【正文】 滿于毛細(xì)管中的水稱為毛細(xì)管結(jié)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(shè)施的基本建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)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(wú)機(jī)鹽或未分解的的殘剩有機(jī)物外，主要是由微生物的細(xì)胞所組成，因此污泥的有機(jī)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(gè)組成部分，是消除污泥對(duì)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(jìn)入環(huán)境之前，必需以妥善的無(wú)害化處理與處置（包括利用）。這些污泥的成份、性質(zhì)和廢水的性質(zhì)及處理工藝有關(guān)。也就是說(shuō)，必須要保證投加的是無(wú)害菌，如果使用基因工程菌必須保證其安全性，例如可構(gòu)建只適于垃圾處理系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)缺陷型菌株來(lái)保證其安全性等；同時(shí)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?？墒?t水的硬度升高半度，1t城市生活垃圾氧化分解產(chǎn)生的有機(jī)物質(zhì)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(huì)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(jiǎn)易處理后就還田會(huì)嚴(yán)重破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，致使土壤保水、保肥能力下降；生活垃圾自然腐爛后還會(huì)產(chǎn)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(zhì)，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(gè)人，切實(shí)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(lái)源于自然界且絕大部分不是有害菌，從垃圾處理機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況看，并沒有對(duì)周圍人群產(chǎn)生不良影響，機(jī)器排出的殘?jiān)€成了附近居民搶手的花肥。如處理城市污水（或工業(yè)有機(jī)廢水），來(lái)自初沉地的污泥主要是有機(jī)性質(zhì)的（主要來(lái)自有機(jī)固體顆粒的沉降），而來(lái)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(duì)大多數(shù)城市污水或工業(yè)廢水的生物處理廠（站）來(lái)說(shuō)，花在污泥處理、處置上的費(fèi)用是相當(dāng)大的，約占總投資及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的50%左右。 污泥的來(lái)源及性質(zhì)(1) 初沉池污泥初次沉淀污泥是指一級(jí)處理過程中產(chǎn)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(zhì)不均勻、團(tuán)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(shí)可無(wú)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(shí)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(shuō)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(jī)物的比例與生物處理系統(tǒng)中的泥齡有關(guān)，若泥齡長(zhǎng)，則揮發(fā)性有機(jī)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(jī)械能，可以采用離心機(jī)或高壓過濾機(jī)；使毛細(xì)管結(jié)合水從污泥中分離出來(lái)。對(duì)于一級(jí)污泥、二級(jí)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(diǎn)缺點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生臭氣；3．運(yùn)行費(fèi)用少．尤其是電耗低3．對(duì)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(yùn)行費(fèi)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??；4．能去除油脂4．操作要求比重力濃縮法高離心機(jī)濃縮1．占地面積小；1．要求專用的離心機(jī)；2．沒有或幾乎沒有臭氣問題2．電耗大；3．對(duì)操作人員要求高此外，在選擇污泥濃縮方法時(shí)，除考慮以上因素以外，還與整個(gè)污泥處置流程有關(guān)。所以污泥在厭氧條件下進(jìn)行消化處理是人們?cè)缫咽煜さ姆椒?，并?xí)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(jìn)行，故運(yùn)行中的動(dòng)力消耗特別低，而且沼氣可回收利用，更節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。污水處理廠從污水中分離出的污泥系由有機(jī)物和無(wú)機(jī)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(yùn)行方式，可分為一級(jí)消化、二級(jí)消化、厭氧接觸消化等；按負(fù)荷不同，可分為低負(fù)荷與高負(fù)荷兩種。在單級(jí)消化的實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)污泥加入后進(jìn)行快速消化并產(chǎn)氣后，氣泡的上升所起的攪動(dòng)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(shí)間僅為低負(fù)荷消化池的1／3左右（10～15d），固體負(fù)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(jí)消化產(chǎn)氣量比一級(jí)消化大約增加10%～15%，其中第一段消化池占總產(chǎn)氣量的90%。該運(yùn)行方式稱為厭氧接觸法。 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)厭氧消化有三個(gè)主要發(fā)展趨勢(shì)來(lái)節(jié)省費(fèi)用： ① 采用較短的停留時(shí)間； ② 污泥進(jìn)行預(yù)濃縮； ③ 建造價(jià)格便宜的預(yù)制構(gòu)件消化池。即溫度的高低決定消化的快慢，同時(shí)也影響沼氣產(chǎn)量。應(yīng)該指出，消化池內(nèi)的產(chǎn)甲烷菌，在一定溫度內(nèi)被馴化后，溫度波動(dòng)2℃就可破壞消化作用，為此，在厭氧消化系統(tǒng)運(yùn)行操作過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，供給充足的熱源，維護(hù)與保養(yǎng)好加熱系統(tǒng)與設(shè)備至關(guān)重要。投配率大，消化速度減慢，造成中間產(chǎn)物有機(jī)酸的累積，使pH值下降，容易影響消化正常進(jìn)行，同時(shí)污泥削減量少。 甲烷細(xì)菌對(duì)環(huán)境條件非常敏感，除對(duì)溫度的適應(yīng)性很弱外，對(duì)pH值的適應(yīng)范圍也很窄，～。如投加石灰等堿性物質(zhì)，則應(yīng)注意石灰等堿劑吸收系統(tǒng)中的CO2后，可使系統(tǒng)內(nèi)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(yīng)生成不溶性的碳酸鈣，引起結(jié)垢、結(jié)殼現(xiàn)象。5）碳氮比（C／N） 污泥中有機(jī)物質(zhì)的碳氮比，對(duì)消化過程有很大影響，碳氮比高，即氮量低，用于合成細(xì)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(zhì) 主要有毒物質(zhì)是重金屬離子及某些陰離子，因此，必須嚴(yán)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(rèn)為處于內(nèi)源期。 好氧消化的主要目標(biāo)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(chǎng)合。(1) 普通好氧消化 用空氣作氧源的好氧消化，其主要技術(shù)參數(shù)如下：1）水力停留時(shí)間 在溫度為20℃左右、水力停留時(shí)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(duì)好氧消化法，pH值和溫度是重要的環(huán)境條件。據(jù)運(yùn)行條件的不同，污泥溫度可達(dá)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(duì)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(zhǎng)的保水時(shí)間；使粘土的透水、透氣性改善，促進(jìn)作物根系的發(fā)展和微生物的繁殖，緩解土壤的板結(jié)現(xiàn)象。這些因素能影響到細(xì)菌、真菌、放線菌等參與有機(jī)物降解的微生物的活性和堆肥化的進(jìn)展速度。投加的木屑等添加劑數(shù)量、堆肥后的污泥的量，應(yīng)盡可能根據(jù)特定的情況下的污泥性質(zhì)作具體的計(jì)算。表4－25示污泥用于農(nóng)用有機(jī)肥時(shí)對(duì)重金屬含量的控制標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)污泥中含有過量的重金屬或其他有害有毒物時(shí)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(shí)施以來(lái)，我國(guó)許多城市建了大量百頭牛、千頭豬和萬(wàn)羽雞以上（存欄數(shù)）的大中型集約化的禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)。農(nóng)業(yè)科學(xué)的研究與實(shí)踐表明，農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)在物質(zhì)循環(huán)過程中，需要從系統(tǒng)外輸入一定量的有機(jī)質(zhì)和其它營(yíng)養(yǎng)元素，這樣才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高而穩(wěn)定的產(chǎn)出。也就是說(shuō)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要大量的有機(jī)肥。 本節(jié)將在討論禽畜糞便污染嚴(yán)重性的基礎(chǔ)上，著重介紹幾種應(yīng)用微生物技術(shù)進(jìn)行禽畜糞便處理與資源化工程的實(shí)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(chǎn)蛋雞肉雞排糞尿量55～657～11表4－23 禽畜糞便的化學(xué)成分（％）種類水分有機(jī)質(zhì)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(bào)道,。糞水滲入地下水，會(huì)使地下水中硝態(tài)氮、硬度和細(xì)菌總數(shù)都嚴(yán)重超標(biāo)。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(shí)清除或清除后不能及時(shí)處理時(shí)臭味將成倍增加，產(chǎn)生甲基硫醇、二甲二硫醚、甲硫醚、二甲胺及低級(jí)脂肪酸等惡臭氣體。而必須按照生態(tài)農(nóng)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(xué)技術(shù)學(xué)院采用SBR反應(yīng)器與好氧厭氧ICEAS脫氮反應(yīng)器串聯(lián)工藝處理豬糞廢水，在進(jìn)水CODcr濃度為50006000mg/l，NH3N濃度為14001500mg/l的條件下，CODcr去除率達(dá)95%，NH3N去除率達(dá)97%，出水CODcr濃度在250mg/l左右。 禽畜糞便自古以來(lái)都被作為優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥而通過自然生態(tài)系得到轉(zhuǎn)化、利用。3. 零排放或少排放。對(duì)于一時(shí)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(shù)，將可較好地達(dá)到環(huán)境質(zhì)量所要求的相關(guān)指標(biāo)。 例如，在豬棚舍改造做到雨污分流、干濕分開的基礎(chǔ)上，宜選用高效率、低能耗的固液分離機(jī)械或裝置，使糞水中的細(xì)糞顆粒盡可能地分離取出，集中起來(lái)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(jìn)行高溫快速發(fā)酵，轉(zhuǎn)變成優(yōu)質(zhì)的生物有機(jī)肥，可望取得經(jīng)濟(jì)效益。我們?cè)诟邼舛鹊娜思S便PSB法處理中，經(jīng)上述穩(wěn)定化、無(wú)害化處理，可使糞便轉(zhuǎn)變成PSB液肥，同時(shí)加以充分利用，便可做到完全資源化和零排放。我們?cè)谪i糞便的綜合處理試驗(yàn)中，還應(yīng)用了可降低惡臭、提高飼料效果、增強(qiáng)抗病性、促進(jìn)生長(zhǎng)的微生物制劑K20。禽畜糞便經(jīng)厭氧發(fā)酵，可有效地達(dá)到無(wú)害化和穩(wěn)定化。本工藝就是將厭氧處理、資源化技術(shù)與PSB處理、資源化技術(shù)和氧化塘生態(tài)工程技術(shù)結(jié)合起來(lái)，對(duì)禽畜糞便進(jìn)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(jìn)一步降解、凈化，直至達(dá)標(biāo)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(dāng)進(jìn)水CODcr為2061 mg/l 時(shí)，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(shí)踐表明，只有把禽畜糞便的綜合治理與生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)相結(jié)合，最大限度地實(shí)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(jī)廢氣的原理 有機(jī)廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或其他養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO水等)及細(xì)胞組成物質(zhì)。廢氣中的有機(jī)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(gè)吸收室和一個(gè)再生池構(gòu)成，如圖6—39所示。生物吸收法處理有機(jī)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(guān)，還與污泥的馴化與否、營(yíng)養(yǎng)鹽的投加量及投加時(shí)間有關(guān)。 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(shí)進(jìn)行廢水和廢氣的處理，脫臭效率達(dá)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(duì)酯及乙醇等，生物易降解物質(zhì)的處理效果更佳。h)、停留時(shí)間為30s時(shí)，去除率達(dá)95％以上。圖642 生物滴濾池處理有機(jī)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(shè)備內(nèi)除傳質(zhì)過程外還存在很強(qiáng)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(jī)廢氣，Tonga等的研究表明，當(dāng)停留時(shí)間為50s、處理效率為90％時(shí)，生物滴濾池處理苯乙烯的負(fù)荷是生物濾池的2倍，處理苯的負(fù)荷是生物濾池的3倍以上。 生物法凈化有機(jī)廢氣的研究，國(guó)外是從20世紀(jì)80年代初逐步展開的，最初應(yīng)用是在堆肥場(chǎng)和動(dòng)物脂肪加工場(chǎng)的有機(jī)廢氣脫臭處理方面。h)的情況下，將廢氣中的有機(jī)物濃度由45mg／ mg／m3，獲得了良好的除臭效果。目前，我國(guó)有關(guān)這方面的研究及應(yīng)用還處于起步階段。在實(shí)際研究中發(fā)現(xiàn)，許多實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是，氣態(tài)污染物降解要經(jīng)歷一個(gè)氣相到液—固相傳質(zhì)過程，污染物在兩相中的分配系數(shù)是整個(gè)裝置可行性的一個(gè)決定因素。目前常提的8大惡臭物質(zhì)是：H2S、NH(CH3)3N、CH3SH、CH3SCH3(DMS)、CH3SSCH3(DMDS)、乙醛、苯乙烯。(空氣=)，易被液化成無(wú)色的液體。熔點(diǎn)－℃。熔點(diǎn)－℃，沸點(diǎn)－℃。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(zhì)對(duì)人體的影響惡臭氣體濃度對(duì)人體的影響大