本文通过对啤酒废水的产生、特点的介绍，比对了国内外啤酒废水处理中的好氧生物处理技术和厌氧生物处理技术，结合低温条件下废水处理的效果，寻找适合我国国情，寒冷地区处理啤酒废水的有效方法，为企业的健康发展提供坚实的依据。
关键词：
啤酒废水；低温环境；好氧；生物处理
近年来，随着我国啤酒的高速发展，啤酒企业的废水处理一直是一个主要难题。尤其我国北方地区的啤酒企业，受环境温度的影响，冬季啤酒污水处理厂内污水的温度只有10℃左右。这样低的温度使废水中的微生物活性和代谢能力都变的很弱，导致污水能力降低，因此，北方地区的污水处理系统运行成本及操作难度都有所提高1。本文通过查找国内外大量参考文献，通过对北方地区啤酒企业污水处理的研究，探索出提高寒冷地区啤酒污水的处理方法，对北方地区啤酒企业的发展具有重要的意义。
1.啤酒废水的产生及其特点
1.1啤酒废水的产生
；②糖化过程的糖化、过滤和洗涤水；③发酵过程的发酵罐和过滤器洗涤水；④罐装过程洗瓶、灭菌及破瓶啤酒；⑤冷却水和成品车间洗涤水。
1.2啤酒废水的特点
啤酒生产工序多，生产过程中产生的废水量较大，不同啤酒企业由于管理和技术水平不同，每生产一吨啤酒耗水量也不一样，产生的废水也不一样多。管理和工艺先进的啤酒企业吨啤酒耗水量为8～12吨，我国啤酒厂的吨啤酒耗水量一般在10～20吨之间2。啤酒废水主要包括清洁废水、有机废水、洗涤废水、冲渣废水和装酒废水。
2.啤酒废水处理技术的发展现状
随着啤酒的出现，啤酒废水的处理成为一个世界性的难题，经过国内外啤酒企业多年的研究发现，在啤酒废水中的BOD5/CODcr数值越高，废水处理就越容易，啤酒废水的处理最适合应用生化处理技术。根据不同的啤酒废水水质，可以采用好氧、厌氧和好氧与厌氧相结合的进行处理3。
2.1好氧生物技术
中、低浓度啤酒有机废水的处理主要采用好氧生物处理技术，针对北方地区的低温，只要采取适当的方法控制温度，改变废水处理环境就能取得较高的经济效益。好氧生物技术包括活性污泥法和生物膜法：
2.1.1活性污泥法：废水进入曝气池后，与含有大量好氧微生物的活性污泥混合，在人工充氧的条件下，废水中的有机物被活性污泥吸附并氧化分解，然后由沉淀池来完成水和污泥的分离。活性污泥法较适用北方寒冷地区的废水处理，该工艺应用较多的是序批式活性污泥法(SBR)、CASS反应池法和塔式曝气活性污泥法。①SBR是一种过间歇曝气方法，可以显著降低动力费用，同时缩短废水处理时间，减少了占地面积，结构紧凑，运行费用低，不容易发生污泥膨胀问题，抗负荷冲击能力强，处理效果稳定。COD的去除率可达90％以上，出水COD<100mg/L，达到国家规定的排放标准3。②CASS反应池法是一种循环式活性污泥法，啤酒废水的处理分三步进行：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；滗水、排泥阶段。在常温下的废水处理周期为4～12h，低温情况下，处理时间要明显延长。③塔式曝气活性污泥法是对原有传统活性污泥法进行改进，克服了传统活性污泥法普遍存在的传氧效率低、COD去除率不高的问题。具有投资少，占地面积小，抗负荷冲击能力强，废水滞留时间短，出水水质稳定，排泥量少及废水处理效果好的显著优势4。
2.1.2生物膜法：是在处理池中加入软性填料，利用固着填料表面生长的微生物对废水进行处理，该方法的最大优点是克服了污泥膨胀的问题，剩余污泥量较少、运转管理方便。缺点是处理效果不如活性污泥法，建筑成本较高5。考虑到北方地区冬季处理污泥有一定难度，该方法需要配合无害污泥的及时处理。
2.2厌氧生物技术
对于高浓度有机废水的处理主要采用厌氧生物技术，由于北方地区冬季气压高，含氧量高，因此不太适合在寒冷地区的应用。该处理技术主要包括上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧内循环反应器（IC）两种方法。
2.2.1厌氧生物处理技术中最成熟的技术是UASB，UASB工艺在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高效去除率，适用于处理较易生化降解、COD和SS浓度均较高的废水，并且由于运行方便，设备简单，造价也相对较低，不存在堵塞问题6。
2.2.2IC技术是在UASB的基础上发展而来的，与UASB反应器不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环，生成具有高生物活性的厌氧颗粒污泥。该技术的优点是占地面积少，基础投资少，抗冲击负荷能力强，有机负荷高，运行稳定性好7。
2.3厌氧+好氧生物技术
厌氧+好氧生物技术是一种比较成熟的工艺。由于该技术需要厌氧技术的配合，在寒冷地的使用受到一定的限制，该技术又分为水解+好氧技术、UASB+好氧技术、EGSB+好氧技术、IC—CIRCOX反应器四中工艺方法8。这四种方法对啤酒废水的处理具有废水停留时间短，污泥产率低，处理费用低，占地面积小，投资少，操作简单，沼气易收集、剩余污泥少，运行稳定，处理效率高的优点9。
3.总结
啤酒企业废水的处理，受到各地经济条件，环境因素以及技术水平的限制，不可能所有企业都采用统一的方式。尤其北方低温地区必须根据自己的实际情况，要通过不断的研究，调查企业排水的水质、水量、排水规律和特点，结合企业建设场地的地形条件、面积大小以及企业能承受的一次性投资及运行成本情况。通过提高啤酒企业的管理水平和工人的素质，采用好氧生物处理法降低企业的运营成本和废水处理费用，用简单适用、投入低、运行可靠、达标稳定、节约能耗的废水处理技术，提高企业的利润空间。
雒江菡 王福玲 徐丽萍 王鑫 刘微 阎力君 单位：哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研究中心 哈尔滨商业大学药学院细胞与分子生物学研究所 哈尔滨商业大学食品科学与工程学院
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【关键词】工业污水；处理；系统
一、工业废水的特点
1、工业废水的排放
工业废水中含有大量的化学物质、酸、碱等有害物质。同时由于工业行业生产工艺不同，其所排放的污废水化合物也均不一致。工业废水从不同的角度来进行分类可以分为不同的类别。例如可以分为有机废水和无机废水、冶金废水、酸碱性废水等。对于工业企业来说其在生产过程中并不是仅仅只会单独排放单一的废水，而是会同时排放多种性质的废水。例如燃料工厂在生产过程中不仅会排放酸性废水，还会排放碱性废水。纺织印染厂其使用的染料与织物不同也排放出不同的污水。
2、工业废水的应用
使用处理后的工业污水进行土壤灌溉能够有效增强土壤肥力，进而充分体现污水中各种微量元素的效用，帮助植物更快更好的成长。工业污染中包括大量的重金属物质，例如砷、汞、铅等。这些重金属元素会对植物的增长造成极大的消极影响。
二、工业污水处理的方式方法
1、厌氧生物处理技术
当前在工业企业中应用比较多的主要是第二代与第三代厌氧处理器。比如升流式污泥床这种颗粒型生物反应器，其主要是由配水系统、污泥床以及三相分离器构成的，在使用这种反应器时，主要是靠其产生的气体将污水与污泥混合，然后再利用三相分离器将颗粒状污泥分离，将气体与处理后的污水排出反应器。随着科技的不断发展，相关单位又在传统颗粒污泥反应器的基础上，设计出了新型的反应器，常用的有污泥膨胀床、内循环反应器，这种新型的反应器结构与传统的类型，但是高径比增大了，上升流速也加快了，提高了工业污水处理的质量。
2、除臭技术的应用
现阶段，采用除臭技术进行污染处理时通常采用三种方式。常用除臭方法有活性炭吸附法、化学药剂吸收法、土壤法及生物法。随着科技的不断进步，人们对环境质量有了更高的要求。实践证明，将除臭技术应用于污水处理中，是行之有效的。在各种除臭方法中，国内外使用最多的是微生物除臭方式，该方法效果良好、成本低廉，而且不会导致二次污染的发生。此外，该方法还可以应用于浓度较高的污染物的处理，相对于去污能力弱且费用较高的活性炭除臭技术而言，具有不可替代的优势。目前，活性炭除臭技术已经很少被人们使用。
3、反渗透工业污水处理技术
反渗透技术最初只用于海水淡化，后来逐步扩大到苦成水淡化、食品加工、医药卫生、饮料净化、超纯水制备等方面，产生了很高的经济效益。膜分离技术作为新的分离净化和浓缩方法，与传统分离操作如蒸发、萃取、沉淀、混凝和离子交换树脂等）相比较，过程中大多无相变化，可以在常温下操作，具有能耗低、效率高、工艺简单、投资小等特点。膜分离技术应用到污水处理领域，形成了新的污水处理方法，它包含微滤、超滤、渗析、电渗析、纳滤、和反渗透等。由于反渗透技术具有无相变、组件化、流程简单、操作方便、占地面积小、投资省、耗电低等优点，因此在水处理中得到了大量的运用。
4、PLC系统
PLC简称为可编程控制器，可以使用它作为管理系统的控制器，有了管理系统的限制器就可以管理整个系统的各项要求，还可以通过使用计算机当做控制器的上位机。其优点很多，比如设计各项程序简单方便，对程序的后期保护方便，很多地方都能够使用，掌控能力强大等等。PLC可以通过连接网络来对生产过程来进行及时的监控。
PLC作为工业污水处理管理系统的控制器能够将整个系统改变的操作越来越简便，使用功能越来越多项化。PLC的监控系统能够跟各种显示器连接到一起，连接在一起以后电脑的显示器或者是别的机器的显示器也同时能够控制PLC系统。PLC所拥有的CPU具备着十分庞大的网络通信的功能，能够做到远程控制和监督，同时工业污水处理系统也能够做到数据传输和网络通信。
5、使用信号录入方法
信号录入检测中包括：按钮式录入，按钮式里边包括很多种，其中有自动式、手动式还有格栅机启动式，还有拥有清污功能、潜水功能、污泥回流功能以及变频功能的，但还是依靠人工来操纵各种录入；还有液位差录入，其功能是用来测验粗细格栅两侧的液位差，清污机的发动和结束也是由它来控制的；液位高低的录入，主要是测量进水泵房和污泥回流泵房中液位的所在位置的高低，其次是操纵潜水泵和污泥回流泵的发动和结束，再次是测量潜水泵开始工作后的数量。
6、节能降耗设备改造
6.1曝气组件
根据美国80年代北美地区资料统计，当年北美地区曝气设备能耗为1.4×106kW，在这其中，曝气系统消耗的能源约占污水处理厂总能源消耗的45%-75%，所以，曝气组件的节能改造是污水处理厂节能降耗的重要内容之一。扩散曝气系统是最为常见的充氧方式，设备实际充氧能力受多种因素影响，其中包括池体形状、曝气类型、安装深度、气压、温度、污水特征等。OTE是判断曝气系统效率的核心指标，通过改善OTE，可以提高系统能量使用效率，而影响OTE的因素包括水深、水质、气泡、风速、密度、堵塞情况等。OTE受生物反应扩散器数量影响，数量越多，OTE也会有所提高，部分污水处理厂根据反应池大小设计曝气器位置，也有部分污水处理厂将曝气器的微孔更换为粗孔，通过这些方法，均可有效提高污水处理用电效率。部分曝气头在更换完成后，每年可节约用电费用120000美元，经计算，投资仅需3年即可回收。在进行混合液悬浮处理时，可以通过高效率的混合设备取代曝气设备，通过这种方法，不仅可以提高处理效率，还可以使能量需求降至合理范围。
6.2水泵
水泵设备在活性污泥处理法中经常使用，其中包括提升泵、回流泵、内回流泵、污泥泵。根据北美地区实际运行效果，水头提升降低0.4m，即可节约成本0.0415美元/（m3・d）。。水泵在运行阶段，需要维持在高效区间，两台泵设置85%额定流量，代替3台泵55%额定流量；合理调节水位，使水泵启闭次数降低，稳定出水水流；使用大型水泵优化运行功率。
结束语
工业废水和城市污水的处理已经被国家列为基础建设领域中重点扶持的产业，这对水资源的合理利用、再生、资源化管理都起到了良好的保护作用，更有利于城市水系统和工业水系统的循环利用。从长远的角度来看，这不但解决了我国个别地区水资源短缺和水资源恶化的问题，更满足了各种条件下的水资源处理，对于发展污水再生技术提供了先进的技术经验，更加有助于民生工业的发展。
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[关键词]造纸污泥；性质；处理技术；焚烧；循环流化床；不足
中图分类号：X793 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）40-0224-02
造纸工业作为我国仅次于电信和钢铁的第三大产业，与国民经济和社会发展息息相关。截止到2012年我国纸及纸板生产企业约3500家，纸及纸板生产量达10250万吨，较上年增长3.22%。而早在2008我国纸和纸板年产量已经超过美国成为纸和纸板年产量世界第一大国[1-2]。然而在产量增长的同时，伴随着大量污染物的产生。据统计，仅造纸工业污水排放量就占我国污水总排放总量的10%-12%[3]。造纸过程中产生的造纸污泥更因其产量大（每生产一吨纸，产生约1200kg造纸污泥[4]。）、成分复杂、含水量高、难处理等因素，给资源环境造成了巨大压力。如何处理造纸污泥使污泥减量化、无害化和资源化一直是造纸工业所面临的重要问题。
1.造纸污泥的性质和危害
造纸污泥是造纸厂污水经过一段二段的水处理后的残余物，按处理过程不同将造纸污泥分为四类，废水经过一级处理产生的污泥称为一次污泥；经过二级生化处理产生的活性污泥为二次污泥；脱墨污泥则是废纸在浮选脱墨过程中形成的废渣；废纸和活性污泥混合在一起称为混合污泥。污泥中混合污泥含量最高，约占全场污泥的60%。不同种类的污泥组成成分也各不相同，一次污泥中主要是废水中的悬浮物。脱墨污泥则含有大量油墨、灰分和各种杂质。二次污泥中含有丰富的营养物质，以及大量的细菌真菌等有机体。因造纸污泥的特殊性，其理化性质也与城市污泥和工业污泥不同，具体特征如下：
（1）含水率高，一般为90%以上，未经脱水处理的造纸污泥基本成液体状，不利于运输。污泥中所含水分分为间隙水、毛细水、吸附水和内部结合水四类。（2）含盐量较高，会明显提高土壤导电率、破坏土壤结构、抑制植物对水分的吸收[5]。（3）含有大量的纤维素、半纤维素、木质素等有机高分子成分。一旦造纸污泥处置不当，很容易腐化发臭，滋生蚊蝇，造成二次污染。（4）造纸污泥pH值为7.2，显中性，可以用来改良酸性土壤[6]。
2.污泥处理技术
造纸污泥的处理技术主要分为卫生填埋法、堆肥法、脱水法、直接排海法和焚烧法。
造纸污泥的卫生填埋技术是造纸污泥处理采用的最广泛的方式，具体是指采用防渗、覆盖、渗滤液等一系列工程措施将处理过的污泥集中堆、填、埋的处理方式[7]。这种处理技术具有操作简单，投资少，处理量大等优点。但污泥卫生填埋技术只是权宜之计，这种方法严重浪费土地及一旦防渗处理不当，渗滤液会危害水土环境和造成土壤盐碱化。随着人们环保意识的加深，这种处理方式将逐步被淘汰。
造纸污泥作为优质的有机肥料，进行好氧堆肥化后农用，可以提高农作物产量。同时污泥中的有机质，腐殖质可改善土壤结构。污泥堆肥处理因其耗能低、投资少、运行费用低而受到许多专家学者的青睐。相对而言，污泥堆肥处理也存在臭气外排造成二次污染、占地面积大、运输费用高、下渗会影响周边的地表水等瓶颈[8-10]。
常用的脱水处理方式分为自然干燥和机械脱水两种。将造纸污泥自然晾晒，进行蒸发脱水为自然干燥法。这种方式投资少，成本低。但是占地大，周期长，晾晒过程中有臭味。机械脱水则由于污泥粘度很大，很难分散，只能去除部分自由水，脱水后水含量依然很高。如经国内造纸厂普遍采用的链带压滤机脱水后，造纸污泥含水率还在65%～75%之间[11]。
将造纸污泥直接排入海洋的方法因其对海洋生态环境和渔业资源的巨大危害而逐渐被禁止。
造纸污泥焚烧处理是最彻底的污泥处置方法。焚烧法是指把脱水预处理的污泥焚烧，回收焚烧过程中产生的高温烟气热能同时利用袋式除尘和干式或湿式反应塔脱硫净化达标排放[12]。焚烧过程中可以使有机物碳化，最大限度的减小污泥体积（焚烧后灰渣体积仅相当于机械脱水污泥的10%[13]）。高温还可以破坏污泥里有毒的有机分子结构。焚烧过程中产生的热能，还可以用来发电或供热。焚烧后产生的灰渣同样可以进行资源化利用：舒伟[14]研究发现，用污泥焚烧灰可以制成具有良好透水性能的砖块，砖块的各项理化性能均达到国家相关标准要求。经球磨方式处理的造纸污泥焚烧灰具有较高的火山灰活性，使用平均粒径低于100μm的焚烧灰渣可以等量代替硅酸盐水泥，却不降低水泥的强度等级[15]。由此可以预见，随着污泥产量的持续增长，对污泥的处理技术的研究将集中在焚烧法上。
3.焚烧法处理造纸污泥的试验研究
李春雨[16]等分析了城市湖泊污泥、制革污泥，以及两种造纸污泥的燃烧特性，发现四种污泥都具有高挥发分、高灰分、低热值的特点，燃烧过程分为挥发分燃烧和固定碳燃烧两个阶段。将造纸污泥单独焚烧，易于着火，但燃烧速率较低，燃烧时间长。使用采自广东某造纸厂的脱水车间，自然干燥14 d后的造纸污泥与煤粉在不同比例情况下混合燃烧，进行热重分析，结果表明，混合燃烧过程中，造纸污泥和煤基本保持各自的挥发分析出特性，其燃烧曲线基本位于污泥和煤燃烧曲线之间[17]。对造纸污泥和稻草混合燃烧特性和混合物动力学特性进行研究，结果发现，混合物的燃烧过程中，平均活化能呈现先增大后减小，然后再增大的趋势。同时污泥的燃烧过程中存在3个明显的失重峰[18]。早在2010年3月中旬，在“造纸之乡”富阳市，造纸污泥焚烧发电综合利用一期工程调试成功，日均处理量达600吨，实现了将造纸污泥变废为宝的资源化利用。
4.循环流化床焚烧造纸污泥
循环流化床作为近年来快速发展的一种高效率、低污染的清洁燃烧技术，整个装置由循环流化床焚烧炉本体、启动燃烧室、送风系统、引风系统、污泥/ 废渣加料系统、给煤系统、高温旋风分离器、返料装置、尾部烟道、尾气净化系统、测量系统和操作系统等几部分组成[19]。其基本原理为物料在硫化状态下燃烧。物料进入炉膛，细粒子被一次风带入燃烧室上部燃烧，一般粗粒子在燃烧室下部燃烧。伴随烟气飞出炉膛的细粒子由固体物料分离器分离后，经返料器返回炉膛燃烧。燃烧过程中产生的烟气经尾部净化装置处理后排放。蒲文灏[20]进行了不添加辅助燃料，100%采用造纸污泥在循环流化床中燃烧试验，发现造纸污泥水分含量越高，在流化床内吸热越多，燃烧反应速度越慢；采用增大二次风率的方法，可以增加燃烧的稳定性，提高燃烧效率。曾庭华、孙昕、陈晓平[21-23]等通过试验研究，证实了造纸污泥进入循环流化床后，会形成污泥结团，有利于造纸污泥的高效燃烧。当造纸污泥中含水量降至40%时，造纸污泥能在流化床内燃烧稳定，含水量高于60%的情况下需要加入辅助燃料。使用煤作为助剂和造纸污泥在流化床中混合燃烧，燃烧效率高于92%。燃烧过程中产生的烟气和灰渣中的重金属经过净化处理装置处理后排放均满足环保要求。2004年，常州市排水管理处同东南大学、常州热电公司改造了常州第一热电厂1台20t/h循环流化床锅炉，用来焚烧污泥，运行情况良好[24]。
5.不足和展望
通国外相比，我国对造纸污泥的处理研究相对较晚，主要的处理方式还集中在卫生填埋、和污泥农用等传统方法上。随着对造纸污泥认识的加深，符合环境可持续发展需要的焚烧法必将受到越来越多的重视。然而焚烧法处理造纸污泥也存在许多问题需要解决：焚烧处理设施投资大，处理费用高；造纸污泥充分燃烧过程中需要添加煤等辅助燃料，随着能源价格的不断上涨，污泥焚烧处置成本也随之增加；应增加造纸污泥和煤等助剂在循环流化床中燃烧特性，影响因素，最佳配合比等方面的研究；研究是否可以使用其他引燃助剂代替煤炭等不可再生资源，但是不影响造纸污泥的燃烧特性；深入对煤和造纸污泥混合燃烧过程中硫化、污染物生成机理等方面的研究，为焚烧法提供更详细的实验数据。
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关键词：生物技术，制浆造纸废水，废水处理
制浆造纸工业对环境所造成的污染问题日益突出，其废水排放量占全国工业废水排放总量的10%左右，污染严重，需要二次处理。随着国家对环境保护的重视以及民众环保意识的不断提高，制浆造纸行业已将降低有害物质作为重要课题。生物处理是常用的制浆造纸废水处理技术，已被许多工厂采用。该技术的原理是利用厌氧和好氧微生物将废水中的溶解性有机物分解为二氧化碳和水等稳定的无机物，实现COD去除，达到净化水体的目的。根据参与作用的微生物种类和供氧情况，分为好氧生物处理和厌氧生物处理及好氧厌氧组合处理三大类。生物处理方法运行费用低廉，与其他方法组合可以大大提高造纸废水的处理效率。
1.好氧生物处理法
。根据好氧微生物在水体中和工作方式不同，可分为活性污泥法和生物膜法两类。
1．1 活性污泥法
经初次沉淀后的废水与由二次沉淀池来的回流污泥在曝气池起端进入池内，通过扩散或机械曝气进行充分混合与曝气，并通过活性污泥的吸附、絮凝和氧化作用去除废水中的有机物。该法适用于处理要求高而水质较稳定的废水。
由于普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。
普通活性污泥法也有它的不足之处，主要是：①对水质变化的适应能力不强；②所供的氧不能充分利用，曝气池相对庞大、占地多、能耗费用高。有研究表明通过活性污泥工艺改良，可以明显改善生物系统污泥沉降性能及处理效果。
（1）SBR工艺
SBR（Sequencung Batch Reactors）是近年来在国内外广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。SRB反应器的运行通常包括5个阶段：①进水阶段——加入基质；②反应阶段——基质降解；③沉淀阶段——泥水分离；④排放阶段——排上清液；⑤闲置阶段——活性恢复。这5个阶段都在曝气池内完成，从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。
SRB每个工作周期中各个阶段的运行时间、运行状态可以根据污水性质、排放规律与出水要求等进行调整。其操作简单，应用灵活，经济可行，能有效地去除常规活性污泥法难以去除的污染物，并能有效地克服活性污泥法污泥膨胀等问题。甲醇去除率达100%，COD去除率88%。据某些专家估算，SRB法投资运行成本要比常规活性污泥法节省30%。加拿大已成功应用SRB技术处理造纸厂多种废水；上海新伦造纸厂采用SRB技术进行废水处理并实现达标排放。
（2）HCR工艺
HCR(High Performance Compact Reactor) 是好氧生物处理技术的一个飞跃，它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此，其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短，是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法。
HCR系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端开口，两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后，又向上返流形成环流，再经剪切向下射流，如此循环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体。
据研究表明纸厂废水采用HCR工艺处理，其中悬浮物去除率和脱色率均在95%以上，BOD和COD的去除率也都在80%以上，其主要运行效果参数与传统活性污泥法比较得出，HCR工艺在充氧速率、容积负荷、污泥负荷、沉淀池表面负荷、剩余污泥产率、水力停留时间等方面都具有明显优势。
HCR工艺存在的问题：一是能耗，当污水 ；如果COD的去除率要求过高，其能耗就直线升高。因此，在实际工作中也不能盲目地选用HCR工艺。第二个问题是泡沫，HCR在处理某些废水时，也和常规好氧工艺一样会产生泡沫，设计时必须考虑这一因素。
1．2 生物膜法
生物膜法是一大类生物处理法的总称，共同的特点是微生物附着在介质(滤料)表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机物被微生物吸附转化为H2O、 CO2、 NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般直接来自大气，生物膜法的处理效果和活性污泥法的处理效果差不多，与活性污泥法相比，其产生的污泥膨胀和剩余污泥量少，以及占地少和运行管理简便等优点。
目前采用生物膜技术的工艺也很多，常用的有生物滤池、生物转盘、接触氧化法以及生物流化床或膨胀床等多种工艺，本论文主要介绍一下接触氧化法以及生物流化床。
（1）生物流化床法
生物流化床是70年代开发的一种新型生物膜法处理工艺；以比重大于1的细小惰性颗粒如砂、焦碳、陶粒、活性炭等为载体；废水以较高的上升流速使载体处于流化状态；生物固体浓度很高，传质效率也很高，是一种高效的生物处理构筑物。
生物固体浓度高(10~20g/l)，因此容积负荷较高(7~8kgBOD5/m3.d以上)，水力停留时间可大大缩短，基建费用较小；② 无污泥膨胀或其它生物膜法中的滤料堵塞；③ 能适应不同浓度范围的废水，能适应较大的冲击负荷；④ 由于容积负荷和床体高度较大，占地面积较小。这些优点使它越来越受到水处理界的重视，目前已在生活污水和多种工业废水的处理上得到应用。近年来，内循环生物流化床研究得较多，还有人把流化床反应器与膜分离技术结合起来，建立了好氧流化床膜反应器，处理出水水质较高。
（2）生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法之间的生物处理工艺。兼有活性污泥法与生物膜法优点，其机理是在曝气反应池内设置填料，池内既有活性污泥又有生物膜，形成密集的生物群体，较多的增加了废水与生物接触的面积，连续曝气和生物膜的及时更新，增强了生物的活性。科技论文。生物接触氧化池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物接触氧化法中微生物所需的氧通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，促进生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外，废水中污染物在此过程中被微生物分解消耗，从而使废水得到净化处理。
；②由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；③剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；④处理能力高，处理效果稳定。科技论文。
2．厌氧生物处理法
2．1 厌氧生物处理废水的基本原理
厌氧发酵处理的基本原理是将溶解在废水中的有机物，通过微生物作用使其转化成为生物气体，主要成分为甲烷，可作为工厂燃料燃烧以产生热量加以利用。
由于一般处理废水方法费用较高，特别是好氧发酵的动力消耗大，而且还要花费很多费用来处理生物污泥；而在厌氧生物处理过程中,复杂的有机化合物被降解和转化为简单、稳定的化合物,同时释放能量,其中大部分能量以甲烷的形式出现。厌氧生物处理是一种有效、简单、费用低廉的低成本处理技术，是将废水处理与能源回收相结合的一种技术；同时由于新的更加严格的环保法规对制浆和造纸工厂废水排放的限制，所以这些因素都促使制浆和造纸工厂采用厌氧处理废水。
2．2 厌氧生物处理废水的新工艺与技术
目前采用厌氧技术处理废水的工艺也很多，造纸业早使用的两种厌氧系统：厌氧接触工艺CSTR（continuous stirred tank）和上流式污泥床工艺UASB（Up-flow Anaerobic SludgeBed）。目前具有高传质效率和污泥浓度，高反应器负荷的具有代表的新型反应器有：流化床FB（Fluidised Bed）、膨胀颗粒污泥床EGSB（Expanded Granular SludgeBed）和内循环反应器IC（InternalCirculation reactiors）。下面就介绍一下UASB和内循环反应器IC两种厌氧生物处理废水的方法。
（1）UASB方法
在厌氧处理领域应用最为广泛的是UASB反应器，它是由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。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。
UASB的主要优点是：
①UASB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，采用中温发酵时，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；⑤UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。
主要缺点是：
；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。
UASB工艺近年来在国内外发展很快，应用面很宽，在各个行业都有应用，生产性规模不等。科技论文。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。
（2）内循环反应器IC
内循环厌氧反应器(Internal Circulation Reactiors 简称IC)是由荷兰Paques公司于20世纪80年代中期在UASB反应器的基础上开发成功的高效厌氧反应器。它也存在厌氧细菌聚集形成的“颗粒污泥”，也是上流式颗粒污泥处理系统。废水在反应器中也是自下而上流动，污染物被细菌吸附并降解，净化过的水从反应器上部流出。事实上，IC反应器可以简单化地理解为两个上下组合在一起的UASB反应器，一个是下部的高负荷部分，一个是上部的低负荷部分。IC反应器与UASB的最大不同之处是，废水处理中由COD转化产生的生物气的引出分为两个阶段，下部产生的气体产生一个水和污泥的循环回流，由此引起的强烈的搅拌作用和高的上流速度，极大地改善了污染物从液相到颗粒污泥的传质过程，因此有极高的净化效率，这是内循环Internal Circulation reactiors一词的由来。
；占地面积小，其体积相当于普通反应器的1/4-1/3左右，大大降低了反应器的基建投资；抗低温能力强，IC反应器由于含有大量的微生物，温度对厌氧消化的影响变得不再显著和严重；具有缓冲pH的能力，内循环流量相当于第1厌氧区的出水回流，可利用COD转化的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内pH保持最佳状态，同时还可减少进水的投碱量；内部自动循环，不必外加动力，节省了动力消耗；出水稳定性好；启动周期短，IC反应器启动周期一般为1～2个月，而普通UASB启动周期长达4～6个月；沼气利用价值高，反应器产生的生物气纯度高，CH4为70％～80％，CO2为20％～30％，其它有机物为1％～5％，可作为燃料加以利用。
结论：
制浆造纸废水具有浓度高、水量大、色度深、含纤维悬浮物多、BOD和COD含量高等特点。生物法处理制浆造纸废水具有效率高、成本低、二次污染少等优点,今后随着造纸工业和生物技术的迅猛发展以及对环境质量要求的提高,生物处理技术必将在制浆造纸工业废水处理中得到更广泛的应用，研究高效、低耗、技术简单的制浆造纸废水生物处理技术是一个非常有前途的课题。
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[2]万金泉.废纸造纸及其污染控制[M].北京:中国轻工业出版社,2004.
[3] 贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].中国轻工业出版社,1999.
关键词：企业废水；剩余污泥；处理原则；处理技术
中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：
0 引言
随着工业化进程的加快，废水的种类和数量迅速增加，已成为威胁人类健康和安全的重大隐患。如何做好废水处理，维持工业的可持续发展，已成为当下的重要课题。对于污泥的处理与处置，国内外传统的处理方法主要有填埋、农用和焚烧。各国根据本地区的地理环境、经济水平、技术措施、交通运输等因素和污泥特性差异，选择不同的处理处置方式，并随着公众认识的提高和兴趣的改变而发生变化。可以肯定的是，在相当长的时间内，这些传统的处置方式将继续在实际应用中发挥重要的作用，但随着环境标准的更加严格，其应用中的弊端就会逐渐地显现出来。目前，污泥的处理处置污染防治原则是明确的，即“减量化、稳定化、无害化、资源化”，其中污泥资源化利用技术更符合当今社会可持续发展战略要求。当前，污泥资源化技术虽然还不够多元化，也不是很成熟，但是在国内外众多研究者的努力下，已取得了较大的进步和显著的成果。
1污水处理剩余污泥的处理与处置技术
1.1 污泥填埋
在建有废物填埋场的企业，可将脱水的泥饼及污泥焚烧处理后的灰渣送去填埋处置。这种废物填埋场底部铺有衬层，可防止浸出液渗透漏人土壤污染地下水。浸出液经管道收集后，送废水处理装置进行处理。
1.2 污泥农用
把有机污泥用作肥料和土壤改良剂是污泥最终处置的重要方法之一。对一些没有毒性的生物污泥，尤其是经消化处理后的污泥含有各种肥分，施用后可增加农作物产量，增大土地肥力。但是一些工业废水处理产生的污泥含有重金属和其他有害物质，一般不能用作农田肥料。所以有机污泥用于农业应按规定要求，合理使用。
1.3 污泥焚烧
污泥经浓缩和脱水后，含水率在60％一80％，可经过干燥进一步脱水，使含水率降至20％左右。有机污泥可以焚烧，在焚烧过程中，一方面去除水分，同时还可以氧化污泥中的有机物。焚烧是目前最终处置含有毒物质的有机污泥最有效的方法。因为这些污泥不能用作肥料，同时本身不稳定，而且具有较高的热值。焚烧时水分蒸发需消耗大量能量，为了减少能量消耗，应尽可能在焚烧前减少污泥的含水率。一般的焚烧装置同污泥的干燥过程是合为一体的。。(2)继续升温至180℃，进一步蒸发内部结合水。(3)再加热到300℃~ 400℃，干化的污泥分解，析出可燃气体，开始燃烧。(4)最终加热到800℃～1 200℃，使可燃固体成分完全燃烧。一般有机污泥的燃烧，应保证燃烧温度在815℃左右。为了不造成二次污染，一些有机物的燃烧温度应高于污泥燃烧温度。
1.4 污泥的堆肥化处理技术
污泥经过高温堆肥进行生物发酵处理后，把有机废物转化为稳定性较高的腐殖质。一方面借助堆肥产生的高温有效地杀死病原微生物及各种蠕虫卵，另一方面通过添加反稀释剂、调理剂、膨胀剂以改善污泥的胶体团粒结构，降低含水率。同时由于污泥的进一步腐殖化，挥发性成分减少而恶臭减少，重金属有效态的含量也会降低，植物可利用的速效养分含量有所增加，成为一种比较干净、性质比较稳定的物质，从而大大提高了肥料的利用价值。一般工艺流程主要分为前处理、一次发酵、二次发酵和后处理4个过程。污泥新堆肥技术是指污泥经过堆肥化处理后，植物可利用形态养分增加，重金属的生物有效性减小。如果根据污泥堆肥的养分含量、土壤养分状况及植物对养分的需求，在其中加入一定量的化肥，并补充必要的微量元素，制成复合有机肥料，作为商品出售，将会有很好的处理效果和经济效益。有关研究发现，将城市污水处理厂的污泥经好氧发酵，再与粉煤灰、有机肥料等原料混合制成的有机复合肥，肥效与N，P，K三元复合肥相当。污泥经过堆肥化处理后，虽然解决了其易腐烂发臭、含水量高、含有病原菌和寄生虫(卵)等有害特性，但其中的重金属、难降解有机物等并未从根本上得到去除，要使污泥成为一种有用的肥料，应针对这些问题寻找有效的解决方法。
2结语
未来的污泥处理策略是使污泥的产生、处置与环境保护之间达到一个良好的平衡，不再走工业发达国家先污染再治理的老路。目前的剩余污泥处置方法由于各自存在的问题已成为一个重要的环境问题，寻找一条有效处理和利用污泥的技术具有重要的现实意义。在大力推进循环经济、落实科学发展观、建设“节约型社会”的今天，坚持“泥水并重”的原则，把污泥的处理处置与资源化相结合，将成为污泥处理的最佳方案。企业废水对水体和环境的污染日趋严重，迫切需要治理。将废水处理与剩余污泥处理处置同时做好具有重要的现实意义，需要社会各界的共同努力。
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关键词：焦化废水 生化法 环境污染
1 引言
随着现代工业和城市建设的发展，我国环境污染特别是水污染问题日趋严重。；二是工艺过程中产生的废水，主要是来自煤气净化和化工产品精制过程中产生的分离水。就目前而言，通过改革焦化工艺完全消除污染物的排放或使其达标排放是不可能的，因此有必要寻求经济合理、技术可行的焦化废水处理方法。
2 焦化废水处理技术简介
焦化废水中有多种有机物，如有酚、芳香族化合物、含氮硫氧的杂环化合物等。而无机物主要是氨盐、硫氰化物、硫化物、氰化物等。由此可知，焦化废水污染很严重，处理起来也十分困难，必须采用多种方法组合联用处理才能达到排放标准。焦化厂对废水的处理方法有很多种，但是归纳起来可以分为物理法、化学法、生物法以及这3种方法的之间的相互组合处理废水。目前，国内企业大多采用生化法处理焦化废水。生化法在废水处理工艺中处于中间关键环节，主要有传统活性污泥法、A/O、A2/O、SBR、生物膜法等。然而，绝大多数焦化企业对焦化废水处理效果不理想，物化法在去除废水毒性和生化法出水COD含量均很高，达不到排放标准。
3 焦化废水中各种生化法处理比较分析
目前，焦化废水处理主要采用一级预处理和二级生化处理。一级预处理的目的是去除漂浮物和大的悬浮物，均和水质水量，一级预处理主要有隔油、气浮、调节、沉淀等方法。二级生化处理通常采用活性污泥法与生物膜法，主要采用的工艺有传统活性污泥法，A/O（缺氧/好氧），A2/O（厌氧/缺氧/好氧），A/O2（缺氧/好氧/好氧）、SBR及固定化高效微生物处理技术（3T-AF/BAF）等。
3.1 活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气进行曝气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。该方法利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。
3.2 序列间歇式活性污泥法
SBR是序列间歇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。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
3.3 生物膜法
生物膜法是与活性污泥法并行的一种好氧型生物废水处理方法。使污水连续流经固体填料，在填料上就能够形成污泥垢状的生物膜，生物膜上繁殖大量的微生物，吸附和降解水中的有机污染物，能起到与活性污泥同样的净化污水作用。从填料上脱落下来死亡的生物膜随污水流入沉淀池，经沉淀池被澄清净化。生物膜主要有微生物细胞和它们所产生的胞外多聚物组成，通常具有孔状结构，含有大量被吸附的溶质和无机颗粒。因此，生物膜也可认为是由有生命的细胞和无生命的无机物组成的。基于微生物细胞分泌的胞外多聚物及其纤维状缠结结构，微生物细胞在水体中极易附着在载体表面，所组成的复杂有机结构既可以自然形成又大又密的颗粒，也可以在静止的固体或悬浮载体表面附着生长和繁殖。
3.4 厌氧生物处理法
厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物，主要用于处理高浓度难降解的有机工业废水及有机污泥。厌氧微生物体内，具有易于诱导、较为多样化的健全开环酶体系，使杂环化合物和多环芳烃易于开环裂解。
3.5 缺氧型生化法
缺氧型生化法从需氧的角度来说，它介于好氧型生化法和厌氧型生化法之间，缺氧是指在少氧并不无氧的环境下，可以是少氧环境也可以是含氧化合物存在于环境之中参与反应，是焦化废水处理重要的组成部分。
3.6 传统活性污泥法
A/O，A2/O，SBR在预处理时需要稀释，进水稀释到一定浓度运行相对稳定，对氨氮有一定的去除率，BOD去除率高，但抗冲击能力差和脱氮效果差，投资大，氨氮达标困难。然而，生物膜法虽然对预处理要求较高，但进水不需要稀释，占地面积小，污染物负荷高，出水水质稳定，运行费用低，流程简单，管理方便，有良好的脱氮效果。
4 生化法处理焦化废水新技术的进展
由于我国对焦化废水处理的研究起步比较晚，目前国内大多数焦化厂主要采用的是传统活性污泥法，对于现行的新型微生物技术来说，与活性污泥法相比，其投资巨大，可行性不高，但占地面积小、生物相对丰富、生物链长、水力停留时间较短，可存活世代时间长的微生物，有利于营养物的去除；一般不需要污泥回流，无污泥膨胀，不需要调整反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行管理。因此对新型微生物处理技术的研究改进是我国焦化废水治理的主要研究对象。
5 结语
焦化废水目前所用的生化处理工艺，很难使COD，NH-3N同时达标。一些焦化厂在生化处理系统后又加了物化处理设备，也有的用大量清水稀释，才使系统出水达标。。
（1）培养对难降解有机物的优势微生物，并能应用于工程中。
（2）提高预处理工艺的效果，以减轻核心处理工艺的负荷，为生化处理达标提供切实的基础条件。
（3）研究改进生化处理工艺，特别是对填料，曝气技术及设备等方面，不断降低成本、提高使用寿命、改善其处理效果和经济可行性。
（4）尽可能的采用多级处理相结合的处理技术，使得对COD和NH-3N的去除率到达预期目的，确保处理后的焦化废水到达国家相应的排放标准。
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关键词：污水污泥处理处置 污泥处理工艺 污泥土地利用 污泥堆肥
表1 国内已建城市污水处理厂污水污泥处理工艺
序号
污泥处理流程
应用比例
1
浓缩池 最终处置
21.63%
2
双层沉淀池污泥 最终处置
1.35%
3
双层沉淀池污泥 干化场 最终处置
2.70%
4
浓缩池 消化池 湿污泥池 最终处置
6.76%
5
浓缩池 消化池 机械脱水 最终处置
9.46%
6
浓缩池 湿污泥池 最终处置
14.87%
7
浓缩池 两相消化池 湿污泥池 最终处置
1.35%
8
浓缩池 两级消化池 最终处置
2.70%
9
浓缩池 两级消化池 机械脱水 最终处置
9.46
10
初沉池污泥 消化池 干化场 最终处置
1.35%
11
初沉池污泥 两级消化池 机械脱水 最终处置
1.35%
12
接触氧化池污泥 干化场 最终处置
1.35%
13
浓缩池 消化池 干化场 最终处置
1.35%
14
浓缩池 干化场 最终处置
4.05%
15
初沉池污泥 浓缩池 两级消化池 机械脱水 最终处置
1.35%
16
浓缩池 机械脱水 最终处置
14.87%
17
初沉池污泥 好氧消化 浓缩池 机械脱水 最终处置
2.70%
18
浓缩池 厌氧消化 浓缩池 机械脱水 最终处置
1.35%
注：表中未注明的污泥均为活性污泥。
表2 几种浓缩方法的比能耗和含固浓度
浓缩方法
污泥类型
浓缩后含水率（%）
比能耗
干固体（Kw·h/t）
脱除水（Kw·h/t）
重力浓缩
初沉污泥
90~95
1.75
0.20
重力浓缩
剩余活性污泥
97~98
8.81
0.09
气浮浓缩
剩余活性污泥
95~97
131
2.18
框式离心浓缩
剩余活性污泥
91~92
211
2.29
无孔转鼓离心浓缩
剩余活性污泥
92~95
117
1.23
从表中可以看出，初沉污泥用重力浓缩法处理最为经济。对于剩余污泥来说，由于剩余活性污泥浓度低，有机物含量高，浓缩困难，采用重力浓缩法效果不好，而采用气浮浓缩、离心浓缩则设备复杂，费用高，也不适合中国国情。所以，目前国内推行将剩余活性污泥送回初沉池与初沉污泥共同沉淀的重力浓缩工艺，利用活性污泥的絮凝性能，提高初沉池的沉淀效果，同时使剩余污泥得到浓缩。国内污水厂对此进行了试验研究，表明这种工艺的初沉池出水水质好于传统工艺[4]。因此，国内当前将重力浓缩法作为主要的污泥浓缩方法，图1为国内污水厂所采用的污泥浓缩方法情况。
由于国内经济状态和资金短缺，且污泥中有机物含量低，所以重力浓缩法仍然将是国内今后主要污泥减容手段。
1.1.3 污泥稳定
国内目前常用的污泥稳定方法是厌氧消化，好氧消化和污泥堆肥也有部分被采用，并且污泥堆肥正处于不断研究阶段，而热解和化学稳定方法或者是由于技术的原因或者是由于经济、能耗的原因而很少被采用[5]。图2为上述几种污泥稳定方法在国内所占的比例。
1.1.4 污泥脱水
国内现有的污泥脱水措施主要是机械脱水，而干化场由于受到地区、气候条件的限制很少被采用。图3为几种污泥脱水技术在国内所占的比例。
1.2 国内城市污水污泥处理中存在的问题
1.2.1 污泥处理率低、工艺不完善
我国存在着重废水处理，轻污泥处理的倾向。很多城市未把污泥的处理作为污水厂的必要组成部分，往往是污水处理厂建成后，相当长的时间后才建污泥处理系统，造成我国城市污水污泥处理率很低。从表1的工艺中也可以看出，国内城市污水厂的污泥处理工艺是很不完善的。污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水厂仅占上述城市污水厂的25.68%。这说明我国70%以上的污水厂中不具有完整的污泥处理工艺。不具有污泥稳定处理的污水厂占55.70%，大量未经过稳定处理的污水污泥将对环境产生严重的二次污染。不具有污泥干化脱水处理的污水厂约占48.65%。污泥经浓缩、消化后，尚有约95%~97%含水率，体积仍然很大。这样庞大体积的污泥如果不经过污泥的干化脱水处理，将为运输及后续处置带来许多不便。
1.2.2 污泥处理技术设备落后
当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已经是发达国家所摈弃的技术，其水平还停留在发达国家的70、80年代的水平，有的甚至是国外的60年代的水平。而且有些污泥处理技术根本不合乎国内的污水污泥特性，对所采用的技术缺乏必要的调查研究。污泥处理设备也比较落后，性能差、效率低、能耗高，专用设备少，未能形成标准化和系列化。因此，限制了我国污泥处理技术的提高和发展。
1.2.3 污泥处理管理水平低
很多已建成的污泥处理设施不能正常运行，除技术水平外，管理水平低也是重要因素。大部分污水厂的管理人员和操作人员的素质较差，缺乏管理经验，不能有效地组织生产，加上技术人员少，各个专业不配套，所以一旦生产上出现问题，不知如何处理，有的污水处理厂的污泥处理系统只好长期停止运行。提高污水厂的管理水平，早日实现科学管理是保证污水厂污泥系统长期运转的关键所在。
1.2.4 污泥处理设计水平低
我国排水事业有很大发展，积累了较为丰富的污水处理设计经验，并培养了大批设计人材。但在污泥处理方面，我国还缺乏实践经验和设计经验，尤其是污泥处理系统的整体水平还比较低，从已建成的污水处理厂的污泥处理装置看，运行工况不佳，不能保证长期运行，很多厂的装置建成后，又进行较大的技术改造，造成人力、物力和财力的极大浪费。
1.2.5 污泥处理投资低
国内污泥处理投资只占污水处理厂总投资的20%～50%，而发达国家污泥处理投资要占总投资的50%～70%。
1.3 我国城市污水污泥处置的状况及分析
城市污水污泥的处置途径包括土地利用、卫生填埋、焚烧处理和水体消纳等方法，这些方法都能够容纳大量的城市污水污泥，但因国家的不同而应用情况有所不同。我国自80年代初第一座污水处理厂天津纪庄子污水处理厂建成投产后，污泥即由附近郊区农民用于农田。其后北京高碑店等污水处理厂的污泥也均用于农田。随着城市污水污泥产生量和污水处理厂的逐渐增多，目前我国已开始将污水处理厂污泥用于土地填埋和城市绿化，并将污泥作基质，制作复合肥用于农业等。但在国内，总的状况还是以污泥土地利用的形式为主，将污泥用于农业。可由于国内在污泥管理方面对污泥所含病原菌、重金属和有毒有机物等理化指标及臭气等感官指标控制的重视程度还不够高，因此限制了对污泥的进一步处置利用，图4为几种污泥处置技术在国内所占的比例。
国内的污泥处置，即最终出路存在严重问题，从上图可以看到仍有13.79%的污泥没有任何处置，这将为环境污染带来巨大危害。污泥散发的臭气污染空气，病原菌对人类健康产生潜在威胁，重金属和有毒有害有机物污染地表和地下水系统。造成这种现象的原因可以归纳如下：由于国内污泥处理处置的起步较晚，许多城市没有将污泥处置场所纳入城市总体规划。造成很多处理厂难以找到合适的污泥处置方法和污泥弃置场所；；污泥的利用率不是很高，仍有一部分的污水厂污泥只经贮存即由环卫部门外运市郊直接堆放，尤其是国内一些南方城市很多采用这种方式。这样的处置方式既影响了污水厂的正常运行，同时污泥的随意堆放又可能产生二次污染，也造成污泥资源的浪费。因此，我国当前面临的问题是尽快发展污泥处置技术来解决不断增长的污水污泥。
2 我国城市污水污泥处理处置对策
2.1 我国城市污水污泥处理途径
。
污泥处理的目的是使污泥减容化、稳定化、无害化及综合利用。对于国内城市的各类污水处理厂来说，应该不断完善其污水污泥处理工艺，选择包括污泥浓缩、厌氧消化、脱水等较完善的污泥处理工艺，并积极开发性能良好的、国产的污泥浓缩、稳定和脱水的装置和机械，以提高污泥的含固率，使后续的污泥处置和综合利用能顺利进行。就选择污水污泥浓缩技术来说，由于国内城市污水污泥中有机物含量低，所以采用重力浓缩仍然是一种经济、有效的污泥减容方法。污泥脱水的方法主要包括自然干化和机械脱水，而自然干化由于受到气候、地区的限制而很少被采用。污泥的机械脱水能有效降低污泥体积，为污泥的后续处置打下良好基础。现在常用的机械脱水技术有板框压滤脱水、带式压滤脱水和离心脱水等，在实际运行中各有其优缺点，同时污泥的性质对脱水效果影响很大，因此对机械脱水方法的选择应根据污水厂工艺、运行的特点和污泥处理处置的要求而定。污泥处理时采用不同的稳定方法对整个污水处理的工艺选择和技术经济比较有举足轻重的影响，典型的稳定方法有厌氧消化、好氧消化和堆肥等的生物稳定法及投加石灰的化学稳定法。对目前国内现有的情况来说，应考虑采用基建投资少、运行管理费用低、简易高效的污泥稳定方法。污泥的中温厌氧消化法为国内的部分污水处理厂所采用，它不仅能将污泥中的有机物降解，同时杀死部分病原菌和寄生虫（卵），从而使污泥达到稳定化以及部分无害化，而且消化产生的沼气还可作能源回收。不过该法投资大，操作管理严格，对工艺技术及安全运行的要求也较高，这对国内大型的污水处理厂来说是可行的，而对于国家缺乏技术经济优势的小型污水处理厂，采用污泥厌氧消化作为污泥稳定、无害化措施是不可行的。笔者认为，对于小型污水处理厂，一是在选择污水处理工艺时，可选择延时曝气法(如采用氧化沟)，由于该工艺产生的污泥随着泥龄的增长，有机物分解趋于完善，挥发分含量随之减少，其能量也逐渐降低，污泥趋于稳定。当污泥龄足够长时，其好氧稳定的结果与厌氧消化稳定的结果很接近[6]。二是采用生污泥直接脱水后进行好氧堆肥的方法，好氧堆肥是利用微生物的作用，将污泥转化为类腐殖质的过程，可消除污泥恶臭，堆肥后污泥稳定化、无害化程度高，是经济简便，高效低能耗的污泥稳定化无害化替代技术。
2.2 污泥堆肥是符合中国国情的污泥稳定技术
污泥农用前最好进行堆肥化处理，目的是经过生物降解作用，使植物养分形态更有利于植物的吸收，另一方面还可消除臭味、杀死病原菌和寄生虫。
目前世界各国普遍采用的堆肥方法有静态和动态堆肥两种，如自然堆肥法、圆柱形分格封闭堆肥法、滚筒堆肥法、竖式多层反应堆肥法以及条形静态通风等堆肥工艺，这些方法都在不断发展和完善。
近年来，国内先后建成了一些机械化程度较高的堆肥厂，如无锡、杭州、武汉、上海等地的机械化堆肥技术包括较完整的前处理、发酵、后处理工艺和设备，其堆肥技术在产品质量、运行操作可控性、环境质量等方面的指标都达到了较高水平。天津市污水处理研究所在纪庄子污水处理厂进行的污泥高温堆肥的试验和研究中，探索出了一套少加甚至不加调节剂、简单而便于操作管理的污泥堆肥工艺，同时提出了工艺流程和技术参数，为生产线的设计与建设提供了技术依据。以堆肥处理前、后消化污泥的提取液为试验液，以草履虫为试验对象所进行的综合毒性研究表明，两者的半致死浓度相差近10倍，说明堆肥对毒性有机物的降解效果是显著的[7]。
1997年北京市环境保护科学研究院总结多年研究成果，吸取国内外各类机械堆肥装置的优点设计、研制了污泥动态发酵器，该装置效率高、能耗低，便于操作管理和设备化。根据所研制的设备，提出以污泥动态发酵器为核心的污泥制复合肥新工艺路线，建成了1条年产5000t复合肥生产的装置。生产线包括污泥动态发酵器、混合搅拌器、圆盘造粒机、烘干机、筛分机等组成，运行以后设备稳定可靠、经济效益明显。该研究提出的污泥动态发酵无害化及污泥制肥工艺，将在北京市高碑店等污水处理厂的污泥处理处置中得到应用，对于解决北京市的污水污泥处置问题，会起到很好的作用。可以说，该项技术的成果转化和推广应用已经有了良好的开端[8]。
2.3 污泥土地利用是符合中国国情的处置方法
一般来说，各国家对于污泥处置方式的选择应兼顾到环境生态效益与处置成本、经济效益之间的平衡。一种有效的、适合本国具体情况的污泥处置方法应该是在环境上卫生、社会上被接受及经济上有效的方法。污泥土地填埋对污泥的土力学性质要求较高，需要大面积的场地和大量的运输费用，地基需作防渗处理以免污染地下水，填埋场的废气可能污染环境等，近年来污泥填埋处置所占比例越来越小；焚烧法的技术和设备复杂、耗能大、费用较高，并且有大气污染问题；污泥投海受到地理位置和国际海洋有关公约的限制以及对海洋生态系统和人类食物链已造成威胁，中国政府已于1994年初接受三项国际协议，承诺于1994年2月20日起不在海上处置工业废物和污水污泥；污水污泥用作建材是近年处于研究阶段的新课题，尚有许多技术难题需要解决。因此，上述几种方法的使用在我国受到限制。
从污泥的成分看，其中有机物、氮、磷等的含量均高于一般农家厩肥，还含有钾及其它微量元素[9]。若施用于土地中，对土壤物理、化学及生物学性状有一定的改良作用。污泥中的有机物质可明显改善土壤的结构性，使土壤的容重下降，孔隙增多，土壤的通气透水性和田间持水量提高[10 11]，从而改善土壤的物理性质。施用污泥也可提高土壤的阳离子交换量，改善土壤对酸碱的缓冲能力，提供养分交换和吸附的活性位点，从而提高土壤保肥性[12]。污泥中丰富的各种养分，明显地增加土壤氮、磷养分，并能有效地向植物提供养分[11]，减少化学肥料的施用量，从而可降低农业生产的成本。此外，污泥可以使土壤中微生物量增加和代谢强度提高而改变土壤的生物学性状，所以污泥土地利用是适合我国目前的经济发展状况是一种积极的、生产性的污泥处置方法[13 14]。同时，我国是一个发展中的国家，又是一个农业大国，其广阔的土地资源是发展污水污泥土地利用的天然优势。因此，无论从经济因素还是从肥效利用因素出发，污泥的土地利用特别是污泥的农用都是一种符合中国国情的处置方法。这种处置方法一方面可以为国内污水厂污泥找到一条根本出路，另一方面还可缓解我国农村资源的短缺。
2.4 污泥土地利用应注意的问题
2.4.1 加强病原菌和寄生虫的控制
城市污水处理厂污泥中含有大量的病原微生物和寄生虫，如不加以控制，则污泥在土地利用或使用过程中会对人畜的健康造成危害。因此污泥在处置或利用前进行高、中温好氧法或厌氧法处理或采用辐射处理是不可或缺的环节。
2.4.2 重视对污泥中重金属及有毒有机物的控制
污水污泥中的重金属和有机污染物含量已成为污泥土地利用的重要限制因素，污泥中往往含有大量的铜、镍、镉、铅、锌、汞等重金属和许多种有毒有机物，若农田中长期施用会导致土壤污染，它们被农作物吸收后又通过食物链进入人体，从而影响人体健康。尽管国内城市污水厂的污水以生活污水为主，但国内城市污水污泥中重金属含量还是有部分超过农用标准[2 15]。因此，将污泥作土地利用时，应特别注意污水污泥中重金属超标问题。污泥中有机污染物的研究工作已经在发达国家开展了很多年，但我们在这方面的研究工作还不是很多。然而，很少研究工作并不意味着我国的污水污泥中不含或少含有机污染物。北京高碑店污水处理厂的污泥中已经检测到35种含氮芳香族化合物，并有7种已经定量化[16]。因此，在污水污泥中有机污染物与重金属这两个领域的研究工作还有很多要做，包括污泥中有机污染物和重金属的表现形式以及污泥处理过程中它们的变化及对土壤-污泥系统的影响。这样才可以很好地解决污泥中污染物对环境及人类健康造成的影响。。
2.4.3 污泥的施用量
污水污泥的农业利用，不仅可以消除污泥对环境的污染，也可使其资源化而提高作物产量。但是，不合理的施用污泥，很可能导致土壤中重金属元素的积累，造成土壤资源的污染和危害人类的健康。一般来说某块农田适用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行。具体的污泥施用量应在调查研究的基础上，根据气候条件、地理环境、作物种类及土壤同化能力制定适合本地区特点的污泥施用额定负荷量，以确保污泥的农田施用安全。
2.4.4 制定完善标准和法律法规，推广与普及环境知识
许多发达国家已对污泥的处置利用制定了法律法规，对污泥的标准、施用地点的选择、水源的保护、病原菌的控制、重金属的允许施入量、运输等都作了相应的规定。目前，我国关于污泥施用的标准和法律法规还不健全，比如污泥农业利用中关于重金属的控制标准只是在研究小麦的基础上建立起来的，很明显这样会存在片面性，因此这样的标准有待于在科学研究的基础上进一步完善。另一方面是要向社会各界大力传播环保知识。污泥土地中的一个重要问题是，要让广大的污泥用户了解科学施用污泥的利益和盲目施用污泥的危害，自觉地遵守污泥土地利用的环境法律法规和科学施用技术规范。
3 结语
随着我国工业和城市的发展，污水处理率的提高，其产生量必然越来越大。从目前情况来看，国内污泥处理利用技术还比较落后，污泥处理率还比较低，人们对污泥处理处置必要性认识还不够，污泥的处理处置存在严重的不足，许多问题亟待解决。同时，我国是一个农业大国，将经过堆肥稳定化后的污泥进行土地循环利用，应该是国内污泥处置利用较有发展前景的一种途径。为了解决国内污泥处理处置中存在的问题，充分利用污泥这种资源，减少环境公害，我国必须大力发展污泥处理处置和利用的各种技术。
参考文献：
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[4] 丁亚兰.国内外废水处理工程设计实例.北京：化学工业出版社，2000，43。
[5] 王凯军 贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用.北京：化学工业出版社，2001，484。
[6] 王显 。
[7] 赵丽君 张大群 陈宝柱.污泥处理与处置技术的进展[J].中国给水排水，2001，17（6）：23~25。
[8] 田宁宁 王凯军等.污水处理厂污泥处置及利用途径研究[J].环境保护，2000，2：18~20。
[9] 朱南文 高廷耀 周增炎.我国城市污水厂污泥处置途径的选择[J].上海环境科学，1998，17（11）：40~42。
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[11]周立祥等.苏州市生活污泥成分性质及其对蔬菜和菜地土壤的影响[J].南京农业大学学报，1994，17(2)：54~59。
[12]郭媚兰等.城市污泥和污泥与垃圾堆肥的农田施用对土壤性质的影响[J].农业环境保护，1994，13(5)：204~209。
[13]周立祥等.城市生活污泥农田利用对土壤肥力性状的影响[J].土壤通报，1994，25(3)：126~129。
[14]乔显亮 骆永明 吴胜春.污泥的土地利用及其环境影响[J].土壤，2000，2：79~85。
论文摘要：作为一个先决条件，污泥至少应当是稳定的，在实际运行上即是要求没有臭味。当地或将来的法律可能要求会更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求达到一个强制的目标：病原体如肠道病毒、伤寒菌、线虫、寄生虫卵等在处理后的样品中应当检测不到。
1 污泥处理的思路
由于城市污水和工业污水收集率的提高和污水处理效率的改进（如化学法除磷可使污泥量增加30%），使得在世界范围内污泥总量急剧增加。
土地应用仍是污泥处置中可持续发展的一条出路，主要取决于如下因素：
碳和营养物的回用；
周围有无农业用地及其距离；
低投入和运行花费；
严格的法律规定和控制程序以保证污泥安全和有肥效。
然而，根据实际情况或当地规定，污泥生产者在土地应用前不得不进行高级，更昂贵的处理以满足进一步的要求，如堆肥、高温消化处理或高温消毒。
但是，很大一部分污泥因为显而易见的原因不能用于农业，如微污染物、病菌超标或缺乏肥效、距离太远等等。有时也可能由于公众的不信任而不被接受。这样，污泥或被填埋或通过高温氧化硝毁。
2 污泥处理的可持续性战略
在进行任何技术研究之前，应先对公众是否接受进行评估。即使是从技术、成本和环境影响方面来讲都是最好的处理方法，也可能由于没有很好的向公众进行解释而遭到否定。不管最终处理方法是什么，能确定的是将来的处理应是安全、环保（保护人和动植物）并且应当增值（物质和／或能源的回收）。为了这些目的，污泥处理应减小污泥体积，改进污泥质量，减少有害物的排放。
本文将简介一些重要工艺，以满足运营者的需要，并且其中涉及到其他技术或法规约束问题。
2.1 土地应用的可持续发展战略
为一个先决条件，污泥至少应当是稳定的，在实际运行上即是要求没有臭味。当地或将来的法律可能要求会更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求达到一个强制的目标：病原体如肠道病毒、伤寒菌、线虫、寄生虫卵等在处理后的样品中应当检测不到。
生物处理。利用生物工艺处理挥发性污泥。如厌氧消化（AD）、自养好氧消化（ATAD）工艺。
化学处理。抑制腐败挥发性有机物的降解。如酸性亚硝酸盐SAPHYRTM工艺。
物理处理。抑制腐败挥发性有机物的降解。如污泥焚烧。
这些工艺大部分都有稳定和消毒，但是消毒的程度取决于一些参数如HRT（水力停留时间）或化学投加量。
显然热氧化工艺远远超出了污泥稳定、消毒和巴氏消毒的要求。因为有机物被完全或几乎完全消解。
污泥的生物稳定
液态（浓缩后）：消化
我们最熟悉的是传统的污泥处理方法——消化，它可以减少产泥量。无论好氧或厌氧，它都涉及到很多的能量。目前多数较大的处理厂或地区污泥中心都是采用该种方法，此种工艺在数量上还是领先的。同时，其他一些操作或在消化前或在消化后，也提供了强化的处理能力。
附着态污泥（脱水后）：堆肥
堆肥是现有的唯一可以把污泥从废物变成产品的工艺，并被很多严格规定或标准认可。因为污泥变成一种新产品，容易操作（可堆积）而无味，消毒良好并且较干燥。这种工艺越来越流行。另一方面，由于它不减少最终的体积，需要很大的占地面积和较多人员。而且，为了满足新规定中（临时EU标准或EPA A级）关于消毒和气味的要求，与传统的“粗糙”工艺如曝气静态堆相比，需要更先进的工艺如“搅拌式反应廊道”，它影响最终的运行费用。
这个工艺主要是通过一个移动的轮子搅拌并推动混合物，同时鼓风机在曝气，加速的生物降解产生一个均匀的泥堆。总的停留时间可以减小到2周，消毒效果非常好。
污泥的化学稳定。污泥的化学稳定主要是通过一个投加装置对待稳定污泥投加化学药剂，以防止发酵和气味。大计量投加可使病原体衰减。这种工艺一般投资便宜并且容易操作。但是，泥量不会减少，并且运行费用较高。
这两种工艺不相互排斥，填埋土地的性质决定着工艺的选用：如果土壤是酸性的，则可以选择加石灰，但如果土壤是碱性的，则SAPHYRTM工艺可能更适合，因为它操作简单，运行费用省。
污泥的物理稳定——加热干燥。加热干燥主要是通过热驱动力除去剩余的自由水和键连接水。根据加热的媒介的不同，加热干燥可分为两可分为两种：一种是气态在高温和湍流状态下流过干燥器（直接加热），一种是用加热液体（通常是蒸汽或加压的水）传递热量给污泥，通过干燥器的加热壁（间接干燥）。加热干燥的目的是使到达下游的污泥具有焚烧的热持续性（一般30～35%）或者是容易处理和储存的干燥污泥（60%）。如果要达到长时间的稳定（几个月），干固体含量应达到90%或更多（最终干燥），而且颗粒的状态也是容易操作使用的（包括农田应用）。另一个最终干燥的优点是它可以方便的面对各种最终的处理方法，如农田应用、焚烧后用于水泥生产、或城市垃圾焚烧。它的缺点：第一是运行费用高，尤其是能源消耗，一般在热干燥中，每蒸发一吨水需要3400MJ的热量。但在脱水步骤中，除去一吨水只要6MJ（电能）；第二需要较多工作人员来清除死角中的粉末以防止火灾。
2.2 可持续性热氧化战略
焚烧。流化床焚烧炉（FBF）就工艺性能来讲，被证明是焚烧污泥最好的方法（湍流方式，燃烧后高达850度的温度）。而且它运行可靠（在炉内没有转动部分）。在40年的时间里，威望迪公司已经在全世界范围内建造了几十座流化床焚烧炉（如欧盟、俄罗斯、土耳其）。
通常，在稳定状态不需要添加额外的燃料，热平衡的持续性是可以达到的。如果污泥的热值LCV太低（如低挥发性固体和/或固体含量），尾气/气热交换器应该足够大以增加风室的温度。如果达不到（如延时曝气的污泥含20%DS），则需要在前面加热干燥。
关于干灰的处置，对于没有工业污染的纯市政污泥，重金属不是问题。因为灰是以氧化物形式存在，他们渗透性不强，所以可以回用作水泥，用于工业和道路建设。
最后的副产物是酸步骤的清除。由于重金属的污染，他们只能填埋在特殊的地方，但数量很小。
与城市固体废物共同焚烧。为了减少投资，城市垃圾和市政污泥通常用一个焚烧炉。通常，一个人口当量每天产生150～250克的脱水后粘性污泥和1～3公斤的垃圾。根据焚烧炉的设计，可以通过10～25%（泥／垃圾）的粘性污泥来控制炉子的温度。为了达到最优化的燃烧，并且不会由于未燃烧的有机污泥污染熟料， 可以用处理能力为1m3/h的 PyromixTM 设备，通过压缩空气把污泥转成滴状污泥。实际上，这种运行方式只有在污水厂离城市垃圾焚烧炉较近时有利，否则处理运输的费用将很高。此时污泥只在系统需要时作为控制流使用。
湿式空气氧化法。威望迪水务系统研发的ATHOSTM设备在“中性”温度（240度）和压力（45巴）条件下被证明是高效的。80%的总COD被氧化，剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后续脱水步骤，废气没有毒性，固体矿物副产品包含重金属是以一种不可渗透形式存在的。它们可以用于道路建设。而且液态部分，含有可生物降解的COD，可以很方便的用作污水厂的反硝化的碳源。
污泥中的有机氮先降解成可溶性的氨。这些氨，部分被吹脱后通过催化反应转换成氮气进入大气。
结论
激烈的竞争、严格的规范和环境保护的需要要求不断开发新的工艺或用更为有效的工艺。对一个具体的项目，通过对工艺的合理选用可以满足用户的要求，需要考虑的是该工艺要能保护环境，造福于人，要能优化物质和能源的回收利用，以达到可持续性的发展的目的。
关键词:污泥;处理;工艺;分析
1 污泥处理的思路
由于城市污水和工业污水收集率的提高和污水处理效率的改进(如化学法除磷可使污泥量增加30%),使得在世界范围内污泥总量急剧增加。
土地应用仍是污泥处置中可持续发展的一条出路,主要取决于如下因素:
碳和营养物的回用;
周围有无农业用地及其距离;
低投入和运行花费;
严格的法律规定和控制程序以保证污泥安全和有肥效。
然而,根据实际情况或当地规定,污泥生产者在土地应用前不得不进行高级,更昂贵的处理以满足进一步的要求,如堆肥、高温消化处理或高温消毒。
但是,很大一部分污泥因为显而易见的原因不能用于农业,如微污染物、病菌超标或缺乏肥效、距离太远等等。有时也可能由于公众的不信任而不被接受。这样,污泥或被填埋或通过高温氧化硝毁。
2 污泥处理的可持续性战略
在进行任何技术研究之前,应先对公众是否接受进行评估。即使是从技术、成本和环境影响方面来讲都是最好的处理方法,也可能由于没有很好的向公众进行解释而遭到否定。不管最终处理方法是什么,能确定的是将来的处理应是安全、环保(保护人和动植物)并且应当增值(物质和/或能源的回收)。为了这些目的,污泥处理应减小污泥体积,改进污泥质量,减少有害物的排放。
本文将简介一些重要工艺,以满足运营者的需要,并且其中涉及到其他技术或法规约束问题。
2.1 土地应用的可持续发展战略
为一个先决条件,污泥至少应当是稳定的,在实际运行上即是要求没有臭味。当地或将来的法律可能要求会更高:污泥可能被要求消毒/巴氏除菌。消毒要求达到一个强制的目标:病原体如肠道病毒、伤寒菌、线虫、寄生虫卵等在处理后的样品中应当检测不到。
生物处理。利用生物工艺处理挥发性污泥。如厌氧消化(AD)、自养好氧消化(ATAD)工艺。
化学处理。抑制腐败挥发性有机物的降解。如酸性亚硝酸盐SAPHYRTM工艺。
物理处理。抑制腐败挥发性有机物的降解。如污泥焚烧。
这些工艺大部分都有稳定和消毒,但是消毒的程度取决于一些参数如HRT(水力停留时间)或化学投加量。
显然热氧化工艺远远超出了污泥稳定、消毒和巴氏消毒的要求。因为有机物被完全或几乎完全消解。
污泥的生物稳定
液态(浓缩后):消化
我们最熟悉的是传统的污泥处理方法——消化,它可以减少产泥量。无论好氧或厌氧,它都涉及到很多的能量。目前多数较大的处理厂或地区污泥中心都是采用该种方法,此种工艺在数量上还是领先的。同时,其他一些操作或在消化前或在消化后,也提供了强化的处理能力。
附着态污泥(脱水后):堆肥
堆肥是现有的唯一可以把污泥从废物变成产品的工艺,并被很多严格规定或标准认可。因为污泥变成一种新产品,容易操作(可堆积)而无味,消毒良好并且较干燥。这种工艺越来越流行。另一方面,由于它不减少最终的体积,需要很大的占地面积和较多人员。而且,为了满足新规定中(临时EU标准或EPA A级)关于消毒和气味的要求,与传统的“粗糙”工艺如曝气静态堆相比,需要更先进的工艺如“搅拌式反应廊道”,它影响最终的运行费用。
这个工艺主要是通过一个移动的轮子搅拌并推动混合物,同时鼓风机在曝气,加速的生物降解产生一个均匀的泥堆。总的停留时间可以减小到2周,消毒效果非常好。
污泥的化学稳定。污泥的化学稳定主要是通过一个投加装置对待稳定污泥投加化学药剂,以防止发酵和气味。大计量投加可使病原体衰减。这种工艺一般投资便宜并且容易操作。但是,泥量不会减少,并且运行费用较高。
这两种工艺不相互排斥,填埋土地的性质决定着工艺的选用:如果土壤是酸性的,则可以选择加石灰,但如果土壤是碱性的,则SAPHYRTM工艺可能更适合,因为它操作简单,运行费用省。
污泥的物理稳定——加热干燥。加热干燥主要是通过热驱动力除去剩余的自由水和键连接水。根据加热的媒介的不同,加热干燥可分为两可分为两种:一种是气态在高温和湍流状态下流过干燥器(直接加热),一种是用加热液体(通常是蒸汽或加压的水)传递热量给污泥,通过干燥器的加热壁(间接干燥)。加热干燥的目的是使到达下游的污泥具有焚烧的热持续性(一般30~35%)或者是容易处理和储存的干燥污泥(60%)。如果要达到长时间的稳定(几个月),干固体含量应达到90%或更多(最终干燥),而且颗粒的状态也是容易操作使用的(包括农田应用)。另一个最终干燥的优点是它可以方便的面对各种最终的处理方法,如农田应用、焚烧后用于水泥生产、或城市垃圾焚烧。它的缺点:第一是运行费用高,尤其是能源消耗,一般在热干燥中,每蒸发一吨水需要3400MJ的热量。但在脱水步骤中,除去一吨水只要6MJ(电能);第二需要较多工作人员来清除死角中的粉末以防止火灾。
2.2 可持续性热氧化战略
焚烧。流化床焚烧炉(FBF)就工艺性能来讲,被证明是焚烧污泥最好的方法(湍流方式,燃烧后高达850度的温度)。而且它运行可靠(在炉内没有转动部分)。在40年的时间里,威望迪公司已经在全世界范围内建造了几十座流化床焚烧炉(如欧盟、俄罗斯、土耳其)。
通常,在稳定状态不需要添加额外的燃料,热平衡的持续性是可以达到的。如果污泥的热值LCV太低(如低挥发性固体和/或固体含量),尾气/气热交换器应该足够大以增加风室的温度。如果达不到(如延时曝气的污泥含20%DS),则需要在前面加热干燥。
关于干灰的处置,对于没有工业污染的纯市政污泥,重金属不是问题。因为灰是以氧化物形式存在,他们渗透性不强,所以可以回用作水泥,用于工业和道路建设。
最后的副产物是酸步骤的清除。由于重金属的污染,他们只能填埋在特殊的地方,但数量很小。
与城市固体废物共同焚烧。为了减少投资,城市垃圾和市政污泥通常用一个焚烧炉。通常,一个人口当量每天产生150~250克的脱水后粘性污泥和1~3公斤的垃圾。根据焚烧炉的设计,可以通过10~25%(泥/垃圾)的粘性污泥来控制炉子的温度。为了达到最优化的燃烧,并且不会由于未燃烧的有机污泥污染熟料, 可以用处理能力为1m3/h的 PyromixTM 设备,通过压缩空气把污泥转成滴状污泥。实际上,这种运行方式只有在污水厂离城市垃圾焚烧炉较近时有利,否则处理运输的费用将很高。此时污泥只在系统需要时作为控制流使用。
湿式空气氧化法。威望迪水务系统研发的ATHOSTM设备在“中性”温度(240度)和压力(45巴)条件下被证明是高效的。80%的总COD被氧化,剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后续脱水步骤,废气没有毒性,固体矿物副产品包含重金属是以一种不可渗透形式存在的。它们可以用于道路建设。而且液态部分,含有可生物降解的COD,可以很方便的用作污水厂的反硝化的碳源。
污泥中的有机氮先降解成可溶性的氨。这些氨,部分被吹脱后通过催化反应转换成氮气进入大气。
结论
激烈的竞争、严格的规范和环境保护的需要要求不断开发新的工艺或用更为有效的工艺。对一个具体的项目,通过对工艺的合理选用可以满足用户的要求,需要考虑的是该工艺要能保护环境,造福于人,要能优化物质和能源的回收利用,以达到可持续性的发展的目的。
关键词：环境工程建设；污水处理工艺；工艺发展前景
中图分类号：U664.9文献标识码： A
1 概述
随着我国经济的发展，城市化进程也随之加快，这就在一定程度上导致了城市污水排放量的迅猛增加，一些企业没有按照国家的相关法律法规对其生产过程中产生的污水进行处理，而这些没有经过处理的污水，肆意的排放到地表水系中，不仅仅对环境造成了严重的破坏，同时还严重的影响了人们的身体健康，因此必须加强污水处理系统的建立与管理。
2 现阶段污水处理工艺的简单介绍
2.1 对污水处理工艺的选择
对污水处理工艺进行选择，要综合考虑多方面的因素，其中主要包括对污水水质的检测、污水处理技术的使用范围和处理规模等，同时还有更重要的一点我们要加以考虑，那就是该城市的经济发展水平，如果该城市的经济发展水平较高，对出水水质要求严格，那么对其污水处理技术工艺水平的要求就相对的要高一些。总之，在对污水处理工艺进行选择时不能单单考虑到一方面的因素，要进行全方位的综合分析。
2.2 污水水质特征
污水处理厂接纳的污水大体上可分为生活污水和工业废水，生活污水主要为城镇居民日常生活产生的污水，工业废水主要为工业企业经过预处理的工业废水，或虽未经预处理但水质符合污水处理厂进水要求的工业废水。无论何种污水水源，都必须达到污水处理设施的进水水质要求。在选择污水处理工艺时，必须对进入污水处理厂的污水水质特性，污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。
2.3 污水处理工艺简介
目前常见的污水处理方法主要为物理法、化学法和生物法。物理法一般指物理或机械的分离过程，主要方法有过滤、沉淀、离心分离、气浮等方法；化学法是在污水中加入化学物质使其与污水中的有害物质发生化学反应产生易分离、降解的物质从而去除污染物的方法，主要有中和、混凝、氧化还原等方法；生物法是目前污水处理的主要方法，主要利用微生物的新陈代谢过程对污水中有机物进行氧化分解进而去除有害物质。下面简单介绍几种主要的生物处理方法：
①活性污泥法：它是世界各国应用最广的一种生物处理方法，主要以悬浮在
水中的活性污泥为主体，在有利于微生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水得到净化，活性污泥法的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流活性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，同时在曝气池内鼓风曝气，使污水和活性污泥充分混合接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物分解，然后混合液流入二沉池，在此进行泥水分离，部分活性污泥回流到曝气池，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放，在此过程中活性污泥不断增长，部分剩余污泥从系统排出，以维持系统稳定。
②氧化塘：氧化塘又称为稳定塘或生物塘，是一种类似池塘的处理设备。氧化塘净化污水的过程和天然水体的自净过程很相似，污水在氧化塘内长时间缓慢流动和停留，通过微生物的代谢活动，使有机物降解，从而使污水得到净化，水中的溶解氧则主要由塘内生长的藻类通过光合作用和塘表面的复氧作用提供。氧化塘一般可分为好氧氧化塘、兼性氧化塘、曝气氧化塘和厌氧塘。
③生物膜法：生物膜法是正在发展中的处理工艺，主要为好氧微生物附着在
某些载体上进行生长繁殖，形成生物膜，污水通过与膜的接触，水中的有机污染物作为营养被膜中的生物摄取并分解，从而使污水得到净化的系统，有代表性的处理工艺有生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。
④厌氧生物处理：厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法。厌氧生物处理的最终产物是以甲烷为主的可燃性气体，可作为能源回收利用，处理过程产生的剩余污泥量较少且易于脱水浓缩，可作为肥料使用。在能源日趋紧张的形势下，厌氧处理作为一种低能耗、可回收资源的处理工艺，重新受到世界各国的重视，现在厌氧生物处理不仅用于污泥的稳定处理，还用于高浓度有机废水的处理。
3 综合分析污水处理工艺的发展前景
目前，水环境的质量越来越恶劣、水资源短缺也越来越严重，污水处理技术首先必须经济、高效、节省能耗和简便易行。因此，研究和开发对传统工艺的改造和替代的新工艺，发展处理效果好且高效率低能耗的污水处理技术，是我国当前污水治理领域的一项主要任务。结合我国的实际情况，污水处理技术的发展确定走简易、高效率、低能耗的技术路线。
3.1 MSBR城市污水处理工艺
MSBR工艺是集约化程度较高的污水处理工艺，在系统的可靠性、土建工程量、总装机容量、节能、降低运行成本和节约用地等方面均具有明显的优势。MSBR系统的运行原理:在厌氧池内，回流活性污泥中的聚磷菌在此进行充分放磷，然后混合液进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池，有机物被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后污水排放。此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行硝化、反硝化，或进行静置预沉。回流污泥首先进入浓缩池进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池。这样，一方面可以进行反硝化，另一方面可先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后进行的缺氧放磷提供更为有利的条件。这种污水处理方法有占地面积小、基建投资少、运行能耗低等优点。
3.2 BIOSTYR 城市污水处理工艺
BIOSTYR工艺是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池，整个流程由预处理和生物滤池两个单元组成，这两个单元都是成套的组合设备，布置非常紧凑，占地省。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于污水的深度处理，并能达到很高的排放水质标准。主要特点有:滤池和生化反应器结合起来，不再需要沉淀池，占地面积小；过滤时从下向上，反冲洗时从上向下，利用连通的出水渠中其它滤池的出水在重力作用下冲洗，省去了反冲洗泵，气反冲则是利用曝气鼓风机，不需另外设置鼓风机；可以在一个池子中同时实现硝化反硝化，工艺操作灵活。
3.3 BIOFOR城市污水处理工艺
BIOFOR工艺以物化法为预处理单元，以生化法为深度处理单元，其出水水质优于一般的二级出水。主要特点有:起到反应池和滤池的双重作用，既降解了有机物又截留了悬浮固体，比二沉池的固液分离效果更好，出水直接达标排放，相当于一体化处理构筑物；可实现生物脱氮，相当于前置缺氧脱氮工艺，但是一般需要外加炭源；必须定时进行反冲洗，以去除脱落的生物膜和残留固体杂质，避免滤池系统堵塞，这是对传统接触氧化法的重大改进。
综上所述，水是我们在日常的生活中必不可少的资源之一，但是就目前来看，水资源也同样出现了危机，直接影响人类的生存。为了改变这一现状我们必须要对污水进行科学合理的处理，完善污水处理工艺。但是要想彻底的解决水污染问题，还有很长的路要走，需要依靠多方面的力量，包括企业的自觉、政府的重视以及人民群众的监督。
参考文献
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