【正文】 滿于毛細管中的水稱為毛細管結合水，這部分水，約占污泥水分的20%。污泥濃縮的目的，是使污泥的含水率、污泥的體積得到一定程度的降低．從而減少污泥后續(xù)處理設施的基本建設費用和運行費用。此類污泥的組分與活性污泥及生物膜基本相同，除了吸附了少量的水中的懸浮物、無機鹽或未分解的的殘剩有機物外，主要是由微生物的細胞所組成，因此污泥的有機物含量、含水率都較高，密度低。城市合流污水初沉池污泥的特性見表４－21。因此,污泥的微生物消化處理是廢水生物處理中不可少的一個組成部分，是消除污泥對環(huán)境污染的有效方法。因此，這種污染量大而集中的污泥，在進入環(huán)境之前，必需以妥善的無害化處理與處置（包括利用）。這些污泥的成份、性質和廢水的性質及處理工藝有關。也就是說，必須要保證投加的是無害菌，如果使用基因工程菌必須保證其安全性，例如可構建只適于垃圾處理系統(tǒng)的營養(yǎng)缺陷型菌株來保證其安全性等；同時要把握好垃圾“消化”過程的溫度、濕度、通氣狀況等，確保處理后的殘存物也是安全的。可使1t水的硬度升高半度，1t城市生活垃圾氧化分解產生的有機物質需要31t清潔土壤或115t清潔河水才能自凈。生活垃圾裸露堆放不僅會占去大量土地，影響自然景觀；而且未經(jīng)處理的生活垃圾直接還田或簡易處理后就還田會嚴重破壞土壤的團粒結構，致使土壤保水、保肥能力下降；生活垃圾自然腐爛后還會產生惡臭，致使蚊蠅孳生、老鼠繁衍、各種病菌大量繁殖，排出大量氨、硫化物等，其中含有較多致癌物質，直接威脅人類的健康和生存。除此之外，生活垃圾還可間接通過水、氣造成二次污染。生活垃圾的危害已涉及我們每一個人，切實有效的解決垃圾污染問題已刻不容緩。目前，用于生活垃圾處理的菌種都來源于自然界且絕大部分不是有害菌，從垃圾處理機的運轉情況看，并沒有對周圍人群產生不良影響，機器排出的殘渣還成了附近居民搶手的花肥。如處理城市污水（或工業(yè)有機廢水），來自初沉地的污泥主要是有機性質的（主要來自有機固體顆粒的沉降），而來自二沉池的污泥主要是生物處理過程中排出的剩余生物體，～5%左右。一般，對大多數(shù)城市污水或工業(yè)廢水的生物處理廠（站）來說，花在污泥處理、處置上的費用是相當大的，約占總投資及運轉費用的50%左右。 污泥的來源及性質(1) 初沉池污泥初次沉淀污泥是指一級處理過程中產生的污泥。表4－21 城市合流污水初沉池污泥特征參 數(shù)特性描述注物理性質不均勻、團塊狀色澤褐色工業(yè)水中染料可使之帶色，若腐敗可呈深褐色或黑色濃度平均固體含量占3～8%濃縮得好，平均固體含量占5～7%氣味泥土味有重金屬鹽時可無味或少味揮發(fā)物占總固體干重的70～80%偶而可為60%或85%pH～，平均6受工業(yè)廢水或污泥腐敗的影響總堿度范圍300～1000毫克/升，常為500～600毫克/升鹽類或非揮發(fā)物占固體總重量30%左右具有砂時可30%腐敗性通常不腐敗腐敗可因：①原水腐敗，②污泥在池中擱置過久，③污泥消化池中上清液引起污泥體積～52升/米3廢水，～體積過多，說明污泥太稀或有工業(yè)垃圾。～，污泥中的灰分及揮發(fā)性有機物的比例與生物處理系統(tǒng)中的泥齡有關，若泥齡長，則揮發(fā)性有機物含量較低。污泥中所含水分大致可分為四種，如圖4－54所示。排出這部分水，需要較大的機械能，可以采用離心機或高壓過濾機；使毛細管結合水從污泥中分離出來。對于一級污泥、二級污泥和消化污泥，采用的濃縮方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮等。表4－22 不同污泥濃縮方法的比較方法優(yōu)點缺點重力濃縮1．貯存污泥的能力高；1．占地面積大；2．操作要求不高；2．會產生臭氣；3．運行費用少．尤其是電耗低3．對于某些污泥工作不穩(wěn)定氣浮濃縮1．濃縮后污泥含水率較低；1．運行費用較高；2．比重力濃縮法所需土地小，臭氣問題少；2．占地比離心濃縮法大；3．可使砂礫不混于濃縮污泥中；3．污泥貯存能力?。?．能去除油脂4．操作要求比重力濃縮法高離心機濃縮1．占地面積?。?．要求專用的離心機；2．沒有或幾乎沒有臭氣問題2．電耗大；3．對操作人員要求高此外，在選擇污泥濃縮方法時，除考慮以上因素以外，還與整個污泥處置流程有關。所以污泥在厭氧條件下進行消化處理是人們早已熟悉的方法，并習慣地稱之為污泥消化。由于污泥的消化處理是在厭氧條件下進行，故運行中的動力消耗特別低，而且沼氣可回收利用，更節(jié)約了運行費用。污水處理廠從污水中分離出的污泥系由有機物和無機物組成。(1) 污泥厭氧消化的方法按操作溫度不同，消化可分為中溫消化（30－37℃）和高溫消化（45－55℃）；按運行方式，可分為一級消化、二級消化、厭氧接觸消化等；按負荷不同，可分為低負荷與高負荷兩種。在單級消化的實際運行過程中，當污泥加入后進行快速消化并產氣后，氣泡的上升所起的攪動作用是唯一的攪拌作用。在池中，不加熱，不加攪拌，間隙投料和出料，－（VSS）/。消化時間僅為低負荷消化池的1／3左右（10～15d），固體負荷約提高4～6倍。采用這種方法，可為各大類微生物提供最佳的繁殖條件，得到最好的消化效果。二級消化產氣量比一級消化大約增加10%～15%，其中第一段消化池占總產氣量的90%。該運行方式稱為厭氧接觸法。 目前國內外對厭氧消化有三個主要發(fā)展趨勢來節(jié)省費用： ① 采用較短的停留時間； ② 污泥進行預濃縮； ③ 建造價格便宜的預制構件消化池。即溫度的高低決定消化的快慢，同時也影響沼氣產量。應該指出，消化池內的產甲烷菌，在一定溫度內被馴化后，溫度波動2℃就可破壞消化作用，為此，在厭氧消化系統(tǒng)運行操作過程中，應嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，供給充足的熱源，維護與保養(yǎng)好加熱系統(tǒng)與設備至關重要。投配率大，消化速度減慢，造成中間產物有機酸的累積，使pH值下降，容易影響消化正常進行，同時污泥削減量少。 甲烷細菌對環(huán)境條件非常敏感，除對溫度的適應性很弱外，對pH值的適應范圍也很窄，～。如投加石灰等堿性物質，則應注意石灰等堿劑吸收系統(tǒng)中的CO2后，可使系統(tǒng)內壓力降低，甚至出現(xiàn)局部真空；，石灰還與重碳酸鹽堿度反應生成不溶性的碳酸鈣，引起結垢、結殼現(xiàn)象。5）碳氮比（C／N） 污泥中有機物質的碳氮比，對消化過程有很大影響，碳氮比高，即氮量低，用于合成細菌的氮量不足，消化液中HCO3（以NH4HCO3形式存在）濃度低，緩沖能力差，pH值易下降。6）有毒物質 主要有毒物質是重金屬離子及某些陰離子，因此，必須嚴格控制污泥中重金屬離子的含量。在這種情況下，微生物被認為處于內源期。 好氧消化的主要目標是消除污泥臭味，減少生物可降解的固體等。污泥好氧消化主要用于污泥處理量不大的場合。(1) 普通好氧消化 用空氣作氧源的好氧消化，其主要技術參數(shù)如下：1）水力停留時間 在溫度為20℃左右、水力停留時間為10－12d條件下，揮發(fā)性固體的分解率為35%40%。min3）環(huán)境條件 對好氧消化法，pH值和溫度是重要的環(huán)境條件。據(jù)運行條件的不同，污泥溫度可達40－70℃。這種消化池要加蓋和保溫，以便將系統(tǒng)的熱損失減到最小。堆肥后的污泥對于含砂過多的土壤和粘土太多的土壤特別有效，能使砂土含更多的水，并且有更長的保水時間；使粘土的透水、透氣性改善，促進作物根系的發(fā)展和微生物的繁殖，緩解土壤的板結現(xiàn)象。這些因素能影響到細菌、真菌、放線菌等參與有機物降解的微生物的活性和堆肥化的進展速度。投加的木屑等添加劑數(shù)量、堆肥后的污泥的量，應盡可能根據(jù)特定的情況下的污泥性質作具體的計算。表4－25示污泥用于農用有機肥時對重金屬含量的控制標準。當污泥中含有過量的重金屬或其他有害有毒物時則須干化后焚燒，以徹底消除其隱患。 禽畜糞便處理與資源化工程 自改革開放和菜籃子工程實施以來，我國許多城市建了大量百頭牛、千頭豬和萬羽雞以上（存欄數(shù)）的大中型集約化的禽畜養(yǎng)殖場。農業(yè)科學的研究與實踐表明，農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在物質循環(huán)過程中，需要從系統(tǒng)外輸入一定量的有機質和其它營養(yǎng)元素，這樣才能實現(xiàn)系統(tǒng)的高而穩(wěn)定的產出。也就是說，農業(yè)生產需要大量的有機肥。 本節(jié)將在討論禽畜糞便污染嚴重性的基礎上，著重介紹幾種應用微生物技術進行禽畜糞便處理與資源化工程的實例，探討解決這一難題的綜合治理途徑。日）禽畜種類奶牛哺乳母豬育肥豬羊產蛋雞肉雞排糞尿量55～657～11表4－23 禽畜糞便的化學成分（％）種類水分有機質氮（N）磷（P2O5）鉀（K2O）豬糞81．515．00．600．400．44牛糞83．314．50．320．250．16羊糞65．531．40．650．470．23雞糞50．525．51．631．540．85據(jù)報道,。糞水滲入地下水，會使地下水中硝態(tài)氮、硬度和細菌總數(shù)都嚴重超標。⑶糞便惡臭的污染 剛排出的禽畜糞便含有NHH2S和胺等有害氣體，在未能及時清除或清除后不能及時處理時臭味將成倍增加，產生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及低級脂肪酸等惡臭氣體。而必須按照生態(tài)農業(yè)規(guī)律與可持續(xù)發(fā)展原則，走綜合治理與資源化利用的道路。 例如，某水處理研究開發(fā)中心采用接觸氧化→水解（酸化）→兩段接觸氧化→混凝工藝處理高濃度養(yǎng)豬廢水。 某高校生命科學技術學院采用SBR反應器與好氧厭氧ICEAS脫氮反應器串聯(lián)工藝處理豬糞廢水，在進水CODcr濃度為50006000mg/l，NH3N濃度為14001500mg/l的條件下，CODcr去除率達95%，NH3N去除率達97%，出水CODcr濃度在250mg/l左右。 禽畜糞便自古以來都被作為優(yōu)質有機肥而通過自然生態(tài)系得到轉化、利用。3. 零排放或少排放。對于一時利用不了的經(jīng)綜合處理的少量污水，可在后續(xù)處理中配以氧化塘及水生植物生態(tài)工程技術，將可較好地達到環(huán)境質量所要求的相關指標。 例如，在豬棚舍改造做到雨污分流、干濕分開的基礎上，宜選用高效率、低能耗的固液分離機械或裝置，使糞水中的細糞顆粒盡可能地分離取出，集中起來的干豬糞可采用高效菌種如玉壘菌N10（以放線菌為主的混合菌種），進行高溫快速發(fā)酵，轉變成優(yōu)質的生物有機肥，可望取得經(jīng)濟效益。我們在高濃度的人糞便PSB法處理中，經(jīng)上述穩(wěn)定化、無害化處理，可使糞便轉變成PSB液肥，同時加以充分利用，便可做到完全資源化和零排放。我們在豬糞便的綜合處理試驗中，還應用了可降低惡臭、提高飼料效果、增強抗病性、促進生長的微生物制劑K20。禽畜糞便經(jīng)厭氧發(fā)酵，可有效地達到無害化和穩(wěn)定化。本工藝就是將厭氧處理、資源化技術與PSB處理、資源化技術和氧化塘生態(tài)工程技術結合起來，對禽畜糞便進行處理和多層次、多途徑利用，沼液通過PSB和氧化塘生態(tài)工程系統(tǒng)的處理，可得到進一步降解、凈化，直至達標排放。經(jīng)上述工藝系統(tǒng)處理的效果如下：（1）去除COD的效果 當進水CODcr為2061 mg/l 時，厭氧塔出水CODcr為666mg/l，%；PSB出水CODcr為244 mg/l ，去除率為62%；氧化塘出水CODcr為65mg/l，%；%。圖4－56 禽畜糞便生物處理與資源化工程系統(tǒng)圖大量的研究與實踐表明，只有把禽畜糞便的綜合治理與生態(tài)農業(yè)建設相結合，最大限度地實現(xiàn)資源化，才有可能使禽畜糞便的污染從根本上得到治理。 生物法凈化有機廢氣的原理 有機廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機組分作為其生命活動的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉化為簡單的無機物(CO水等)及細胞組成物質。廢氣中的有機物通過上述過程不斷減少，從而得到凈化。(1) 生物吸收法 生物吸收法裝置由一個吸收室和一個再生池構成，如圖6—39所示。生物吸收法處理有機廢氣，其去除效率除了與污泥的MLSS濃度、pH值、溶解氧等因素有關，還與污泥的馴化與否、營養(yǎng)鹽的投加量及投加時間有關。 生物吸收法中氣、液兩相的接觸方法除采用液相噴淋外，還可以采用氣相鼓泡。日本某污水處理廠用含有臭氣的空氣作為曝氣空氣送人曝氣槽，同時進行廢水和廢氣的處理，脫臭效率達99％。生物濾池因其較好的通氣性和適度的通水和持水性，以及豐富的微生物群落，能有效地去除烷烴類化合物，如丙烷、異丁烷，對酯及乙醇等，生物易降解物質的處理效果更佳。h)、停留時間為30s時，去除率達95％以上。圖642 生物滴濾池處理有機廢氣系統(tǒng)示意圖 生物滴濾池與生物濾池的最大區(qū)別是在填料上方噴淋循環(huán)液，設備內除傳質過程外還存在很強的生物降解作用。一旦緩沖劑耗盡，則需更新或再生濾料。另外，生物滴濾池單位體積填料附著的微生物濃度較高，適于處理高濃度有機廢氣，Tonga等的研究表明，當停留時間為50s、處理效率為90％時，生物滴濾池處理苯乙烯的負荷是生物濾池的2倍，處理苯的負荷是生物濾池的3倍以上。 生物法凈化有機廢氣的研究，國外是從20世紀80年代初逐步展開的，最初應用是在堆肥場和動物脂肪加工場的有機廢氣脫臭處理方面。h)的情況下，將廢氣中的有機物濃度由45mg／ mg／m3，獲得了良好的除臭效果。目前，我國有關這方面的研究及應用還處于起步階段。在實際研究中發(fā)現(xiàn)，許多實驗數(shù)據(jù)不能與上述理淪模型相吻合，一些現(xiàn)象也難以用上述理論作出解釋。更重要的——點是，氣態(tài)污染物降解要經(jīng)歷一個氣相到液—固相傳質過程，污染物在兩相中的分配系數(shù)是整個裝置可行性的一個決定因素。目前常提的8大惡臭物質是：H2S、NH(CH3)3N、CH3SH、CH3SCH3(DMS)、CH3SSCH3(DMDS)、乙醛、苯乙烯。(空氣=)，易被液化成無色的液體。熔點－℃。熔點－℃，沸點－℃。易溶于水，溶于乙醇，易燃燒。甲硫醚[(CH3)2S]：又稱二甲硫醚或二甲基硫，存在于石油中。 惡臭物質對人體的影響惡臭氣體濃度對人體的影響大