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1. 前言
為處理電鍍、制造、印染等行業(yè)產(chǎn)生的重金屬廢水，相關(guān)環(huán)保單位或企業(yè)每年均會產(chǎn)生大量含重金屬（如銅、鎳、鋅等）污泥[1，2]，若不合理處置將造成嚴(yán)重資源浪費(fèi)，并引發(fā)復(fù)雜的水、土生態(tài)環(huán)境問題[3]?？梢?，探討合理處置含重金屬污泥的工藝技術(shù)對回收重金屬污泥中的貴金屬以及預(yù)防其環(huán)境污染有重要意義。因此，本文以回收利用含銅污泥的工藝為例，介紹了一種回收處理重金屬污泥的技術(shù)工藝，即“干燥-熔煉-精煉-電解”。
2.“干燥-熔煉-精煉-電解”技術(shù)工藝
2.1 干燥
印刷電路板業(yè)、電鍍業(yè)、電線以及電纜業(yè)等重金屬工業(yè)產(chǎn)生的廢水中銅離子含量在幾十至幾百毫克/升之間，通常采用化學(xué)沉淀法或化學(xué)混凝法進(jìn)行處理，處理過程中產(chǎn)生的氫氧化物沉淀即為含銅污泥，其含水率一般高達(dá)75%-85%。由于含銅污泥含水率較高，為保證后續(xù)工藝中燃燒爐的溫度、爐料的透氣性以及爐內(nèi)熱能的有效利用，首先將含銅污泥經(jīng)回轉(zhuǎn)窯干燥，使其含水率降至30%-40%。
干燥過程產(chǎn)生的廢氣由布袋除塵器和水浴除塵脫硫塔處理后經(jīng)煙囪高空排放，廢氣中煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度均滿足《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB9078-1996）第二時段二級限值要求。
2.2 熔煉
向干燥后的含銅污泥中添加石灰，并用壓磚機(jī)制磚后送至熔煉爐進(jìn)一步處理。熔煉爐由熔化和硫化兩個分區(qū)組成，二者頂端各設(shè)一個加料口，分別用于熔化區(qū)和硫化區(qū)加料。將制成的含銅污泥磚由熔化區(qū)加料口加入混合爐內(nèi)，同時將由石灰石、石英石和炭精構(gòu)成的混合料由硫化區(qū)加料口加入混合爐內(nèi)，從爐體側(cè)部噴嘴鼓入富氧空氣，使含銅污泥和混合料在激烈攪動的高溫熔池中迅速完成脫水、熔化、造渣、還原及硫化等一系列過程，產(chǎn)出粗銅、冰銅和爐渣。熔煉爐一端設(shè)有電熱區(qū)并配石墨電極，其可對熔體保溫，以便粗銅、冰銅和爐渣更好的沉清分離。根據(jù)富集情況，粗銅、冰銅周期性地從出料口以澆鑄塊形式放出。
熔煉過程產(chǎn)生的廢氣由布袋除塵器和雙堿法脫硫塔處理后經(jīng)煙囪高空排放。廢氣中煙塵，二氧化硫，氮氧化物，鉛及其化合物，砷、鎳及其化合物，鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物排放濃度均滿足《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）的最高允許排放濃度限值要求。
2.3 精煉
熔煉處理過程產(chǎn)生的澆鑄塊送入回轉(zhuǎn)精煉爐進(jìn)一步精煉得到陽極銅板，此過程產(chǎn)生的銅樣表面較平直、皺紋細(xì)潔、斷面呈玫瑰紅色，亮星分布均勻，銅的品味可達(dá)到99%以上。
產(chǎn)生廢氣經(jīng)布袋除塵器和雙堿法脫硫塔處理后由煙囪高空排放，廢氣中煙塵，二氧化硫，氮氧化物，鉛及其化合物，砷、鎳及其化合物，鉻、錫、銻、銅、錳及其化合物排放濃度均符合《危險廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）的最高允許排放濃度限值要求。
2.4 電解
精煉過程獲得的陽極銅板仍含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），因此需采用電解法進(jìn)一步精煉。將陽極銅板被裝入陽極洗槽，經(jīng)水清洗后作為陽極，鈦極板做陰極，以硫酸和硫酸銅的混合液做電解液。通電后，銅從陽極溶解成銅離子向陰極移動，到達(dá)陰極后獲得電子在鈦極板上析出，此過程制得的純銅含銅可高達(dá)99.95%以上，其導(dǎo)電性滿足電氣工業(yè)要求。而這一過程中產(chǎn)生的黑銅、殘極被送入回轉(zhuǎn)精煉爐進(jìn)行精煉，使這些廢料轉(zhuǎn)化為純銅。
含銅污泥“干燥-熔煉-精煉-電解”處理技術(shù)（工藝流程見圖1），該工藝已在廣東省某環(huán)保有限公司實(shí)施，并產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。同時，廣東省作為我國經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的強(qiáng)省，對金屬原料有較高的需求量，而目前相關(guān)原料供應(yīng)不足，對金屬廢棄物的合理回收利用以及拓展金屬原料的供應(yīng)來源尤為重要。因此，本文介紹關(guān)于處理重金屬污泥的技術(shù)工藝（干燥-熔煉-精煉-電解）有較大的應(yīng)用和市場空間。
圖1 含銅污泥回收處理工藝流程圖
3. 結(jié)論
本文以含銅污泥為例，介紹了一種處理重金屬污泥的的技術(shù)工藝，即“干燥-熔煉-精煉-電解”法，該法已在廣東省某環(huán)保有限公司成功應(yīng)用，該公司各排氣筒中煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度均符合相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)限值要求。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：污水污泥 穩(wěn)定性 厭氧和水解
一、概述
近年來，在國家財力有限的情況下，國家連續(xù)幾年發(fā)行國債加大基礎(chǔ)設(shè)施的投入。其中投入大量人力、物力和財力修建了城市污水處理廠，在大量新建的城市污水處理廠中，污泥處理問題應(yīng)該得到到足夠的重視。在污泥處理技術(shù)中污泥厭氧消化的投資高，污泥處理費(fèi)用約占污水處理廠投資和運(yùn)行費(fèi)用的20-40%，并且污泥厭氧消化處理技術(shù)較復(fù)雜。在我國僅有的十幾座污泥消化池中，能夠正常運(yùn)行的為數(shù)不多，有些池子根本就沒有運(yùn)行。所以，這導(dǎo)致近年來國內(nèi)在中小型(甚至大型)污水處理廠大多采用國外引進(jìn)的延時曝氣氧化溝、SBR等工藝。延時曝氣是一種低負(fù)荷工藝，對于我國這樣一個資源不足、人口眾多的發(fā)展中國家，是否適合推廣這種低負(fù)荷的活性污泥工藝是值得推敲的問題。
首先，低負(fù)荷的曝氣池的池容和設(shè)備是中、高負(fù)荷活性污泥工藝的幾倍，相應(yīng)的投資要高幾倍；其次，延時曝氣對污泥采用好氧穩(wěn)定，能耗比中、高負(fù)荷活性污泥工藝要高40～50%左右，延時曝氣增加了能耗一方面帶來了直接運(yùn)行費(fèi)的增加，同時還要增加間接投資；據(jù)資料報道目前每kW發(fā)電能力脫硫需要投資1000美元，則每萬噸延時曝氣污水處理系統(tǒng)，增加電耗所需的脫硫投資要70萬元。如果按脫硫投資為電站投資10%計，則電廠增加投資為700萬元，這接近污水處理單位投資的50%。從可持續(xù)發(fā)展角度講，大規(guī)模的采用延時曝氣的低負(fù)荷工藝是不適合中國國情的。
所以，對污泥的處理技術(shù)必須予以充分的重視，能否解決好污泥問題是污水凈化成功與否的決定性因素之一；另外，采用高效、低耗污水處理工藝的關(guān)鍵之一是解決城市污水廠污泥處理技術(shù)，可以講在今后我國城市污水工藝的技術(shù)進(jìn)步，在很大程度上取決于污泥處理和利用技術(shù)的進(jìn)步。為了解決這一問題有必要加強(qiáng)污泥處理與利用的研究。
二、城市污水污泥的研究進(jìn)展
1、兩相消化理論
目前世界各國在污泥處理的領(lǐng)域仍以污泥厭氧消化工藝為主。厭氧消化工藝是在四、五十年代開發(fā)的成熟的污泥處理工藝。英國在1977年調(diào)查的98個城市污水處理廠中有73個建有污泥消化池。美國建有污泥消化池的污水處理廠總數(shù)為4286個。歐美各國多數(shù)污水處理廠都建有污泥消化池。這種工藝水力停留時間長，一般停留時間的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)是20-30天。為防止短路和加熱，需設(shè)置攪拌和加溫設(shè)備。
美國猶他大學(xué)Ghosh教授，從70年代開始了污泥二相消化研究， 從微生物生長特點(diǎn)，生長動力學(xué)等方面從事了大量的研究， 在基礎(chǔ)研究的角度上，證明了二相工藝的優(yōu)越性。但其采用的處理構(gòu)筑物仍然為傳統(tǒng)完全混合式的消化池，所以在停留時間， 減少投資等方面沒有取得突破性的進(jìn)展。自從Ghosh等人提出二相消化工藝以來，國內(nèi)外在這一領(lǐng)域進(jìn)行了不少研究。我國廣州能源所、成都生物所、清華大學(xué)等地均在有機(jī)廢水和農(nóng)業(yè)廢棄物方面進(jìn)行了大量的工作，上海市政設(shè)計院也對城市污水污泥的二相凈化作了大量研究。
2、厭氧技術(shù)的發(fā)展
在70年代末期各種新型厭氧工藝得到發(fā)展，例如厭氧濾池(AF)，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)和厭氧流化床(FB)等。這些反應(yīng)器的一個共同的特點(diǎn)是可將固體停留時間與水力停留時間相分離，使固體停留時間長達(dá)上百天。這使厭氧處理高濃度污水的停留時間從過去的幾天或幾十天可以縮短到幾小時或幾天。美國的康萬爾大學(xué)Jewell教授利用厭氧接觸膜膨脹床(AFEFB)反應(yīng)器處理含纖維素廢水時發(fā)現(xiàn)，該反應(yīng)器處理纖維素固體基質(zhì)只需傳統(tǒng)消化池5%的池容即可達(dá)到相同的處理效果。北京環(huán)保所王凱軍在改進(jìn)的上流式污泥床(水解池)處理城市污水時，發(fā)現(xiàn)在水解池2-3h的停留時間下，在處理污水的同時，被截留的污泥50%以上得到了消化。因此，這一信息也許揭示了新的反應(yīng)器在污泥處理上的巨大潛力，也是污泥處理工藝的發(fā)展方向。與污水厭氧處理領(lǐng)域的進(jìn)展相比較，污泥厭氧領(lǐng)域的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落后于厭氧工藝本身的發(fā)展進(jìn)程。對于城市污水污泥的處理，如何將厭氧工藝的成果應(yīng)用到污泥處理領(lǐng)域是當(dāng)前的主要課題。事實(shí)上，有理由認(rèn)為從70年代后期研究者開發(fā)的各種新型的厭氧反應(yīng)器，例如：UASB反應(yīng)器、厭氧濾池、厭氧消化床等存在著巨大的開發(fā)潛力。其完全有可能成為處理污泥新型反應(yīng)器或其組成單元之一。
3、相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)展
事實(shí)上，對于城市污水污泥的處理，在厭氧技術(shù)迅速發(fā)展的今天，厭氧接觸工藝已不是先進(jìn)的工藝。在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，近年來在高含懸浮物固體處理最為廣泛的領(lǐng)域是酒精糟液的處理技術(shù)，南陽酒精廠COD濃度為25-30g/L，懸浮物濃度35g/L，pH4.5-5.0。采用兩個5000m3/d的消化池并聯(lián)運(yùn)行，停留時間大約為10d。相當(dāng)于負(fù)荷3.0kgCOD/m3.d，相當(dāng)于懸浮物的負(fù)荷為2.0-3.0kgSS/m3.d。需要說明的是在城市需氣量較多時，酒精糟液不通過固液分離直接進(jìn)入消化池，COD負(fù)荷為5-6kgCOD/m3.d。厭氧消化COD、BOD5和SS處理效率分別為75.6%、90.8% 和45.5%。
污泥中溫厭氧消化工藝的停留時間一般大于20d.(在20-30d的范圍)。相當(dāng)于懸浮物負(fù)荷為1.0-1.5kgSS/m3.d，COD負(fù)荷最多為2.0kgCOD/m3.d。從酒糟廢液的處理能力和負(fù)荷而言，則大大高于城市污泥厭氧消化工藝。從這個意義上講城市污水污泥的厭氧處理技術(shù)不但大大落后于厭氧處理技術(shù)的發(fā)展，而且還落后于厭氧工業(yè)廢水處理技術(shù)的發(fā)展。
三、多級厭氧消化工藝
1、新工藝的構(gòu)思
在對城市污水污泥特性和各種厭氧反應(yīng)器了解的基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外的研究結(jié)果和帶有共性的研究思路，新的城市污水污泥處理系統(tǒng)的思想是充分利用現(xiàn)有的成熟工藝的優(yōu)點(diǎn)，將現(xiàn)有的成熟技術(shù)最大程度的整合，集中突破技術(shù)整合過程中的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵。并將治污、產(chǎn)氣、綜合利用三者相結(jié)合，使廢物資源化、環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益和社會效益相統(tǒng)一。具體工藝的基本思想是分為如下三個處理階段。
1) 第一級處理階段是液化和分離裝置
第一級反應(yīng)器應(yīng)該具有將固體和液體狀態(tài)的廢棄物部分液化(水解和酸化)的功能。其中液化的污染物去UASB反應(yīng)器(為第二級處理的一部分)，固體部分根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步消化或直接脫水處理?？刹捎眉訙赝耆旌鲜椒磻?yīng)器(CSTR)作為酸化反應(yīng)器，采用CSTR反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)器采用完全混合式，由于不產(chǎn)氣可以采用不密封或不收集沼氣的反應(yīng)器。
2) 第二級處理階段
第二級處理包括一個固液分離裝置，沒有液化的固體部分可采用機(jī)械或上流式中間分離裝置或設(shè)施。中間分離的主要功能是達(dá)到固液分離的目的，保證出水中懸浮物含量少，有機(jī)酸濃度高，為后續(xù)的UASB厭氧處理提供有利的條件。分離后的固體可被進(jìn)一步干化或堆肥并作為肥料或有機(jī)復(fù)合肥料的原料。
3) 第三級處理階段
在第二階段的固液分離裝置應(yīng)該去除大部分(80-90%)的懸浮物，使得污泥轉(zhuǎn)變?yōu)楹唵挝鬯?。城市污泥?jīng)CSTR反應(yīng)器酸化后出水中含有高濃度VFA，需要有高負(fù)荷去除率的反應(yīng)器作為產(chǎn)甲烷反應(yīng)器。UASB反應(yīng)器在處理進(jìn)水穩(wěn)定且懸浮物含量低的水有一定的優(yōu)勢，而且UASB在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，已有很多的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。
2、實(shí)驗(yàn)流程
CSTR反應(yīng)器有效容積為20L，反應(yīng)控制在恒溫和攪拌的條件下。物料在CSTR反應(yīng)器中進(jìn)行水解、酸化反應(yīng)，反應(yīng)器后接一上流式中間分離池(有效容積為5L)，上流式中間分離池的作用是分離在CSTR反應(yīng)器內(nèi)產(chǎn)生的有機(jī)酸。采用UASB反應(yīng)器出水回流洗脫方法。經(jīng)液化后的水在UASB反應(yīng)器內(nèi)充分地降解，產(chǎn)氣經(jīng)水封后由轉(zhuǎn)子流量計測定產(chǎn)率，水則排到排水槽內(nèi)，部分出水回流到中間分離池(圖1)。
實(shí)驗(yàn)采用分批投料，連續(xù)運(yùn)行的方式，實(shí)驗(yàn)溫度保持在中溫35℃。實(shí)驗(yàn)采用的污泥為高碑店污水處理廠的污水污泥，其污泥有機(jī)物含量較低VSS/TSS=45%。根據(jù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展逐步改變運(yùn)行條件，提高負(fù)荷率和縮短停留時間，并考察反應(yīng)器的運(yùn)行情況。在穩(wěn)定條件下重點(diǎn)考察兩組實(shí)驗(yàn)條件，即：CSTR=10d，中間分離池=1d，UASB=1d；另一組為：CSTR=5d，沉淀回流池=1d，UASB=1d。
3、結(jié)果與討論
由于污泥消化過程污泥培養(yǎng)階段耗時較長，在啟動的初期的監(jiān)測數(shù)據(jù)沒有實(shí)際的意義。整個過程的各個反應(yīng)器的停留時間和有機(jī)負(fù)荷的變化見圖2。從停留時間和有機(jī)負(fù)荷提高的情況來看，酸化池的有機(jī)負(fù)荷最終提高到15kgCOD/m3.d。而UASB的負(fù)荷穩(wěn)定在5kgCOD/m3.d。
在整個運(yùn)行運(yùn)行期間，作為最終出水UASB反應(yīng)器的COD和SS去除率和出水濃度與反應(yīng)器的停留時間有著密切地聯(lián)系(圖3a)。當(dāng)總停留時間(T)為7d時，COD的去除率在85%左右，SS的去除率在80～85%之間；而當(dāng)T＝12d時，COD及SS去除率一直保持在95%以上。
由圖3b可見，CSTR的HRT＝5d時，CODd/CODt在35～40%左右，污泥液化效果明顯；而當(dāng)HRT＝10d時，由于停留時間較長， CODd/CODt在55%以上。說明停留時間對污泥的液化效果影響很大。實(shí)驗(yàn)開始測定了污泥樣品溶解性CODd值，進(jìn)水CODd/CODt的比例為8.1%左右。從上面討論可見，污泥在CSTR反應(yīng)器中停留10d時，其進(jìn)一步水解COD占總COD的50%，而當(dāng)停留時間為5d時，水解COD的比例占總COD的30%左右。對比污泥穩(wěn)定性指標(biāo)，與厭氧消化工藝對比可知CSTR池停留時間HRT=5d，經(jīng)過水解的污泥就可以達(dá)到相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定化。因此，在以后的生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)中，取CSTR反應(yīng)器的HRT=5d。
然而由圖4a可見，VFA上升比例相對不高。進(jìn)水中CODv/CODt的比例在7%左右；經(jīng)5d液化后，CODv/CODt在25%左右，經(jīng)10d液化，比例降到在20%以下。表明當(dāng)CSTR反應(yīng)器的停留時間延長，發(fā)生甲烷化反應(yīng)。在最終UASB反應(yīng)器中，厭氧主要在產(chǎn)甲烷階段進(jìn)行，CODv/CODd回落至5%左右。
由圖4b可見，雖然兩組實(shí)驗(yàn)的停留時間和負(fù)荷各不相同，但從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來看UASB的去除效率卻基本相同，VFA的去除率為90%左右，對COD的去除率為83%左右。VFA的去除效率較好，產(chǎn)酸相產(chǎn)生的揮發(fā)酸基本在反應(yīng)器中得到降解。COD的去除率不如VFA，這是因?yàn)閁ASB進(jìn)水中，除了VFA外，還有一部分不溶性COD尚未水解為可溶性COD，這部分COD沒有在反應(yīng)器中得到去除。
5、新工藝的生產(chǎn)性應(yīng)用
目前，工業(yè)廢水和小型生活污水處理廠，普遍采用對好氧剩余污泥直接脫水的方法處理污泥。剩余活性污泥存在著耗藥量大，脫水比較困難的缺點(diǎn)。北京市中日友好醫(yī)院污水處理廠日處理水量為2000m3/d，原污泥的處置方案為活性污泥經(jīng)濃縮后，運(yùn)至城市污水污水處理廠消納，但在實(shí)際運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)由于污泥無穩(wěn)定出路，而影響污水處理廠運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。為了使活性污泥得到穩(wěn)定的處置，實(shí)際工程中采用的一體化設(shè)備如圖5所示，各反應(yīng)器的停留時間分別為：
反應(yīng)器 污泥酸化池 中間分離池 UASB反應(yīng)器 停留時間(d） 5 1 1
二沉池排出的剩余污泥首先排入污泥酸化池進(jìn)行水解酸化處理，然后進(jìn)入中間分離池，該池排出的上清液進(jìn)入UASB反應(yīng)器，進(jìn)行高濃度、低懸浮物有機(jī)廢水的降解；從中間分離池排出的污泥經(jīng)測定已基本穩(wěn)定化，污泥量較常規(guī)處理減少了三分之二，脫水性能大大改善；而且病菌和蟲卵殺滅率達(dá)到99.99%，完全符合國家關(guān)于醫(yī)院污水廠污水污泥無害化標(biāo)準(zhǔn)，從而徹底解決污泥消納的問題。
四、結(jié)論
本文根據(jù)我國城市污水處理發(fā)展的現(xiàn)狀，提出應(yīng)該重視污水污泥厭氧處理新工藝開發(fā)和城市污水污泥厭氧處理工藝落后于厭氧污水處理工藝發(fā)展，甚至落后于工業(yè)廢水相關(guān)(污泥處理)領(lǐng)域發(fā)展的論斷。通過對于厭氧處理工藝的綜述研究，認(rèn)為污泥厭氧工藝開發(fā)，應(yīng)該將現(xiàn)有的相關(guān)成熟技術(shù)最大程度的集成和整合。研究集中突破整合過程中的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)，從而提出了多級厭氧處理工藝。本研究在理論分析和實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，以城市污泥為對象進(jìn)行了多級厭氧消化工藝的實(shí)驗(yàn)研究，并在工程上進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果證實(shí)工藝是可行的，可使污泥在較短的總停留時間(T=7d)達(dá)到穩(wěn)定化。
參考文獻(xiàn)
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4) 王凱軍(1996)，城市污水厭氧處理工藝與其中污泥穩(wěn)定化問題研究，第四屆海峽兩岸環(huán)境研討會，pp.21
污水處理廠的污泥一般是由松散的物質(zhì)組成，含水率較高（95%～99%），體積龐大，性質(zhì)很不穩(wěn)定，極易腐化，不利于運(yùn)輸和處置，應(yīng)及時進(jìn)行減容化和穩(wěn)定化處理，使含有病原微生物、散發(fā)出惡臭的腐化物質(zhì)數(shù)量減少并使其分解。穩(wěn)定化是污泥處理工藝中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)和主要目的。穩(wěn)定的方法有好氧消化、厭氧消化、污泥堆肥、熱解和化學(xué)穩(wěn)定等方法。消化池是利用厭氧發(fā)酵的方法來達(dá)到污泥穩(wěn)定化的目的，污泥堆肥是采用好氧的方式達(dá)到穩(wěn)定化的目的，焚燒法是在極端條件下取得無機(jī)物的徹底礦化。
在污泥處理技術(shù)中污泥厭氧消化投資高，污泥處理部分投資和運(yùn)行費(fèi)用約占污水處理廠的20～40%，同時由于其技術(shù)復(fù)雜性，能夠正常運(yùn)行的很少。針對這種情況，近年來國內(nèi)在中小型（甚至大型）污水處理廠大多采用國外引進(jìn)的延時曝氣氧化溝、SBR等低負(fù)荷工藝。首先，低負(fù)荷曝氣池的池容和設(shè)備是中、高負(fù)荷活性污泥工藝的幾倍，相應(yīng)的投資要高幾倍；其次，延時曝氣對污泥采用好氧穩(wěn)定，能耗比中、高負(fù)荷活性污泥工藝要高40～50%左右。從可持續(xù)發(fā)展角度講，大規(guī)模的采用延時曝氣的低負(fù)荷工藝是不適合中國國情的。
1.1 污泥的定義
在污水處理領(lǐng)域，對于污泥和污泥穩(wěn)定化程度的概念是模糊的，明確污泥的定義和建立污泥穩(wěn)定化程度評價指標(biāo)，找出可行的測定污泥穩(wěn)定化（降解程度）的指標(biāo)具有重要意義。
污泥一詞也不是一個科學(xué)的定義，自然界中污泥的產(chǎn)生是與水體中固體物的沉積有關(guān)，一般稱為淤泥。從這個意義上講只有沉淀下來的顆粒物才成為污泥。在科學(xué)界對污泥的定義也是不同的，比如化學(xué)上是根據(jù)顆粒尺寸來定義水中有機(jī)物形態(tài)：溶解性（＜0.001μm）、膠體（0.001～1.0μm），超膠體（1～100μm）和可沉物（＞100μm）。工程上是通過采用的分離方法來定義無機(jī)物的形態(tài)，一般講污泥是大于濾紙或過濾器孔徑（如1～4μm）的顆粒物質(zhì)，這包括化學(xué)家定義的部分超膠體和可沉物。
污泥的降解過程經(jīng)歷了固體的液化和水解，雖然液化和水解兩詞在描述污泥甲烷化之前產(chǎn)生的中間產(chǎn)物是可互用的，但它們不是嚴(yán)格的同義詞。水解是有明確定義的化學(xué)名詞，是指復(fù)雜化合物加水分解為小分子的過程（可以用于超膠體、膠體和溶解性物質(zhì)）。而液化的定義是相當(dāng)任意的，液化僅涉及到將固體物質(zhì)轉(zhuǎn)移到液相，因此液化的對象是污泥。從工程上的定義可知，如果污泥在分解或降解過程中尺寸發(fā)生變化，當(dāng)其粒徑小于過濾器孔徑時，就可認(rèn)為已經(jīng)完成了污泥分解或降解過程。
1.2 污泥穩(wěn)定化定義
污泥穩(wěn)定化的含義針對污泥中有機(jī)質(zhì)而言，事實(shí)上是與污泥中有機(jī)物的礦化過程相關(guān)的。所謂有機(jī)物的礦化過程（污泥的穩(wěn)定化）是在一定條件下，通過物理化學(xué)或生化反應(yīng)，使污泥中的有機(jī)物發(fā)生分解或降解為礦化程度較高的無機(jī)化合物，如H2O／CO2或CH4／CO2的過程。根據(jù)定義污泥的穩(wěn)定化不僅與有機(jī)物含量有關(guān)，其還與是否在一定條件下有機(jī)物的分解或降解反應(yīng)有關(guān)，這里所謂一定條件是指時間和環(huán)境條件。例如，在采用厭氧UASB工藝處理污水中形成的顆粒污泥，其有機(jī)質(zhì)的含量有時高達(dá)90%以上，但是其在環(huán)境中是穩(wěn)定的，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不再發(fā)生（明顯發(fā)生）降解反應(yīng)，也可以認(rèn)為它是穩(wěn)定的。
評價污泥的穩(wěn)定化程度有好氧和厭氧的多種測定方法，但是目前缺乏標(biāo)準(zhǔn)性和規(guī)范性。一般可以用污泥中有機(jī)物的減少程度或產(chǎn)物的生成量來衡量，在污泥厭氧消化工藝中，人們一般是采用甲烷的產(chǎn)量來評價污泥穩(wěn)定化程度；也有采用污泥的減量來評價污泥的穩(wěn)定性。但是，由于在生物反應(yīng)過程中有機(jī)物的降解是與微生物的增殖同時發(fā)生，所以不能僅僅以污泥的減量來直接評價污泥穩(wěn)定化過程。同時，也不宜采用污泥中有機(jī)物的比值（如MLVSS／MLSS）來直接衡量污泥的穩(wěn)定化程度。
2 污泥穩(wěn)定性的測試方法
2.1污泥堿解試驗(yàn)研究
在強(qiáng)堿的條件下，各種有機(jī)物均可快速發(fā)生水解。采用堿解污泥的方法，可以在較短的時間內(nèi)考察污泥中化合物分解的情況。通過堿解試驗(yàn)可了解污泥最大可水解的量，這間接代表厭氧條件下污泥水解最大可能程度。這一方法是物化方法，間接地反映了污泥可生物降解的量。測試是在恒溫的裝置（圖1a），采用氫氧化鈉試劑在厭氧條件下攪拌反應(yīng)24小時，測定液化的COD的變化程度，被用來做為評價污泥可以達(dá)到的最大液化程度。
2.2 污泥厭氧穩(wěn)定化試驗(yàn)
通過測定污泥在厭氧條件下產(chǎn)氣來判定污泥的穩(wěn)定化程度，這是污泥厭氧消化的基礎(chǔ)。試驗(yàn)方法是將污泥放入30℃的培養(yǎng)瓶內(nèi)，在100 d的試驗(yàn)期間有機(jī)物得到最大程度的降解，通過測量甲烷產(chǎn)量評價有機(jī)物的降解量。試驗(yàn)裝置是在錐形瓶中放入一定量的污泥，要求其污泥濃度大約為5 gVSS／L，將錐形瓶放置于30℃的恒溫水浴箱中，每日人工搖動混合1～2次。污泥降解產(chǎn)生的氣體，進(jìn)入分液漏斗，漏斗中為濃度1.5% NaOH溶液吸收氣體中的CO2，測量量筒中液體體積即為污泥產(chǎn)生的甲烷（CH4）氣體體積（圖1b）。
2.3 污泥液化和酸化試驗(yàn)
污泥厭氧降解試驗(yàn)達(dá)到穩(wěn)定所需時間長（需100 d），其實(shí)用意義不大。因此須開發(fā)一種較快的評價污泥穩(wěn)定性的方法。由于在水解（酸化）階段污泥形態(tài)發(fā)生變化，而甲烷化階段是由小分子（已不是污泥）轉(zhuǎn)化為沼氣的過程，也就是說污泥的降解或穩(wěn)定化僅僅發(fā)生在水解階段，所以可采用污泥液化率評價污泥穩(wěn)定性。由于污泥液化時間短，可以忽略甲烷的產(chǎn)生，反應(yīng)器是敞開并帶有攪拌裝置進(jìn)行。
2.4 試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)是用5升溫控反應(yīng)器（圖1c），所采用的污泥取自方莊污水處理廠初沉池排放的污泥。取24、48和72小時混合樣（保持在4℃冰箱內(nèi)的）。SS的測定采用濾紙（孔徑4.4 mm）過濾，過濾液的VFA采用氣相色譜法分析。COD的分析采用微量COD方法，其他全部按標(biāo)準(zhǔn)方法測定。CODt為原污水或污泥-COD、CODd為離心樣品COD。
2.4.1 堿解試驗(yàn)結(jié)果
由于污泥堿解穩(wěn)定化程度與用堿量、污泥濃度和環(huán)境溫度有一定的關(guān)系，采用正交試驗(yàn)的方法對最佳堿解條件進(jìn)行探索。試驗(yàn)的設(shè)計和結(jié)果見表1。
中圖分類號： U664.9+2文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
一、環(huán)保理念的深入
近幾年來，保護(hù)環(huán)境已成為人所皆知的話題，可持續(xù)發(fā)展的理念也慢慢被人們接受。伴隨著人們環(huán)保意識的加深，在水污染管控方面也加大了管理力度。在污水處理技術(shù)方面也開拓了新的領(lǐng)域，尤其是污水廠在污水處理時扮演了重要的角色。伴隨污水廠重要性是提升，對污水廠運(yùn)行的管理也應(yīng)提升一個等級。綜上所述，將井水含砂量峰值作為控制指標(biāo)來檢驗(yàn)洗井效果從各方面來說都是值得探討的話題。
二、傳統(tǒng)的控制方案
1、對井水含砂量的波動值進(jìn)行控制
在中國，大部分區(qū)域?qū)ο淳|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)都是以井水含砂量的波動值作為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行檢驗(yàn)的。通過對歷年的井水含砂量曲線進(jìn)行分析，會發(fā)現(xiàn)其波動值是時刻變化的，具有隨機(jī)性。因此井水含砂量標(biāo)準(zhǔn)的管理指標(biāo)是很難通過具體的數(shù)值進(jìn)行規(guī)定的。由此可見，對井水含砂量波動值在理論上是不現(xiàn)實(shí)的，實(shí)踐方面也難以普及。
2、對抽水初期井水含砂量的平均值進(jìn)行控制
在美國的洗井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，前面所提到的井水含砂量波動值不作為井水含砂量的控制標(biāo)準(zhǔn)。取而代之的是以抽水前階段2小時以內(nèi)的井水含砂量平均值來作為控制標(biāo)準(zhǔn)的。在一系列洗井質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，是比較特別的控制類型。雖然以含砂量平均值作為控制質(zhì)量能夠有效地防止井水含砂量波動的隨機(jī)性，但此標(biāo)準(zhǔn)要求相同時間間隔內(nèi)進(jìn)行10次以上測量，較為繁瑣，其實(shí)踐性還需進(jìn)一步探討。
三、活性污泥法
目前，在污水廠最通用的控制方法是活性污泥法。該方法能將污水中溶解膠體中可生化降解的有機(jī)物去除，還能去除活性污泥所吸附的懸浮固體和一些其它物質(zhì)。部分無機(jī)鹽類也能被清除?；钚晕勰喾ú粌H能夠運(yùn)用在大流量的污水處理廠，同時也能夠運(yùn)用在小流量的污水廠。雖然在管理方面要求較高，但操作方式可變通，運(yùn)行成本較低。現(xiàn)對活性污泥法處理進(jìn)行以下分析。
1、運(yùn)行過程中需維持系統(tǒng)平衡
保持系統(tǒng)平衡的核心要素是保持系統(tǒng)量的平衡。進(jìn)水量穩(wěn)定時，根據(jù)設(shè)計規(guī)定每日將初沉淀泥和剩泥排出，以此來維持系統(tǒng)量的平衡。這樣一來就不會發(fā)生污泥沉淀量不穩(wěn)定的情況，從而影響污水的處理效果。除此之外，還需要維持負(fù)荷平衡，其中有污泥的水力沖擊負(fù)荷、毒物負(fù)荷、BOD負(fù)荷、氧負(fù)荷等。
2、運(yùn)行過程中需把握活性污泥系統(tǒng)的泥齡
在除磷系統(tǒng)運(yùn)行過程中最關(guān)鍵的要素是泥齡。活性污泥可以將磷去除。運(yùn)行系統(tǒng)中污泥的活性是與泥齡成正比的。所以如果滿足了其他的必要條件，活性污泥運(yùn)行系統(tǒng)按最低泥齡運(yùn)作。
在泥齡控制中最常用的方法是容積控制法。如果是城市大型污水處理廠的話則需要通過計算機(jī)來進(jìn)行容積控制。因?yàn)槭刮勰嗪坑行Ы档偷淖詈棉k法是機(jī)械濃縮，通過排放混合液的方式排放剩余污泥的方法較為可取，基本上沒有害處。
3、運(yùn)行過程中需控制氮與回流
在生物除磷中常見的污泥回流方法有2種，第一種方法是將污泥回流到厭氧區(qū)域，第二種方法是將污泥從缺氧區(qū)域的回流混合液到厭氧區(qū)。無論選擇哪種方法，回流液中的硝態(tài)氮總量最好保持在最低水平。降低污泥回流泵流量是污泥直接回流的不二方法，在采用這種方法時需要顧慮到二沉池的污泥層是否處在厭氧環(huán)境中，如果處在厭氧環(huán)境下是不可行的。若選擇缺氧混合液回流這種間接性回流方式，可通過減少硝化液回流量的方法降低缺氧區(qū)域的硝態(tài)氮負(fù)荷。在硝態(tài)氮負(fù)荷高的情況下，需要通過控制泥齡來防止硝態(tài)氮對除磷作用的影響。
4、運(yùn)行過程中需對溶解氧進(jìn)行控制
為了使曝氣池內(nèi)有充足的DO來促進(jìn)磷的吸收，需對溶解氧進(jìn)行控制，這樣還能防止在最終沉淀池中發(fā)生磷釋放現(xiàn)象。DO控制好壞決定了磷是否能完全去除。在眾多生產(chǎn)性質(zhì)的污水處理廠中發(fā)現(xiàn)，磷的去除效果與DO控制系統(tǒng)息息相關(guān)，所以DO控制備用系統(tǒng)的使用是必不可少的。在使用鼓風(fēng)機(jī)曝氣的處理廠中，對DO控制的實(shí)施難以實(shí)現(xiàn)。鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)流出的任何變化都會使進(jìn)入每組的氣量產(chǎn)生變化，因此重新調(diào)整是必不可少的后續(xù)功課。對抗此難題，可通過污水處理廠內(nèi)各個部分的溶解氧探頭的輸出平均值來穩(wěn)定鼓風(fēng)機(jī)的氣量流出。之后再根據(jù)每個曝氣池的空氣流量計總和來實(shí)施對單回路的控制，使輸入每個曝氣池的氣量一直穩(wěn)定地維持在設(shè)定的比例。
5、化學(xué)藥劑備用需求
在污水處理廠中，單純通過生物除磷工藝是很難使出水磷濃度處于達(dá)標(biāo)狀態(tài)的。重點(diǎn)設(shè)備發(fā)生故障時會影響磷的排放，有害物質(zhì)的進(jìn)入同樣會造成磷系統(tǒng)無效，在此時備用化學(xué)藥劑成為生物除磷的必備因素，并折射出廠內(nèi)具有成熟的預(yù)防性維護(hù)手段。缺乏鎂和鉀的污水中，生物除磷系統(tǒng)中應(yīng)適當(dāng)加入鎂和鉀。若在任何條件都完善的狀態(tài)下還是沒達(dá)到良好的除磷效果，則需檢查是否存在短缺。
通過上述幾種方式，不斷提高活性污泥法的運(yùn)行水準(zhǔn)，加強(qiáng)對活性污泥法的管理力度，為城市污水處理技術(shù)開拓了更加開闊的領(lǐng)域。
1、城市凈水廠污泥處理、處置發(fā)展概況
在過去的城市凈水廠建設(shè)中，污泥處理一直被忽視的一個環(huán)節(jié)，人們更多的關(guān)注于工業(yè)生產(chǎn)的排污治理，二十世紀(jì)七十年代以前，各國建設(shè)的凈水廠排泥水處理設(shè)施，多是沿用污水處理廠的污水和污泥處理方法進(jìn)行設(shè)計和應(yīng)用，主要采用污泥塘與干化場處理和污泥。隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，六十年代開始，研究人員工著手認(rèn)真研究凈水廠排泥水處理和污泥處置工作，調(diào)查了凈水廠的排泥與凈水廠凈水工藝間的關(guān)系，探討了凈水廠排泥與污水廠排泥的異同，七十年代，美國聯(lián)邦政府頒布布《水污染控制法》，要求各州制定標(biāo)準(zhǔn)，水廠污泥必須經(jīng)處理再行排放；并且擬定了一個污泥處理發(fā)展草案。其發(fā)展目標(biāo)是：到七十年代末，應(yīng)用可實(shí)行技術(shù)合理進(jìn)行污泥處理，并要求各類水廠排除污水的pH值及總懸浮物達(dá)標(biāo)。到八十年代初，必須考慮污泥處理工藝的經(jīng)濟(jì)性，要求對污泥處理后的析出液或?yàn)V液回用；到八十年代中期，在全國范圍內(nèi)消除污泥排放造成環(huán)境污染。日本于1975年也頒布布了《水質(zhì)污濁防止法》，規(guī)定沒有沉淀池和濾池的凈水廠，其排出水必須經(jīng)處理至符合水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，美、俄、日、英、法等發(fā)達(dá)國家的各大、中城市新建的凈水廠中均設(shè)置了較為完善、自動化程度高的污水和污泥的處理設(shè)施。離心脫水、加壓脫水等機(jī)械脫水方法應(yīng)用普遍。歐洲有些凈水廠，由于原水中的懸浮物含量低，濁度小，水廠排水中泥含量少，往往將排泥直接排入市政污水管理，輸送到就近的污水廠統(tǒng)一進(jìn)行污泥處理，據(jù)有關(guān)資料，歐洲許多國家凈水廠經(jīng)過濃縮和脫水處理的污泥量，占全部凈水廠污泥量的70%。污泥脫采用的具體技術(shù)，因各國的自然條件和習(xí)慣，有明顯差異。然而近年來的總體趨勢是，干化聲和干化塘的使用減少，離心與壓濾脫水逐漸占統(tǒng)治地位。
我國的凈水廠污泥處理和處置工作起步較晚，由于凈水廠的排泥，在過去一般均認(rèn)為其組成與水體的原有固體組分相當(dāng)，只增加了處理過程中的一些絮凝劑，對環(huán)境害影響甚微，因而，目前為止絕大數(shù)凈水廠的排泥還是直接排入水體，但隨著我國政府對水資源保護(hù)工作的日益重視，特別是城市規(guī)模的不斷的擴(kuò)大，凈水廠的排泥逐漸突出，據(jù)粗略統(tǒng)計，我國最大城市，上海市各凈水廠每年能過排泥進(jìn)入水體的懸浮就達(dá)30萬tds（噸干固體），有機(jī)物按10%含量，可達(dá)3萬tds以上。凈水廠的排泥正受到有關(guān)部門的密切關(guān)注，《中華人民共和國水法》、《中華人民共和國水污染防治法》等一系列水資源保護(hù)法律法規(guī)的頒布實(shí)行，我國在八十年代凈水廠排泥被提上議事日程，對水廠污泥進(jìn)行無害化處理已成為目前國內(nèi)城市供水行業(yè)的重要任務(wù)。
目前我國在凈水廠專設(shè)污泥處理并投入運(yùn)行的只有少數(shù)幾個大規(guī)模的城市凈水廠，有北京市第九水廠、石家莊潤石化廠、深圳梅林水廠、上海閔行水廠、河北保定二水廠。
2、福州市西區(qū)凈水廠污泥處理研究
福州市西區(qū)水廠總規(guī)模為60萬m3/d，已建成投產(chǎn)45萬m3/d，計劃于2000年再擴(kuò)建功立業(yè)5m3/d達(dá)到終期規(guī)模。由于多方面的原因，目前西區(qū)水廠的排泥均未經(jīng)處理直接排放。根據(jù)福州市自來水總公司2000年技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃，西區(qū)水廠終期規(guī)模建成后，水廠的排泥水必須達(dá)標(biāo)排放，即SS
⒉1福州市西廠水廠污泥干化試驗(yàn)方法
各種條件下污泥的測試的特性參數(shù)有：污漲的含固率、污泥的懸浮固體濃度（SS）、污泥的可揮發(fā)性懸浮固體濃度（VSS）、污泥的化學(xué)需氧量（CODMn）、污泥的比阻（r)、污泥的壓縮系數(shù)（s）。
試驗(yàn)方法包括：
⑴重力沉降柱模型
如圖1示，柱高1200mm，直徑200mm，電動調(diào)速機(jī)轉(zhuǎn)遞0.5r/min。
⑵玻璃干化柱模型
如圖2示，柱高1500mm，直徑100mm。
⑶小型干化床模型
如圖3示，長1.2m、寬0.8m、高1.5m的磚砌小型干化床4個。濾床由10cm厚的粗礫石與30cm厚的建筑用沙組成，床底部沿長度方向安裝有塑料穿孔集水管，及時排除下滲濾液。沙面以上不同高度安裝有撇水閥門，可及時排除上澄水。
⒉2污泥量的確定
⒉2.1原水濁度與懸浮固體濃度間的關(guān)系
凈水廠的化學(xué)凝聚沉淀污泥，主要由原水中的懸浮物、膠體物質(zhì)、有機(jī)物、以及混凝劑形成的膠狀金屬氫氧化物組成。在原水中有機(jī)物含量不高情況，水廠污泥中的固體物含量，大體上可由原水中懸浮物總量加上投加的藥劑量計算得到。
原水濁度（Turbidity)和懸浮固體含量（Suspension Solid)均可用來表征原水中含泥量的多少，水廠通常只有濁度指標(biāo)。西區(qū)水廠原水濁度及其懸浮物含量的相關(guān)關(guān)系如圖4，
經(jīng)線性回歸有如下關(guān)系：
SS=1.76T+4.9
式中SS——原水的懸浮固體含量，mg/L；
T——原水濁度，NTU。
回歸分析中相關(guān)系數(shù)為R2=0.98，相關(guān)性很好。
⒉2.2.污泥量的計算
根據(jù)式（1）的回歸關(guān)系，以及礬耗與生成的A1（OH）3的重量比，可得出原水濁度、礬耗與污泥的干固體產(chǎn)量之間的關(guān)系如下式所示：
Cw=SS+P×A
式中Cw--單位水量的污泥干固體量，mg/L；
P—藥劑和由藥劑產(chǎn)生的固體物之間的重量比，這里取0.234。（西廠礬耗折算為A12（SO4）3.18H2O， 2A1(OH)3/A12(SO4)3.18H2O=0.234)
A—藥劑投加量，mg/L。
Sw=Cw×Q×10-6
式中Sw—日產(chǎn)干固體量，t/d；
Cw——單位水量的污泥干固體量，mg/L；
Q— 以終期日產(chǎn)量60萬m3/d計。
西區(qū)水廠取水口上游建有水口水電站，對閩江上游的泥砂有較強(qiáng)的靜沉和攔截作用，西區(qū)水廠原水濁度常年較低，但是由于受洪水及水口水庫存放水的影響，常年在5——8月份有較大的波動。以最高濁度作為凈水廠排泥處理設(shè)施的選擇依據(jù)顯然是不經(jīng)濟(jì)的，比較合理的作法是以95%保證率為基本要求，對最高濁度時進(jìn)行校核調(diào)節(jié)容積。
以1999年西區(qū)水廠原水濁度作頻率分析，得原水濁度頻率曲線如圖5。
由頻率曲線及西廠生產(chǎn)報表可知，西廠原水平均濁度為24.9 NTU，相應(yīng)礬耗為14.4mg/L；濁度較高時（即95%概率）濁度為35NTU，相慶礬耗為19mg/L；1%概率時濁度約為150NTU，相應(yīng)礬耗為24mg/L。沉淀池出水濁度最不利時為8NTU，濾池出水濁度最不利時為0.5NTU。所以，在95%保證率下，西區(qū)水廠日產(chǎn)干污泥量Sw=42.6tds。
2.3.污泥的濃縮
污泥的重力濃縮是污泥脫水前必不可少的預(yù)處理過程，無論是天然干化或是機(jī)械脫水，經(jīng)過濃縮預(yù)處理可以大大降低后續(xù)過程的設(shè)計規(guī)模和工作負(fù)荷。
2.3.1.西區(qū)水廠污泥性質(zhì)
現(xiàn)場測試的西區(qū)廠沉淀池污泥性質(zhì)如表1。
西區(qū)水廠沉淀池污泥性質(zhì)表
測定日期 含固率
（%） 懸浮固體SS
（g/1) 揮發(fā)性懸浮固體VSS
（g/L) 化學(xué)需氧量
（mg/L) 比阻r
(cm/g) 壓縮性系數(shù)s 3.26 1.76 16.9 1.65 477.9 1.5E12 11.3 4.9E11 0.9 11.25 9.3E11 0.79 12.11 4.7E11 0.88 12.25 1.06E12 1.13 3.31 4.2 40.9 5.1 2515.6 1.05E12 1.08 4.7 1.7 16.9 2.9 1753.6 2.05E12 0.86 6.28 0.8 7.8 780.2 1.88E12 0.99 6.29 2.2 21.1 1364.7 9.6E11 1.05 7.8 2.35 23.3 1400 7.14E11 7.15 1.9 18.9 1095 8.34E11 0.98
比阻r在4.7×1011至2.5×1012cm/g的范圍內(nèi)變化，如果沉淀池及時排泥，絮凝污泥未因放置時間太長而失去活性，比阻不超過1.251012cm/g，按AWWA的劃分標(biāo)準(zhǔn)，西區(qū)水廠污泥的脫水性能在鋁鹽絮凝污泥中發(fā)球中間水平。西廠沉淀池排泥有時周期比較長。這雖然對提高排泥含固率有利，但對污泥脫水性能及控制濃縮池上清液濁度不利。因此及時排泥，有利于保證污泥的處理效果。壓縮系數(shù)s在0.79-1.13之間變化。s太低污泥顆粒容易堵塞濾布，太高則顆粒剛性大，顆粒間的水分部不容易被擠壓排出。西區(qū)水廠壓縮系數(shù)在0.79-1.13之間屬比較理想的范圍。西廠污泥中VSS占SS的比例為10%左右，屬河水水源的正常范圍，比一般水庫存水污泥的灰分低。有機(jī)物含量低，污泥的親水性也就小，比較容易脫水。西廠污染性質(zhì)測試的結(jié)果，從r、s、VSS等方面看，西區(qū)水廠的污泥脫水性能尚好，比多數(shù)水庫水的污泥好；較濁度較高，且有機(jī)物含量低的河水污泥稍差。
2.3.2.西廠污泥的重力濃縮
迪克（Dick）的固體通量法5靜態(tài)沉降試驗(yàn)是重力濃縮最常用的試驗(yàn)方法。
固體通量法可以表示為：
G=Gu+Gi=uCi+viCi
式中 G——總固體通量，kg/m2.hr；
Ci--=-污泥固體深度，kg/m3；
Gu----向下流固體通量，kg/m2。hr；
Gi----自重固體通量，kg/m2.hr；
u----向下流濟(jì)m/hr；
vi---初始固體濃度為的界面沉速m/hr。
濃縮池的面積：
A≥Q0C0/GL
式中Q0--入流污泥流量，m3/hr；
CO--入流污泥濃度，kg/m3；
GL--極限固體通量，kg/m2.hr；
A--濃縮池面積m2。
知識逆向遷移的產(chǎn)生，主要是由于學(xué)生不能準(zhǔn)確地掌握物理的基本概念和基本理論，只進(jìn)行簡單的記憶，忽視概念之間的區(qū)別與聯(lián)系，從而形成知識的逆向遷移的現(xiàn)象。
1.未理清概念之間的關(guān)系。
物理學(xué)中有許多相關(guān)聯(lián)的物理概念和規(guī)律，它們之間既相互聯(lián)系，又具有各自不同的本質(zhì)屬性，學(xué)生如果不加以理解和準(zhǔn)確掌握，加之對相關(guān)的物理圖景理解不透，就會將它們之間的關(guān)系簡單化，極易產(chǎn)生后續(xù)學(xué)習(xí)對先前學(xué)習(xí)的逆向遷移。如靜電場與重力場，電力線與磁力線，庫侖定律與萬有引力定律，質(zhì)量與重量、動量與動能，電場強(qiáng)度與電場力，電壓與電動勢，力的合成與力的分解，正功與負(fù)功，電場強(qiáng)度與電勢，電場強(qiáng)度與點(diǎn)電荷電場強(qiáng)度，等等。
2.思維定勢所致。
思維定勢，就是按照積累的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和已有的思維規(guī)律去解決問題。這固然有其積極的一面，如在條件不變的情境時，思維定勢能使人迅速地從知識題庫中提取已有知識和經(jīng)驗(yàn)，迅速解決問題，提高思維效率。但如果學(xué)生的思維定勢太強(qiáng)，且不注意新問題與舊問題之間的差異，則對問題解決具有較大的負(fù)面影響，造成知識和經(jīng)驗(yàn)的逆向遷移。在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生解題中的許多失誤，都是由不良的思維定勢造成的。
二、防止逆向遷移的措施
1.把握理解的方向，構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，防止逆向遷移。
在學(xué)生形成概念、掌握規(guī)律的過程中，引導(dǎo)學(xué)生正確進(jìn)行科學(xué)抽象，由感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識階段，這是形成概念、掌握規(guī)律的關(guān)鍵。觀察同一個物理現(xiàn)象，不同的學(xué)生會得出不同的結(jié)論。因?yàn)樵诿恳粋€物理現(xiàn)象中，存在著多種因素的影響。如果把握不住抽象思維的正確方向，就會得出錯誤的結(jié)論。例如：在力、熱、電、光、原各單元內(nèi)，總可以找到一些中心概念，以此為支撐進(jìn)行放射，形成網(wǎng)絡(luò)，不僅便于記憶，而且便于在系統(tǒng)內(nèi)對概念、規(guī)律進(jìn)行升華。比如，以“電路”為中心輻射，就會形成以電路為中心，電路的描述、電路的能量、電路的鏈接、電路的定律、電路的實(shí)驗(yàn)等為分支與末梢的電路知識與方法網(wǎng)絡(luò)。
2.運(yùn)用對比分析，減少逆向遷移。
有比較才有鑒別，有鑒別才能認(rèn)識新舊知識之間的聯(lián)系，從而有效地防止逆向負(fù)遷移。例如：學(xué)完判定電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感應(yīng)電流方向的右手定則后，會干擾學(xué)過的判定通電導(dǎo)體在磁場中所受磁場力方向的左手定則的正確運(yùn)用。這時我就及時進(jìn)行對比分析，使學(xué)生認(rèn)識到在兩個定則中，磁感線都垂直穿入手心，拇指分別指導(dǎo)體切割磁感線的運(yùn)動方向和所受磁場力方向，四指均指電流方向。通過對比學(xué)生加深了對知識的理解，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)方法，有效地避免了逆向遷移的發(fā)生。
3.注重習(xí)題設(shè)計，克服逆向遷移。
學(xué)生初次接觸到某個概念、規(guī)律有一個逐步學(xué)會的過程，如果把過難的題“一次到位”地擺在學(xué)生面前，甚至把經(jīng)典的高考試題、綜合試題放到學(xué)生面前，不但會挫傷學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且會讓學(xué)生感到害怕，喪失學(xué)習(xí)物理的自信心。因此在習(xí)題的設(shè)計中應(yīng)循序漸進(jìn)、分層設(shè)計，對不同的學(xué)生設(shè)計不同的問題，在不同的教學(xué)時段設(shè)計不同的問題，比如根據(jù)不同的需要設(shè)計基礎(chǔ)闖關(guān)、能力提升、綜合拓展試卷，錯題過關(guān)試卷等。只有這樣，才能在鞏固知識的同時，讓學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)會梳理知識、形成能力，在解決問題的過程中對概念進(jìn)行辨析，掌握物理規(guī)律?？傊?，教師要通過一題多變、一題多解、一提多答等多種形式的練習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)變能力、創(chuàng)造能力和思維品質(zhì)，從而消除知識的逆向遷移。
4.重視講評課，查漏補(bǔ)缺，減少逆向遷移。
講評課教師重在解題思路的分析和點(diǎn)撥，可以引導(dǎo)學(xué)生閱讀題中的關(guān)鍵字、詞、句，挖掘題中的隱含條件；或引導(dǎo)學(xué)生回憶題目涉及的相關(guān)物理知識，挖掘物理概念、物理規(guī)律的內(nèi)涵和外延；或探尋題中的已知因素和未知因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，再現(xiàn)正確的物理模型，建立物理方程，等等。切忌滿堂灌輸式地面面俱到、蜻蜒點(diǎn)水式地簡單膚淺，要針對重點(diǎn)知識、重要解題方法，對具有典型錯誤的代表題，進(jìn)行精心設(shè)疑、點(diǎn)撥，耐心啟發(fā)，并留給學(xué)生必要的思維時空，讓學(xué)生悟深、悟透。
講評課后必須根據(jù)講評課反饋的情況進(jìn)行矯正補(bǔ)償，這是講評課的延伸，也是保證講評課教學(xué)效果的必要環(huán)節(jié)?？梢髮W(xué)生將答錯的題全部訂正在試卷上，并把自己在考試中出現(xiàn)的典型錯誤試題（包括錯解）收集在“錯題集”中，作好答錯原因的分析說明，給出相應(yīng)的正確解答。教師要及時依據(jù)講評情況，再精心設(shè)計一份針對性的練習(xí)題，作為講評后的矯正補(bǔ)償練習(xí)，讓易錯、易混淆的問題多次在練習(xí)中出現(xiàn)，以達(dá)到矯正、鞏固的目的。
1 污泥的挑戰(zhàn)
由于城市污水和工業(yè)污水截留率的提高和污水處理效率的改進(jìn)(如化學(xué)法除磷可使污泥量增加30%)，使得在世界范圍內(nèi)污泥總量戲劇性地增加。
土地應(yīng)用仍是污泥處置中可持續(xù)發(fā)展的一條出路，主要理由如下：
碳和營養(yǎng)物的回用；
農(nóng)業(yè)用地的有無和遠(yuǎn)近；
低投入和運(yùn)行花費(fèi)；
嚴(yán)格的法律規(guī)定和控制程序以保證安全和有肥效。
然而，根據(jù)一些情況或當(dāng)?shù)匾?guī)定，污泥生產(chǎn)者在土地應(yīng)用前不得不進(jìn)行高級，更昂貴的處理以滿足進(jìn)一步的要求，如堆肥、高溫消化處理或高溫消毒。
但是，很大一部分污泥因?yàn)轱@而易見的原因而不能用于農(nóng)業(yè)，如微污染物、病菌超標(biāo)或缺乏肥效、距離太遠(yuǎn)等等。有時可能由于公眾的不信任。這樣，污泥或者被填埋或者通過高溫氧化銷毀。
2 污泥處理和處置的可持續(xù)性戰(zhàn)略
在進(jìn)行任何技術(shù)研究之前，應(yīng)先對公眾是否接受進(jìn)行估計。即使是從技術(shù)，成本和環(huán)境影響方面來講都是最好的處理方法，也可以由于沒有向鄰居進(jìn)行很好的解釋而遭到否定。不管最終處理方法是什么，應(yīng)該記住的是將來的處理應(yīng)是安全，環(huán)保(保護(hù)人，動物植物)并且應(yīng)當(dāng)增值(物質(zhì)和／或能源的回收)。為了這些目的，污泥處理應(yīng)減小污泥體積，改進(jìn)污泥質(zhì)量，減少公害的排放。
在這篇文章中，我們將簡介一些重要工藝，以滿足運(yùn)行者的需要，并且涉及到其他技術(shù)或法規(guī)約束問題。
2.1 土地應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略
加拿大諾曼公司在污水處理方面推出了一項(xiàng)專利技術(shù)--雙威污水污泥處理系統(tǒng)，包括VERTREATTM污水處理工藝(簡稱VT工藝)和VERTADTM污泥處理工藝(簡稱VD工藝)。在加拿大和美國已建有3座采用該工藝的污水處理廠投入運(yùn)行。
1 VT處理工藝
1.1 工藝概況
VT污水處理工藝?yán)脻撝糜诘叵碌呢Q向反應(yīng)器對污水進(jìn)行超深水好氧生物處理。該工藝與普通深井曝氣工藝相比，其主要特點(diǎn)是：設(shè)有3個不同功能的處理區(qū)，使反應(yīng)池體積更小、氧的利用率更高，從而有效地降低了工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。井式生化反應(yīng)器從上而下分為氧化區(qū)、混合區(qū)及深度氧化區(qū)3個部分(見圖1)。該反應(yīng)器深一般為75～110 m，直徑通常為0.7～6 m。
VERTREATTM是一種高效率的生物反應(yīng)器，可以廣泛地用于高濃度工業(yè)廢水和生活污水的處理，與其他深井曝氣工藝相比較，其不同之處在于，VERTREATTM工藝包括3個不同的處理區(qū)。氧化區(qū)：這個區(qū)在井筒的上部，包括一個同心通風(fēng)試管和供混合液體再循環(huán)帶；混合區(qū)：這個區(qū)域直接位于氧化區(qū)的下部，恰好位于整個井深度為3/4的位置，上部區(qū)域高速率的生物氧化反應(yīng)所需的空氣注入到混合區(qū)，提供空氣提升循環(huán)的運(yùn)行動力；深度氧化區(qū)：這部分位于井的底部。
VERTREATTM反應(yīng)器可以通過普通的井鉆和井鑿技術(shù)來安裝。反應(yīng)器深度通?？蛇_(dá)110 m，其占地面積僅相當(dāng)于傳統(tǒng)活性污泥法一個反應(yīng)池的占地；其空氣消耗量為傳統(tǒng)活性污泥法的10%。井筒的直徑一般可達(dá)3 m，其具體大小由待處理的污水的水質(zhì)和水量來決定。
1.2 工藝流程
參見圖1，工藝具體流程如下：
①起始階段，空氣通過入流管進(jìn)入混合區(qū)以產(chǎn)生循環(huán)。升起的氣泡產(chǎn)生一個密度坡度，從而導(dǎo)致空氣在氧化區(qū)內(nèi)循環(huán)。
②一旦這個循環(huán)建立并穩(wěn)定后，空氣注入點(diǎn)轉(zhuǎn)移到混合區(qū)的下部。未處理的污水通過入流管在混合區(qū)空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循環(huán)。
③壓力和深度導(dǎo)致了高的氧氣傳導(dǎo)速率從而保證混合區(qū)內(nèi)的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化區(qū)內(nèi)高的反應(yīng)速率保證了有機(jī)物能在垂直循環(huán)圈的上部被生物氧化。
④再循環(huán)液體沿著井筒的豎壁到達(dá)上部箱體中，在那里含有廢氣的氣泡可以將廢氣釋放進(jìn)入大氣。去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物對于防止這些廢氣重新回到系統(tǒng)內(nèi)而影響空氣動力效率是非常必要的。
⑤混合液體中比例較小的一部分從混合區(qū)進(jìn)入下部深度氧化區(qū)。這個區(qū)域內(nèi)溶解氧含量極高，停留時間較長，因而有極高的BOD去除率。同時飽含的溶氣也有利于后續(xù)氣浮澄清池中的固液分離。
⑥深度氧化區(qū)內(nèi)的混合液體以極快的速度(2 m/s)進(jìn)入氣浮澄清池，這可保證砂粒和固體物質(zhì)不會沉積在井的底部。
⑦混合液體行至上表面過程中的快速減壓可以產(chǎn)生經(jīng)過充分充氧的低密度的懸浮物。再經(jīng)過氣浮澄清池中的有效分離，可以產(chǎn)生結(jié)合密實(shí)的生物絮體和高質(zhì)量的待消毒和排放的液體。
1.3 工藝特點(diǎn)
與其他污水生物處理工藝相比，VT技術(shù)具有以下特點(diǎn)：
(1)運(yùn)行費(fèi)用低。通常只有傳統(tǒng)活性污泥法的一半以下。
(2)占地少。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，所需占地面積通常只有傳統(tǒng)工藝的10%～20%。
(3)環(huán)境影響小。和傳統(tǒng)工藝相比，VT工藝的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)排放量是最低的。由于占地小，也便于根據(jù)特定需要將系統(tǒng)置于封閉的建筑之內(nèi)。
(4)維修、管理方便。并可以通過自動控制，實(shí)現(xiàn)無人值守。
(5)抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。
1.4 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
BOD去除率≥95%；出水BOD＜15 mg/L，SS＜15 mg/L；去除1 kg BOD耗電≤0.8 kW·h。對城市污水而言，每處理1 m3水耗電0.1 kW·h左右；占地面積僅為傳統(tǒng)污水處理工藝的10%～20%。
2 VD處理工藝
2.1 工藝概況
VD工藝是一種高溫好氧污泥消化技術(shù)，初沉污泥及剩余活性污泥經(jīng)VD工藝處理后，可轉(zhuǎn)化成美國環(huán)境保護(hù)局(USEPA)CFR?503條規(guī)定的A級生物固體。A級生物固體可直接用作土壤肥料，徹底解決污泥的最終處置問題。該工藝的核心是深埋于地下的井式高壓反應(yīng)器( 見圖2)。該反應(yīng)器深一般是110 m，井的直徑通常是0.5～3 m，所占面積僅為傳統(tǒng)污泥消化技術(shù)的一個零頭。
VERTADTM是一個高效的高溫好氧污泥消化過程。與其他高溫消化系統(tǒng)相比，其不同之處在于將3個獨(dú)立的功能區(qū)放在1個反應(yīng)器中進(jìn)行。井筒的最上部是第一級反應(yīng)區(qū)，包括一個同心通風(fēng)試管和用于混合液體循環(huán)的再循環(huán)帶?；旌蠀^(qū)在第一級反應(yīng)區(qū)的下部，位于整個井筒的1/2深度處。在井筒上部區(qū)域所發(fā)生的高速率生物氧化所需的空氣注入?yún)^(qū)域，為空氣循環(huán)提升提供動力。第二級反應(yīng)區(qū)域在井筒的底部，井徑3 m，井深一般約100 m，是普通好氣氧化所用氣量的10%。具體由污水濃度及污泥量確定。
2.2 工藝流程
參見圖2，具體工藝過程如下：
①起始階段，空氣通過入流管進(jìn)入混合區(qū)以產(chǎn)生循環(huán)。升起氣泡產(chǎn)生一個密度坡度，從而導(dǎo)致空氣在氧化區(qū)內(nèi)循環(huán)。
②一旦這個循環(huán)建立并穩(wěn)定后，空氣注入點(diǎn)轉(zhuǎn)移到混合區(qū)的下部。未處理的污泥通過入流管在混合區(qū)空氣注入點(diǎn)的同等高度進(jìn)入液體循環(huán)。
③壓力和深度導(dǎo)致了高的氧氣傳導(dǎo)速率從而保證混合區(qū)內(nèi)的混合溶液中具有高的溶解氧量。氧化區(qū)內(nèi)高的反應(yīng)速率保證了有機(jī)物能在垂直循環(huán)圈的上部被生物氧化。
④再循環(huán)液體沿著井筒的豎壁到達(dá)上部箱體中，在那里含有廢氣的氣泡可以將廢氣釋放入大氣中。去掉這些微生物呼吸作用產(chǎn)生的氣態(tài)產(chǎn)物，對于防止這些廢氣重新回到系統(tǒng)內(nèi)影響空氣動力效率是非常必要的。
⑤混合液體中比例較小的一部分從混合區(qū)進(jìn)入下部第二級消化區(qū)。這個區(qū)域內(nèi)溶解氧含量極高，停留時間較長，所以，污泥中剩余的有機(jī)物在此被高度氧化。同時所含的溶氣也有利于后續(xù)產(chǎn)物池中的固液分離。此過程最關(guān)鍵和最重要的特點(diǎn)是在這個過程中隨著有機(jī)物的氧化，污泥溫度不斷升高，并利用周圍良好的保溫環(huán)境使反應(yīng)器的溫度得到穩(wěn)定。
⑥消化后的污泥以極快的速度到達(dá)地表的產(chǎn)物箱，這個速度可以保證砂粒和固體物質(zhì)不會沉積在井底。
⑦混合液體行至上表面過程中快速的減壓可以導(dǎo)致固體物質(zhì)從液體中分離并懸浮于表面。分離出來的高濃度生物具有不同的用處。廢液循環(huán)至二級處理以便于達(dá)標(biāo)排放。
2.3 工藝特點(diǎn)
VD污泥處理技術(shù)與傳統(tǒng)的厭氧及好氧污泥處理工藝相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)投資省。在大多數(shù)情況下，總投資比傳統(tǒng)工藝低。
(2)占地小。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常緊湊，占地面積小。
(3)處理效果好。在處理過程中，揮發(fā)性固體要減少40%～50%。經(jīng)處理后的出廠污泥可達(dá)到US EPA污泥A級標(biāo)準(zhǔn)。污泥經(jīng)脫水后，可以直接用作土壤肥料，徹底解決污泥的最終處置問題。
(4)運(yùn)行費(fèi)用為傳統(tǒng)高溫好氧消化的一半以下。
(5)對經(jīng)消化后的污泥，只需投加少量的有機(jī)絮凝劑進(jìn)行污泥脫水，就可使污泥的含水率降至65%～70%。
(6)環(huán)境影響小。采用VD污泥處理工藝，異味氣體和揮發(fā)性有機(jī)物的排放量很低。
(7)在氣候非常惡劣的地方，或者對環(huán)境有特殊需要的情況下，便于將該系統(tǒng)置于封閉的建筑之內(nèi)。
(8)維修、管理方便。并可以通過自動控制，實(shí)現(xiàn)無人值守。
中圖分類號：TQ341+.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
Research on Treatment Technology of Viscose sewage and Sludge
Abstract： The disadvantages of traditional technology for viscose sewage treatment were analyzed. According to several experiments， the primary physico-chemical method was confirmed. The optimized conditions were determined as follows， the pH value of aeration neutralization pool was 3， the dosage of FeSO4 and H2O2 in oxidation pool were both 800 mg/L， the pH value of neutralization coagulation pool was between 8 and 9， and the PAM dosage was 3 mg/L. After comparing the sludge dewatering effect of plate pressure filter with belt filter， the authors concluded that the effect of the former one was better.
Key words： viscose sewage； physico-chemical method； sludge dewatering
目前，粘膠纖維的生產(chǎn)普遍采用的是堿性黃化制膠和酸性凝固成形工藝，而在粘膠纖維生產(chǎn)過程中需要漿粕、燒堿、硫酸、CS2等大量的化工原料，由于粘膠纖維生產(chǎn)混合廢水的酸性很強(qiáng)且富含鋅鹽和硫化物，如果直接排放將造成水體污染以及資源的浪費(fèi)，治理難度較大，傳統(tǒng)的生化-物化工藝不太穩(wěn)定，處理效果不理想。
本研究采用一級物化-板框壓濾處理粘膠生產(chǎn)廢水及污泥，并對處理工藝各環(huán)節(jié)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定了此工藝的最佳運(yùn)行參數(shù)。
1 傳統(tǒng)處理工藝的缺點(diǎn)
粘膠行業(yè)的酸性廢水和堿性廢水的排放比例約為3∶1。酸性廢水主要來源于紡絲工段、酸站及后處理工段。廢水中含有Na2SO4、ZnSO4、H2SO4、H2S、CS2、油劑及表面活性劑等，pH值在 1 左右；堿性廢水主要來源于原液工段、紡絲工段及后處理工段，其中含有低聚合度纖維素、半纖維素、燒堿、硫化物及各種變性劑等，而廢水中COD值較高，大約在1 300 mg/L左右，同時由于含有大量纖維素造成廢水懸浮物偏高，而pH值在11 ～ 12之間。
粘膠行業(yè)針對污水處理大部分采用物化-生化兩級處理工藝，主要由均和池、曝氣池、中和池、生化池等處理單元組成。廢水經(jīng)過格柵去除較大懸浮物后進(jìn)入均和池，在此酸性廢水與堿性廢水混合，然后進(jìn)入曝氣池去除H2S和CS2，再進(jìn)入中和池調(diào)節(jié)pH值至堿性以去除Zn2+，然后進(jìn)入生化池去除COD，經(jīng)二沉池沉淀分離后排放。
上述傳統(tǒng)工藝由于加入了生化系統(tǒng)，在運(yùn)行管理方面需要投入很大的人力物力，同時由于粘膠行業(yè)廢水的可生化性較差，需要增加其他輔助工藝以提高廢水的可生化性，而生化系統(tǒng)會增加污泥處理量和費(fèi)用，在生化系統(tǒng)運(yùn)行時有異味散發(fā)，對周邊環(huán)境產(chǎn)生了污染。另外，由于粘膠行業(yè)廢水溫度較高（進(jìn)水在50 ℃左右）不利于好氧菌生長，容易產(chǎn)生污泥膨脹，造成系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行，出水指標(biāo)波動較大。
2 一級物化處理工藝
2.1 工藝流程
針對以上問題，本研究對處理系統(tǒng)進(jìn)行了工藝改進(jìn)，以一級物化處理工藝代替物化-生化兩級處理工藝。由于粘膠堿性廢水含有大量纖維素，這是粘膠廢水COD的主要來源之一，而這些纖維素與酸性廢水混合后會產(chǎn)生輕質(zhì)纖維素纖維成為絮狀懸浮物，可通過氣浮法去除，而廢水中的一些其他污染物也可以采用物化法去除，最終使廢水達(dá)標(biāo)排放，因此針對粘膠廢水采用一級物化處理工藝是可行的。具體工藝流程如圖 1 所示。
2.2 曝氣均和池
堿性廢水與酸性廢水在此混合，堿性廢水中的纖維素遇酸生成輕質(zhì)纖維素纖維，同時利用堿性廢水對酸性廢水進(jìn)行中和，減少了后續(xù)pH值調(diào)節(jié)劑的使用量，實(shí)現(xiàn)了以廢治廢。同時酸性廢水與堿性廢水混合后，廢水的pH值一般在2 ～ 3 左右，仍呈現(xiàn)酸性，這對粘膠廢水的處理非常有利，因?yàn)樵谒嵝詶l件下粘膠會分解出H2S、CS2氣體，經(jīng)曝氣逸出。而經(jīng)試驗(yàn)證明，pH值小于 3 時硫化物的去除率非常理想，廢水中的S2-低于 1 mg/L，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示（廢水中S2-濃度在150 mg/L左右）。
2.3 氣浮池
曝氣池出水經(jīng)提升泵站加壓后進(jìn)入氣浮池，大量纖維素得以去除并回收，同時也能使廢水中的油劑去除掉，有效地降低了廢水的COD（可降低10%左右，質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。
2.4 氧化池
氧化池主要是采用芬頓法化學(xué)氧化廢水中的溶解性有機(jī)物。在此選用的氧化劑為H2O2（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為27.5%），F(xiàn)eSO4作為催化劑。H2O2不僅性能穩(wěn)定氧化能力強(qiáng)、不增加新的物質(zhì)，而且可以提高廢水中溶解氧的濃度，防止廢水中的硫酸鹽還原為硫化物。但在使用時對廢水的pH值有一定的要求，廢水的酸堿性影響著隨后生成羥基自由基和有機(jī)物的降解反應(yīng)。廢水pH值大于 4 時Fe2+易被氧化形成Fe（OH）2沉淀，芬頓反應(yīng)不能順利進(jìn)行，所以廢水pH值一般不應(yīng)大于3.5。而經(jīng)過酸堿中和后的廢水pH值正好滿足該要求，所以將氧化池放在氣浮池后面。
此方法對FeSO4和H2O2的投加量有一定要求，當(dāng)FeSO4濃度較小時不利于催化反應(yīng)的進(jìn)行，較高時影響出水的色度；H2O2較少時氧化不徹底，而過量的H2O2殘留在廢水中，在測試COD時會被重鉻酸鉀氧化，增加了COD值。所以需要對兩者的投放量進(jìn)行試驗(yàn)摸索。試驗(yàn)步驟如下。
（1）FeSO4和H2O2最佳投藥比例的確定。把H2O2投藥量固定在600 mg/L，調(diào)整FeSO4與H2O2的投藥比分別為0.6∶1、0.7∶1、0.8∶1、0.9∶1、1∶1、1.1∶1、1.2∶1，測定出水的COD值，計算去除率，確定最佳投藥比；試驗(yàn)結(jié)果如圖 3 所示。圖 3 表明，在投藥比為1∶1的條件下，對COD的去除率最高。
（2）在投藥比為1∶1的條件下，進(jìn)行FeSO4和H2O2最佳投藥量的試驗(yàn)，分別調(diào)整投藥量為600、700、800、900及1 000 mg/L進(jìn)行試驗(yàn)，測定出水COD值，計算去除率，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖 3 所示。通過圖 3 分析得出，F(xiàn)eSO4和H2O2的最佳投藥量為800 mg/L，COD的去除率可達(dá)67%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），出水COD值為400 mg/L左右。
2.5 中和混凝沉淀池
廢水中存在的大量Zn2+、Fe2+以及剩余S2-需要在堿性條件下通過沉淀的方法去除，但是Zn（OH）2是兩性物質(zhì)，它的溶解度與pH值的大小有直接關(guān)系，為此特進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)（使用生產(chǎn)廢水作為原水）。通過向中和混凝沉淀池中投加石灰乳調(diào)整廢水的pH值條件，觀察沉淀的情況并測定剩余的Zn2+濃度，數(shù)據(jù)如表 1 所示。
從表 1 可以看出，pH值在 8 ～ 11時出水中的Zn2+濃度均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。綜合考慮排放標(biāo)準(zhǔn)中對pH值的要求以及運(yùn)行成本等因素，將此環(huán)節(jié)的pH值控制在 8 ～ 9 之間。
混凝劑PAM的投加可以加速沉淀的生成，去除廢水中細(xì)小的懸浮物、膠體以及部分COD。但由于混凝劑的膠體保護(hù)作用，所以混凝劑投加量并不是越多越好，經(jīng)過試驗(yàn)得出混凝劑PAM的最佳投藥量為 3 mg/L。
從以上各環(huán)節(jié)試驗(yàn)可以看出，本研究采取的工藝是可行的，在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)過對出水的監(jiān)測，各指標(biāo)完全滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)行中的出水指標(biāo)見表 2。
3 一級物化工藝的污泥處理
目前大多數(shù)污泥均采用帶式壓濾機(jī)或板框壓濾機(jī)進(jìn)行脫水。帶式壓濾機(jī)主要依靠輥軸對濾帶中污泥的擠壓實(shí)現(xiàn)泥、水分離，最后形成濾餅排出；板框壓濾機(jī)依靠壓縮空氣帶動壓緊裝置壓緊板、框?qū)崿F(xiàn)泥、水分離。為了比較兩種方法的優(yōu)劣，本研究對唐山某化纖公司新、老廠的污泥脫水系統(tǒng)做了運(yùn)行跟蹤調(diào)查，數(shù)據(jù)如表 3 所示。
由以上數(shù)據(jù)可以看出板框壓濾機(jī)無論運(yùn)行費(fèi)用還是處理效果均明顯優(yōu)于帶式壓濾機(jī)，另外帶式壓濾機(jī)在運(yùn)行過程中需要對濾布進(jìn)行連續(xù)沖洗（可使用處理后的污水），這會造成車間內(nèi)部含有大量水汽，容易導(dǎo)致壓濾機(jī)電器元件的損壞，同時也使工人的操作環(huán)境惡化；而板框壓濾機(jī)采用的是免洗濾布，每年更換一次，節(jié)省了人力財力，也避免了操作環(huán)境的惡化。由以上分析得出，板框壓濾機(jī)可作為污泥脫水的首選。
4 總結(jié)
以上實(shí)驗(yàn)證明，采用該工藝處理粘膠行業(yè)廢水及產(chǎn)生的污泥是可行的，出水可以達(dá)標(biāo)排放。通過實(shí)驗(yàn)確定的操作條件為：在曝氣均和池中調(diào)整pH值為 3，氧化池中FeSO4與H2O2投藥比為1∶1，F(xiàn)eSO4與H2O2的加入量均為800 mg/L，中和混凝池的最佳運(yùn)行條件是調(diào)整pH值到 8 ～ 9。在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用時還需注意以下兩點(diǎn)：
（1）污水處理系統(tǒng)使用石灰乳調(diào)節(jié)pH值時，最好選用石灰粉調(diào)配石灰乳，以避免由于生石灰（塊狀）不純而增加污水中雜質(zhì)的含量，增大污泥處理量；
（2）污泥經(jīng)過脫水后可以對其進(jìn)行進(jìn)一步的干化或焚燒處理，以徹底解決污泥污染問題。
總之，隨著國家對環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)的不斷完善，粘膠行業(yè)廢水及污泥的無害化處理越來越受到重視，各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加大環(huán)保的投資力度，完善處理工藝，以達(dá)到節(jié)能減排的目的，而一級物化處理+板框壓濾機(jī)處理工藝無疑是一個不錯的選擇。
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1.整合服務(wù)器。通過將物理服務(wù)器變成虛擬服務(wù)器減少物理服務(wù)器的數(shù)量，可以在電力和冷卻成本上獲得巨大節(jié)省。此外，還可以減少數(shù)據(jù)中心UPS和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備費(fèi)用、所占用的空間等等。
2.避免過多部署。在實(shí)施服務(wù)器虛擬化之前，管理員通常需要額外部署一下服務(wù)器來滿足不時之需。利用服務(wù)器虛擬化，可以避免這種額外部署工作，而且它支持虛擬機(jī)的完美分割。
3.事半功倍。在經(jīng)濟(jì)不景氣的情況下，IT部門和管理員更需要有事半功倍的理想方式來實(shí)現(xiàn)。服務(wù)器虛擬化可以幫助管理員更靈活、更高效地實(shí)現(xiàn)IT管理工作。
4.節(jié)省開支。通過服務(wù)器虛擬化，公司不僅能享受到物理服務(wù)器、電源和散熱系統(tǒng)帶來的成本節(jié)約，而且還可以大幅減少管理物理服務(wù)器的寶貴時間。終端用戶也會因高效穩(wěn)定運(yùn)行而更具有忠誠度。
5.遷移虛擬機(jī)。服務(wù)器虛擬化的一大功能是支持將運(yùn)行中的虛擬機(jī)從一個主機(jī)遷移到另一個主機(jī)上，而且這個過程中不會出現(xiàn)宕機(jī)事件。VMware的 vMotion能為你實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，使得像分布式資源調(diào)度（DRS）和分布式電源管理（DPM）一樣去實(shí)現(xiàn)。
6.減少宕機(jī)事件。類似vMotion，storage vMotion（svMotion）、DRS和VMware高可用性（VMHA），都有助于虛擬化服務(wù)器實(shí)現(xiàn)比物理服務(wù)器更長的運(yùn)行時間。
7.基于鏡像的備份和還原。虛擬機(jī)能實(shí)現(xiàn)備份和還原，而且能實(shí)現(xiàn)快速備份和還原。此外，映像級備份會使災(zāi)備變得更輕松。更重要的是，可以利用先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)差異化備份。
（Nanjing Normal University College of Energy and Mechanical Engineering，Nanjing 210042，China）
摘要：本文通過分析傳統(tǒng)污泥處理方法，提出一種新的污泥處理方法――利用鍋爐余熱干化生活污泥用作電廠原料。對比了新舊方法的利弊。
Abstract: Through analysis of traditional method of sludge treatment, a new method of sludge treatment, using sewage sludge dried by waste heat of boiler as the raw material of power plant, was put forward in this paper, and the advantages and disadvantages of the old and new methods were compared.
關(guān)鍵詞：污泥 污泥處理 鍋爐余熱干化生活污泥
Key words: sludge；sludge treatment；sewage sludge dried by waste heat of boiler
中圖分類號：X7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）29-0312-01
0引言
城市污水污泥是污水處理過程中必不可少的副產(chǎn)品。目前我國年產(chǎn)干污泥近30萬噸[1]，折合濕污泥含量約為750萬噸（96%的含水率）。大量的污泥未能及時得到合理處理而成為污水處理廠沉重的負(fù)擔(dān)。有資料表明[2]，在建成的污水處理廠中90%以上沒有污泥處理的配套設(shè)施，60%以上的污泥未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用，而消化后的污泥也由于未進(jìn)行無害化處理而不符合污泥農(nóng)用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
1污泥的處理方法
目前國內(nèi)外污泥的處理方法如下：
1.1 污泥填埋處理污泥填埋處理操作上相對簡單，但是對場地的要求較高：既要防止?jié)B濾液、微生物對地下水體的污染，還要考慮污泥發(fā)酵所形成氣體的二次污染。目前我國污水處理廠污泥填埋問題尤為突出。一是消耗大量土地資源，不少城市很難找到新的填埋場；二是產(chǎn)生大量滲瀝液，由于含水率較高，污泥加劇了垃圾填埋場滲瀝液的污染，大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象；三是對填埋氣進(jìn)行資源化利用的填埋場較少，填埋氣體污染大氣，并存在安全隱患。
1.2 污泥農(nóng)業(yè)利用相對于污泥填埋處理，污泥農(nóng)業(yè)利用的投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低，被認(rèn)為是最有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式。污泥土地利用，尤其是在相關(guān)法律法規(guī)及相關(guān)政策完善的情況下，將發(fā)酵后的污泥作為園林綠化、苗圃、土壤改良以及覆蓋土是一種有效的污泥處置途徑。但是污泥農(nóng)用的產(chǎn)品將直接和人類的食物鏈發(fā)生關(guān)系，而目前國內(nèi)外對污泥農(nóng)用的風(fēng)險性研究還不夠深入。目前，我國關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全，對于污泥處置的風(fēng)險研究可用數(shù)據(jù)不充分。
1.3 污泥土地利用美國EPA技術(shù)文件中所提到采用污泥專用處置場（Dedicated disposal site）和污泥專用有效利用場（Dedicated beneficial use site）進(jìn)行污泥處理。污泥專用處置場（Dedicated disposal site）作為污泥土地處置方式的一種，目的是為了獲得最大程度的污泥施用率（可高達(dá)220~900Dt/（ha.a））。由于大量地、重復(fù)地施用污泥，專用處置場上一般不適宜進(jìn)行種植。污泥專用有效利用場（Dedicatedbeneficial use site）則是屬于污泥土地利用的一種形式，但其污泥施用率較其他的土地利用形式高得多（第一年的施用率可高達(dá)150~200Dt/ha）。在污泥專用有效利用場上，通常用來種植不進(jìn)入人類食物鏈的植物，該技術(shù)在我國應(yīng)用不多。
1.4 污泥綜合利用污泥作建材利用是近年來一種新興的污泥回用方法，較農(nóng)業(yè)利用、能源化利用具有經(jīng)濟(jì)效益明顯、無處置殘留物等優(yōu)勢，是污泥資源化處置的一個重要發(fā)展方向。與發(fā)達(dá)國家比較而言，我國在污泥建材利用發(fā)展方面有些落后，雖然在污泥制磚方面的研究確實(shí)不少，但缺乏實(shí)際的工程應(yīng)用。
1.5 焚燒處理污泥焚燒處理法是最徹底的污泥處理方法，污泥干化焚燒是今后我國提倡的方向，尤其是采用有焚燒后余熱干燥污泥體現(xiàn)了節(jié)能減排，循環(huán)經(jīng)濟(jì)的思想。但此方法的缺點(diǎn)也不容忽視，如需要投入大量的基礎(chǔ)設(shè)施資金和運(yùn)行費(fèi)用，還需要消耗大量的能源，而能源價格又不斷上漲，設(shè)施成本和運(yùn)行費(fèi)用昂貴。
2污泥處理技術(shù)目前存在的問題
傳統(tǒng)的污泥的主要處置方式有填埋、焚燒、排海、農(nóng)用等。在國外，西方發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)實(shí)力雄厚、科學(xué)技術(shù)先進(jìn)、其處理程度一般較高。其中，西歐以填埋為主，美、英、北愛爾蘭三國以農(nóng)用為主，而日本主要采用焚燒，而在我國，由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)所限，目前污泥尚無穩(wěn)定而合理的出路，基本還是以農(nóng)肥的形式用于農(nóng)業(yè)。并且大多數(shù)污泥未經(jīng)任何處理就直接農(nóng)用，由此產(chǎn)生地環(huán)境問題直接危及人體健康。為此，我國于1984年頒布并實(shí)施《農(nóng)用污泥中污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-84），這對于污泥農(nóng)用的規(guī)范化起到一定的指導(dǎo)作用。
但是傳統(tǒng)的污泥處理方法都存在一定弊端，且污泥也沒有達(dá)到有效的資源化發(fā)展。污泥排海也并未從根本上解決環(huán)境伺題，同時也造成了海洋污染，對海洋生態(tài)系統(tǒng)和人類食物鏈已造成威脅，受到越來越強(qiáng)烈的反對。
3新工藝流程
3.1 新工藝工作原理利用目前火電廠排放的余熱干化生活污泥以及印染污泥以提高污泥本身的熱值并且減少煙塵中的SO2和粉塵含量，干化后的污泥可以做為電廠發(fā)電的燃料添加劑。工藝采用風(fēng)機(jī)1加速鍋爐尾氣的流動速度以更好的干化污泥，風(fēng)機(jī)2加速了干化污泥后的尾氣的流速，使之及時的排除煙道，保證了煙道的通常。
3.2 新工藝的設(shè)計思路新工藝秉承節(jié)能減排的思想，在減少污泥排放的同時合理利用了污泥的有效熱值，節(jié)約了有限的化石能源――煤。為污泥的資源化利用找到了一條新的途徑，為電廠能源來源找到了新的選擇。
4展望
總結(jié)以上污泥處理方式，普遍存在成本高、處理不徹底等缺陷，受經(jīng)濟(jì)因素影響大，在污泥污染早期時往往不被重視，拖延了時間，污染不斷加重，導(dǎo)致后期更難治理，花費(fèi)更多。新的污泥處理方法――利用鍋爐余熱干化生活污泥用作電廠原料，使得污泥處理有了新的途徑，相信在不久的將來污泥處理定會有新的突破。
