水污染課程設(shè)計---城市污水處理工藝設(shè)計

1、<p>　　《水污染控制工程》課程設(shè)計</p><p>　　2011年 8 月 31 日</p><p>　題 目：城市污水處理工藝設(shè)計</p><p>　院 系：環(huán)境與生物工程學(xué)院</p><p>　專 業(yè)：環(huán)境工程</p><p>　班 級：環(huán)境0801班</p>

2、<p>　學(xué)生姓名：</p><p>　指導(dǎo)教師：</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　長期以來，城市污水處理均以去除有機(jī)物和懸浮物為目的，其工藝為普通活性污泥法．該法對氮、磷等無機(jī)營養(yǎng)物去除效果很差．一般來說*1，氮的去除率只有20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．隨著大量的化肥、農(nóng)藥、洗滌劑等

3、高濃度氮、磷工業(yè)廢水的排出，導(dǎo)致城市污水中N、P濃度急劇增加，從而引起水體中溶解氧降低及水體富營養(yǎng)化，同時影響了處理后污水的復(fù)用．所以，要求在城市污水處理過程中不僅要有效地去除BOD和SS，而且要有效地脫氮除磷．八十年代以來，生物脫氮除磷工藝已成為現(xiàn)代污水處理的重大課題，特別是以厭氧－缺氧－好氧*2*3（Anaerobic－Anoxic－aerobic，簡稱A2／O工藝）系統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝，因其特有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢和環(huán)境效益，越來越受

4、到人們的高度重視。</p><p>　　本設(shè)計中即采用厭氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，即A2／O工藝）對某城市生活污水進(jìn)行處理，日處理能力163000方。出水達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放國家二級標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 設(shè)計總況1</p>&

5、lt;p>　　1設(shè)計任務(wù)及設(shè)計資料1</p><p>　　1.1設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容1</p><p>　　1.2設(shè)計原始資料1</p><p>　　第二章工藝設(shè)計方案的確定3</p><p><b>　　2、設(shè)計說明書3</b></p><p>　　2.1課程設(shè)計任務(wù)3</p&

6、gt;<p><b>　　2.2設(shè)計原則3</b></p><p>　　2.3城市污水處理工藝選擇4</p><p>　　2.4城市污水處理工藝比較6</p><p>　　2.4處理工藝確定7</p><p>　　第三章 改良A2/O工藝8</p><p>　　1常規(guī)A2/

7、O工藝8</p><p>　　1.1常規(guī)A2/O工藝原理8</p><p>　　1.2常規(guī)A2/O工藝缺點8</p><p>　　2改良型A2/O工藝8</p><p>　　2.1取消混合液回流的A2O 工藝8</p><p>　　2.2倒置型A2O 工藝9</p><p>　　2.

8、3 A+A2O 工藝10</p><p>　　2.4TRIZON 工藝10</p><p><b>　　3設(shè)計應(yīng)用11</b></p><p>　　3.1A+A2O 工藝11</p><p>　　3.2取消混合液回流的A2O 工藝11</p><p>　　3.3倒置型A2O 工藝11&

9、lt;/p><p><b>　　4結(jié)語12</b></p><p>　　第四章 主要構(gòu)筑介紹13</p><p><b>　　1格柵13</b></p><p>　　1.1格柵的概念和分類13</p><p>　　1.2常用機(jī)械格柵除污機(jī)及功能特點14</p>

10、;<p><b>　　2沉砂池14</b></p><p>　　2.1沉砂池概念與作用14</p><p>　　2.2沉砂池分類15</p><p><b>　　3初沉池16</b></p><p>　　3.1初沉池（沉淀池）簡介16</p><p>

11、　　3.2分類及簡介16</p><p>　　4A+A2/O工藝反應(yīng)池17</p><p>　　4.1厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池17</p><p><b>　　4.2厭氧池17</b></p><p><b>　　4.3缺氧池17</b></p><p><b>

12、　　4.4好氧池17</b></p><p><b>　　4.5二沉池18</b></p><p>　　4.6污泥濃縮池18</p><p>　　第五章 A+A2/O反應(yīng)池設(shè)計與計算20</p><p>　　1 A+A2/O生物反應(yīng)池20</p><p>　　1.1設(shè)計流量

13、20</p><p>　　1.2設(shè)計計算20</p><p>　　1.3 BOD去除率21</p><p>　　1.4反應(yīng)池容積21</p><p>　　2曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算23</p><p>　　2.1設(shè)計需氧量23</p><p>　　2.2標(biāo)準(zhǔn)需氧量24</p>

14、<p>　　2.3所需空氣動力（相對壓力）25</p><p>　　3曝氣器數(shù)量設(shè)計25</p><p>　　4供風(fēng)管道計算25</p><p>　　第六章 污泥中重金屬去除方法研究展望26</p><p><b>　　1 研究意義26</b></p><p>　　2 國內(nèi)外研

15、究現(xiàn)狀27</p><p>　　2.1 物理穩(wěn)定27</p><p>　　2.2 化學(xué)淋濾28</p><p>　　2.3 生物方法28</p><p>　　2.4 電化學(xué)29</p><p><b>　　3 存在問題29</b></p><p>　　第七章 參

16、考書目30</p><p><b>　　第一章 設(shè)計總況</b></p><p>　　1設(shè)計任務(wù)及設(shè)計資料</p><p>　　1.1設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容</p><p>　　該城市污水處理廠的AAO工藝流程設(shè)計，對流程進(jìn)行詳細(xì)的工藝計算，水力計算，對工程進(jìn)行概算，繪制總平面圖、流程高程圖，單體構(gòu)筑物工藝圖。工藝要求對污水進(jìn)

17、行生物脫氮除磷和大腸桿菌。</p><p><b>　　1.2設(shè)計原始資料</b></p><p>　　1.2.1城市氣象資料</p><p>　　（1）平均氣溫：23 </p><p>　?。?）夏季主導(dǎo)風(fēng)：東南風(fēng)</p><p>　　（3）歷年平均降雨量：750—850mm。</p>

18、;<p><b>　　1.2.2地質(zhì)資料</b></p><p>　　廠區(qū)土層情況良好，地下2米深以內(nèi)為粘土層，2 6.5米為砂粘土，6.5 88米為礫石層。廠區(qū)為地震6級區(qū)。</p><p><b>　　1.2.3設(shè)計規(guī)模</b></p><p>　　污水廠的處理水量按最高日最高時流量，污水廠的日處理量為1

19、6.3萬方。主要處理城市生活污水以及部分工業(yè)廢水，按生活污水量來取其時變化系數(shù)為1.2。</p><p>　　1.2.4進(jìn)出水水質(zhì)</p><p>　　該水經(jīng)處理以后，水質(zhì)應(yīng)符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB 18918－2002</p><p>　　，由于進(jìn)水不但含有BOD5，還含有大量的N，P所以不僅要求去BOD5除還應(yīng)去除不中的N，P，大腸桿菌達(dá)到排放標(biāo)

20、準(zhǔn)。</p><p>　　進(jìn)水PH為7.5。其他見表1：</p><p>　　表2 污水廠設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)對照表</p><p>　　該污水處理廠地勢為南方向北逐漸升高，廠區(qū)地勢平坦，地面標(biāo)高為60.34米（地面高程60.34米），地面坡度9 。</p><p>　　第二章工藝設(shè)計方案的確定</p><p><b&

21、gt;　　2、設(shè)計說明書</b></p><p><b>　　2.1課程設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　1.根據(jù)污水水質(zhì)情況、地形、水文等相關(guān)資料，確定污水處理工藝與污水處理流程；</p><p>　　2.對污水與污泥處理流程中主要處理構(gòu)筑物進(jìn)行工藝計算，確定其型號、數(shù)目與尺寸，以及主要設(shè)備型號和數(shù)量等；</p>

22、<p>　　3.進(jìn)行各處理構(gòu)筑物的總體布置和污水、污泥處理流程的高程設(shè)計；</p><p>　　4.繪制工藝流程圖。</p><p><b>　　2.2設(shè)計原則</b></p><p>　　1.在廢水處理工藝方案的選擇上應(yīng)滿足以下原則：</p><p>　?。?）堅持科學(xué)可靠并借鑒同類廢水處理的工程實踐經(jīng)驗，

23、技術(shù)上力求先進(jìn)，管理方便，操作簡單，無二次污染，維護(hù)量少，可靠程度高；</p><p>　?。?）廢水經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放，減輕對受納水體污染，力求以最少的投入獲得最大的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益；</p><p>　　（3）盡量減少污泥的產(chǎn)生量，力求在系統(tǒng)內(nèi)消化污泥，以減少污泥處理的投資及運(yùn)行費(fèi)用；</p><p>　?。?）盡量采用先進(jìn)可靠的自動化控制系統(tǒng)，提高污

24、水廠管理水平，減少工人的勞動強(qiáng)度。</p><p>　　2.在廢水與污泥處理工藝設(shè)計過程應(yīng)依據(jù)以下原則：</p><p>　?。?）根據(jù)廢水水質(zhì)、水量及其變化規(guī)律來確定設(shè)計參數(shù)，并確保計算過程盡量準(zhǔn)確、詳細(xì)；</p><p>　　（2）在確定工藝設(shè)備時，力求做到質(zhì)優(yōu)可靠、管理方便、操作容易，并使投資、運(yùn)行費(fèi)用較低；</p><p>　?。?）

25、圖紙的繪制與計算書的撰寫格式應(yīng)滿足各項要求。</p><p>　　2.3城市污水處理工藝選擇</p><p>　　處理廠的工藝流程是指在達(dá)到所要求處理程度的前提下，污水處理各單元的有機(jī)組合；構(gòu)筑物的選型是指處理構(gòu)筑物形式的選擇。兩者是相互聯(lián)系，互為影響的。</p><p>　　城市生活污水一般以BOD物質(zhì)為主要去除對象。由于經(jīng)過一級處理后的污水，BOD只去除30％左

26、右，仍不能排放；二級處理BOD去除率可達(dá)90％以上，處理后的BOD含量可能降到20-30mg/L，已具備排放水體的標(biāo)準(zhǔn)*4。</p><p>　　又該城市污水處理廠的方案，既要考慮有效去除BOD5又要適當(dāng)去除N，P故本設(shè)計采用A/A/O法。污水處理工藝流程如圖1所示。</p><p>　　該流程包括完整的二級處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。污水經(jīng)由一級處理的隔柵、沉沙池和初沉池進(jìn)入二級處理的厭氧池

27、缺氧池和曝氣池，然后在二次沉淀池中進(jìn)行泥水分離，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作為回流污泥進(jìn)入二級處理部分，剩余污泥與初沉池污泥進(jìn)入污泥濃縮池，經(jīng)濃縮之后的污泥進(jìn)入脫水機(jī)房加藥脫水，最后外運(yùn)。</p><p>　　圖1 污水處理廠設(shè)計工藝流程圖</p><p><b>　　優(yōu)點：</b></p><p>　?、僭摴に嚍樽詈唵蔚耐矫摰?/p>

28、除磷工藝 ，總的水力停留時間，總產(chǎn)占地面積少于其它的工藝 。</p><p>　　②在厭氧的好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無污泥膨脹之虞，SVI值一般均小于100。</p><p>　?、畚勰嘀泻诐舛雀?，具有很高的肥效。</p><p>　?、苓\(yùn)行中無需投藥，兩個A段只用輕緩攪拌，以保證充足溶解氧濃度，運(yùn)行費(fèi)低。</p><p>

29、;<b>　　缺點：</b></p><p>　　①除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng)P/BOD值高時更是如此 。</p><p>　　②脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限，不宜太高，否則增加運(yùn)行費(fèi)用。</p><p>　?、蹖Τ恋沓匾３忠欢ǖ臐舛鹊娜芙庋?，減少停留時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的

30、現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解 濃度也不宜過高。以防止循環(huán)混合液對缺反應(yīng)器的干擾。</p><p>　　2.4城市污水處理工藝比較</p><p><b>　　工藝流程：</b></p><p><b>　　氧化溝工藝流程圖</b></p><p><b>　　2.4處理工藝確定</b>&l

31、t;/p><p>　　綜合考慮污水水質(zhì)及幾種處理工藝的優(yōu)缺點，A2/O工藝比較突出，但A2/O也存在缺點，查找資料及文獻(xiàn)，決定選擇改良A2/O工藝。（改良后的工藝將在下章進(jìn)行詳細(xì)介紹。）</p><p>　　第三章 改良A2/O工藝</p><p><b>　　1常規(guī)A2/O工藝</b></p><p>　　1.1常規(guī)A2/

32、O工藝原理</p><p>　　由圖4可知，污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)，同時進(jìn)入的還有從二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厭氧環(huán)境條件下釋磷，同時轉(zhuǎn)化易降解COD、VFA為PHB，部分含氮有機(jī)物進(jìn)行氨化。</p><p>　　污水經(jīng)過第一個厭氧反應(yīng)器以后進(jìn)入缺氧反應(yīng)器，本反應(yīng)器的首要功能是進(jìn)行脫氮。硝態(tài)氮通過混合液內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器傳輸過來，通常內(nèi)回流量為原污水的2~4倍，部分有機(jī)物在反硝化細(xì)菌的作用

33、下利用硝酸鹽作為電子受體而得到降解去除。</p><p>　　混合液從缺氧反應(yīng)區(qū)進(jìn)入好氧反應(yīng)區(qū)，混合液的COD濃度基本接近排放標(biāo)準(zhǔn)，好氧反應(yīng)區(qū)除進(jìn)一步降解有機(jī)物外，主要進(jìn)行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝態(tài)氮回流至厭氧反應(yīng)區(qū)，污泥中過量吸收的磷通過剩余污泥排除。</p><p>　　1.2常規(guī)A2/O工藝缺點</p><p>　　進(jìn)入沉淀池的混合液通常需要保持一定的

34、溶解氧濃度，以防止沉淀池中反硝化和厭氧釋磷，但這會導(dǎo)致回流污泥和回流混合液中有一定的溶解氧，回流污泥中存在的硝酸鹽對厭氧釋磷過程也有一定的影響，進(jìn)入二沉池的污水，可能含有大量的硝酸鹽，導(dǎo)致出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。所排放的剩余污泥中，僅有一部分污泥是經(jīng)歷了完整的厭氧和好氧過程，影響了污泥充分吸磷。碳源不足導(dǎo)致氮的去除率不高。</p><p>　　2改良型A2/O工藝</p><p>　　2.1取消混

35、合液回流的A2O 工藝</p><p>　　同濟(jì)大學(xué)的任潔、顧國維等對A2O 工藝進(jìn)行了取消混合液回流的中試,結(jié)果表明,當(dāng)污泥回流比為150 %時對有機(jī)物和氮的去除效果同傳統(tǒng)A2O 工藝的相當(dāng),而除磷效果較優(yōu)。取消混合液回流最初是基于這樣的認(rèn)識:曝氣池在好氧狀態(tài)下也可進(jìn)行一定程度的反硝化,如同氧化溝中進(jìn)行的同步反硝化作用。該工藝的脫氮作用既包括曝氣池中微生物的內(nèi)源反硝化,也包括回流污泥在厭氧區(qū)利用原水中的有機(jī)物為

36、碳源進(jìn)行的反硝化(前者所占比例很小,以后者為主) 。值得注意的是,該試驗采用的污泥回流比較傳統(tǒng)A2O 工藝的大,這應(yīng)是脫氮效果好的主要原因:回流污泥中的硝酸鹽濃度約為混合液中硝酸鹽濃度的1倍左右,對脫氮來講1倍的污泥回流相當(dāng)于2倍的混合液回流。該工藝實際上是將污泥回流和混合液回流合二為一,在流程上有所減化,使得生產(chǎn)運(yùn)行與管理也更直觀、簡單,但其經(jīng)濟(jì)性還值得探討,因為混合液回流泵的揚(yáng)程為9.8kPa ,而污泥回流泵的揚(yáng)程≥49 kPa ,

37、電耗差別顯而易見。該工藝和倒置型A2O工藝異曲同工,原理和流程十分相似:回流污泥首先同原水混合而自然形成一個缺氧區(qū),污泥中的反硝化細(xì)菌利用原水中的有機(jī)物為碳源進(jìn)行反硝化,很快便將回流污泥中</p><p>　　2.2倒置型A2O 工藝</p><p>　　同濟(jì)大學(xué)的張波、高廷耀等對倒置型A2O 工藝(見圖2) 的原理與特點進(jìn)行了試驗研究與理論探索,在污泥回流比為200 %的條件下得到了更好

38、的脫氮除磷效果,對有機(jī)物的去除效果則與傳統(tǒng)A2O工藝相當(dāng)。該工藝的特點是缺氧池位于厭氧池之前。脫氮效果好的原因是:污泥回流比大;缺氧段位于工藝的首端,使得反硝化可優(yōu)先獲得碳源。除磷效果好的原因是:污泥回流比大,且所有回流污泥均經(jīng)歷了完整的厭氧(釋磷) —好氧(吸磷) 過程,使得排放的剩余污泥含磷量更高;缺氧池在前可消除硝酸鹽的不利影響;微生物經(jīng)厭氧釋磷后直接進(jìn)入好氧環(huán)境,其在厭氧條件下形成的吸磷動力可以得到更充分利用。</p>

39、;<p>　　圖5：倒置型A2/O工藝</p><p>　　2.3 A+A2O 工藝</p><p>　　該工藝在傳統(tǒng)A2PO 法的厭氧池之前設(shè)置回流污泥反硝化池,來自二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水進(jìn)入該池(另90 %左右的進(jìn)水直接進(jìn)入?yún)捬醭? ,停留時間為20～30 min,微生物利用進(jìn)水中的有機(jī)物作碳源進(jìn)行反硝化(去除由回流污泥帶入的硝酸鹽),消除了硝態(tài)氮對厭氧釋磷的

40、不利影響,保證了除磷效果。該工藝簡便易行,也可在厭氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。</p><p>　　圖6：A+A2/O工藝</p><p>　　2.4TRIZON 工藝</p><p>　　法國得利滿公司提交的國內(nèi)某工程的技術(shù)方案中推薦了TRIZON 工藝(見圖4)。該工藝的顯著特點是不在污水主流路上設(shè)缺氧區(qū),而是在回流污泥流路上設(shè)污泥活化區(qū),在該區(qū)內(nèi)污泥

41、交替經(jīng)歷缺氧和好氧兩種狀態(tài);第二個特點是污泥活化區(qū)、厭氧區(qū)、好氧區(qū)集中在一個池子內(nèi)(稱為TRIZON 生化池) ,因而占地面積較小;第三個特點是取消了混合液回流。它對生活污水中BOD5、TN、TP的去除效率分別為95%～ 98%、70%～90%、60 %～85%。</p><p>　　圖7：TRIZON 工藝</p><p><b>　　3設(shè)計應(yīng)用</b></p

42、><p>　　3.1A+A2O 工藝</p><p>　　該工藝最早是由中國市政工程華北設(shè)計研究院在山東泰安污水處理廠的設(shè)計中提出的,主要目的是通過在A2O 工藝的厭氧池前設(shè)一個回流污泥反硝化池來去除回流污泥中富含的硝酸鹽,以降低或消除硝酸鹽對厭氧釋磷的影響,從而保證系統(tǒng)的除磷效果。該工藝簡便易行(在厭氧池中分出一格,并對進(jìn)水稍作改動即可) ,目前采用較多。</p><p&

43、gt;　　3.2取消混合液回流的A2O 工藝</p><p>　　取消內(nèi)回流后有機(jī)物、NH3-N及TP去除率明顯上升,TN 去除率(為65 %)略有下降,這與任潔等人的試驗結(jié)論基本一致。該結(jié)果具有重要的工程意義,因為現(xiàn)行的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996) 對TN不作要求(只限制NH3-N) ,新的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)的二、三級標(biāo)準(zhǔn)對TN也不作要求,而一級標(biāo)準(zhǔn)

44、只要求出水TN<15 mg/L (A標(biāo)準(zhǔn))或20 mg/L(B標(biāo)準(zhǔn))。我國城市生活污水中的TN含量一般在40 mg/L左右,若出水水質(zhì)按A標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,則TN去除率只需63 %左右即可,取消內(nèi)回流后TN去除率約下降5% ,完全可滿足要求。因此,該工藝可在現(xiàn)有污水廠和新建的污水廠中推廣。不過該工藝有兩個問題值得探討:一是污泥回流比過大并不經(jīng)濟(jì),如何確定一個較佳的回流比;二是好氧區(qū)的反硝化作用如何量化、TN 去除率怎么確定及反硝化效率怎么

45、控制。</p><p>　　3.3倒置型A2O 工藝</p><p>　　該工藝的內(nèi)回流是否取消取決于經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行習(xí)慣,如取消內(nèi)回流則污泥回流比需相應(yīng)加大。由中國市政工程中南設(shè)計研究院設(shè)計的河南新鄉(xiāng)駱駝灣污水處理廠(規(guī)模為15×104 m3/d) 采用了該工藝,目前已進(jìn)入施工安裝階段。在國內(nèi)最近幾個大型污水處理廠項目的投標(biāo)中,一些設(shè)計院的設(shè)計方案也采用了該工藝。</p>

46、;<p><b>　　4結(jié)語</b></p><p>　　取消混合液回流和倒置A2O工藝在國內(nèi)大規(guī)模的工程應(yīng)用和生產(chǎn)運(yùn)行的實踐尚不多見,并且加大污泥回流比的經(jīng)濟(jì)性還值得進(jìn)一步考慮、比較,所以對這兩種工藝的采用要謹(jǐn)慎。對于執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)(要求脫氮) 的大型城市污水處理廠或出水排入封閉性水域(如滇池) 的城鎮(zhèn)污水處理廠,如采用改良型A2O 工藝則應(yīng)在設(shè)計時保留內(nèi)回流,運(yùn)行時則可根據(jù)水

47、質(zhì)情況再決定是否取消;對于中、小型城鎮(zhèn)污水處理廠而言,如所排放水體的等級較低,則在采用改良型A2O工藝時應(yīng)大膽取消內(nèi)回流,出水水質(zhì)同樣可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　TRIZON 工藝系國外水處理公司開發(fā)的商業(yè)性工藝,國內(nèi)還沒有對其進(jìn)行系統(tǒng)性試驗研究,缺少設(shè)計和運(yùn)行經(jīng)驗,目前還不具備工程應(yīng)用的條件。但該工藝的思路較為新穎(有些類似于傳統(tǒng)活性污泥法的回流污泥再生) ,建議有關(guān)科研、設(shè)計單位進(jìn)行該工藝的系統(tǒng)試驗

48、研究,或者引進(jìn)、消化、吸收,以使其完全國產(chǎn)化,促進(jìn)脫氮除磷污水處理技術(shù)的發(fā)展。</p><p>　　在目前的條件下,如城市污水濃度較高(如北方城市) ,同時又有脫氮除磷要求,建議采用A+A2O工藝。該工藝成熟、可靠,解決了回流污泥中的硝酸鹽對厭氧釋磷的不利影響,不失為一種實用的改良型A2O工藝。如城市污水濃度較低且對氮的排放要求不高時采用A2O工藝要慎重,這時對進(jìn)水水質(zhì)的預(yù)測最好在實測資料的基礎(chǔ)上結(jié)合城市發(fā)展來進(jìn)

49、行,以選擇合適的工藝。在南方城市污水中的BOD5和TN濃度普遍偏低,用常規(guī)活性污泥法處理即可使出水TN達(dá)標(biāo),在這樣的條件下如對磷的排放有要求則采用AO除磷活性污泥法是一種較好的選擇(化學(xué)強(qiáng)化一級處理等工藝另當(dāng)別論)。需要注意的是,該工藝也要采取措施來消除硝態(tài)氮對釋磷的不利影響。</p><p>　　第四章 主要構(gòu)筑介紹</p><p>　　圖8：污水處理流程圖</p><

50、;p><b>　　1格柵</b></p><p>　　1.1格柵的概念和分類</p><p>　　格柵是由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬篩網(wǎng)、框架及相關(guān)裝置組成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物。</p><p>　　格柵柵條間的空隙寬度可根據(jù)清除污物的方式和水泵的要求

51、來設(shè)定，人工清除格柵間隙一般為16～25mm。沉砂池或沉淀池前的格柵一般采用15-30mm，最大為40mm。常用的機(jī)械清渣設(shè)備有三種，即鏈條式、移動式及鋼絲繩牽引式格柵清污機(jī)。</p><p>　　按格柵柵條間距的大小不同,格柵分為粗格柵、中格柵和細(xì)格柵3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機(jī)械格柵和水力清除格柵三種。按格柵構(gòu)造特點不同可分為抓耙式、循環(huán)式、弧形、回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、齒耙式和階梯式等多種形式。格

52、柵設(shè)備一般用于污水處理的進(jìn)水渠道上或提升泵站集水池的進(jìn)口處，主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續(xù)水處理工藝的處理負(fù)荷，并起到保護(hù)水泵、管道、儀表等作用。當(dāng)攔截的柵渣量大于0.2m3/d時，一般采用機(jī)械清渣方式；柵渣量小于0.2m3/d時，可采用人工清渣方式，也可采用機(jī)械清渣方式。</p><p>　　1.2常用機(jī)械格柵除污機(jī)及功能特點</p><p>　　1.鏈條式格柵除泥機(jī)

53、 常用于較深的格柵井，去除水中的漂浮物。由柵條、耙斗、鏈條傳功組成。傳動的機(jī)械、電機(jī)在水面上，格柵兩邊的鏈條帶動耙斗在柵條上上下下往復(fù)工作，可以去除在柵條上的攔截物。用鏈條傳動較穩(wěn)定可靠，維修保養(yǎng)較為方便，根據(jù)工藝要求設(shè)計柵條的間距，可作為粗格柵或細(xì)格柵。</p><p>　　2.一體式三索式格柵除泥機(jī) 常用于城市污水廠中處理粗大的固體懸浮物。由柵條、耙斗、主動鋼絲繩、主傳動機(jī)構(gòu)與差傳動機(jī)構(gòu)組成。在控制系統(tǒng)指令

54、下，主差動機(jī)構(gòu)驅(qū)動耙斗自動交替往復(fù)工作，去除水中的固體懸浮物。</p><p>　　3.回轉(zhuǎn)式格柵除泥機(jī) 它是耙齒配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈，在電機(jī)減速器的驅(qū)動下，耙齒逆水流方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動，當(dāng)耙齒運(yùn)動到設(shè)備的上部時，因槽輪和彎軌的導(dǎo)向作用，使每組耙齒間產(chǎn)生相對運(yùn)動，大部分固體顆?？恐亓β湎?，另一部分靠清掃器的反向運(yùn)動把粘在耙齒上的雜物清除干凈。</p><p>　　該裝置分離效率高、動力消耗少、噪音

55、低，耙齒材料為ABS工程塑料，耐腐蝕，設(shè)備自身具有較強(qiáng)自凈能力，不產(chǎn)生堵塞適宜做細(xì)格柵。</p><p>　　表格一：格柵的柵條間距與截留污物</p><p><b>　　2沉砂池</b></p><p>　　2.1沉砂池概念與作用</p><p>　　污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。污水中的砂如果不預(yù)先

56、沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。最主要的是磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎(chǔ)，故應(yīng)將沉砂池的進(jìn)水流速控制在只能使比重大的無機(jī)顆粒下沉，而有機(jī)懸浮顆粒則隨水流帶起立。沉砂池主要有平流沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池等?，F(xiàn)代設(shè)計的主要有旋流沉砂池。</p>&l

57、t;p><b>　　2.2沉砂池分類</b></p><p>　　沉砂池有平流式、曝氣式和旋流式三種形式。</p><p><b>　　1.平流式沉砂池</b></p><p>　　平流式沉砂池是平面為長方形的沉砂池。沉砂池的主體部分，實際是一個加寬、加深了的明渠，由入流渠、沉砂區(qū)、出流渠、沉砂斗等部分組成，兩端設(shè)有

58、閘板以控制水流。在池底設(shè)置1-2個貯砂斗，下接排砂管。設(shè)計流速為0.15-0.3m/s，停留時間應(yīng)大于30秒。沉砂含水率為60%，容重1.5t/m3。采用機(jī)械刮砂，重力或水力提升器排砂。</p><p><b>　　2.曝氣沉砂池</b></p><p>　　曝氣沉砂池是一長形渠道，沿渠壁一側(cè)的整個長度方向，距池底60-90cm處安設(shè)曝氣裝置，在其下部設(shè)集砂斗，池底有

59、i=0.1-0.5的坡度，以保證砂?；?。由于曝氣作用，廢水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài)，砂?；ハ嗄Σ敛⒊惺芷貧獾募羟辛?，砂粒上附著的有機(jī)污染物能夠去除，有利于取得較為純凈的砂粒。 在旋流的離心力作用下，這些密度較大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度較小的有機(jī)物隨水流向前流動被帶到下一處理單元。另外，在水中曝氣可脫臭，改善水質(zhì)，有利于后續(xù)處理，還可起到預(yù)曝氣作用。 </p><p>　　普通沉砂池截留的沉砂中夾雜有

60、15%的有機(jī)物，使沉砂的后續(xù)處理難度增加，采用曝氣沉砂池，可在一定程度上克服此缺點。</p><p><b>　　3.旋流式沉砂池</b></p><p>　　典型的旋流式沉砂池都為圓型結(jié)構(gòu)，需要處理的污水順著平而直的進(jìn)水渠到達(dá)沉砂池，它使得進(jìn)水的紊流降低至最小。在進(jìn)水渠的末端設(shè)有一個能產(chǎn)生附壁效應(yīng)的斜坡，促使砂粒下沉，并使部分已沉降在渠底的砂粒能順勢滑入沉砂池底。沉

61、砂池的中央設(shè)有軸向的螺旋槳，它在池中形成一定程度的旋流，使水流沿著池壁轉(zhuǎn)動，并被逐漸引導(dǎo)至沉砂池的中央。軸向的螺旋槳再將沉砂池中央的水向上提升，并從出水渠中排出 由于旋流造成的離心力，促使已沉降在池底的砂粒被吸至沉砂池的中央，通過一個環(huán)形孔口跌入底部的儲砂斗中。由于旋流的作用，跌入儲砂斗中的砂粒已被洗去了附著的較輕的有機(jī)物。當(dāng)儲砂斗中的砂粒集聚到一定量時，自動運(yùn)行的砂泵將其提升至脫水設(shè)備處理。</p><p>&

62、lt;b>　　3初沉池</b></p><p>　　3.1初沉池（沉淀池）簡介</p><p>　　沉淀池是應(yīng)用沉淀作用去除水中懸浮物的一種構(gòu)筑物。沉淀池在廢水處理中廣為使用。</p><p><b>　　3.2分類及簡介</b></p><p>　　沉淀池的型式很多，按池內(nèi)水流方向可分為平流式、豎流式

63、和輻流式三種。</p><p>　　平流式沉淀池 由進(jìn)、出水口、水流部分和污泥斗三個部分組成。平流式沉淀池多用混凝土筑造，也可用磚石圬工結(jié)構(gòu)，或用磚石襯砌的土池。平流式沉淀池構(gòu)造簡單，沉淀效果好，工作性能穩(wěn)定，使用廣泛，但占地面積較大。若加設(shè)刮泥機(jī)或?qū)Ρ戎剌^大沉渣采用機(jī)械排除，可提高沉淀池工作效率。</p><p>　　豎流式沉淀池 池體平面為圓形或方形。廢水由設(shè)在沉淀池中心的進(jìn)水管自

64、上而下排入池中，進(jìn)水的出口下設(shè)傘形擋板，使廢水在池中均勻分布，然后沿池的整個斷面緩慢上升。懸浮物在重力作用下沉降入池底錐形污泥斗中，澄清水從池上端周圍的溢流堰中排出。溢流堰前也可設(shè)浮渣槽和擋板，保證出水水質(zhì)。這種池占地面積小，但深度大，池底為錐形，施工較困難。</p><p>　　輻流式沉淀池池體平面多為圓形，也有方形的。直徑較大而深度較小，直徑為20～100米，池中心水深不大于4米，周邊 水深不小于1.5米。廢

65、水自池中心進(jìn)水管入池，沿半徑方向向池周緩慢流動。懸浮物在流動中沉降，并沿池底坡度進(jìn)入污泥斗，澄清水從池周溢流入出水渠。</p><p>　　近年設(shè)計成的新型的斜板或斜管沉淀池。主要就是在池中加設(shè)斜板或斜管，可以大大提高沉淀效率，縮短沉淀時間，減小沉淀池體積。但有斜板、斜管易結(jié)垢，長生物膜，產(chǎn)生浮渣，維修工作量大，管材、板材壽命低等缺點。正在研究試驗的還有周邊進(jìn)水沉淀池、回轉(zhuǎn)配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。 <

66、;/p><p>　　沉淀池有各種不同的用途。如在曝氣池前設(shè)初次沉淀池可以降低污水中懸浮物含量，減輕生物處理負(fù)荷在曝氣池后設(shè)二次沉淀池可以截流活性污泥。此外，還有在二級處理后設(shè)置的化學(xué)沉淀池，即在沉淀池中投加混凝劑，用以提高難以生物降解的有機(jī)物、能被氧化的物質(zhì)和產(chǎn)色物質(zhì)等的去除效率。</p><p>　　4A+A2/O工藝反應(yīng)池</p><p>　　4.1厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池

67、</p><p>　　二沉池的回流污泥和10%左右的進(jìn)水進(jìn)入該池，微生物利用短暫的停留時間和進(jìn)水中的有機(jī)物去除回流中的硝態(tài)氮，保證厭氧池的穩(wěn)定。</p><p><b>　　4.2厭氧池</b></p><p>　　污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)，同時進(jìn)入的還有從二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厭氧環(huán)境條件下釋磷，同時轉(zhuǎn)化易降解COD、VFA為PHB，部分含

68、氮有機(jī)物進(jìn)行氨化。</p><p><b>　　4.3缺氧池</b></p><p>　　污水經(jīng)過第一個厭氧反應(yīng)池以后進(jìn)入缺氧反應(yīng)池，本反應(yīng)池的首要功能是進(jìn)行脫氮。硝態(tài)氮通過混合液內(nèi)循環(huán)由好氧反應(yīng)器傳輸過來，通常內(nèi)回流量為原污水的2~4倍，部分有機(jī)物在反硝化細(xì)菌的作用下利用硝酸鹽作為電子受體而得到降解去除。</p><p><b>　

69、　4.4好氧池</b></p><p>　　混合液從缺氧反應(yīng)池進(jìn)入好氧反應(yīng)區(qū)，混合液的COD濃度基本接近排放標(biāo)準(zhǔn)，好氧反應(yīng)池除進(jìn)一步降解有機(jī)物外，主要進(jìn)行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝態(tài)氮回流至厭氧反應(yīng)區(qū)，污泥中過量吸收的磷通過剩余污泥排除。</p><p><b>　　4.5二沉池</b></p><p>　　接納廢水二級處理的

70、出水，用以去除生物懸浮固體的沉淀池。在此次工藝中，從好氧池流出的混合液在二次沉淀池中進(jìn)行泥水分離和污泥濃縮，澄清后的出水溢流外排，濃縮的活性污泥部分回流至厭氧/缺氧調(diào)節(jié)池，其余作為剩余污泥外排。</p><p>　　整個污水處理系統(tǒng)的處理效能與二沉池的設(shè)計和運(yùn)行是否良好密切相關(guān)。</p><p><b>　　4.6污泥濃縮池</b></p><p&

71、gt;　　污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。經(jīng)濃縮后的污泥近似糊狀，仍保持流動性。 </p><p>　　減少水處理構(gòu)筑物排出的污泥的含水量，以縮小其體積的一種污泥處理方法。適用于含水率較高的污泥。例如活性污泥，其含水率高達(dá)99％左右。當(dāng)污泥含水率由99％降至96％時,污泥的體積可縮小到原來的1/4。為了對污泥有效地、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)一步處理，須先進(jìn)行濃縮。濃縮后的污泥含水率

72、一般為95～97％。污泥濃縮中所排出的污泥水含有大量有機(jī)物質(zhì)，一般混入原污水一起處理；不能直接排放，以免污染環(huán)境。</p><p>　　污泥濃縮的方法有重力沉降法、氣浮法和離心法。</p><p>　　重力濃縮法 采用污泥濃縮池，有連續(xù)式和間歇式兩種。濃縮池的構(gòu)造類似沉淀池,大多采用直徑為5～20米的圓池，內(nèi)設(shè)攪拌機(jī)械作緩慢攪拌。污泥在濃縮池中的停留時間，一般為12小時左右。濃縮池的表面污

73、泥固體負(fù)荷率，視污泥性質(zhì)而不同,初次沉淀池污泥為100～150公斤/(米2·日),活性污泥為20～40公斤/(米2·日)。在濃縮池中,固體顆粒借重力下降,水分從泥中擠出，濃縮污泥從池底排出，污泥水從池面堰口外溢(連續(xù)式)或從池側(cè)出水口流出。</p><p>　　氣浮濃縮法 和重力濃縮法相反，使污泥顆粒附上微細(xì)氣泡而上浮至水面，然后用刮板將濃縮污泥刮入排泥槽，污泥水則從池底流出（見氣浮）。對于顆

74、粒比重僅略大于1的污泥，如活性污泥和需氣消化法的污泥,本法尤為適用。氣浮濃縮常用溶氣氣浮法，設(shè)備有氣浮池、加壓泵、溶氣罐和減壓釋氣器（閥）。溶氣壓力一般為0.3～0.5兆帕。每平方米氣浮池每日處理的固體量，對一般污水污泥為100～200公斤,對活性污泥為25～100公斤。為提高氣浮濃縮效果，亦可投加混凝劑。</p><p>　　離心濃縮法 在專門制造的離心濃縮器中進(jìn)行。利用污泥中固、液比重不同，有不同離心傾向，以

75、分離泥水，達(dá)到濃縮的目的。</p><p>　　第五章 A+A2/O反應(yīng)池設(shè)計與計算</p><p>　　1 A+A2/O生物反應(yīng)池</p><p><b>　　1.1設(shè)計流量</b></p><p><b>　　生活污水 </b></p><p><b>　　工業(yè)

76、廢水 </b></p><p><b>　　總污水量 </b></p><p><b>　　最大設(shè)計流量 </b></p><p><b>　　1.2設(shè)計計算</b></p><p><b>　　1.有關(guān)設(shè)計參數(shù)</b></p>

77、<p>　　1）BOD5污泥負(fù)荷 N=0.17KgBOD5/(KgMLSS*d)</p><p>　　2）回流污泥濃度 Xr=11000(mg/L)</p><p>　　3）污泥回流比 R=90%</p><p>　　4）水力停留時間 HRT為t=8h</p><p>　　5）混合液懸浮固體濃度 </p><

78、p>　　6）混合液回流比 R內(nèi)</p><p>　　NH3-N去除率 </p><p>　　所以混合液回流比 R內(nèi) </p><p>　　1.3 BOD去除率</p><p>　　初沉池對BOD5的去除率取20%，進(jìn)入曝氣池的BOD5的濃度為</p><p>　　S0=200×（1－0.2）=160

79、</p><p>　　計算出水中非溶解性BOD5濃度</p><p>　　所以出水中溶解性BOD5濃度 </p><p><b>　　所以去除率 </b></p><p><b>　　1.4反應(yīng)池容積</b></p><p><b>　　1.有效容積 <

80、/b></p><p>　　2.各段水里停留時間和容積</p><p>　　厭氧:缺氧:好氧=1:1:3</p><p>　　厭氧池水力停留時間 </p><p><b>　　厭氧池容積 </b></p><p>　　缺氧池水里停留時間 </p><p><b

81、>　　缺氧池容積 </b></p><p>　　好氧池水里停留時間 </p><p><b>　　好氧池容積 </b></p><p><b>　　3.校核氮磷負(fù)荷</b></p><p>　　TN負(fù)荷 (<0.05 符合)</p><p>　　T

82、P負(fù)荷 (在0.003-0.006之間 符合)</p><p><b>　　4.剩余污泥</b></p><p>　　假設(shè)初沉池對SS的去除率達(dá)到50%</p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　5.濕污泥量 P取99.4%</p><p><b

83、>　　6.污泥齡</b></p><p>　?。?5 20天 符合）</p><p><b>　　7.堿度校核</b></p><p>　　每氧化 1molNH3-N需消耗堿度7.14mg，每還原1molNO3-N產(chǎn)生堿度3.57mg，去除1mgBOD5產(chǎn)生堿度0.1mg。假設(shè)生物污泥中含氮量以12.5%計。</p&g

84、t;<p>　　每日用于合成的總氮量 </p><p><b>　　即進(jìn)水總氮中有 </b></p><p>　　被氧化的NH3-N </p><p><b>　　所需要脫銷量 </b></p><p>　　需要還原的硝酸鹽含量 </p><p>　　8.反應(yīng)池

85、主要尺寸 </p><p><b>　　反應(yīng)池總?cè)莘e </b></p><p>　　設(shè)反應(yīng)池3組，單組池容積 </p><p>　　有效水深取5m，單組有效面積 </p><p>　　采用5廊道式推流式反應(yīng)池，廊道寬取9m，</p><p><b>　　單組反應(yīng)池長度 </b&

86、gt;</p><p>　　校核 b/h=1.8(滿足b/h:1~2) L/b=9.3（滿足L/b:5~10）</p><p><b>　　超高去0.5m</b></p><p>　　所以 反應(yīng)池總高度H=5+0.5=5.5m</p><p><b>　　2曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算</b></p>

87、;<p><b>　　2.1設(shè)計需氧量</b></p><p>　　OD=去除BOED5需氧量-剩余污泥中的BOD5氧當(dāng)量+NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧當(dāng)量-反硝化脫氮產(chǎn)氧量</p><p><b>　　碳化需氧量 </b></p><p><b>　　硝化需氧量 </b&g

88、t;</p><p>　　反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量 </p><p><b>　　所以 </b></p><p>　　最大需氧量與平均需氧量之比為1.4</p><p>　　去除1KgBOD5的需氧量 </p><p><b>　　2.2標(biāo)準(zhǔn)需氧量</b></p>

89、<p>　　采用鼓風(fēng)曝氣微孔曝氣器，曝氣器鋪設(shè)于池底，距池底 0.5m，淹沒深度5m，氧轉(zhuǎn)移效率EA=20%，計算溫度21oC，將實際需氧量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量</p><p>　　取ρ=1,CL=2mg/L,β=0.95,CS(20)=9.17mg/L,CS(25)=8.38mg/L,空氣擴(kuò)散器出口處絕對壓力 </p><p>　　空氣離開好氧反應(yīng)池的百分比 </p&g

90、t;<p>　　好氧反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度 </p><p>　　相應(yīng)反應(yīng)池最大時標(biāo)準(zhǔn)需氧量</p><p>　　好氧反應(yīng)池平均時供氧量 </p><p><b>　　最大時供氧量 </b></p><p>　　2.3所需空氣動力（相對壓力）</p><p><b>　　

91、3曝氣器數(shù)量設(shè)計</b></p><p>　　按供氧能力計算所需曝氣器數(shù)量 </p><p>　　采用微孔曝氣器，工作水深5m，在供風(fēng)量1-3m3/(h*個)時，曝氣器氧利用率EA=20%，服務(wù)面積0.3-0.75m2，充氧能力qc=0.14KgO2/(h*個)，則 </p><p>　　以微孔曝氣器服務(wù)面積進(jìn)行校核 ,符合要求。</p>

92、<p><b>　　4供風(fēng)管道計算</b></p><p>　　供風(fēng)干管采用換裝布置</p><p><b>　　流量 </b></p><p><b>　　流速 10m/s</b></p><p><b>　　管徑 </b></p>

93、;<p>　　所以取管徑DN800mm</p><p>　　單側(cè)供氣（向單側(cè)廊道供氣）支管</p><p><b>　　V=10m/s</b></p><p>　　所以 DN取500mm</p><p>　　第六章 污泥中重金屬去除方法研究展望</p><p><b>　　

94、1 研究意義</b></p><p>　　隨著工業(yè)迅速發(fā)展,城市和郊區(qū)人口急劇膨脹,我國的廢水排放量日益增多,污泥的產(chǎn)出量也迅速增加。據(jù)國家環(huán)保局資料,1999年到2011 年,我國城市污水處理廠的數(shù)量增加了347座,現(xiàn)有污水處理廠約427座,污水處理能力約113.6億m3/a。污泥中除含有豐富的有機(jī)物質(zhì)和礦質(zhì)養(yǎng)分外,還含有一些難降解的有機(jī)物、病原菌、寄生蟲卵及重金屬等有毒有害物質(zhì),如處理不當(dāng)極易造成

95、二次污染。隨著污泥數(shù)量的增加,污泥再利用以及其中重金屬等有害物質(zhì)的環(huán)境污染問題已成為世人廣泛關(guān)注的熱點。因此, 如何避免二次污染、妥善、經(jīng)濟(jì)地處置或利用污泥是一個值得研究的課題。</p><p>　　20世紀(jì)90年代以來,世界各國污泥處置的發(fā)展趨勢是棄用投海、地下填埋、焚燒、污泥材料化利用和農(nóng)業(yè)利用,前幾種方式由于場地限制、費(fèi)用昂貴和造成二次污染等原因而難以為繼或被禁止,而農(nóng)業(yè)利用則日趨廣泛,英國、美國、瑞士和荷

96、蘭等國家城市污泥的農(nóng)業(yè)利用率達(dá)50%以上。污泥中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和植物生長所需的氮、磷和鉀等營養(yǎng)物質(zhì),經(jīng)過無害化處理的污泥能夠改良土壤結(jié)構(gòu),提高土壤肥力,促進(jìn)作物的生長,而且城市污泥與肥料混施更能起到培肥效果。因此,農(nóng)業(yè)利用是城市污泥處置中的一種經(jīng)濟(jì)有效的出路。但是城市污泥含有大量的有毒有害物質(zhì)及各種病源微生物等􀀂尤其是一些毒性極強(qiáng)的重金屬元素,一旦進(jìn)人土壤,并在土壤中累積、遷移以及通過生物傳遞作用而對整個生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生

97、危害,威脅人們的身體健康。發(fā)生在日本的由汞污染引起的“水誤病”和由錫污染引起的“骨痛病”事件就是見證。雖然隨著我國對污水排放重金屬指標(biāo)的嚴(yán)格控制,污泥中重金屬含量呈下降趨勢,但這并不意味著我國城市污泥直接農(nóng)用不會導(dǎo)致重金屬污染。大量研究表明長期使用污泥可導(dǎo)致重金屬在土壤中富集,富集的重金屬可在土層中發(fā)生遷移,既有可能污染地下水資源,又可被植物吸收富集,進(jìn)而通</p><p><b>　　2 國內(nèi)外研究現(xiàn)

98、狀</b></p><p>　　早期的有關(guān)國內(nèi)外城市污泥中重金屬處理研究方面, 主要集中在重金屬的穩(wěn)定化方面, 但這種方法并不能降低污泥中重金屬的總體含量。后來又有了污泥中重金屬的去除技術(shù), 主要包括, 這種方法能從總量上減少重金屬的含量。前者主要包括物理穩(wěn)定> 后者主要包括：化學(xué)淋濾、生物方法、電化學(xué)方法。下面就上述幾種技術(shù)的原理、優(yōu)缺點及應(yīng)用狀況做一簡述。</p><p&

99、gt;<b>　　2.1 物理穩(wěn)定</b></p><p>　　國內(nèi)外有關(guān)城市污泥中重金屬處理研究方面,早期的研究主要集中在重金屬的穩(wěn)定化方面。即添加一定的鈍化劑或化學(xué)制劑改變城市污泥中重金屬的存在形態(tài)。通常有以下幾種方法：水泥固化法、石灰固化法、熱塑固化法、玻璃化技術(shù)、自膠結(jié)固化技術(shù)等。Zorpas等在堆肥過程中用0%-30%斜發(fā)沸石用作膨脹物質(zhì),研究堆肥前后重金屬形態(tài)與含量變化,發(fā)現(xiàn)隨著

100、天然沸石（斜發(fā)沸石）用量的增加堆肥中重金屬濃度將下降。李潤東等通過硫化床焚燒試驗發(fā)現(xiàn)添加NaCl導(dǎo)致大多數(shù)重金屬的固化率降低, 對Ni而言, 其影響并不顯著。孫穎等采用石灰作為藥劑對污泥樣品進(jìn)行穩(wěn)定化試驗發(fā)現(xiàn)高含量且主要以不穩(wěn)定狀態(tài)存在的重金屬效果較好。李國學(xué)、李端等研究表明添加鈍化劑均使重金屬元素的可利用態(tài)降低。陳宏等研究發(fā)現(xiàn)適宜的化學(xué)添加劑能夠降低或明顯降低土壤重金屬的植物可利用性,也能夠降低重金屬在植物體內(nèi)的富集。盡管這些措施使得

101、重金屬的有效態(tài)和植物可利用態(tài)減少,但這只是化學(xué)形態(tài)上的變化, 總量上沒有變動。</p><p><b>　　2.2 化學(xué)淋濾</b></p><p>　　由于污泥重金屬的穩(wěn)定化并不能從根本上解決重金屬的危害問題,因此有學(xué)者提出了用化學(xué)方法去除污泥中的重金屬。原理是通過向污泥中添加化學(xué)藥劑,提高污泥氧化還原電位Eh和降低其Ph值,從而使污泥中重金屬由不可溶態(tài)的化合物向可

102、溶態(tài)的離子態(tài)轉(zhuǎn)化。氯化作用、離子交換作用、酸化作用、鰲合劑和表面活性劑的絡(luò)合作用,均可使難溶態(tài)的重金屬化合物形成可溶解的重金屬離子或絡(luò)合物。最常用的化學(xué)試劑是硫酸、鹽酸、硝酸和有機(jī)絡(luò)合劑,不同的重金屬要選擇不同的化學(xué)試劑。大量的研究發(fā)現(xiàn)采用不同的化學(xué)試劑在適宜的Ph值、污泥固體濃度、重金屬種類等條件下, 重金屬的去除取得了很好的效果,處理后污泥重金屬含量基本符合農(nóng)用標(biāo)準(zhǔn)。盡管在一定條件下利用化學(xué)方法剔除污泥中的重金屬效果良好,而且淋濾過

103、程所花的時間也較短,然而此方法在酸化污泥階段需消耗大量的酸,中和淋出液中的酸又要消耗大量的石灰,成本較高且殘留的藥劑會降低污泥的肥料價值。</p><p><b>　　2.3 生物方法</b></p><p>　　與化學(xué)淋濾法相比,近些年發(fā)展起來的微生物方法,在費(fèi)用和保存肥料價值方面都略優(yōu)于化學(xué)法。國內(nèi)外許多學(xué)者對采用微生物方法降低城市污泥中重金屬含量做了大量的試驗研

104、究。原理是通過細(xì)菌對污泥中鐵和硫的氧化作用,使污泥中氧的還原電位升高Ph值降低,從而使重金屬發(fā)生溶解,然后采用直接或間接淋濾法將溶解的重金屬淋濾出來,從而降低重金屬含量。用于污泥生物浸濾的微生物是氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌,它們屬于化學(xué)自養(yǎng)菌, 能在還原態(tài)的硫化物獲得能量。Blais等對這兩種細(xì)菌進(jìn)行分離、培養(yǎng)、觀察后得知這兩種硫細(xì)菌為VA-7和VA-4。這樣就可以對污泥進(jìn)行預(yù)酸化,而只要向污泥中投加單質(zhì)硫使VA-7、VA-4大量繁殖

105、,使污泥中重金屬在酸性環(huán)境下浸出。有人研究使用分離出來的本土鐵氧化細(xì)菌來去除厭氧消化污泥中的重金屬,取得了較好的效果。周順桂和周立祥等人對運(yùn)用生物淋濾去除污泥重金屬技術(shù)做了大量的研究,通過對污泥進(jìn)行預(yù)處理,酸化并投加物料,在污泥中繁殖了大量的氧化亞鐵硫桿菌和氧化硫硫桿菌,在其作用下,污泥中的難溶性金屬硫化物被氧化成金屬硫酸鹽而溶出,通過固液分離即達(dá)到去除重金屬的目的。周立祥、周順貴、華玉妹等又研究了不</p><p&

106、gt;<b>　　2.4 電化學(xué)</b></p><p>　　鑒于以上污泥中重金屬去除方法存在的問題,一些學(xué)者又發(fā)明了電化學(xué)方法。電化學(xué)方法主要是利用外加電場作用于被處理對象,使其內(nèi)部的一些物質(zhì)如礦物顆粒、重金屬離子及其化合物、有機(jī)物等在通電的條件下發(fā)生一系列的復(fù)雜的電化學(xué)反應(yīng), 通過電激發(fā)、電化學(xué)溶解、電遷移作用等使一些重金屬在陰極聚積,積累的組分在“元素接收器”的溶液中,以容器底部沉淀或

107、聚積在金屬桿上的形式析出,并加以回收。其中動電力學(xué)技術(shù)備受關(guān)注,該技術(shù)的基本方法是在固體/液相系統(tǒng)中插人電極,通以直流電,固體中的污染物在電場作用下,發(fā)生氧化還原反應(yīng),并遷移、富集于電極區(qū),從而達(dá)到去除其中污染物的目的,具有試劑用量少、安裝方便、操作簡單、能耗低和修復(fù)徹底等優(yōu)點。動電修復(fù)彌補(bǔ)了生物修復(fù)、植物修復(fù)、和化學(xué)修復(fù)等的不足。Casagrande就開始應(yīng)用動電力學(xué)技術(shù)對粘土進(jìn)行脫水；80年代該技術(shù)開始應(yīng)用于土壤重金屬污染修復(fù)的研究

108、,并在90年代得到迅速發(fā)展,美國、荷蘭和日本等發(fā)達(dá)國家利用動電力學(xué)技術(shù)去除土壤中重金屬污染物已在實驗室研究和中試規(guī)模應(yīng)用中取得成功。我國清華大學(xué)的劉錚和中國科學(xué)院南京土壤研究所的周東美在動電修復(fù)土壤重金屬污染物方面開展了工作, </p><p><b>　　3 存在問題</b></p><p>　　綜觀國內(nèi)外污泥中重金屬去除技術(shù)的研究現(xiàn)狀,存在以下幾方面的問題或不足。

109、穩(wěn)定化技術(shù)治標(biāo)不治本,只是使重金屬的有效態(tài)和植物可利用態(tài)減少,總量上沒有變動,潛在風(fēng)險仍較大?；瘜W(xué)方法在酸化污泥階段需消耗大量的酸,中和淋出液中的酸又要消耗大量的石灰,成本較高且殘留的藥劑會降低污泥的肥料價值。微生物方法耗酸量大,且去除大部分重金屬后的污泥往往酸度較高,須進(jìn)行中和后才可以農(nóng)用,所采用的細(xì)菌適應(yīng)性比較差,從氧化亞鐵硫桿菌/氧化硫硫桿菌產(chǎn)出的硫酸鹽也會污染土壤。國內(nèi)外基于動電力學(xué)技術(shù)的基本原理及其控制措施開展污泥中的重金屬污

110、染物去除研究至今尚少見報道。</p><p><b>　　第七章 參考書目</b></p><p>　　【1】《環(huán)保設(shè)備——原理、設(shè)計、應(yīng)用》 鄭銘主編 化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　【2】《誰污染控制工程》第三版 高廷耀、顧國維、周琪主編 高教出版社</p><p>　　【3】《水工藝處理技術(shù)與設(shè)計》 韓劍宏主編