浅谈污泥减量技术
城市污泥减量无害化处理项目概况
城市污泥减量无害化处理项目概况一、城市污泥处理现状 污泥是随着城市发展而产生的废物，随着人们生活水平的提高以及向世界城市的发展，用水大量增加，城市污水排入下水道，污染河流及土地，为改善城市用水环境，因而建起各种不同规模的污水处理厂。将污水通过生化技术，使污泥和清水分开，清水排入河流改善环境，但处理污泥则成为老大难问题。 当前国际国内对污泥的处置大体上分为填埋、堆肥、烘干等处理。上述各种方法不是投资巨大，就是污染环境，过多占用土地，技术方法落后，综合利用率低，如日处理一千吨污泥，采用德国法国等国家进口设备，约需投资两至三亿元。 十八大以来，从国家到地方对环境问题的治理力度空前加大，任何正在和可能对环境造成污染的行为都将无一例外的成为被治理的对象。有关部门明确指出，要把环境治理当作一项政治任务来抓，常抓不懈，持之以恒。污泥填埋、堆肥、烘干等对环境有明显污染的传统处置方式都将被逐步取缔。 二、我方技术介绍及优势 采用我方拥有自主知识产权、目前最先进、最实用的科技成果及自主发明的脱水设备，以污水处理厂的污泥为处置对象，经过添加药剂调理后的污泥直接进入脱水设备进行脱水处理，脱水后的污泥含水率由原泥的80%降至45%左右，使污泥大幅减量。减量后的干污泥直接运至指定水泥厂或制砖厂用作生产原料。
2.1脱水过程的二次水应用处理 在污泥脱水过程中，会产生大量的二次水，由于我方特殊的药剂配方和技术工艺，使排出的二次水从颜色、气味、以及各项检测指标等方面都能够达到环保要求。前面提到，污泥进入脱水设备之前要进行调理，由于原污泥含水率为80%左右，具有一定黏性。这就需要添加一定比例的水将原污泥进行稀释，脱水过程排出的二次水在这道工序就可以拿来回用，达到二次水循环利用，其余少量二次水可直接排放。 污泥脱水设备的成功运行，使困扰业内多年的污泥减量问题得以很好的解决，经脱水处理后的污泥含水率降至45%左右。 2.2 污泥制砖 城市污泥根据污水来源不同，内含成分也有区别，其中最主要的就是重金属的含量，众所周知，重金属会对环境造成污染，如果一味填埋倾倒，势必会污染土壤和地下水，而且重金属难以分解，长期累积下去，环境负担会越来越重，且无法逆转。 为了严格遵照国家环保政策，保证污泥处理的彻底无害化，经过科学论证和分析，污泥制砖是一个经过了实践检验，非常可行稳定的方案。从技术角度分析，结合重金属的特性，属于不易分离和分解的物质，无放射性。将其作为建筑用空心砖或者水泥的辅料添加，重金属将稳定的存在其中，不会对外部环境造成二次污染。 所以将脱水减量后的干污泥送至指定制砖厂或者水泥厂，实现污泥处置的最终无害化。 三、运行综合成本和效益分析
污泥减量技术的研究及其应用_魏源送
述评与讨论 污泥减量技术的研究及其应用 魏源送, 樊耀波 (中国科学院生态环境研究中心水污染控制研究室,北京100085) 摘 要: 对当前隐性生长和解偶联生长的两大类污泥减量技术进行了详细介绍,前者包括生物体的生物降解和生物捕食,而后者主要是利用化学解偶联剂影响微生物的新陈代谢。污水好氧处理的污泥减量技术有两点不足:需氧量的增加导致曝气费用的上升,营养物的释放影响出水水质。长期运行产生的生物适应将给解偶联剂的使用带来负面影响。 关键词: 剩余污泥; 污泥减量; 隐性生长; 解偶联 中图分类号:X703 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2001)07-0023-04 目前,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题,其费用占到污水处理厂总运行费用的25%～40%,甚至高达60%[1]。 1 基于隐性生长的污泥减量技术 微生物对有机碳的新陈代谢一方面将其转化为CO2,另一方面将其转化为生物体。当生物体中的有机碳也可作为微生物的底物并重复上述新陈代谢时,那么污泥的产生量就会减少。因此,微生物基于自身细胞溶解产物的生长方式称之为隐性生长[2、3]。隐性生长的污泥减量技术有两种不同的形式:生物体的生物降解和培养捕食细菌的生物体。1.1 生物体的生物降解 生物体的生物降解关键在于微生物细胞的溶解。目前有几种方法促进微生物的细胞溶解:降低F/M比例(提高污泥浓度),增加污泥龄,提高温度和采用臭氧[1、4、5]。这几种方法既可单独使用,又可综合使用。 Rocher等研究和比较了热处理、酸和碱对活性污泥中细菌(Alcaligenes eutrophus)之细胞破裂的影响,结果表明:在pH=10和60℃培育20min,细胞溶解和生物降解最稳定;采用该方法的污泥产率是常规活性污泥法的38%～43%[2]。微生物优先满足它们的能量维持需求,然后是生产新的生物体。在底物限制的情况下,Low等进行的小试结果表明:污泥浓度的升高会导致污泥产量的减少,例如,污泥浓度从3g/L升高至6g/L时,污泥产量减少12%;从1.7g/L升高至10.3g/L时,污泥产量减少44%[6],但污泥浓度的升高还受其他因素的影响,如氧的传质速率和底物的溶解度。污泥负荷和溶解氧浓度也影响剩余污泥的产量,小试表明:当污泥负荷为1.7kgBOD5/(kgM LSS·d),溶解氧浓度从2mg/L增加到6mg/L时,剩余污泥产量减少了25%;当溶解氧浓度为2mg/L,污泥负荷从1.7kgBOD5/(kgM LSS·d)降低到0.217kgBOD5/ (kgM LSS·d)时,剩余污泥产量减少了26%[7]。 1991年,在膜生物反应器(Membrane Bioreac-to r,M BR)处理生活污水的小试中,Chaize和Huyard 首次研究了MBR对污泥产率的影响。在SR T为50d和100d时,污泥产量大大减少,他们认为这是低F/M比值和较长污泥龄的结果。MBR处理生活污水的中试研究表明,当M LSS高达40～50g/L 和污泥完全截留(SR T※∞)时,几乎不产生污泥。 由于细胞壁的生物降解是微生物隐性生长的速率控制步骤,故可采取不同的物理、化学方法促进细胞壁的生物降解。Canales等在MBR处理生活污水的小试研究中加入了一个热处理过程(图1),研究表明:污泥活性和污泥产率随着污泥龄的增长而降低;当污泥经过热处理(90℃,停留时间3h)后,几乎100%的细胞被杀死并引发了细胞的部分溶解,促进了微生物的隐性生长,从而减少了60%的污泥 中国给水排水 2001Vol.17 CHINA WATER&WAS TEWATER No.7
城市污水污泥减量处理技术
精品整理 城市污水污泥减量处理技术 一、技术详情 城市污泥厌氧发酵产酸及产酸发酵液强化污水生物脱氮除磷技术，将城市污水处理厂的脱水污泥利用中水调制到适当浓度，然后对污泥进行热碱预处理，使污泥细胞破壁，充分释碳。在中温条件下进行碱性厌氧发酵生产VFAs（挥发性脂肪酸），发酵后污泥在利用木屑和氯化镁联合调理后通过板框压滤机进行高干脱水实现发酵液的回收并去除发酵液中部分的氮和磷。回收得到的富含VFAs的发酵液添加到城市污水处理厂的生物处理单元，作为补充碳源，强化污水的生物脱氮除磷，从而达到去除污染物的目的。具体技术内容包括污泥预处理、污泥厌氧发酵产酸、污泥深度脱水以及有机酸强化污水脱氮除磷技术。 二、适用范围 本技术适用于市政污水处理领域，包括城市生活污水的处理（脱氮除磷）和城市剩余污泥的减量。考虑到一般城市污水处理厂的运行规模，本技术的运行规模应达到日处理城市生活污水10000m3以上，以满足城市污水处理厂的污水处理需求。由于本技术中使用的发酵系统可以进行智能控温，所以对气候条件适应性广，对地理条件也无特殊要求。本技术不仅对低碳源污水（COD＜200mgL－1、COD/TN＜5、COD/TP＜25）的脱氮除磷处理效果显著，对于一般污水也表现出良好的脱氮除磷性能。因此本技术具有广泛的适应性。 三、水污染防治效果 脱水污泥经过碱性厌氧发酵后酸产率为280-340mgCOD/gVSS。发酵后的污泥经过高干脱水后泥饼含水率能够降低至56%-70%。通过前置脱氮除磷技术能够去除污泥发酵液中81%-89%的总磷和24%-32%的总氮，降低后期系统压力。向城市污水处理厂生物处理单元投加发酵液能增强系统脱氮除磷效果，投加发酵液作为碳源使污水SCOD增量为40-60mgL-1。COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达到了78%-85%、86%-94%、61%-69%和86%-91%，相对应的出水浓度均能达到我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002所规定的一级A标准。
污泥减量化技术研究与应用
污泥减量化技术研究与应用 【摘要】合理解决剩余污泥问题，已是当前亟待解决的环保问题之一。文章介绍了解偶联技术、溶胞技术等污泥减量技术，并对各种污泥减量化技术的基本原理、应用现状和优缺点作具体阐述。 【关键词】污泥减量；解偶联；溶胞技术 污泥是污水处理过程中产生的固体废物。随着污水处理事业的发展，污水处理厂总处理水量和处理程度的不断扩大和提高，污泥的产生量也将会大幅度地增加。如何合理的解决污泥问题，己是当前亟待解决的环保问题之一。 １．解偶联技术 解偶联技术是在活性污泥中投加解偶联剂使微生物合成代谢和分解代谢被解偶联，分解代谢产生的能量大部分被转换成热量而不能有效的产生ATP，而ATP是生物体分解代谢和合成代谢之间能量转换的媒介，从而在不影响分解代谢的条件下限制了合成代谢的速率，达到减少污泥量的目的。 1.1 化学解偶联 解偶联剂通常是脂溶性小分子物质，含有酸性基团。常用于污泥减量的解偶联剂有：2,4—二硝基苯酚(dNP)、对硝基苯酚(pNP)、3,3＇,4＇,5一四氯水杨酰苯胺(TCS)、2, 4,5一三氯苯胺(TCP)和氨基酸等。Strand等人测试了12中解偶联剂，发现这些解偶联剂中TCP的效率最高，在浓度为5mg/L时，污泥产量减少50%。Chen等人发现在TCS 投加量为0.85mg/L时污泥产率减少40%，而且没有影响底物的去除效率。Liu通过试验建立了关于初始化学解偶联剂(dNP和Zn)浓度C和初始微生物浓度X与污泥产量的模型，研究结果显示随着比率C/X的增加，污泥产量减少。 投加解偶联剂法工艺简单，无需对污水处理厂进行改造，只需加装投药装置即可，但是常用的解偶联剂大多难降解且可能有毒，对环境有潜在的危害性，同时还会增加需氧量，降低COD去除率，长期运行后微生物也会被驯化，从而失去解偶联的作用，此外污泥的脱水和沉降性能变差，因而在使用上有一定局限。 1.2 高S0/X0比率 在高S0/X0 (初始底物浓度/初始微生物浓度)条件下，由于微生物在分解代谢中产生ATP的速率要大于在合成代谢中消耗的速率，生成过剩能量。发生合成代谢和分解代谢的解偶联机理有两种解释：一是积累的能量通过粒子（如H+或K+）在细胞膜两侧的传递降低了跨膜电势，随后发生氧化磷酸化解偶联；二是生物体内部新陈代谢途径改变，减少了糖酵解的过程。但是高S0/X0要求值在8～10，而城市生活污水S0/X0值是0.01～0.1 3mgCOD/mgMLSS，所以高S0/X0条件下的解偶联技术还不能用于实际的污水处理。 1.3 改进活性污泥系统解偶联
微生物菌剂对污水处理厂污泥减量的影响研究
微生物菌剂对污水处理厂污泥减量的影响研究 【关键词】 城市污水处理厂; 剩余污泥; MCMP菌剂; 源头减量
【摘要】 活性污泥法作为世界上应用最为广泛的污水生物处理技术,具有技术成熟、工艺种类多、污水处理效果良好等特点,但是活性污泥法在处理污水的同时一直存在一个最大的弊端,就是会产生大量的剩余污泥。剩余污泥中含有病原体、重金属及有机物等对环境有害的物质,处置不当会引起环境的二次污染。目前的处置处理技术主要有卫生填埋、农用、土地利用、焚烧等,随着法律法规对污泥处置的要求越来越严格和环境保护的发展,已不能适应污水处理厂生产的需要,造成污水处理厂污泥处置的压力将越来越大,成为世界各国面临的日益严重的污泥问题。针对污水处理厂的剩余污泥问题,国内、外许多学者进行了各种各样的探索和研究,提出了多种技术路线,并取得了很多成果。其中,污泥减量化是20世纪90年代提出的解决剩余污泥问题的新概念,它是通过采用物理、化学和生物等手段,在保证污水处理厂生物处理系统运行效果的前提下,使处理过程中所产生的污泥量降低。近年的研究主要包括:解偶联技术、维持代谢技术、溶胞技术和微型动物捕食技术,以及各种物理、化学预处理技术等。但是,已有的污泥减量技术在实现污泥减量过程中不能与现有的污水处理厂的工艺相一致,需要进行改造和调整,并可能产生新的问题,因此不能在污水处理厂得到实际应用。本文针对污水处理厂的污泥问题,通过在污水处理过程中加入专门的微生物,强化活性污泥中微生物的组成和功能,促进有机污染物分解和对死亡微生物菌体不断再分解,使剩余污泥的产生量大幅度的减少,减少后续的剩余污泥处理,实现从源头控
污水厂污泥计算
污泥是水处理过程的副产物，包括筛余物、沉泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的0.3%~0.5%左右，如水进行深度处理，污泥量还可能增加0.5~1倍。 是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。 （1）确保水处理的效果，防止二次污染； （2）使容易腐化发臭的有机物稳定化； （3）使有毒有害物质得到妥善处理或利用； （4）使有用物质得到综合利用，变害为利。 （1）按成分不同分： 污泥：以有机物为主要成分。其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小（约为1.02~1.006），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。 沉渣：以无机物为主要成分。其主要是颗粒较粗，比重较大（约为2左右），含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。 （2）按来源不同分： 初次沉淀污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自初次沉淀池。 剩余活性污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自生物膜法后的二次沉淀池。 消化污泥（也称熟污泥）：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。 化学污泥（也称化学沉渣）：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。例如，用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物去除污水中的重金属离子；投加石灰中和酸性污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生的沉渣等均称为化学污泥。 （3）城市污水厂污泥的特性见表8-1 表8-1 城市废水厂污泥的性质和数量
(1)污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。 1污泥中水的存在形式有： 空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离； 毛细水，是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约20%，可通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用力而分离； 颗粒表面吸附水和内部结合水，约10%。表面吸附水是在污泥颗粒表面附着的水分，起附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体表面上出现，采用混凝方法，通过胶体颗粒相互絮凝，排除附着表面的水分；内部结合水，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中细胞内部水分，无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物分离或热力方法去除。 通常含水率在85%以上时，污泥呈流态；65%~85%时呈塑态；低于60%时则呈固态。 2污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系： V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C1（8-1） 式中：p1、V1、W1、C1——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； p2、V2、W2、C2——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； 说明：式（8-1）适用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后，体积内出现很多气泡，体积与重量不在符合式（8-1）的关系。 例题8-1：污泥含水率从97.5%降低至95%时，求污泥体积。 解：由式（8-1） V2= V1（100-p1）/（100-p2）= V1（100-97.5）/（100-95）=（1/2）V1可见污泥含水率从97.5%降低至95%时，污泥体积减少一半。 （2）挥发性固体（或称灼烧减重）和灰分（或称灼烧残渣）：挥发性固体近似地等于有机物含量；灰分表示无机物含量。 （3）可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。 消化对象：污泥中的有机物。一部分是可被消化降解的（或称可被气化，无机化）；另一部分是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物等。 消化程度的计算公式：R d=[1-（p V2p S1）/（p V1p S2）] ×100 （8-2） 式中：R d——可消化程度，%； p S1、p S2——分别表示生污泥及消化污泥的无机物含量，%； p V1、p V1——分别表示生污泥及消化污泥的有机物含量，%。
污水厂污泥计算
是使污泥减量、稳定、无害化及综合利用。 （1）确保水处理的效果，防止二次污染； （2）使容易腐化发臭的有机物稳定化； （3）使有毒有害物质得到妥善处理或利用； （4）使有用物质得到综合利用，变害为利。 （1）按成分不同分： 污泥：以有机物为主要成分。其主要性质是易于腐化发臭，颗粒较细，比重较小（约为~），含水率高且不易脱水，属于胶状结构的亲水性物质。初次沉淀池与二次沉淀池的沉淀物均属污泥。 沉渣：以无机物为主要成分。其主要是颗粒较粗，比重较大（约为2左右），含水率较低且易于脱水，流动性差。沉砂池与某些工业废水处理沉淀池的沉淀物属沉渣。 （2）按来源不同分： 初次沉淀污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自初次沉淀池。 剩余活性污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自活性污泥法后的二次沉淀池。 腐殖污泥（也称生污泥或新鲜污泥）：来自生物膜法后的二次沉淀池。 消化污泥（也称熟污泥）：生污泥经厌氧消化或好氧消化处理后的污泥。 化学污泥（也称化学沉渣）：用化学沉淀法处理污水后产生的沉淀物。例如，用混凝沉淀法去除污水中的磷；投加硫化物去除污水中的重金属离子；投加石灰中和酸性污水产生的沉渣以及酸、碱污水中和处理产生的沉渣等均称为化学污泥。 （3）城市污水厂污泥的特性见表8-1 表8-1 城市废水厂污泥的性质和数量
(1)污泥含水率：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。 1污泥中水的存在形式有： 空隙水，颗粒间隙中的游离水，约70%，可通过重力沉淀（浓缩压密）而分离； 毛细水，是在高度密集的细小污泥颗粒周围的水，由毛细管现象而形成的，约20%，可 通过施加离心力、负压力等外力，破坏毛细管表面张力和凝聚力的作用力而分离； 颗粒表面吸附水和内部结合水，约10%。表面吸附水是在污泥颗粒表面附着的水分，起 附着力较强，常在胶体状颗粒，生物污泥等固体表面上出现，采用混凝方法，通过胶体颗粒 相互絮凝，排除附着表面的水分；内部结合水，是污泥颗粒内部结合的水分，如生物污泥中 细胞内部水分，无机污泥中金属化合物所带的结晶水等，可通过生物分离或热力方法去除。 通常含水率在85%以上时，污泥呈流态；65%~85%时呈塑态；低于60%时则呈固态。 2污泥体积、重量及所含固体物浓度之间的关系： V1/V2=W1/W2=（100-p2）/（100-p1）=C2/C1（8-1） 式中： p1、V1、W1、C1——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； p2、V2、W2、C2——污泥含水率为p1时的污泥体积、重量与固体物浓度； 说明：式（8-1）适用于含水率大于65%的污泥。因含水率低于65%以后，体积内出现很 多气泡，体积与重量不在符合式（8-1）的关系。 例题8-1：污泥含水率从%降低至95%时，求污泥体积。 解：由式（8-1） V2= V1（100-p1）/（100-p2）= V1（）/（100-95）=（1/2）V1 可见污泥含水率从%降低至95%时，污泥体积减少一半。 （2）挥发性固体（或称灼烧减重）和灰分（或称灼烧残渣）：挥发性固体近似地等于有机物 含量；灰分表示无机物含量。 （3）可消化程度：表示污泥中可被消化降解的有机物数量。 消化对象：污泥中的有机物。一部分是可被消化降解的（或称可被气化，无机化）；另 一部分是不易或不能被消化降解的，如脂肪、合成有机物等。 消化程度的计算公式：R d=[1-（p V2p S1）/（p V1p S2）] ×100 （8-2） 式中：R d——可消化程度，%；
污水处理中的污泥减量新技术
污水处理中的污泥减量新技术 Ξ 王启中,宋碧玉 (武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉 430079) 摘要:污水好氧处理会产生大量污泥,剩余污泥的处理成本高昂,减少污泥产量势在必行。文章介绍了代谢解偶联、增加维持能量消耗、隐性生长、微型动物捕食、高溶解氧工艺和膜生物反应器等污泥减量技术,比较了各种技术的优缺点,指出了不同技术结合将成为污泥减量技术的发展方向。 关键词:污水处理;剩余污泥;污泥减量 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1002-1264(2003)06-0295-03 N ew T echnologies for Sludge R eduction During W astew ater T reatment W ANG Qi 2zhong ,S ONG Bi 2yu (School of Res ource and Environmental Science ,Wuhan University ,Wuhan 430079,China ) Abstract :G reat am ount of sludge is produced during aerobic biologically wastewater treatment.Excess sludge treat 2ment process is expensive ,thus ,reducing excess sludge production becomes extremely im petus.Such recently de 2veloped methods for sludge reduction as uncoupling metabolism ,increasing maintenance energy requirement ,cryptic growth ,microfauna prey ,high diss olved oxygen process ,membrane bioreactor (M BR )etc were reviewed with com 2paris on of the advantages and disadvantages of each technology.It is concluded that the combination of different technology will become the mainstream. K ey w ords :wastewater treatment ; excess sludge ; sludge reduction 目前,世界上超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法,该法具有诸多优点,但会产生大量污泥。目前我国污泥产量约为1500万t/(按含水率97%计),预计到2010年污泥产量将是现在的5倍[1]。欧盟2008年的污泥产量将是2001年的两倍[2]。在美国,污泥投放远洋已被禁止,污泥的土地利用也受到越来越严格的限制[3]。剩余污泥处理的成本高昂,约占污水厂运行费用的25%-65%[4]。显而易见,污泥减量已经成为环保领域面临的一大挑战。德国在1996年明确提出了废物减量化、资源化和无害化的优先顺序[5]。 本文介绍了代谢解偶联、增加维持能量消耗、隐性生长、微型动物捕食、高溶解氧工艺和膜生物反应器等污泥减量技术。 1 代谢解偶联 微生物正常情况下的分解代谢和合成代谢通过ATP (腺苷三磷酸)和ADP (腺苷二磷酸)之间的转化偶联在一起(如图1)。将分解代谢和合成代谢解偶联,降低ATP 合成量或使得ATP 合成以后通过其它途径释放(如热能),而不用于细胞合成,降低细胞合成量即能减少污泥量[5]。Russel 等对解偶联(uncoupling )的定义是:化学渗透氧化磷酸化不能产生以ATP 形式存在的最大理论能量[6]。 S outhamer 认为发生解偶联的情况有:(1)存在影响ATP 合成的物质(解偶联剂);(2)存在剩余能量(高S o/X o 条件);(3)温度不合适;(4)细胞所处环境改变(OS A 工艺);(5)存在抑制性化合物[7]。 图1 分解代谢和合成代谢的关系 2 增加维持能量消耗 增加细胞用于非生长的能量需求,特别是维 持能量,可减少用于细胞合成的能量,从而降低污泥量[7]。高盐环境、增加生物量浓度都能增加维持能量消耗。高盐环境下细胞内外Na +浓度差很大。细胞必须用额外的能量维持细胞内外Na +浓度平衡。在膜生物反应器中投加NaCl ,污泥量减少44%[8]。微生物在高盐环境(高达30g/L )下会被驯化,可考虑采用冲击负荷解决[9]。增加生物量浓度,则用于细胞物质转化的能量增大。生物量浓度从3g/L 增加到6g/L ,生物体产量减少12%,从17g/L 增加到10.3g/L ,生物体产量减少44%[10]。 5 92第16卷6期2003年12月 城市环境与城市生态 URBAN E NVIRONME NT &URBAN ECO LOGY V ol 16,N o.6Dec. 2003 Ξ基金项目:国家自然科学基金(30270267) 收稿日期:2003-04-25; 修改稿日期:2003-11-25
污水处理厂污泥减量技术研究
摘要：本文介绍了污泥减量、热水解和干化等处理技术，以及国内具有代表性的污水处理厂的污泥处理工艺情况。 关键词：污泥处理；减量化技术；污水处理厂 活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术，但其弊端是会产生大量的剩余污泥。这些剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属)及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染。目前较常用的剩余污泥后处理方法包括土地利用、卫生填埋和焚烧等。各类方法也各有其缺点。由于剩余污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质，因此长期将其施于土地，易造成有害物质在土壤和植物中的积累从而影响人体健康。填埋需要占用大量土地并花费大量运输费用，而且填埋场周围的环境也会受到渗滤液、臭气等污染的影响。污泥焚烧由于能耗大，所需费用较高，而且还存在着烟气的污染问题，一直难以推广应用。因此加强对污泥减量技术的研究具有非常重要的意义。 1污泥减量技术 德国在1996年明确提出了废物减量化、资源化和无害化处置的优先顺序。污泥减量化是在20世纪90年代提出的对剩余污泥处置的新概念，是在对剩余污泥资源化基础上进一步提出的要求。污泥的减量化与减容化有着本质的区别。减容化是通过降低污泥的含水率来缩小污泥的体积，而污泥中的生物固体量几乎得不到减少。减量化则是通过物理、化学、生物等手段使整个污水处理系统向外排放的生物固体量减少到最小。 根据生物处理工艺中微生物的代谢特性，剩余污泥的产量与微生物利用有机物合成自身的作用、内源呼吸作用以及微型动物对细菌捕食的作用有关。前一种作用可使剩余污泥的量增加，后两种作用可使剩余污泥的量减少。为此，减少剩余污泥的产量可通过以下途径来实现：降低细菌的净合成量；增加生物体的自身氧化速率；增强微型动物对细菌的捕食。 由于减量化是从实质上减少污泥的产生量，近年来，许多单位开展了有关减量技术的研究。 1.1化学药剂减量技术 同济大学污染与资源化研究国家重点实验室开发的一种新技术，目前已完成小试试验研究。该技术通过在水处理工艺过程中每升水投加几毫克化学药剂，降低了污泥产量，从而使剩余污泥量减少70%～80%。 1.2臭氧污泥减量技术 臭氧污泥减量技术的原理是在普通活性污泥法处理工艺中增设臭氧氧化槽，利用臭氧的作用使臭氧氧化槽中的回流污泥液化，以减少污泥量。液化物返回曝气池成为微生物的基质，并部分矿化，使整个处理系统中的剩余污泥量得到削减。只要操作适当，可使污水处理过程中净增污泥量与无机化污泥量相等，从而达到无剩余污泥的目的。日本的Shima污水处理厂处理的污水量为450m3/d，为完全消除剩余活性污泥所需的臭氧剂量为0.034kg/kgSS，而需要处理的回流污泥量为常规污水处理厂剩余污泥量的4倍，应用臭氧技术运行9个月，无剩余污泥产生。实践证明，污泥减少量与臭氧投加剂量和被处理的污泥量成比例。上海市政设计研究院采用奥地利技术，在上海白龙岗污水处理厂进行了臭氧氧化减少污泥量的中试研究，将臭氧加到厌氧消化池中，臭氧可起到将有机物细胞破壁的作用，从而提高有机物分解率、增加产气率。该技术小试处理城市污水效果很好，中试处理化工污水，处理成本有所增加，主要原因是目前发生1千克的臭氧需消耗20多度电，臭氧的发生费用较高。如果臭氧的发生技术有所突破，该技术的产业化才具有实际意义。 1.3生物污泥减量技术 利用微型动物对污泥进行减量处理可从以下三个方面着手：一是利用微型动物在食物链中的捕食作用；二是直接利用微型动物对污泥的摄食和消化，在减少污泥容量的同时增加污泥的可溶性；三是利用微型动物来增强细菌的活性或增加有活性的细菌的数量，从而增强细菌的
城市污水处理厂污泥的处理处置
方法探究
城市污水处理厂污泥的处理处置方法探究 引言 水环境污染问题是我国的大环境问题之一，为了减少污染物的排放，对城市生活污水、工业废水等必须经过处理达标后才能排放进入水体，而城市污水处理厂在运行的过程中会产生大量的污泥。近年来，为了改善污水处理现状，在全国范围内有许多大规模的污水处理厂投入使用，许多新的污水处理项目也在规划和建设中，这使得城市的污水处理能力有了进一步的提高，随之污泥的产生量也在不断的增大。污泥中含有大量的有机物、丰富的氮、磷、钾等营养物质、重金属、多氯联苯以及致病菌和病原菌等。这些污泥未及时处理或者随意堆放、抛弃都会对周围的环境造成严重的二次污染。因此，要根据“无害化、资源化、稳定化、减量化”的原则，对污泥处理处置的过程实行全面管理，综合考虑环境、经济和社会因素的影响，采用切实的污泥处理处置技术，对污泥进行综合利用，回收和利用污泥中的氮磷等营养物质，以达到循环经济的目的。 1、国内外污泥处理处置的基本情况 城市污水处理过程必然产生污泥，而随着城市污水处理率的不断提高，污泥的产生量也在不断的增大。据了解，目前我们国家每年的污泥产生总量约为900万吨，在城市污泥处理处置的方法中，污泥的农用约占44.8%，污泥的卫生填埋约占31%，其他处置约占10.5%，没有处置的约占13.7%。但这些污泥处理或者处置的数据都是在特定的条件下进行估算得出来的，严格来说会有较大的变动。资料统计显示，我国的污泥处理处置投资在污水处理厂总投资中所占的比例为20%-50%，可以看出，污泥的处理处置处于严重的滞后状态。 对于解决城市水污染问题来说，污水处理和污泥处理处置是两个紧密关联又同等重要的系统。在国外经济发达的国家，污泥的处理处置是极为重要的环节，其投资在污水处理厂总投资中所占比例为50%-70%，远远高出国内投资力度。在国外，污泥的处理处置方法也包括污泥卫生填埋、焚烧、土地利用和填海等。但由于填海造成了严重的环境污染问题，各国也基本都遵从国际海洋法废止了。相比较而言，污泥焚烧所需要的技术难度较大，其投资成本也较高，并且还有尾气等有害气体产生；污泥卫生填埋存在地下水污染的风险，土地利用存在重金属和病原菌污染的风险，也不容小觑，但二者从技术难度和投资成本来说还是有一定优势的。因此，不同的国家和地区要根据本国的具体情况采用合适的污泥处理处置方法，使污水处理能够画上一个完满的句号。 2、污泥处理处置方法的优缺点分析 2.1污泥的土地利用 污泥中含有有机物和丰富的氮、磷、钾、钙等营养物质，可以应用于农田、果园、草地、市政绿化、林地等，而且污泥直接利用投资少、运行费用低、能耗低等优点，是一种很有发展潜力的处置方式。科学合理的土地利用，可以使污泥作为一种资源从而减少其带来的负面效应，而市政绿化、林地的污泥使用不会引起食物链的污染成为污泥土地利用的一种有效方式。尽管污泥的土地利用有循环经济、能耗低、养分回收利用等优点，但是污泥中重金属（如：铜、锌、铬等）、病原菌等有害物质的存在，使其在土地使用时还有一定的危险性。因此农用污泥重金属浓度标准及单位面积徒弟污泥的应用量各国政府都做了严格的限制。 2.2污泥卫生填埋
污泥减量技术
污泥减量技术 王琳王宝贞 提要: 介绍了目前国内外一些污泥减量的技术和工艺，如：原生动物和后生动物摄食细菌法，能减少污泥产量60%以上，对于固定式淹没生物膜法甚至没有剩余污泥产生；微生物强化法，利用外投优化菌种减少污泥排放量16%；投加酶法，将难溶解的大分子有机污染物分解为易于微生物吸收和利用的小分子溶解性有机物，既有利于有机污染物的降解，又能促进细菌的增殖，能减少污泥产量50%；此外还介绍了超声波技术、臭氧氧化、Cambi工艺和生物细胞溶解系统等一系列方法。 关键词: 关键词活性污泥法污泥减量二次污泥生物量 0 前言 活性污泥工艺的目的是在最大限度降低BOD的同时，减少污泥的产量。常规活性污泥工艺除了氮和磷不易达到排放标准外，另一个主要的弱点是污泥产量大。在污水的生物处理过程中产生大量的生物污泥，需要经分离、稳定、消化、脱水及处置等步骤。这需要大量的基建投资和高昂的运行费用；从处理到最终处置，污泥的运行费用约为污水处理厂总运行费用的40%( 烘干)～65%(焚烧)左右。污泥的最终处置常采用填埋、填海或用于农业。但随着可用土地的减少，和考虑到人体的健康，在污泥用于农业之前必须进行进一步处理等，污泥的最终处置越来越困难，这使人们对于能减少污泥产量的生物处理工艺更加感兴趣。
任何一种污泥减量技术都应在减少污泥产量的同时，不影响工艺的效率或效能。目前一些研究重点都是针对活性污泥的增生污泥的减量。而活性污泥工艺是发展得比较完善的工艺，其进一步的改进应满足如下要求：经济可行，便于操作管理，有远期效益。本文对目前开发的污泥减量技术综述如下。 1 对细菌的捕食(Grazing/Bacterial Predation) 污水为多种多样的微生物提供了理想的生存和增殖介质，因为没有任何一种单一的微生物能够利用污水中存在的全部众多的化合物作为底物，因此最好能建立起由多种多样的微生物组成的复杂的生态系统，其中有多条较长的食物链，如细菌→原生动物→后生动物。其中原生动物，如纤毛虫(Ciliate)和后生动物，如轮虫(Rotifers)、寡毛类、环节动物(Oligocha ete)及线虫(Nematode)在食物链的最高端，起捕食者的作用，它们捕食细菌，将污泥转化为能量、水和二氧化碳，从而使污泥量减少。 摄食族的原生动物和后生动物，尤其是寡毛蠕虫是众所周知的能减少污泥产量的种群。寡毛蠕虫位于食物链的最顶端，在滴滤池中数目众多，在活性污泥处理厂中的污泥中种群不是很多，并且随着不同的环境，菌群也不同，这种物理生态环境对于维持寡毛虫的种群是十分重要的。为了维持浮游蠕虫在活性污泥法处理厂中的种群数，蠕虫的世代时间必须小于水力停留时间，否则将随水流出；对于固着蠕虫，在有填料和其他附着介质存在的情况下，上述条件并不十分重要。通过对常规活性污泥工艺中投加后生动物和不投加后生动物及加设填料载体和不加设填料载体的对比研究，利用混合液悬浮固体(MLSS)浓度计算，在蠕虫存在下，污泥的产量是0.15gMLSS/gCOD，而在正常运行条件下污泥的产量是 0.40gMLSS/gCOD〔1〕。 在好氧工艺中，原生动物与后生动物是以捕食分散的细菌维持生命的，促进了絮状或膜状形成菌的生长，而常规工艺中形成的微生物的大部分不能被捕食者消耗。为了克服捕食这一选择性，促进分散微生物的生长，1996年在瑞典由Lee 和Welander等人，进行了二段式系统处理人工合成废水的研究，这个系统的第一段是完全混合式的反应器，没有生物量的停留，较短的污泥停留时间能防止捕食者的生长和促进生长迅速的分散性微生物的生长。第二段是生物膜过程，以确保较长的污泥龄和适于捕食者生长的条件。在此条件下，该系统的污泥产量仅为0.05～0.17gTSS/gCOD，是常规工艺污泥量的30%～50%〔2〕。哈尔滨建筑大学王宝贞等开发的淹没式生物膜污水处理新技术，采用固定式载体填料，增加
基于生物捕食的污泥减量技术
基于生物捕食的污泥减量技术 摘要随着中国污水处理能力的快速提高，污泥量也同步大幅增加。出于对污泥处理过程中的环境问题和经济效益的逐渐重视，上个世纪末提出了剩余污泥减量化的概念，当今污泥减量化技术已经成为国内外污水及污泥处理方面的研究热点。通过查找文献并进一步总结，本文针对生物方法中的基于生物捕食原理的三种工艺作出介绍，并分析了其优缺点。对污泥减量化的发展前景作出展望。 关键词污泥减量；微型动物；两段式生物反应器工艺；淹没式生物膜工艺；蚯蚓生物滤池工艺 1、剩余污泥减量化的意义 剩余污泥(excess activated sludge)是指活性污泥系统中从二次沉淀池（或沉淀区）排出系统外的活性污泥。剩余污泥的产生是在生化处理过程中，活性污泥中的微生物不断地消耗着废水中的有机物质。被消耗的有机物质中，一部分有机物质被氧化以提供微生物生命活动所需的能量，另一部分有机物质则被微生物利用以合成新的细胞质，从而使微生物繁衍生殖，微生物在新陈代谢的同时，又有一部分老的微生物死亡，故产生大量剩余污泥。而目前对于剩余污泥的处理需要分离、稳定、消化、脱水等步骤，最终处置常采用填埋、填海、农业或建筑业等，处理费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的25%~65%[1]，已成为城市污水处理厂的沉重负担。 由此可见，活性污泥法作为目前有效的污水处理工艺，虽然成本低廉，运用广泛，但是它会所产生的大量剩余污泥，成为弊端。例如一个日处理量在30万吨左右的以厌氧好氧为工艺的污水处理厂，每天剩余污泥的产量大概是200~300吨左右含水率为80%的污泥，数量十分惊人，目前随着可用土地的减少以及人类对健康的关注程度的提高，污泥的最终处置越来越难。因此，在保证污水处理效果的前提下，如何降低单位污泥产量，是污水处理过程中所必须关注的课题[2]。 由此提出污泥减量化，即使污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少，本质就是减少生物量，有物理、化学和生物手段。目前，生物手段中，利用微型生物的捕食作用，产生减少剩余污泥产量的作用，不但处理效果好，而且基建投资少，运行费用低，无二次污染，得到广泛关注。本文主要介绍三种基于生物捕食的污泥减量技术。 2、三种基于微型生物捕食的污泥减量技术 水处理中，通常将原生动物和一些体积较小的后生动物（如轮虫、线虫）等称为微型动物，它们在食物链的最高端，捕食细菌。依据生态学原理，当能量从低营养级传递到高营养级时，系统中食物链越长，能量的损耗就越多，合成的新生物的数量越少，污泥产生量就越少。所以，延长生物链或者强化食物链中微型生物的捕食作用是减少污泥量的有效方法。微型生物与细菌之间除了捕食者与被捕食者的关系之外，还有互利共生的关系。微型动物能强化细菌的活性、促进细菌的自身氧化和代谢能力，这些都有利于减少污泥量。所以，在活性污泥系统中引入寡毛蠕虫[3,4]、红斑螵体虫[5]或者采用蚯蚓生物滤池[6]来对污泥进行生物代谢的强化，生物污泥能在生态环境中被吸收，达到污泥减量的作用。基于微型生物捕食的污泥减量技术，基本上实现无危害、无污泥外排，并且出水水质基本不受影响，也可以实现工业化的应用。 2.1两段式生物反应器工艺 两段式工艺充分利用了食物链生态学的原理，不需要对污水处理系统添加任何物质，就能达到污泥的减量化。两段式生物反应器由两个阶段的反应器组成：第一阶段为分散细菌阶段，采用完全混合式反应器，水力停留时间与污泥停留时间相等，去除污水中有机物的同时，能促进细菌的大量生长；第二阶段为捕食阶段，就是物质和能量由食物链的低级别向高级别的转化阶段，其反应器的环境条件适于微型生物增殖，污泥龄长于水力停留时间[7]。其中，第一段的水力停留时间是这一系统的关键设计参数，必须保持分散菌的数量，又要避免微型生物的增长。 经过大量实验[8]证明，两段式生物反应器确实能有效的减少污泥产量，它作为利用生态学食物链原理，利用活
污水处理厂的污泥减量化
污水处理厂的污泥减量化 目前世界上80％以上的污水处理厂应用的是活性污泥法处理污水，它最大的弊端就是处理污水的同时产生惊人的大量剩余污泥。污泥中的固体有的是截留下来的悬浮物质,有的是由生物处理系统排出的生物污泥,有的则是因投加药剂而形成的化学泥，污水处理厂产生的污泥量约为处理水体积的0.15 % —1 %左右。污泥的处理和处置,就是要通过适当的技术措施,使污泥得到再利用或以某种不损害环境的形式重新返回到自然环境中。这些污泥一般富含有机物、病菌等,若不加处理随意堆放,将对周围环境产生新的污染。 对这些污泥处理方法主要有：农用、填海、焚烧、埋地。但这些方法都无一例外地存在弊端。如污泥中重金属的含量通常超过农用污泥重金属最高限量的规定。此外,污泥中还含有病原体、寄生虫卵等, 如农业利用不当,将对人类的健康造成严重的危害。填埋处置容易对地下水造成污染,同时大量占用土地。焚烧处置虽可使污泥体积大幅减小,且可灭菌,但焚烧设备的投资和运行费用都比较大。投放远洋虽可在短期内避免海岸线及近海受到污染,但其长期危害可能非常严重,因此,已被界上大多数国家所禁用。 一般每去除1kg的 BOD5 就产生15~100L活性污泥，这些污泥含水率达到95％以上，剩余污泥处理的成本高昂,约占污水厂运行费用的25%-65% 。
欧洲国家每年用于处理剩余污泥的费用就高达28亿人民币。显而易见，任何有利于减少剩余污泥的措施都将带来巨大的经济效益。 2 污泥减量化的理论基础 2.1 维持代谢和内源代谢 1965 年Pirt 把微生物用于维持其生活功能的这部分能量称为维持代谢能量,一般认为,维持代谢包括细胞物质的周转、活性运输、运动等,这部分基质消耗不用来合成新的细胞物质,因此,污泥的产量和维持代谢的活性呈负相关。Herbert 在1956 年提出,维持能量可通过内源代谢来提供,部分细胞被氧化而产生维持能量。从环境工程角度看,内源呼吸通常指生物量的自我消化,在连续培养生长时可同时发生内源代谢。内源代谢的主要优势在于进入的基质最终被呼吸成为二氧化碳和水,使生物量下降。因此,在废水处理工艺中,内源呼吸的控制比微生物生长控制和基质去除控制更为重要。 2.2 解偶联代谢 代谢是生物化学转化的总称,分为分解代谢和合成代谢。微生物学家认为,细胞产量和分解代谢产生的能量直接相关,但在某些条件下,如存在质子载体、重金属、异常温度和好氧—厌氧交替循环时,呼吸超过了ATP 产量,即分解代谢和合成代谢解偶联,此时微生物能过量消耗底物,底物的消耗速率很高。Cook 和Russell报道,在完全停止生长时细菌利用能源的速率比对数生长期的高三分之一,这表明细
污泥减量与脱水技术概述
污泥减量与脱水技术概述 剩余污泥是污水处理工业的主要副产物，而污泥的处理处置费用通常占总运行费用的30～50%。实现污泥的减量，一方面可大大减少后续的处理处置费用，另一方面也可大幅降低处理处置过程中对环境的影响与危害。为了实现真正意义上的污泥减量，我们对当前减量工艺、脱水设备进行梳理、分析，以便形成更为新型有效的污泥减量、脱水技术。 标签：污泥减量；工艺选择；脱水；适用 1、污泥处理现状： 剩余污泥是污水处理工业的主要副产物，而污泥的处理处置费用通常占总运行费用的30～50%，因此污泥的减量、脱水技术选择是关乎污水处理成本的重要技术。与蓬勃发展的污水处理技术相比，污泥处置技术在我国才刚起步。随着环保要求的进一步提高，污泥产量也将大幅增加，因此对污泥的减量、脱水技术必须予以足够重视。 对于污泥的处理处置，首先要实现污泥的减量，一方面减量可大大减少后续的处理处置费用，另一方面也可大幅降低处理处置过程中对环境的影响与危害。为了实现真正意义上的污泥减量，我们对当前主流的减量、脱水技术进行梳理、分析，对当前常用技术的应用范围、使用效果进行分析和总结，以便形成更为新型适用的污泥减量、脱水技术。 2、污泥减量技术： 2.1、延时曝气法： 延时曝气法属于工艺原位减量技术，是以一定的能源消耗为代价实现污泥的减量与稳定化。通过延长曝气时间，可以使污泥长时间处于内源呼吸状态，從而降低污泥产量。在实际工程应用中我们一般采用较大的池容，延长水力停留时间。采用延时曝气工艺后剩余污泥产量明显降低，这主要是因为内源呼吸消耗了微生物自身合成的细胞物质，将有机物降解为CO2，从而实现污泥减量。 延时曝气法是以较大的池容和更高的曝气能耗作为代价，因此在设计和实际应用时应考虑占地、投资及相应的节能措施，如鼓风机的调频、溶解氧稳定控制系统等。 2.2、高效专用菌种： 在活性污泥法中添加高效专用菌种，能针对性形成高效专用微生物菌群，实现剩余污泥减量。目前国内专用菌种在市政等特殊领域已有一定应用。