污泥处理概述

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1、第1章绪论1.1污泥处理处置问题的产生在我国城市污水处理厂中，活性污泥法是应用最为广泛的污水处理技术，世界上也有80％的污水处理厂所用的也是活性污泥法[1]。但是它有一个很大的弊端就是在处理污水的过程中会产生大量的剩余污泥，传统活性污泥法每去除1kgBOD5就要产生含水率为95％的15～100L剩余污泥[2]。随着我国城市化进程的深入以及环境质量标准的不断提高，污水处理率和处理程度也随之逐年提高。到2009年底，我国设市城市、县及部分重点建制镇累计建成城镇污水处理厂1993座，污水处理能力达1.06亿m3/d，与“十五”末相比分别增长了1.2倍和75%

2、[3]，相应的污水处理厂产生的污泥量也急剧增加。据估算我国2010年污水厂产生剩余污泥的干重为1123万吨（以每万吨污水的污泥产量2.7吨计）[4]，表11为污泥常规处理所增加的费用，目前对剩余污泥处理处置占污水处理厂运行费用的50～60％左右[5]。传统上由于资金、技术及认识程度等多方面的原因，人们在污水处理时往往存在“重污水处理，轻污泥处理”的误区，导致污水在城市污水处理厂经处理后达标排放，而大量未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体等环境带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了严重威胁[6-9]。

3、表11污泥处理所增加的污水处理费用（单位：元/万t）具体项目费用合计污泥浓缩药剂费6121578污泥消化单元电费57污泥消化单元人工费129污泥干化费用780固定资产折旧及其他12001200剩余污泥从本质上说是微生物在污水有机物代谢中由于自身微生物的增殖而生成的“副产物”。活性污泥中微生物群落在降解有机污染物的过程即是进行着分解与合成代谢。分解代谢过程即微生物将一部分有机底物进行氧化分解，最终生成CO2和H2O等稳定物质，并在这个过程中获取合成新细胞物质所需要的能量[10]，这一过程可用式1-1[11]表示：（1-1）式中——有机污染物。另一部分有

4、机污染物则被微生物用于合成新的细胞，这一反应过程可用下列方程式1-2[11]表示：（1-2）式中——微生物细胞组织的化学式。合成与分解两个代谢过程通过能量传递紧密地联系在一起，并且无论是分解过程还是合成过程，都能够去除水体中的有机物只是产物有所不同。分解代谢过程的产物是CO2和H2O，而合成代谢过程的产物则是新的微生物细胞。为了维持整个污水处理系统的相对稳定平衡状态，这些多余的污泥必须周期性排放出来，从而产生污泥的处理与处置问题。剩余污泥作为污水处理过程中的必然产物，其成分组成复杂。它是由多种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物组成的集合体，主要

5、含有大量的水分（95～99%），还包括难降解有机物、挥发性有机物、重金属以及病原体和寄生虫等，得不到有效控制的污泥对环境会形成很大的压力[12-14]。国内已有污水处理厂针对剩余污泥处理的问题上，主要采取的解决方针是将已产生的污泥通过常规处理方法进行“减量化、稳定化、无害化”处理。污泥的常规处理方法是将污泥先经过浓缩、脱水、稳定等预处理，然后再进行陆地填埋、土地利用、焚烧、工农业回收利用等最终处置。这种处置方法是在已产生污泥的基础上进行的，可以认为是一种被动减量方法，存在处理成本高、环境压力大、可用空间少以及隐形危害大等一系列问题，在一定程度上制约了污

6、水处理设施的建设和环境污染的有效改善[15,16]。因此，从技术和经济两个方面考虑，需要研究开发适合的污泥控制技术。通过相关研究减少污泥产量并逐步推广应用，在我国的城市污水处理领域具有重要意义。1.1污泥减量原理及技术在20世纪90年代，有学者提出了污泥减量化的概念，即在保证污水处理效果的前提下，使整个污水处理系统向外界排放的生物固体量达到最小，通常在源头上削减污泥产量被认为要优于后续工艺的处理[5,17]。污泥的源头削减主要是通过物理、化学、生物等手段，依靠降低微生物产率或者利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解，使污水处理系统向外排放的生物量达到最小，

7、从根本上、实质上减少污泥产量[18-20]。图11为污泥减量原理图，图中虚线框为污水生物处理系统，①、②、③为实现污泥减量的三种途径。图11污泥减量原理图1.1.1隐性生长所谓的隐性生长是指当生物细胞溶解时，生物体中的有机碳也作为微生物的生长底物，重新参与新陈代谢过程，从而使污水处理过程中总的产泥量减少，达到降低污泥表观产率的目的，这种微生物基于自身细胞溶解产物的生产方式称为隐性生长[16]，即上图中②过程。目前已发展的生物细胞溶解方法有：臭氧氧化、超声波处理、氯化、增加溶解氧浓度等。（1）污泥臭氧化臭氧是一种极强的氧化剂，污泥被臭氧处理后，一部分

8、被矿化为CO2和H2O，同时一部分溶解为易生物降解物质。基于此思想，将臭氧与常规活性污泥工艺结