳。CPAM的吸附架桥作用使已经脱稳的胶体迅速形成大的絮体，实现固液分离［10］。
3结论
1)在PAC、CPAM对浓缩池污泥脱水效果实验中，PAC的最佳投加量为3～3.75g/L，CPAM的最佳投加量为50g/L。比阻分别为3.46×1012，0.687×1012m/kg。PAC加药后污泥离心含水率为89.02%，滤饼含水率为77.04%。CPAM加药后污泥离心含水率为84.88%，滤饼含水率为75.24%。二者相比较，CPAM脱水效果远远好于PAC。2)在PAC和CPAM联合调理污泥的实验中，污泥的比阻值较不加混凝剂有了一定的改善。在PAC、CPAM投加量分别为3.75g/L、40mg/L，比阻值减小为6.007×1012m/kg。但污泥离心后含水率的结果表明，2种混凝剂联合调理印染污泥效果不好，原因是印染污水在预处理混凝沉淀池时已加入了PAC用于沉淀印染污水中悬浮颗粒。因此，在污泥浓缩池再加入PAC效果反而不好。3)在实际生产中，污水厂每天产生2000m3的污泥，污泥进入压滤机之前每天CPAM的用量为125kg。通过实验得出CPAM最佳投加量为50g/L时，每天CPAM的用量减小为100kg，可以减小CPAM的用量，降低污水厂成本。
摘要：UASB反应器具有容积负荷率高、处理容量大、投资少、占地面积小、启动快、运行稳定等优点，并较好地解决了气、固、液三相分离的问题，因此被广泛应用于高浓度有机废水的处理。合理调整UASB运行时的进料负荷、温度和碱度等条件，可以使其保持最佳处理效果。关键词：UASB有机废水应用影响因素UASB是由荷兰著名学者Letfinga在20世纪70年代开发的[1]。待处理的废水由反应器底部引入，向上流过由絮状或颗粒状污泥组成的污泥床，产生的沼气由顶部三相分离器逸出。UASB的特点是有机负荷率和去除率高，不需搅拌，能适应负荷冲击和温度的变化，是一种性能较好的厌氧生物工艺。1UASB反应器的基本原理UASB反应器为上流式厌氧污泥床，如图1所示。废水由反应器底部进入，反应器主体含有大量的厌氧污泥，由于废水以一定流速自下而上流动以及生物降解过程产生大量沼气的搅拌作用，废水与污泥充分混合，有机质被吸附分解，最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫水氢和氨，所产生沼气(主要是甲烷)由上部的三相分离器的集气室排出，含有悬浮污泥的废水进入三相分离器的沉降区。由于沼气从水中分离而失去搅拌作用，废水在上升过程中变得比较平稳，其中沉淀性能良好的污泥经沉降面返回反应器主体部分，使反应器内有较高的污泥浓度，保证了后继处理的正常进行。在运行过程中，UASB反应器内能够形成沉淀性能良好的颗粒污泥，能够允许较大的上流速度和很高的容积负荷。图1UASB反应器示意图2UASB反应器在废水处理中的应用UASB反应器在所有高速厌氧反应器中是应用最为广泛的，其处理的废水包括几乎所有以有机污染物为主的废水，如各类发酵工业、淀粉加工、制糖、造纸、制药、石油精炼及石油化工等各种来源的有机废水[2、3]。其主要工艺流程如图2所示：图2UASB工艺流程图UASB反应器正常运行时，有机负荷可达到30～50kgCOD/（m3·d）或更高。表1列出了国内部分UASB反应器处理高浓度有机废水的应用资料[4]，COD的去除率普遍都在80以上，最高可达94，这表明，UASB工艺能有效的处理高浓度有机废水。表1UASB反应器在处理不同废水中的应用资料废水类型容积负荷kgCOD/m3dHRT/h温度/℃去除率/％反应器容积/m3牛奶废水7.56-8.8400土豆加工废水3.021.235852200纸板废水6.62.53075.61000甜菜糖废水20.75.635821800土豆淀粉废水-2035875000香槟酒废水156.83091-造纸废水4.4～5.05.52875～832200蒸馏厂废水6-35-12浸麻废水8-35-12制糖废水22.563094-酿酒厂废水95--83-土豆废水25～4543593-近年来的生化处理不再偏重于厌氧处理法，其发展趋势是将厌氧与好氧处理有机地结[，！]合起来，充分发挥他们各自的优势。目前将传统的UASB反应器与好氧生物流化床结合起来，研制一种处理效率高、操作简单、占地面积小、成本较低的三相流化床处理设备，以适应于餐饮业废水的处理，解决目前餐饮废水难于集中处理的问题[5、6、7]。由此看来，研制出厌氧和好氧处理结合于一体的工艺设备将会有较好的应用前景。UASB工艺与其他系统连用是对现代厌氧反应的一个突破。3影响因素3.1颗粒污泥UASB系统高效稳定运行取决于沉降效果好、产甲烷活性高、微生物类群合理、数量丰富的颗粒污泥的形成[8、9]。颗粒污泥是UASB反应器运行的基础，具有良好的沉降性颗粒污泥不易流失。颗粒污泥的数量、微生物组合及其产甲烷活性决定了反应器的处理效率和对水质波动的抵抗能力。3.2有机负荷正确控制有机负荷，可以尽快形成或形成较大的颗粒污泥。研究者认为：挥发酸的高低是颗粒污泥形成不同类型的重要因素，控制反应器出水的挥发酸浓度来选择污泥的优势菌种，利用甲烷丝菌基质亲合力较高的特点，维持低的出水乙酸浓度来达到使甲烷丝菌成为主要降解乙酸的产甲烷优势菌的目的。在53℃±2℃，出水乙酸浓度低于200mgCOD/L，增加负荷率，可培养出含甲烷丝菌为主的颗粒污泥，当出水乙酸浓度高时，增加负荷可培养出含甲烷八叠球菌为主的颗粒污泥。实践证明，控制反应器的有机负荷和提高污泥的沉淀性是控制污泥过量流失的主要手段。3.3温度温度对于UASB的启动以及保持系统的稳定性具有重要的影响[10]。反应器在常温(20～30℃)，中温(33～41℃)和高温(50～55℃)下均能顺利启动，形成颗粒污泥。不同的处理工艺，可以根据实际需要选择不同的升温方式，如厌氧处理采用高温发酵（55℃），反应器启动的关键在于污泥中高温菌种的数量，所以采用直接升温的方式，在1～2周内取得高的VFA去除率，这说明在其它条件不变的情况下，采用直接升温的方法启动可以更快。3.4进水分配进水分配对UASB的运转是至关重要的，需要满足如下原则：(1)确保单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象发生；(2)尽可能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合。在生产装置中采用的进水方式大致可分为脉冲式、连续流、连续与脉冲相结合等方式。目前被广泛采用的是脉冲式，它是一种布水均匀，搅拌效果好的进液形式，能增加活性污泥区高度，有利于提高厌氧效率和抗冲击能力[11]。3.5碱度碱度主要对污泥颗粒化产生影响，表现在两方面：一是对颗粒化进程的影响，二是对颗粒污泥活性的影响[12]8.2，这主要是因为此时产甲烷菌会受到严重抑制）以加速污泥的颗粒化，使反应器快速启动；而在颗粒化过程基本结束时，进水碱度应适当偏低以提高颗粒污泥的SMA。在运行过程中，可以添加NaHCO3或CaCO3来调节进水碱度，有的反应器通过回流处理水来增加进水碱度，同时还加大了进水负荷。3.6有毒物质许多有机物对厌氧菌特别是甲烷菌呈现了很强的毒性，某些重金属离子和某些阴离子对厌氧菌也会产生毒害作用，因此，在废水的厌氧处理过程中应采取措施加以防治。4结论UASB反应器设备简单，运行方便，不需设沉淀池和污泥回流装置，不需填料，不需机械搅拌，建设费用低，减少运行成本，易于管理。从经济分析角度看，系统运行费用基本上与排污费持平，达到了环境效益与经济效益的统一。UASB反应器还适于小区域的污水处理，在我国有着广泛的发展和应用前景。参考文献：1.涂剑成等.现代厌氧反应器的现状与发展.新疆环境保护,20__,26(3):9～122.段雪梅等.UASB反应器处理啤酒废水的研究.河南工业大学学报(自然科学版 ),20__,26(3):81～833.周健等.制浆造纸工业废水厌氧生物处理的研究及应用现状.四川轻化工学院院报,1996,9(1):51～564.北京市政工程设计研究总院.给水排水设计手册[M].第6册.北京:中国建筑工业出版,20__.5.刘晓文.厌氧UASBO新型生物接触氧化工艺处理啤酒废水.给水排水,20__,26(4):34～356.李福勤等.UASB—SBR工艺处理淀粉制糖生产废水.中国给水排水,20__,19(6):70～717.班福忱等.UASB—CASS工艺处理啤酒废水研究.酿酒科技,20__,134(8):110～1148.王凯军.UASB工艺系统设计方法探讨.中国沼气,20__,20(2):18～239.王靖文等.上流式厌氧污泥床反应器技术的现状与发展.工业水处理,20__,21(7):12～1510.赵自成等.上流式厌氧污泥床处理低温低浓度废水存在的问题与对策.重庆环境科学,20__,25(8):37～3911.陈广元.脉冲进液方式在UASB反应器中的应用.给水排水,20__,28(2):29～3012.曹刚等.碱度对UASB污泥颗粒化的影响.中国给水排水,20__,18(8):13～15