導語：如何才能寫好一篇污泥處理的形式，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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論文摘要：作為一個先決條件，污泥至少應當是穩定的，在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標：病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。

1 污泥處理的思路

由于城市污水和工業污水收集率的提高和污水處理效率的改進（如化學法除磷可使污泥量增加30%），使得在世界范圍內污泥總量急劇增加。

土地應用仍是污泥處置中可持續發展的一條出路，主要取決于如下因素：

碳和營養物的回用；

周圍有無農業用地及其距離；

低投入和運行花費；

嚴格的法律規定和控制程序以保證污泥安全和有肥效。

然而，根據實際情況或當地規定，污泥生產者在土地應用前不得不進行高級，更昂貴的處理以滿足進一步的要求，如堆肥、高溫消化處理或高溫消毒。

但是，很大一部分污泥因為顯而易見的原因不能用于農業，如微污染物、病菌超標或缺乏肥效、距離太遠等等。有時也可能由于公眾的不信任而不被接受。這樣，污泥或被填埋或通過高溫氧化硝毀。

2 污泥處理的可持續性戰略

在進行任何技術研究之前，應先對公眾是否接受進行評估。即使是從技術、成本和環境影響方面來講都是最好的處理方法，也可能由于沒有很好的向公眾進行解釋而遭到否定。不管最終處理方法是什么，能確定的是將來的處理應是安全、環保（保護人和動植物）并且應當增值（物質和／或能源的回收）。為了這些目的，污泥處理應減小污泥體積，改進污泥質量，減少有害物的排放。

本文將簡介一些重要工藝，以滿足運營者的需要，并且其中涉及到其他技術或法規約束問題。

2.1 土地應用的可持續發展戰略

為一個先決條件，污泥至少應當是穩定的，在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標：病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。

生物處理。利用生物工藝處理揮發性污泥。如厭氧消化（AD）、自養好氧消化（ATAD）工藝。

化學處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如酸性亞硝酸鹽SAPHYRTM工藝。

物理處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如污泥焚燒。

這些工藝大部分都有穩定和消毒，但是消毒的程度取決于一些參數如HRT（水力停留時間）或化學投加量。

顯然熱氧化工藝遠遠超出了污泥穩定、消毒和巴氏消毒的要求。因為有機物被完全或幾乎完全消解。

污泥的生物穩定

液態（濃縮后）：消化

我們最熟悉的是傳統的污泥處理方法——消化，它可以減少產泥量。無論好氧或厭氧，它都涉及到很多的能量。目前多數較大的處理廠或地區污泥中心都是采用該種方法，此種工藝在數量上還是領先的。同時，其他一些操作或在消化前或在消化后，也提供了強化的處理能力。

附著態污泥（脫水后）：堆肥

堆肥是現有的唯一可以把污泥從廢物變成產品的工藝，并被很多嚴格規定或標準認可。因為污泥變成一種新產品，容易操作（可堆積）而無味，消毒良好并且較干燥。這種工藝越來越流行。另一方面，由于它不減少最終的體積，需要很大的占地面積和較多人員。而且，為了滿足新規定中（臨時EU標準或EPA A級）關于消毒和氣味的要求，與傳統的“粗糙”工藝如曝氣靜態堆相比，需要更先進的工藝如“攪拌式反應廊道”，它影響最終的運行費用。

這個工藝主要是通過一個移動的輪子攪拌并推動混合物，同時鼓風機在曝氣，加速的生物降解產生一個均勻的泥堆。總的停留時間可以減小到2周，消毒效果非常好。

污泥的化學穩定。污泥的化學穩定主要是通過一個投加裝置對待穩定污泥投加化學藥劑，以防止發酵和氣味。大計量投加可使病原體衰減。這種工藝一般投資便宜并且容易操作。但是，泥量不會減少，并且運行費用較高。

這兩種工藝不相互排斥，填埋土地的性質決定著工藝的選用：如果土壤是酸性的，則可以選擇加石灰，但如果土壤是堿性的，則SAPHYRTM工藝可能更適合，因為它操作簡單，運行費用省。

污泥的物理穩定——加熱干燥。加熱干燥主要是通過熱驅動力除去剩余的自由水和鍵連接水。根據加熱的媒介的不同，加熱干燥可分為兩可分為兩種：一種是氣態在高溫和湍流狀態下流過干燥器（直接加熱），一種是用加熱液體（通常是蒸汽或加壓的水）傳遞熱量給污泥，通過干燥器的加熱壁（間接干燥）。加熱干燥的目的是使到達下游的污泥具有焚燒的熱持續性（一般30～35%）或者是容易處理和儲存的干燥污泥（60%）。如果要達到長時間的穩定（幾個月），干固體含量應達到90%或更多（最終干燥），而且顆粒的狀態也是容易操作使用的（包括農田應用）。另一個最終干燥的優點是它可以方便的面對各種最終的處理方法，如農田應用、焚燒后用于水泥生產、或城市垃圾焚燒。它的缺點：第一是運行費用高，尤其是能源消耗，一般在熱干燥中，每蒸發一噸水需要3400MJ的熱量。但在脫水步驟中，除去一噸水只要6MJ（電能）；第二需要較多工作人員來清除死角中的粉末以防止火災。

2.2 可持續性熱氧化戰略

焚燒。流化床焚燒爐（FBF）就工藝性能來講，被證明是焚燒污泥最好的方法（湍流方式，燃燒后高達850度的溫度）。而且它運行可靠（在爐內沒有轉動部分）。在40年的時間里，威望迪公司已經在全世界范圍內建造了幾十座流化床焚燒爐（如歐盟、俄羅斯、土耳其）。

通常，在穩定狀態不需要添加額外的燃料，熱平衡的持續性是可以達到的。如果污泥的熱值LCV太低（如低揮發性固體和/或固體含量），尾氣/氣熱交換器應該足夠大以增加風室的溫度。如果達不到（如延時曝氣的污泥含20%DS），則需要在前面加熱干燥。

關于干灰的處置，對于沒有工業污染的純市政污泥，重金屬不是問題。因為灰是以氧化物形式存在，他們滲透性不強，所以可以回用作水泥，用于工業和道路建設。

最后的副產物是酸步驟的清除。由于重金屬的污染，他們只能填埋在特殊的地方，但數量很小。

與城市固體廢物共同焚燒。為了減少投資，城市垃圾和市政污泥通常用一個焚燒爐。通常，一個人口當量每天產生150～250克的脫水后粘性污泥和1～3公斤的垃圾。根據焚燒爐的設計，可以通過10～25%（泥／垃圾）的粘性污泥來控制爐子的溫度。為了達到最優化的燃燒，并且不會由于未燃燒的有機污泥污染熟料， 可以用處理能力為1m3/h的 PyromixTM 設備，通過壓縮空氣把污泥轉成滴狀污泥。實際上，這種運行方式只有在污水廠離城市垃圾焚燒爐較近時有利，否則處理運輸的費用將很高。此時污泥只在系統需要時作為控制流使用。

濕式空氣氧化法。威望迪水務系統研發的ATHOSTM設備在“中性”溫度（240度）和壓力（45巴）條件下被證明是高效的。80%的總COD被氧化，剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后續脫水步驟，廢氣沒有毒性，固體礦物副產品包含重金屬是以一種不可滲透形式存在的。它們可以用于道路建設。而且液態部分，含有可生物降解的COD，可以很方便的用作污水廠的反硝化的碳源。

污泥中的有機氮先降解成可溶性的氨。這些氨，部分被吹脫后通過催化反應轉換成氮氣進入大氣。

結論

激烈的競爭、嚴格的規范和環境保護的需要要求不斷開發新的工藝或用更為有效的工藝。對一個具體的項目，通過對工藝的合理選用可以滿足用戶的要求，需要考慮的是該工藝要能保護環境，造福于人，要能優化物質和能源的回收利用，以達到可持續性的發展的目的。

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關鍵詞：探究性；三維虛擬實驗

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）02-0055-04

探究性三維虛擬實驗設計的理論基礎

1.認知主義學習理論

認知主義學習理論把學習看作對信息進行主動選擇和理解的過程，認為人的認知過程實際上是一個信息加工過程，知識不是由外界刺激直接給予的，而是外界刺激和認知主體內部心理過程相互作用的結果。采用三維虛擬實驗進行教學，認知對象從傳統的與現實世界打交道，變成與虛擬世界進行交互，從而產生了一種新的認知方式。因此設計三維虛擬實驗時，必須從學生的認知心理出發，注重學生的具體經驗和對情境的了解，使學習者新舊知識之間的同化能順利完成，最終促進自己的認知發展。

2.情境學習理論

情境學習理論認為，特定的知識應該在特定的情境中去學習，學習是一個社會性過程，知識在這個過程中由學習者與周圍環境相互作用共同構建。情境學習理論強調學習者應經歷社會真實情境，通過實際活動使其在真實情境中學習知識、技能和策略，對知識做合理的解釋并能靈活運用知識。因此，設計三維虛擬實驗時，必須創設實驗過程所需要的各種情境，為學生主動探究提供環境支撐。

3.建構主義學習理論

建構主義認為，學習是建構內在心理表征的過程，學習者以已有的經驗為基礎，通過與外界的相互作用來建構新的理解，學習者知識的獲得是個體與外部環境交互的結果。因此，設計三維虛擬實驗時，必須提供靈活的交互方式，同時為學習者提供豐富的資源和工具，方便學生進行科學的探究活動，有效建構自己的知識。

中學物理探究性三維虛擬實驗設計

1.設計原則

直觀性：三維虛擬實驗設計要為學習者提供逼真的實驗環境，增加學生者親身體驗的經歷。由于操作步驟復雜、觀測過程漫長、實驗儀器昂貴等原因而無法完成的實驗要逼真模擬，實驗現象抽象和微觀的就要突破時空限制轉變為直觀呈現，實驗過程不能及時控制的要設計關鍵現象模擬情境，使學習者在虛擬環境下，便于觀察物理現象，更好地理解和掌握實驗原理。

交互性：三維虛擬實驗設計要為學習者提供更多交互的環節和實時的反饋，方便學習者選擇實驗設備、操作實驗儀器、設置實驗條件、改變實驗參數。使學習者在虛擬環境下，按照自己的學習特征、學習進度和學習方式進行主動探究。

開放性：三維虛擬實驗設計要為學習者提供可以自主設計實驗的學習資源和工具，使學習者能夠按照自己的興趣自由地設計實驗方案、演示實驗效果，并提供及時的反饋。

趣味性：三維虛擬實驗設計要為學習者提供能夠激發好奇心和求知欲的實驗過程和現象，能夠吸引學生的注意力，給學習者悅趣的體驗，激發其學習物理的興趣。

2.設計過程

（1）實驗類型和主題的設計

按照實驗內容分為：聲音類、光學類、電路類、電磁類、理學類、能量類。本研究從眾多實驗中選擇了部分實驗進行開發仿真，具體包括真實實驗中不易觀察的實驗、真實實驗中不易控制的實驗兩類。

（2）虛擬實驗模塊設計

探究性三維虛擬實驗共包括實驗介紹、實驗操作、實驗提示、實驗評價四個模塊。其中，實驗介紹包括儀器介紹和內容介紹。儀器介紹闡述虛擬實驗中用到的關鍵儀器的功能、使用方法等。內容介紹闡述實驗目的、實驗原理等；實驗操作是虛擬實驗的核心部分，通過分析該階段學生的認知結構，設計交互式的用戶界面和探究性實驗環節，學生根據實驗原理和步驟，在三維虛擬實驗場景中對相關實驗儀器進行操作，完成實驗；實驗提示是指對實驗中容易出錯的地方為學生提供必要的幫助；實驗評價是根據具體的實驗要求，對學生的實驗操作結果進行評價。

中學物理探究性三維虛擬實驗的實現

1.主要開發工具的選擇

探究性三維虛擬實驗的實現主要包括虛擬實驗場景、各種實驗儀器設備的三維建模，以及提供探究活動的虛擬現實交互體驗的開發，用到的開發工具主要包括三維建模工具3ds Max和虛擬現實開發工具Unity 3D。

（1）3ds Max

3ds Max是Autodesk公司開發的基于PC的三維動畫制作、編輯、播放與三維建模和渲染軟件。它具有易于使用、功能強大、性價比高等優點，是許多個人和公司用戶首選的三維建模與動畫軟件。3ds Max被廣泛應用于廣告、影視、游戲開發、計算機藝術、角色動畫、工業設計和輔助教學等諸多領域。

（2）Unity 3D

Unity 3D是由Unity Technologies公司推出的一款強大的3D跨平臺游戲引擎，包括圖形、光照、音頻、渲染、物理和網絡等多方面的引擎支持，目前已不僅僅局限于游戲開發，而成為強大的綜合性虛擬現實開發工具，在虛擬漫游與實時設計、虛擬現實交互體驗、人體數字化展示等領域都得到有效應用。

2.開發流程

三維虛擬實驗的開發步驟為：①三維虛擬實驗場景、實驗儀器的建模；②分析學生的心理和認知結構，設計探究環節；③設計交互界面，實現實驗的交互操作；④測試虛擬實驗，進行調試和優化；⑤虛擬實驗。

3.探究性三維虛擬實驗的開發

（1）實例1：布朗運動

①實驗設計思路：布朗運動是由微觀分子間做無規則運動而形成的。在現實生活中，難于操作，不易觀察，只有借助顯微鏡才能觀察，使得學生缺乏創造力和空間想象力。而在三維虛擬實驗中可以克服這些不足，利用Unity 3D提供的物理引擎，可以很好地模擬微觀分子的無規則運動。本實驗通過設計交互式的界面接口，使學生可以通過控制溫度變化或調整微觀分子大小，模擬微觀分子的運動變化情況，從而使實驗者更好地理解布朗運動。

②虛擬實驗場景和實驗器材的三維建模。實驗采用3ds Max對三維仿真實驗中用到的模型進行構建，主要包括實驗桌、實驗儀器，實驗主界面如下頁圖1所示。

③虛擬仿真實驗的實現。本實驗提供了兩個觀察角度，即宏觀和微觀，宏觀角度用來展示實驗前的狀況；微觀角度用來展示微觀粒子的運動狀況，通過使用攝像機效果，使得觀察者能夠清晰地看到微觀世界中分子的無規則運動情況，實驗操作界面如下頁圖2所示。

下面詳細介紹微觀角度下實驗的實現過程。首先，學生點擊微觀按鈕后，攝像機被激活顯示，同時向液體分子拉近，這時出現圖2所示的界面，屏幕下方出現對應的滑動條用于控制條件，一種是溫度變化，一種是分子大小變化。這里用到了NGUI插件里的Tween Position動畫。其次，液體分子的無規則運動模擬是用Unity自帶的碰撞檢測函數來實現的。當分子之間相互碰撞時，會觸發自身的碰撞檢測，從而受到一個反向作用力被反彈回去。當多個分子發生碰撞時，它們的運動就會變得毫無規律，從而形成了無規則運動。

（2）實例2：光的反射與折射

①實驗設計思路：光的反射與折射定律探究的是光從一種介質照射到另一種介質時發生傳播方向改變的光學現象。在現實生活中，為了確保實驗的準確性和靈活性，特別要保證三線共面，需要實驗操作細致，入射角、反射角、折射角的測量也很費時，且不易控制。而在三維虛擬仿真實驗中可以克服這些不足，利用Unity 3D可以很好地模擬光線的反射、折射現象，以及入射角、反射角、折射角之間的關系。

②虛擬實驗場景和實驗器材的三維建模。本實驗采用3ds Max對三維仿真實驗中用到的模型進行構建，主要實驗儀器如圖3所示。

③虛擬仿真實驗的實現。本實驗用來展示入射角變化時，反射角、折射角的變化情況，通過圓盤上的刻度標定，能夠隨時讀出確切的值，實驗者能夠清晰地看到入射角、反射角、折射角的關系，實驗操作界面如圖4所示。

結束語

新技術、新媒體的發展對傳統教育教學改革具有推動作用，利用虛擬現實技術設計并實現初中物理探究性三維虛擬實驗，能夠有效改進傳統中學物理實驗教學的不足，為學生進一步理解基本概念、掌握實驗規律和實驗原理，提供了主動探究的環境，對學生創新思維的培養具有重要價值，對探索信息技術環境下中學實驗教學新方法具有重要意義。

參考文獻：

[1]馬發揮，李獻業，鐘永江，陳紅珍.初中物理虛擬實驗室教學模式研究[J].中國信息技術教育，2010（9）：48-50.

[2]姬洪強.《現代教育技術》虛擬實驗室的設計與實現[D].金華：浙江師范大學，2009.

[3]張秀敏.仿真實驗室在初中物理虛擬實驗中的應用[J].中國教育技術裝備，2015（11）：158-159.

[4]張林譽.初中物理虛擬試驗系統的設計與實現[D].武漢：華中師范大學，2013.

[5]徐一帆.基于虛擬現實的中學物理仿真實驗的設計與實現[D].長沙：湖南大學，2013.

[6]單美賢.虛擬試驗系統的分類研究[J].現代教育技術，2011，21（10）：117-120.

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關鍵詞：活性污泥 混凝法 高含鹽染料廢水

高含鹽染料廢水由于含鹽量高，用單一方法不宜使廢水達到國家有關排放標準，而采用電解方法雖然省時省力、去除效果好，但因耗電量巨大，處理中產生大量氯氣等有害氣體，所以不宜應用于大型工程中[1]。

活性污泥法處理污水是一種好氧生物處理方法。由于這種方法具有高凈化能力，因而得到廣泛應用[1]。混凝是用來去除水中無機或有機膠體懸浮物的一種方法。可除去固體懸浮物、膠體、可濾性重金屬鹽、有機物、油類及顏色等。

為了達到一個經濟又實用的最佳結合點，本實驗首先用活性污泥馴化法處理一段時間后，再用混凝法處理，能有效降低廢水的COD值和色度，而且有效節約開支，省時省力。

1 實驗部分

1.1 模擬含鹽染料廢水配制

采用酸性紅B染料和氯化鈉配制。廢水中酸性紅B濃度為200mg/L，含鹽濃度為4.0×104 mg/L。

1.2 活性污泥制備

取污水處理廠的原活性污泥。約按原活性污泥：水=1：5的比例制備。取400mL 活性污泥于1000mL大燒杯中，不停曝氣，待用。

1.3 活性污泥的馴化[2]

1.3.1 馴化步驟

向上述連續曝氣24小時的1000mL大燒杯中加入10mL高含鹽染料廢水。5小時后，再向其中加入20mL廢水。（第一天共加入30mL廢水）經過18小時后，加入20mL廢水。繼續過5小時后，再加入20mL廢水。（第二天共加入40mL廢水）第三天加入30mL廢水。至此共加入廢水100mL。用滴管取少量水樣進行鏡檢。從第四天開始，每天分上、下午各加入25mL廢水，至累計加入200mL、300mL、400mL時，各鏡檢水樣一次。至第九天，共加入高含鹽染料廢水400mL為止。

1.3.2 測定馴化過程中的CODCr值

測定新配制的高含鹽染料廢水原液的CODCr值，活性污泥曝氣24小時后的CODCr值。以及每累計向活性污泥中加入100mL、200mL、300mL、400mL高含鹽染料廢水時，水樣CODCr值。由于此水樣氯離子含量極高，影響CODCr的測定，本實驗將廢水（含處理前、后）稀釋100倍后再進行測試。CODCr測定步驟見參考文獻[3]。

1.3.3 水樣色度的測定

采用稀釋倍數法[3]測定新配制的高含鹽染料廢水的色度，并測定每累計向活性污泥中加入100mL、200mL、300mL、400mL廢水時的水樣色度。

1.4 混凝法繼續對水樣進行處理

取100mL生化后水樣，用石灰乳（在研缽中用生石灰加少量水調成漿狀）調節污水的pH值為8，用移液管加入0.5mL聚合氯化鋁，快速攪拌1分鐘，然后再加入0.1％的聚丙烯酰銨1滴，慢速攪拌1分鐘，靜置20分鐘，然后用吸管吸取上清液，測定其CODCr值和色度。

以此方法，分別測出加入1mL、3mL聚合氯化鋁時水樣的CODCr值和色度。

2 結果與討論

3.1 活性污泥處理高含鹽染料廢水中的微生物區系[4]

通過鏡檢，活性污泥處理高含鹽染料廢水主要的微生物種群是細菌與原生動物，原生動物以纖毛蟲居多，如鐘蟲，游泳型纖毛蟲，固著型纖毛蟲，藻類以藍藻和硅藻居多。

3.2 活性污泥-混凝法處理高含鹽染料廢水的能力

3.2.1 活性污泥降解能力

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關鍵詞：污泥固化；污泥處理；重金屬穩定

中圖分類號：S141文獻標識碼： A

一、引言

污泥處理技術處理后的污泥中有機物含量高，易腐爛，有惡臭，并含有寄生蟲卵、病原微生物、重金屬和多種化合物質，特別是重金屬的處理，無法達到衛生填埋標準，重金屬通常具有急性或慢性毒性，會以各種方式毒害人體，已經造成了環境污染等一系列嚴重的后果。因此解決好污泥處理處置問題已成為一項非常緊迫的任務。

二、污泥中重金屬的存在形式

污泥組份分為四類：顆粒物、可溶態、膠體態、生物團(細菌碎屑)。在消化污泥中，在上述各組份之間銅、鋅和鎳等重金屬的分配為：附著于生物團上約80％以上；在礦物顆粒和有機碎屑顆粒物上約5％～13％；存在于可溶態和膠狀的有機物質中不到3％。顆粒物約占污泥總質量的2％，但它的重金屬濃度極高。氧化物、不可溶鹽、硅酸鹽、氫氧化物或有機絡合物是污泥中的重金屬主要的存在形式，其次為硫化物，而很少以自由離子的形式存在。重金屬最重要的載體是有機質和硫化物，超過50％以上的Cu、Zn、Cd、Pb、Cr以有機態或硫化物的形式存在。

不同金屬元素以及不同類型的污泥中的同一金屬元素，其主要存在形式可能有所不同。由于厭氧消化環境處于還原狀態，因而較多的金屬硫化物形成。研究發現，厭氧消化污泥中以不溶的硫化物形式存在的大約占40％～65％，其它部分則主要與細胞內物質結合了，即與污泥中有機物相結合。

三、固化技術對污泥化學條件的改變及對重金屬穩定的影響

與污泥中重金屬的穩定性密切相關的是其所處的化學條件，在水處理當中，將污泥中重金屬瀝濾出往往通過調節污泥的pH值和Eh值的方法，降低污泥的危害。

1、用1：1鹽酸和硫酸的淋濾液改變污泥的pH值，以將污泥中的重金屬去除。分別測定重金屬在不同pH值、酸化時間、污泥固體濃度等條件下的去除效率，除了元素Cr的去除率小于50％以外，其他元素的去除率均在50％以上，有的元素甚至達100％。

2、用0．5mol／L硫酸處理固體質量分數為50～45g／kg的污泥，當pH值達到1.5時，Zn的去除效果為75％～83％，Cu為51％～84％；Pb為46％～80％，當pH值為2.0時，Zn去除效果為56％～90％，Cu為43％----50％，Pb為45％～52％。

3、當固體質量分數和pH值相同時，重金屬元素的溶出率大小順序為：Zn>Cu>Pb。用EDTA對污泥進行處，24h后Cu和Pb的去除率最高，Cd和Mn次之，Cr、Fe和Ni去除率最低。若進行重金屬瀝濾時采用檸檬酸，隨著溫度和檸檬酸濃度的升高瀝濾效率增大。在pH3～4的酸性條件下，Cu瀝濾率為55％～65％，而Zn則達到85％～95％。

金屬淋溶效果也受到污泥所處的氧化還原條件的重要影響。還原相物理化學性質的變化主要決定著污泥中重金屬的歸宿，金屬的主要載體可能是還原相。重金屬在高Eh值和低pH值時淋溶量最大。因為污泥中金屬在高pH值和低Eh值條件下，再沉淀和有機物的再絡合得到促進。改變污泥的化學條件能夠通過摻入水泥等固化材料，最重要的表現是污泥的pH值因水化產物的產生而提高了。

固化技術改變了固化體的化學條件，從而對重金屬起到化學穩定作用，同時當外界化學環境發生變化時，這種化學穩定具有一定的緩沖能力。有研究發現以水泥為固化材料對廢物進行固化處理，其滴定曲線存在明顯的一個或者多個平臺，這是因為固化污泥的pH值降低，首先需要逐級消耗具有不同pH值的水化產物，同時隨著pH值降低重金屬的浸出增大。

四、固化技術對重金屬的生物穩定作用

污泥中會有一群嗜酸性的無機化能自養菌普遍存在，通過其直接作用或其代謝產物的間接作用，產生氧化、還原、吸附、絡合或溶解作用，分離浸提出固相中某些不溶性成分，如重金屬、硫及其它金屬。

這些細菌主要有以下幾種：鐵氧化鉤端螺旋菌、酸菌屬(Acidianus)、硫桿菌屬(Thiobacillus)、硫化桿菌屬(Sulfobacillus)、嗜酸菌屬(Acidiphillium)以及其它兼性嗜酸異養菌。其中氧化亞鐵硫桿菌對在污泥中的重金屬瀝濾作用最為明顯，其次為鐵氧化鉤端螺旋菌和氧化硫硫桿菌(Thiobacillus thiooxidans)。氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌是實際應用于污泥中重金屬生物瀝濾最多的菌種，盡管作用機理不同，但重金屬去除效果都非常好。在pH≥4.0條件下氧化亞鐵硫桿菌不能生存，需加入無機酸進行預酸化后才能進行重金屬的生物瀝濾，并要求投加FeS04作為基質。其生物瀝濾機制可分為兩類：直接機制和間接機制。以二價重金屬為例，直接機制是氧化亞鐵硫桿菌直接把硫化物氧化成硫酸鹽(有氧的條件下)而達到瀝出重金屬的目的。

MS+2O2MSO4

間接機制包括四步反應，Fe2+首先被氧化成Fe3+；

2FeSO4 + 0.5O2 + H2SO4 Fe2(SO4)3+ H2O

Fe3+再將重金屬硫化物氧化為重金屬硫酸鹽，并生成硫酸；

4Fe2(SO4)3+ 2MS+2O2+4H2O 2MSO4+8FeSO4+4H2SO4

硫酸進而與重金屬硫化物反應，生成重金屬硫化物和單質硫；

MS+ 0.5O2+ H2SO4MSO4+S+ H2O

最后單質硫被氧化成硫酸，pH值進一步降低，重金屬瀝出，如此循環進行。

S+1.5O2+ H2OH2SO4

以二價金屬為例，氧化硫硫桿菌對重金屬的生物瀝濾也可分直接和間接兩種機制。直接機制為：有氧條件下，氧化硫硫桿菌直接將硫化物氧化成硫酸鹽而瀝出重金屬。

MS+2O2 M2+ +SO42―

間接機制為：在有氧的條件下，氧化硫硫桿菌首先將單質硫氧化成硫酸，然后與硫酸反應，使污泥中的重金屬溶出。

S+1.5O2+ H2OH2SO4

H2SO4 + sludge―M sludge―2H +M2++ SO42―

五、固化技術對重金屬的物理封閉作用

固化劑水化反應形成的體系呈堿性，所以難溶性的金屬氧化物、碳酸鹽類化合物或氫氧化物，可以由一些重金屬離子形成，在水化產物鈣礬石表面或孔隙中發生沉降。而水化產物C―S―H凝膠比表面積很大，能夠將重金屬離子包縛起來或吸附到帶電表面，稱為物理包裹。Pb通常在水泥熟料顆粒的表面存在，抑制水泥的水化，這主要是因為如碳酸鹽、硫酸鹽等Pb的化合產物都是不溶性的，表面能不高。通常在水泥顆粒表面Cu會形成不溶性的沉積物，從而水泥的水化被延緩。CuO在C2S水化體系中，CuO被C2S通過物理作用結合了一部分，另一部分則被用于合成一種含Cu―Ca―Si的化合物。水化產物中吸收進了Cr，尤其是C―S―H凝膠中。而Cd離子沉淀并被結合進了Ca(OH)2中。

六、總結

污泥經過固化處理后，其中含有的重金屬、有機污染物及病原菌等有毒有害物質能被固化和穩定化于固化污泥中，進而降低其對環境的危害。

參考文獻

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關鍵詞：污泥資源化技術

污泥處理技術大致可歸結為兩大類：一是拋棄型技術，污泥作為廢物不利用；二是資源化技術，充分利用污泥中的有用成分，實現變廢為寶。后者符合可持續發展的戰略方針，有利于建立循環型經濟，近年來得到廣泛關注。

一、污泥堆肥

污泥中含有大量的有機質、氮、磷、鉀等植物需要的養分，其含量高于常用牛羊豬糞等農家肥，可以與菜籽餅、棉籽餅等優質的有機農肥相媲美。但是污泥中往往也含有有害成分，因此在土地利用之前，必須對污泥進行穩定化、無害化處理，如好氧與厭氧消化、堆肥化等，其中堆肥化處理是較多采用的一種方法。

堆肥化是利用微生物的作用，將不穩定的有機質降解和轉化成穩定的有機質，并使揮發性有機質含量降低，減少臭氣；物理性狀明顯改善（如水含量降低，呈疏松、分散、粒狀），便于貯存、運輸和使用；高溫堆肥還可以殺滅堆料中的病原菌、蟲卵和草籽，使堆肥產品更適合作為土壤改良劑和植物營養源。

我國農村利用雜草、秸稈等和禽獸糞便混合，制成有機肥料的做法已有很長的歷史，但這種堆肥過程主要靠自然通風或表面擴散向堆料供氧，由于供氧不充分，不能作為大規模處理處理、生產高質量堆肥產品的手段。現代堆肥化制好氧快速堆肥過程，污泥堆肥過程的主要技術措施比較復雜，主要包括：調整堆料的含水率和適當的C/N比；選擇填充料改變污泥的物理性狀；建立合適的通風系統；控制適宜的溫度和pH值等。

二、污泥消化制沼氣

污泥厭氧消化不僅是現在，而且也是未來應用最為廣泛的污泥穩定化工藝。厭氧消化較其他穩定化工藝獲得廣泛應用的原因是它具有如下優點：

1 產生能量（甲烷），有時超過廢水處理過程所需的能量；

2 使最終需要處置的污泥體積減少30%~50%；

3 消化完全時，可消除惡臭；

4 殺死病原微生物，特別是高溫消化時

5 消化污泥容易脫水，含有有機肥效成分，適用于改良土壤。

但當處理廠規模較小，污泥數量少，綜合利用價值不大時，也可采用污泥好氧消化。它的主要優點是：運行操作比較方便和穩定、處理過程需排出的污泥量少。但運行費用大、能耗多。

在具體工程實踐中，污泥處理采用哪種工藝，厭氧消化還是好氧消化，應視具體情況而定，如污泥的數量、有無利用價值、運轉管理水平的要求、運行管理與能耗、處理場地大小等。

有機污泥經消化后，不僅有機污染物得到進一步的降解、穩定和利用，而且污泥數量減少（在厭氧消化中，按體積計約減少1/2左右），污泥的生物穩定性和脫水性能大為改善。這樣，有利于污泥再作進一步的處置。

三、污泥燃料化技術

隨著污泥量的不斷增加及污泥成分的變化，現有的污泥處理技術逐漸不能滿足要求，例如燃燒含水率80%的污泥，每噸污泥（干基）的輔助燃料需消耗304~565L重油，能耗大；污泥填埋必須預先脫水到含水率至少小于70%，而達到這樣的含水率目前的污泥脫水技術需要消耗大量的藥劑，既增加了成本，也增加了污泥量；土地還原是目前污泥消納量最大的處理方法，但很多工業廢水中含有重金屬和有毒有害的有機物，不能作肥料或土壤改良劑。因此尋找一種適合處理所有污泥，又能利用污泥中有效成分，實現減量化、無害化、穩定化和資源化的污泥處理技術，是當前污泥處理技術研究開發的方向。污泥燃料化被認為是有望取代現有的污泥處理技術最有前途的方法之一。

污泥燃料化方法目前有兩種，一種是污泥能量回收系統，簡稱HERS法（Hyperion Energy System），第二種是污泥燃料化法，簡稱SF法（Sludge Fuel）。

（一）、HERS法

HERS法工藝流程如圖1所示。它是將剩余活性污泥和初沉池污泥分別進行厭氧消化，產生的消化氣經過脫硫后，用作發電的燃料。混合消化污泥林、離心脫水至含水率80%，加入輕溶劑油，使其變成流動行漿液，送入四效蒸發器蒸發，然后經過脫輕油，變成含水率2.6%、含油率0.15%的污泥燃料。輕油再返回到前端做脫水污泥的流動媒體，污泥燃料燃燒產生的蒸汽一部分用來蒸發干燥污泥，多余用來蒸汽發電。

HERS法所用的物料是經過機械脫水的消化污泥。污泥干燥采用的多效蒸發法一般是用蒸發干燥法，不能獲得能量收益，而采用CG法可以有能量收益；污泥能量回收兩種方式，即厭氧產生消化氣和污泥燃燒產生熱能，然后以電力形式回收利用。

（二）、SF法

SF法工藝流程如圖2所示。它將未消化的混合污泥經過機械脫水后，加入重油，調制成流動漿液送入四效蒸發器蒸發，然后經過脫油，變成含水率約5%、含油率10%以下，熱值為23027kJ的污泥燃料。重油返回作污泥流動介質重復利用，污泥燃料燃燒產生蒸汽，作為污泥干燥的熱源和發電，回收能量。

HERS法與SF法不同，一是前者污泥先經過消化，消化氣和蒸汽發電相結合回收能量。后者不經過污泥熱值降低的消化過程，直接將生成污泥蒸發干燥制成燃料；二是HERS法使用的污泥流動媒體是輕質溶劑油，黏度低，與含水率80%左右的污泥很難均勻混合，蒸發效率低，而SF法采用的是重油，與脫水污泥混合均勻。三是HERS法輕溶劑油回收率接近100%，而SF法重油回收率較低，流動介質要不斷補充。

四、污泥的建材利用

污泥中除了有機物外往往還含有20~30%的無機物，主要是硅、鐵、鋁和鈣等。因此即使污泥焚燒去除了有機物，無機物仍以焚燒灰的形式存在，需要做填埋處置。如何充分利用污泥中的有機物和無機物污泥的建材利用是一種經濟有效的資源化方法。

污泥的建材利用大致可歸結為以下方法：制輕質陶粒、制熔融資材和熔融微晶玻璃，生產水泥等，制磚已經很少應用。過去大部分以污泥焚燒灰作原料生產各種建材，近年來，為了減少投資（建設焚燒爐），充分利用污泥自身的熱值，節省能耗，直接利用污泥作原料生產各種建材的技術已開發成功。

污泥制輕質陶粒的方法按原料不同可分為兩種，一是用生污泥或厭氧發酵污泥的焚燒灰造粒后燒結。這種方法20世紀80年代已趨向成熟，并投入應用。利用焚燒灰制輕質陶粒需要單獨建設焚燒爐，污泥中的有機成分沒有得到有效利用。近年來開發了直接從脫水污泥制陶粒的新技術。

污泥熔融制得的熔融材料也可以做路基、路面，混凝土骨料及地下管道的襯墊材料。但是以往的技術均以污泥焚燒灰做原料，投資大，污泥自身的熱值得不到充分利用，成本高，阻礙了進一步推廣應用。近年來開發了直接用污泥植被熔融材料的技術，大大降低了投資和運行成本，提高了產品附加值。

我國是世界水泥第一生產大國，對照國外經驗，利用生產水泥消納廢物的潛力很大。目前我國水泥工業利用廢物例還不到10%。水泥生產中利用廢物主要是高爐水渣、粉煤灰，副產品石膏、爐渣煙塵、舊橡膠輪胎等。近年來，日本利用城市垃圾（污泥）焚燒灰和下水道污泥為原料生產水泥獲得成功，用這種原料生產的水泥叫生態水泥，2001年已建成第一座生態水泥廠，年生產能力為11萬噸。一般認為污泥作為生產水泥原料時，其含量不得超過5%，按此估算，日本東京都污水處理廠的污泥可年產200萬噸生態水泥。由此可知，污泥生產水泥既是污泥資源化利用的重要途徑，也是行之有效的方法，已引起國內外的高度重視。

五、活性污泥做黏結劑

據不完全統計，我國現有城市污水處理廠日處理能力約為600萬噸，每年產生的污泥量約為100多萬噸。再加上大型企業和石化廠的污水處理裝置，全國每年產生的污泥量十分可觀。而與此同時我國有數千家小型合成氨廠，其中絕大多數采用黏結性較強的白泥或石灰做氣化型煤黏結劑。通常將這類黏結劑制成的型煤成為白泥型煤或石灰炭化型煤。石灰炭化型煤氣化反應性好，但成型工藝復雜，石灰添加量較多、成本也高，影響工廠經濟效益。白泥型煤生產工藝較簡單，制成的型煤強度高，但型煤氣化反應性差，灰渣殘炭高，蒸汽耗量大，是困擾生產廠家的一大難題。為此尋找一種黏結性高、成本低、型煤氣化反應好的黏結劑一直是化肥廠的一個重要課題。污泥本身含有有機物，如蛋白質、脂肪和多糖，具有一定的熱值，又有一定的黏結性能。活性污泥做黏結劑將無煙粉煤加工成型煤，而污泥在高溫氣化爐內被處理，防止了污染；污泥作為型煤黏結劑，替代白泥可改善在高溫下型煤的內部孔結構，提高了型煤的氣化反應性，降低了灰渣中的殘炭，提高炭轉化率，污泥既可以作為一種黏結劑，同時也是一種疏松劑，污泥的熱值也得到了利用，且污泥處理量大。

六、剩余污泥制可降解塑料

聚羥基烷酸（PHA）是許多原核生物在不平衡生長條件合成的胞內能量和碳源貯藏性物質，是一類可完全生物降解、具有良好加工性能和廣闊應用前景的新型熱塑材料。在化學合成塑料所造成的“白色污染”日益嚴重的今天，PHA作為合成塑料的理想替代品，已成為微生物工程學研究的熱點。目前利用純鐘發酵生產是獲得PHA的主要途徑，但由于生產成本過高制約了其大規模的商業化應用。因此，降低PHA的生產成本是大規模商業化應用PHA所需解決的首要問題。活性污泥是廢水處理系統中自然形成的微生物和有機物的聚集體，1974年有人從活性污泥中提取到PHA，為利用活性污泥生產PHA奠定了基礎。

七、污泥低溫熱解制燃料油

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由于城市污水和工業污水收集率的提高和污水處理效率的改進（如化學法除磷可使污泥量增加30%），使得在世界范圍內污泥總量急劇增加。

土地應用仍是污泥處置中可持續發展的一條出路，主要取決于如下因素：

碳和營養物的回用；

周圍有無農業用地及其距離；

低投入和運行花費；

嚴格的法律規定和控制程序以保證污泥安全和有肥效。

然而，根據實際情況或當地規定，污泥生產者在土地應用前不得不進行高級，更昂貴的處理以滿足進一步的要求，如堆肥、高溫消化處理或高溫消毒。

但是，很大一部分污泥因為顯而易見的原因不能用于農業，如微污染物、病菌超標或缺乏肥效、距離太遠等等。有時也可能由于公眾的不信任而不被接受。這樣，污泥或被填埋或通過高溫氧化硝毀。

2污泥處理的可持續性戰略

在進行任何技術研究之前，應先對公眾是否接受進行評估。即使是從技術、成本和環境影響方面來講都是最好的處理方法，也可能由于沒有很好的向公眾進行解釋而遭到否定。不管最終處理方法是什么，能確定的是將來的處理應是安全、環保（保護人和動植物）并且應當增值（物質和／或能源的回收）。為了這些目的，污泥處理應減小污泥體積，改進污泥質量，減少有害物的排放。

本文將簡介一些重要工藝，以滿足運營者的需要，并且其中涉及到其他技術或法規約束問題。

2.1土地應用的可持續發展戰略

為一個先決條件，污泥至少應當是穩定的，在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標：病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。

生物處理。利用生物工藝處理揮發性污泥。如厭氧消化（AD）、自養好氧消化（ATAD）工藝。

化學處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如酸性亞硝酸鹽SAPHYRTM工藝。

物理處理。抑制腐敗揮發性有機物的降解。如污泥焚燒。

這些工藝大部分都有穩定和消毒，但是消毒的程度取決于一些參數如HRT（水力停留時間）或化學投加量。

顯然熱氧化工藝遠遠超出了污泥穩定、消毒和巴氏消毒的要求。因為有機物被完全或幾乎完全消解。

污泥的生物穩定

液態（濃縮后）：消化

我們最熟悉的是傳統的污泥處理方法——消化，它可以減少產泥量。無論好氧或厭氧，它都涉及到很多的能量。目前多數較大的處理廠或地區污泥中心都是采用該種方法，此種工藝在數量上還是領先的。同時，其他一些操作或在消化前或在消化后，也提供了強化的處理能力。

附著態污泥（脫水后）：堆肥

堆肥是現有的唯一可以把污泥從廢物變成產品的工藝，并被很多嚴格規定或標準認可。因為污泥變成一種新產品，容易操作（可堆積）而無味，消毒良好并且較干燥。這種工藝越來越流行。另一方面，由于它不減少最終的體積，需要很大的占地面積和較多人員。而且，為了滿足新規定中（臨時EU標準或EPAA級）關于消毒和氣味的要求，與傳統的“粗糙”工藝如曝氣靜態堆相比，需要更先進的工藝如“攪拌式反應廊道”，它影響最終的運行費用。

這個工藝主要是通過一個移動的輪子攪拌并推動混合物，同時鼓風機在曝氣，加速的生物降解產生一個均勻的泥堆。總的停留時間可以減小到2周，消毒效果非常好。

污泥的化學穩定。污泥的化學穩定主要是通過一個投加裝置對待穩定污泥投加化學藥劑，以防止發酵和氣味。大計量投加可使病原體衰減。這種工藝一般投資便宜并且容易操作。但是，泥量不會減少，并且運行費用較高。

這兩種工藝不相互排斥，填埋土地的性質決定著工藝的選用：如果土壤是酸性的，則可以選擇加石灰，但如果土壤是堿性的，則SAPHYRTM工藝可能更適合，因為它操作簡單，運行費用省。污泥的物理穩定——加熱干燥。加熱干燥主要是通過熱驅動力除去剩余的自由水和鍵連接水。根據加熱的媒介的不同，加熱干燥可分為兩可分為兩種：一種是氣態在高溫和湍流狀態下流過干燥器（直接加熱），一種是用加熱液體（通常是蒸汽或加壓的水）傳遞熱量給污泥，通過干燥器的加熱壁（間接干燥）。加熱干燥的目的是使到達下游的污泥具有焚燒的熱持續性（一般30～35%）或者是容易處理和儲存的干燥污泥（60%）。如果要達到長時間的穩定（幾個月），干固體含量應達到90%或更多（最終干燥），而且顆粒的狀態也是容易操作使用的（包括農田應用）。另一個最終干燥的優點是它可以方便的面對各種最終的處理方法，如農田應用、焚燒后用于水泥生產、或城市垃圾焚燒。它的缺點：第一是運行費用高，尤其是能源消耗，一般在熱干燥中，每蒸發一噸水需要3400MJ的熱量。但在脫水步驟中，除去一噸水只要6MJ（電能）；第二需要較多工作人員來清除死角中的粉末以防止火災。

2.2可持續性熱氧化戰略

焚燒。流化床焚燒爐（FBF）就工藝性能來講，被證明是焚燒污泥最好的方法（湍流方式，燃燒后高達850度的溫度）。而且它運行可靠（在爐內沒有轉動部分）。在40年的時間里，威望迪公司已經在全世界范圍內建造了幾十座流化床焚燒爐（如歐盟、俄羅斯、土耳其）。

通常，在穩定狀態不需要添加額外的燃料，熱平衡的持續性是可以達到的。如果污泥的熱值LCV太低（如低揮發性固體和/或固體含量），尾氣/氣熱交換器應該足夠大以增加風室的溫度。如果達不到（如延時曝氣的污泥含20%DS），則需要在前面加熱干燥。

關于干灰的處置，對于沒有工業污染的純市政污泥，重金屬不是問題。因為灰是以氧化物形式存在，他們滲透性不強，所以可以回用作水泥，用于工業和道路建設。

最后的副產物是酸步驟的清除。由于重金屬的污染，他們只能填埋在特殊的地方，但數量很小。

與城市固體廢物共同焚燒。為了減少投資，城市垃圾和市政污泥通常用一個焚燒爐。通常，一個人口當量每天產生150～250克的脫水后粘性污泥和1～3公斤的垃圾。根據焚燒爐的設計，可以通過10～25%（泥／垃圾）的粘性污泥來控制爐子的溫度。為了達到最優化的燃燒，并且不會由于未燃燒的有機污泥污染熟料,可以用處理能力為1m3/h的PyromixTM設備，通過壓縮空氣把污泥轉成滴狀污泥。實際上，這種運行方式只有在污水廠離城市垃圾焚燒爐較近時有利，否則處理運輸的費用將很高。此時污泥只在系統需要時作為控制流使用。

濕式空氣氧化法。威望迪水務系統研發的ATHOSTM設備在“中性”溫度（240度）和壓力（45巴）條件下被證明是高效的。80%的總COD被氧化，剩下20%是可溶的和高度可生物降解的。不需要后續脫水步驟，廢氣沒有毒性，固體礦物副產品包含重金屬是以一種不可滲透形式存在的。它們可以用于道路建設。而且液態部分，含有可生物降解的COD，可以很方便的用作污水廠的反硝化的碳源。

污泥中的有機氮先降解成可溶性的氨。這些氨，部分被吹脫后通過催化反應轉換成氮氣進入大氣。

結論

激烈的競爭、嚴格的規范和環境保護的需要要求不斷開發新的工藝或用更為有效的工藝。對一個具體的項目，通過對工藝的合理選用可以滿足用戶的要求，需要考慮的是該工藝要能保護環境，造福于人，要能優化物質和能源的回收利用，以達到可持續性的發展的目的。

論文關鍵詞：污泥；處理；工藝；分析

論文摘要：作為一個先決條件，污泥至少應當是穩定的，在實際運行上即是要求沒有臭味。當地或將來的法律可能要求會更高：污泥可能被要求消毒／巴氏除菌。消毒要求達到一個強制的目標：病原體如腸道病毒、傷寒菌、線蟲、寄生蟲卵等在處理后的樣品中應當檢測不到。

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關鍵詞：城市污水處理廠；污泥處理；焚燒；衛生填埋；資源化

隨著我國對環境保護的日益重視，生活污水處理率的不斷提高，城市污水處理廠大規模的建設運行，污泥的產量也大幅增加，污泥處理處置問題愈加突出，如不妥善處置，會產生臭味，滋生蚊蠅等問題，周圍環境帶來惡劣影響。目前，許多城市都在尋求將污泥進行妥善處理處置的方法。

1 城市污水廠污泥種類與特性

在城市污水處理中，產生的污泥主要為初沉污泥、剩余活性污泥及化學污泥。

1.1初沉污泥

初沉污泥是指初次沉淀池沉淀后排出的污泥。在正常情況下，初沉污泥為棕褐色，略帶灰色。當發生腐敗是，則呈灰色或黑色，有臭味。初沉污泥的PH值一般在5.5~7.5之間，平均為6.5左右，略酸性，含固率一般在2%~4%之間，取決于初次沉淀池的排泥操作。初沉污泥的有機成分一般在55%~70%之間。

1.2剩余活性污泥

剩余活性污泥是指活性污泥系統排出的污泥。剩余活性污泥外觀為黃褐色的絮狀物，有土腥味，含固率一般在0.5%~0.8%之間，取決于所采用的不同生化處理工藝。有機成分常在70%~85之間，與污水處理中是否設初沉池及泥齡的長短。剩余活性污泥的PH值在6.5~7.5之間，取決于污水處理系統的工藝及控制狀態。當采用硝化工藝時，活性污泥的PH值有時會低于6.5。

1.3化學污泥

化學污泥是指物理處理工藝中形成的污泥，其性質與采用的藥劑有關。一般來說，化學污泥池氣味較小，且較易濃縮或脫水。由于其中有機成分含量較低，一般不需要污泥穩定處理。

2 污泥處理方法

根據“城鎮污水處理廠污泥處理處置技術政策（試行）”的相關內容，污泥的最終處置方法有：污泥農用、衛生填埋、焚燒。

2.1污泥農用

污泥中含有大量植物生長所需的肥分（N、P、K）、微量元素及土壤改良劑（有機腐殖質），但污泥農用前須經過穩定化和無害化處理，不能直接利用。目前常用的污泥穩定化方法有厭氧消化、好氧消化、發酵、堿法穩定等。發酵（俗稱“堆肥”）是生物穩定方式之一，可使污泥中的有機組分轉化成最終產物。采用固態好氧發酵后的污泥達到了污泥穩定的要求。

發酵一般分好氧和厭氧發酵。幾乎所有的發酵工程系統都采用好氧發酵，好氧發酵是在有氧條件下，好氧微生物對廢棄物進行分解、轉化并生產出發酵產品的過程。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物分解成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成新的細胞質，使微生物不斷生長繁殖，產生出更多的生物體的過程。在有機物生化降解的同時，伴有熱量產生，因發酵工藝中該熱能不會全部散發到環境中，就必然造成發酵物料的溫度升高，這樣就會使一些不耐高溫的病原菌及蟲卵死亡，而達到無害化的目的。污泥農用常規工藝流程如下圖1所示：

該工藝的主要優勢是充分利用污泥中的有機制，實現資源化，能產生一定的經濟效益。但該方案占地較大，需將污水處理廠的濕泥長距離輸運，運輸量較大，且在運輸過程中也存在遺灑導致的環境問題。

2.2 污泥衛生填埋

衛生填埋一般是指將一般廢物填埋于不透水材質或低滲水性土壤內，并設有滲濾液、填埋氣體收集或處理設施及地下水監測裝置的填埋場的處理方法。污泥衛生填埋工藝流程如下圖2所示：

衛生填埋處理措施簡單，但占地大、環境風險較大，隨著時間的推移，適宜填埋的場所因城市污水處理廠的增加，產生大量的污泥，其填埋場地容量有限，對于用地緊張的城市不適宜采用。

2.3 污泥焚燒

污泥有較高的熱值，干污泥（含水率10%）的燃燒值可達2800ka/kg，相當于0.47kg標準煤（熱值6000kal/kg），干化后的污泥可供給工業鍋爐作為替代燃料，污泥焚燒工藝流程如下圖3所示：

污泥焚燒的優勢在于可以迅速和較大程度地使污泥達到減量化，近年來焚燒法由于采用了合適的預處理工藝和焚燒手段，達到了污泥熱能的自持，并能滿足越來越嚴格的環境要求和充分地處理不適宜于資源化利用的部分污泥。由于其在惡劣的天氣條件下不需要存儲設備，對于大城市因遠離填埋場造成運輸費用高的場合，使用焚燒處理是經濟有效的。在所有的污泥處置方法中，焚燒方法產生的剩余物最少，焚燒的另一個優越性在于無異味；其缺點是成本高，是其他工藝的2~4倍，而且可能產生廢氣、噪聲、震動、熱和輻射。

3 結論

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關鍵詞:脫水污泥管道輸送系統設計

Abstract: the sewage treatment plant sludge dewatering moisture content is usually between 82% ~ 65%, natural state the no liquidity. Sludge conveying system without pressure and conveying points pressure transmission. The traditional transportation is often used to transport without pressure, pressure pump and pipeline transport is conveying system. With the subsequent disposal sludge dewatering increased demand, sludge pipe technology application to be more and more widely. Through to the engineering example, the relevant specification and literature study, suggest sludge pipeline design velocity use 0.16 m/s ~ 0.06 m/s; Pipe materials can choose high pressure seamless steel tube or low friction wear-resisting complex pipe; When the system's sludge flow, conveying pressure and distance not more than the critical priority when the choose eccentric screw pump, more than the critical hydraulic plunger pump is adopted.

Keywords: sludge dewatering pipe system design

中圖分類號： TE832 文獻標識碼： A 文章編號：

截至2011年底，全國已建成投入運行的城鎮污水處理廠共3135座，污水處理能力達到1.36億m3/d，按處理率70%計，約合產生干泥量12500~15200T/d，折合為含水率78%的濕污泥有56818~69090m3/d。“十二五”環境保護規劃中明確指出處理能力10萬m3/d以上污水處理廠需實現污泥安全處理；《生活垃圾填埋污染物控制標準》要求：生活污水處理廠污泥經處理后含水率小于60%，可以進入生活垃圾填埋場填埋處置。可見，現行規劃和標準給污水處理廠脫水污泥處理提出了更高的要求，目前，大多數污泥有待深度脫水或后續干化處理，采用管道輸送系統將污泥安全、快捷、高效地輸送至處理（或處置）地點，是必不可少的環節。

1 污泥的流動性

流動性是污泥在管道內的流動阻力和可泵性。工程中常用污泥的含水率（或含固率、污泥濃度）判斷污泥在管道中流動的水力特征。各種含水率污泥呈現不同的物理狀態和流動性見表1。

表1 各種含水率污泥的物理狀態和流動性

城市污水處理廠脫水污泥含水率一般在82%~65%之間，它既不是理想粘滯性流體，也不是牛頓流體，在常溫常壓下無流動性，在高壓管道輸送時呈“不沉降似均質濃密膏體”。

2 污泥輸送方式

經過濃縮脫水減量化后的污泥采用的運輸方式主要有以下三種。

(1). 脫水污泥經螺旋輸送機輸送至污泥堆棚后汽車外運。該法用于小型污水廠，二次污染嚴重，運輸量有限，現已很少采用。

(2). 脫水污泥經螺旋輸送機輸送至脫水機下的緩沖料斗進入污泥泵提升至料倉，再由汽車外運。這種污泥經一級提升后外運是當前污泥輸送的主要方式。

(3). 脫水污泥經螺旋輸送機輸送脫水機下的緩沖料斗進入一級污泥泵提升至料倉儲存，料倉內污泥再進入二級污泥泵，經管道或由汽車輸送至下一步處理處置地點。隨著污泥后續處理工藝的實施，這種輸送方式應用將逐步增多。

3 污泥輸送系統

3.1 輸送系統分類

污泥輸送系統按照壓力形式分為無壓、有壓輸送系統。

無壓輸送主要有無軸螺旋輸送機、皮帶輸送機或汽車槽車輸送。輸送機適合于短距離直線輸送，臨界距離為20m；由于輸送量、距離和高度有限，所以能耗較小。無壓輸送缺點有：①水平方向轉角處必須增設傳送設施，分兩級或多級傳送；②輸送機傾斜角度一般不宜大于25度，將污泥輸送至高處時需要較長的水平距離；③系統密閉性不好，會對周邊環境造成二次污染；④輸送量固定，不可隨意調整。這種輸送方式常用于脫水機房內將脫水機排出的污泥輸送到料斗進口處。汽車槽車適用于遠距離輸送，其運輸成本較高。

有壓輸送是泵加管道輸送系統，通常采用螺桿泵或柱塞泵進行管道輸送。有壓輸送系統適應性強，主要優點有：①輸送距離長，可達1200米；②采用彎頭實現多轉角多曲度輸送功能；③系統密閉性好，不會對周邊環境造成二次污染；④輸送量可調。但是由于脫水污泥流動性差，沿程水頭損失較大，所以輸送系統能耗高；同時污泥泵造價高。

3.2 污泥管道輸送系統

對于脫水機房外污泥輸送，通常為一級提升至料倉儲存和二級提升至后續處理單元。在一定距離內，傳統的輸送機和汽車運輸方式已不能提供安全、環保、快捷的污泥輸送。設計應優先選用安全、高效、封閉式的污泥管道輸送系統，減少敞開式運輸方式，防止因暴露、灑落、漏滴、臭氣外逸而造成的二次污染。

污泥管道輸送系統是有壓輸送，包括污泥輸送泵和輸送管道。

4 污泥輸送管道設計

4.1 管道設計流速

污泥含固率大于18%時，是一種高濃度粘稠物料，流動需要依靠外界壓力。有關脫水污泥管道設計流速的資料很少，以下是相關設計手冊和工程實例分析。

(1) 給水排水設計手冊《城鎮排水》：“表9-6 泥餅通過DN150管道的水頭損失”中，采用的流速為0.06m/s[1]。

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關鍵詞：給水廠，污泥處理，技術，分析

引言：城市生活用水來自于給水廠，給水廠通過凈化地下水和污水來獲取符合飲用標準的生活用水，在這個流程中需要添加混凝劑以及其它藥劑，因此生活用水的獲得還會產生廢水以及污泥，這部分的廢水必須經過處理后再排出水廠，否則會嚴重的損害周邊環境，也會造成巨大的資源浪費。當前國內的給水廠污水及污泥處理技術大多套用污水處理廠技術，因此在污泥的處理上并不存在單獨的針對性技術，這就導致污泥的處理效果并不理想，有必要針對給水廠污泥處理技術進行研究和探索。

給水廠污泥主要源自沉淀池的排泥水和過濾池的沖洗排水兩個環節，因此主要是包含石灰軟化污泥和化學絮狀污泥兩類。給水廠的污泥中摻雜了大量從污水中凈化出的有機物、金屬雜質、凈化藥劑等物質，因此要想降低污泥數量，就必須降低混凝劑的使用量。

1 給水廠污泥處理技術發展概述

國外的給水廠已經普遍推廣了污泥處理配套設施，最早在19世紀30年代末期美國就開始了針對給水廠污泥處理技術的研究，而在19世紀的70年代中期已經形成了完善的法律法規體系，用以規范給水廠的污泥處理工藝，各項給水廠污泥處理技術蓬勃發展。而在國內的給水廠污泥處理技術研究開始于20世紀80年代，上海的一家自來水公司首次針對污泥處理建立了項目研究組，并在90年代開始嘗試建設給水廠污泥處理設施，當前國內的給水廠污泥處理設施主要在大型城市推廣，中小城市尚未普及。

2 給水廠污泥處理技術分析

給水廠的污泥處理技術主要包括6個環節，各個環節的技術要點以及對污泥處理效果的影響程度都不一樣，分述如下：

2.1 污泥定量

給水廠的污泥來源是多方面的，因此污泥的最終含量很難準確界定，所以在進行給水廠污泥處理設備的容量設計時，必須考慮到給水廠凈化的各個流程，包括凈化水的總量、混凝劑的用量、水質情況等等，此外凈化工藝也會影響到污泥的產生量，這些因素綜合起來，才能保證污泥處理設施的設計容量滿足實際需要。

2.2 污泥調質

自來水廠排泥水處理一般在污泥脫水前需進行預處理，即污泥調質。尤其是采用鋁鹽（或鐵鹽）處理低濁度原水產生的污泥，由于污泥成份中金屬氫氧化物的比例很高，污泥的脫水性能很差，更需要進行污泥調質。污泥調質有兩方面的目的：其一是改善污泥性質和污泥的脫水性能，使污泥可以更快、更容易地脫水，大部份污泥調質是為實現這一目的：其二是防止脫水過程中過濾介質的堵塞，使污泥脫水可以保持穩定運行。

2.3 污泥減容

污泥中含有大量的金屬、藥劑和有機物，如果能夠從污泥中剝離和溶解這些物質，就能夠進一步降低污泥處理的總量，從而實現污泥處理費用的節約，污泥堿容就是這樣一種污泥處理工藝優化手段，利用堿容技術可以剔除污泥中的絕大多數化學污泥成分，從而降低污泥處理負擔。

2.4 污泥濃縮

濃縮的目的是提高污泥的含固率，減少污泥體積和后續處理設備的負荷。特別是對于機械脫水，濃縮通常是污泥脫水工藝必不可少的環節。

最常用的濃縮方法是重力式濃縮池。根據處理水量的大小，可設計為間歇式和連續式兩種運行方式。對小型水廠，可使用帶浮動式撇水裝置的間歇式濃縮池。一般是采用帶攪拌裝置的連續流重力濃縮池。對污泥進行慢速攪拌造成的擾動有利于污泥顆粒之間的空隙水和氣泡上升逸出，加速污泥的濃縮。速度太快容易打碎已凝結的污泥顆粒，反而造成污泥濃縮性能惡化。工程上常用的攪拌方法是在刮泥機的水平桁架上設置垂直攪拌柵。為保持不同半徑圓周上的攪拌強度均勻，柵條的間距沿徑向逐漸增大。

2.5 污泥脫水

污泥脫水的主要目的在于將污泥從流狀固化成污泥餅，進而實現其搬運和遠距離處理，所以脫水工藝是保證污泥最終處理效果的最后環節，同時這一環節的凈化費用也是最高的。

污泥脫水一般分為非機械式污泥脫水和機械式污泥脫水兩大類。非機械式污泥脫水又可以分為污泥塘和污泥干化床等，其中污泥干化床的應用和研究較多。機械式污泥脫水包括真空過濾機、離心機、帶式壓濾機、滾壓式脫水機和板框壓濾機等幾種主要形式。

2.6 泥餅處置

脫水以后泥餅的處置是污泥處理的關鍵問題，污泥的最終處置費用高，環境影響大，處置方法多。脫水污泥也是一種資源，至少可以作為填土或垃圾填埋場的覆蓋土，有些還可以制磚、燒水泥，不投加PAM富含有機物的脫水污泥還可以作為肥料。目前主要有泥餅的農用、泥餅的焚燒處理、泥餅的衛生填埋、泥餅的海洋投棄、泥餅資源化等。

首先泥餅可以直接向海洋投放，脫水之后的污泥變成泥餅，將泥餅運輸至海洋深處后直接投放，但是要注意不得在禁止投放的區域進行污泥投放，而且污泥的投放也是有諸多的危害的，長時間在同一地點進行污泥投放會影響區域生態平衡，因此這種方法會逐步淘汰。

其次泥餅可以直接進行焚燒，因其內部化學成分較多，直接進行焚燒也可，但是這種方式會造成二次大氣污染。

泥餅的填埋方法主要是在地質條件允許的區域進行有條件的填埋，填埋前還要對泥餅進行一定的物理、化學處理。

最后泥餅還可以應用在農業生產上，泥餅中的有機物可以作為農業種植的底肥用，將泥餅填埋至土壤表層，能夠適當的提高土壤的有機物含量，但是在使用泥餅時，要確保泥餅中不含有大量有毒物質或是病毒物質，且重金屬含量也要監測并保證不會危害植物生長。

結語：給水廠的污泥處理技術主要包括污泥量的確定、污泥調質、污泥減容、污泥濃縮、污泥脫水以及泥餅處置等關鍵技術環節，這些環節都是針對污泥的成分以及存在狀態制定的針對性技術，也是保證污泥有效利用和凈化的保障。雖然國內給水廠已經開始引入上述技術，并意識到針對性的污泥處理技術有利于環境保護和資源利用，但是限于發展時間以及工程技術人員水平的制約，尚不能完全的滿足當前的環境保護需求，因此必須更加深入的探究適合國內給水廠的污泥處理技術和工藝，為我國水資源利用和環境保護做出應有的貢獻。

參考文獻

[1]程愛華，尹向輝.利用給水廠污泥制備透水磚的試驗研究[J].綠色科技，2013（2）：129-131.

[2]朱亞琴，徐樂中.給水廠污泥處置與資源化利用[J].廣東化工，2011（12）：92-93.

篇10

關鍵詞：城市污水廠；污水處理；工藝 

建設城市污水處理廠是水資源利用和水污染控制的必然趨勢,是可持續發展要求的必然結果。而污水處理廠工藝的選擇,直接關系到建設費用和運行費用的多少、處理效果的好壞、占地面積的大小、管理上的方便與否等關鍵問題。因此,在進行污水處理廠設計時,必須做好工藝方案的比較,以確定最佳方案。

處理廠工藝是指在達到所要求的處理程度的前提下,污水處理各單元的有機組合。確定污水處理廠工藝的主要依據是所要達到的處理程度,而處理程度則主要取決于接受處理后污水的水體的自凈能力或處理后污水的出路。因此,各個地區、各個城市的具體情況不同,需求不同,選擇的工藝亦有所不同。每種處理工藝方法均有其各自的特點及適應范圍,應根據當地的各種不同條件和要求選擇處理形式。

1 活性污泥法

活性污泥法是水體自凈的人工強化,是使微生物群體在曝氣池內呈懸浮狀,并和污水接觸而使之凈化的方法。包括標準活性污泥法、STEP 曝氣法、長時間曝氣法、分段式曝氣法、限制曝氣法以及AB 法等傳統活性污泥法的改型和AO 法、AOO 等近年來開發高效脫氮除磷工藝。目前,活性污泥法占主導地位,適用于處理生活污水所占比重較大的城市污水,但隨著如AO 法、AOO 法、AB 法等新工藝的開發,對于工業污水成份比較高的污水的處理效果也有了提高。

1.1 傳統活性污泥法

優點: ①不宜采用物理化學方法處理的廢水,BOD 去除率可達95 %以上。②建設投資額高,但處理的動力費較低。缺點:所需停留時間長,設備龐大,基建投資大,因而要加各種構筑物,使各種構筑物容積增大,從而使處理廠面積增大,增加管理人員及管理難度。發展方向: ①為了廢水體系的組分、濃度均勻化,重新估價預處理,重新研究調整槽。②探討選擇活性污泥微生物系的菌種。③活性污泥法的設備中引入儀表化和擬定管理指標。

1.2 間歇式活性污泥法

近幾年來隨著城市規模的不斷擴展以及城鎮自身的發展,下水道設施已呈現出大城市轉向中小城市、農村小鎮的趨勢,小規模污水處理設施逐步增加,農村小城鎮對于改善生活環境條件的要求越來越迫切了。

小規模污水處理設施與大規模處理設施比較,它的自然條件和社會條件大不相同,因此,必須研究采用適于小規模污水處理設施,用以取代過去的大規模處理方式。小規模污水處理應具備如下特點: ①容易運行管理; ②維修方便; ③建設費用低; ④出水水質良好。經過國內外一些污水處理廠(如日本千葉縣的大原町污水凈化廠等) 的多年實踐證明,間歇式活性污泥法正是一種能滿足這些條件的處理方法。間歇式活性污泥法是采用一個處理池進行曝氣、沉淀、排出處理水,使設備簡單化、小型化,池內流態分明,運行管理方便,可做到無人運轉,對于流入污水的負荷變動,有緩沖能力,處理性能穩定,不僅能去除有機物質和懸浮固體而且脫氮效果好。間歇式活性污泥法具有代表性的方式,一般設2 個曝氣沉淀池,連續進入混合污水,各自錯開半個周期進行運轉,運行一個周期為6h，周而復始,反復進行。

1.3 AB 工藝法

AB 工藝法也稱為吸附生物降解法,是20世紀70年代中期首先在德國興起的,是傳統活性污泥法的一種改型。從許多污水廠資料中表明該工藝在處理難降解的工業廢水或較高濃度的城市污水處理方面,它與普通活性污泥法相比,有特殊的凈化機制和多方面的優越性。它把傳統活性污泥法的曝氣池分為兩段——A 段和B 段,A 段在對有機物質吸附、吸收、氧化三種方式中,前兩者起主要作用,而B 段主要由后兩者起作用,特別是氧化作用占主要地位。

從工藝流程來看,AB 工藝的主要特征是: ①AB 工藝不設初沉池,污水經細格柵、沉砂池后直接進入A 段曝氣池; ②設置中間沉淀池,使A 段和B 段污泥嚴格分開,單獨回流,保持各自的菌群特征; ③AB 工藝的A 段曝氣吸附池以高負荷運行,污泥泥齡較短,B 段曝氣池以低負荷運行; ④AB 工藝的A 段曝氣池可以根據污水組分進行兼氧或好氧運行,改善污水的可生化性,這樣大大降低B 段曝氣池的負荷。因此,AB 工藝兩段曝氣池的總容積比傳統活性污泥法的曝氣池顯著減小。

1.4 AO 法及AOO 法

AO 法及AOO 法是近年來開發出的生物脫氮除磷新工藝,與傳統的化學和生物脫氮除磷相比,它還有效提高了BOD、COD、SS 的出水指標。AO 法是缺氧、好氧的簡稱,AOO 法是厭氧、缺氧和好氧的簡稱,脫氮是在缺氧段完成的,除磷則要求有厭氧段。AO 法主要是脫氮,AOO 法可以同時去除氮、磷。這兩種工藝都要求污水充分曝氣,使含氮有機物充分硝化,所以必須降低污泥負荷,延長曝氣時間和增大鼓風量。根據天津東郊污水處理廠和沈陽市北部污水處理廠的實踐,采用AO 工藝比傳統活生污泥流程的曝氣池容積、二沉池容積、回流污泥量、鼓風量和曝氣裝置數量都增大一倍左右,而且由于該工藝要求比較低的污泥負荷,否則不足以達到污泥好氧穩定,所以AO 法將帶來基建投資和電耗的大幅度增加。AOO 法在缺氧段前面還加有一個厭氧池,以達到對磷的有效去除效果,基建費用與電耗比AO 工藝更高點。

2 生物膜法

污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種好氧生物處理技術。它是土壤自凈的人工強化,是使微生物群體附著在其他物體表面上呈膜狀,并讓它和污水接觸而使之凈化的方法。包括生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化法等形式。

3 下水道內部處理

污水中含有微生物和容易同化的有機物,因此,如果污水處于一種需氧狀態(存在溶解氧)，則大部分有機物逐漸氧化為二氧化碳或轉化成新的細菌細胞。當污水在壓力管道中長時間輸送時,就中斷了大氣中氧的供給,所剩余的溶解氧迅速被用光,短時間后特殊的微生物就開始將硫酸鹽還原成硫化氫,因而此時的污水就稱為腐化污水。當這種污水同空氣再次接觸時,會釋放出硫化氫,并在下水道的管壁上氧化成硫酸鹽,從而造成嚴重的危害與腐蝕。