【正文】 國內(nèi)外基于動(dòng)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染物去除研究至今尚少見報(bào)道?；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(huì)降低污泥的肥料價(jià)值。 3 存在問題 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城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 28 足。動(dòng)電力學(xué)技術(shù)是一種新興的高效原位綠色修復(fù)技術(shù) ,它克服了其他處理技術(shù)的 一些缺點(diǎn) ,如穩(wěn)定化技術(shù)的治標(biāo)不治本 ,化學(xué)處理方法的耗酸量大、處理成本大、降低污泥的肥料價(jià)值 , 生物去除技術(shù)的細(xì)菌的生存限制、硫酸鹽污染等。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(dòng)電修復(fù)土壤重金屬污染物方面開展了工作 , 并取得了一些成果。動(dòng)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。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 ,以容器底部沉淀或聚積在金屬桿上的形式析出 ,并加以回收。微生物淋濾法去除污泥中重金屬的效果雖好 ,但細(xì)菌的生存限制、硫酸鹽污染、處理后污泥的酸度等都限制了該方法的推廣應(yīng)用 。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。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 VA4大量繁殖 ,使污泥中重金屬在酸性環(huán)境下浸出。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。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(yàn)研究。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 ,而且淋濾過程所花的時(shí) 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(huì)降低污泥的肥料價(jià)值。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。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)的化合物向可溶態(tài)的離子態(tài)轉(zhuǎn)化。盡管這些措施使得重金屬的有效態(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(dòng)。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。李潤東等通過硫化床焚燒試驗(yàn)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。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。 物理穩(wěn)定 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。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。 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 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。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)而通過食物鏈危及人體健康。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。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。 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、瑞士和荷蘭等國家城市污泥的農(nóng)業(yè)利用率達(dá) 50%以上。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(diǎn)。據(jù)國家環(huán)保局資料 ,1999年 到 2020 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 m3/a。 V=10m/s 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 24 流速 10m/s 管徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,符合要求。 采用微孔曝氣器，工作水深 5m，在供風(fēng)量 13m3/(h*個(gè) )時(shí)，曝氣器氧利用率 EA=20%，服務(wù)面積 ，充氧能力 qc=(h*個(gè) )，則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （相對壓力） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 好氧反應(yīng)池平均時(shí)供氧量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 空氣離開好氧反應(yīng)池的百分比 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 去除 1KgBOD5的需氧量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所以 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 硝化需氧量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 校核 b/h=(滿足 b/h:1~2) L/b=（滿足 L/b:5~10） 超高去 所以 反應(yīng)池總高度 H=5+= 2 曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 OD=去除 BOED5需氧量 剩余污泥中的 BOD5 氧當(dāng)量 +NH3N 硝化需氧量 剩余污泥中 NH3N的氧當(dāng)量 反硝化脫氮產(chǎn)氧量 碳化需氧量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 22 有效水深取 5m，單組有效面積 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 反應(yīng)池總?cè)莘e 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所需要脫銷量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 即進(jìn)水總氮中有 錯(cuò)誤 !未找到引用源。假設(shè)生物污泥中含氮量以 %計(jì)。 （ 15錯(cuò)誤 !未找到引用源。 P 取 % 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到 引用源。 ( 符合 ) TP 負(fù)荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 好氧池容積 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 缺氧池容積 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 厭氧池容積 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 所以出水中溶解性 BOD5濃度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 BOD去除率 初沉池對 BOD5的去除率取 20%，進(jìn)入曝氣池的 BOD5的濃度為 S0=200（ 1－ ） =160 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 6）混合液回流比 R 內(nèi) NH3N 去除率 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 最大設(shè)計(jì)流量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 20 工業(yè)廢水 錯(cuò)誤 !未找到引用源。利用污泥中固、液比重不同，有不同離心傾向，以分離泥水，達(dá)到濃縮的目的。為提高氣浮濃縮效果，亦可投加混凝劑。溶氣壓力一般為 ～ 兆帕。對于顆粒比重僅略大于 1的污泥，如活性污泥和需氣消化法的污泥 ,本法尤為適用。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。 日 ),活性污泥為 20～ 40 公斤 /(米 2污泥在濃縮池中的停留時(shí)間，一般為 12小時(shí)左右。 重力濃縮法 采用污泥濃縮池，有連續(xù)式和間歇式兩種。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。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。例如活性污泥，其含水率高達(dá) 99％左右。 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。污泥濃縮主要減縮污泥的間隙水。 整個(gè)污水處理系統(tǒng)的處理效能與二沉池的設(shè)計(jì)和運(yùn)行是否良好密切相關(guān) 。 城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 18 接納廢水二級處理的出水，用以去除生物懸浮固體的 沉淀池 。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。 污水進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)，同時(shí)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(shí)轉(zhuǎn)化易降解 COD、 VFA 為 PHB，部分含氮有機(jī)物進(jìn)行氨化。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。 沉淀池有各種不同的用途。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、板材壽命城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 17 低等缺點(diǎn)。 近年設(shè)計(jì)成的新型的斜板或斜管沉淀池。廢水自池中心進(jìn)水管入池，沿半徑方向向池周緩慢流動(dòng)。 輻流式 沉淀池 池體平面多為圓形，也有方形的。溢流堰前也可設(shè)浮渣槽和擋板，保證出水水質(zhì)。廢水由設(shè)在沉淀池中心的進(jìn)水管自上而下排入池中，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(gè)斷面緩慢上升。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 。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。 沉淀池 的型式很多，按池內(nèi)水流方向可分為平流式、豎流式和輻流式三種 。 3 初沉池 （沉淀池）簡介 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。由于旋流的作用，城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 16 跌入儲(chǔ)砂斗中的砂粒已被洗去了附著的較輕的有機(jī)物。沉砂池的中央設(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(dòng)，并被逐漸引導(dǎo)至沉砂池的中央。 沉砂池 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。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。由于曝氣作用，廢水中有機(jī)顆粒經(jīng)常處于懸浮狀態(tài)，砂粒互相摩擦并承受曝氣的剪切力，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。采用機(jī)械刮砂，重力或水力提升器 排砂。設(shè)計(jì)流速為 ，停留時(shí)間應(yīng)大于 30 秒。沉砂池的主體部分，實(shí)際是一個(gè)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)有閘板以控制水流。 沉砂池有平流式、曝氣式和旋流式 三 種形式。沉砂池主要有平流沉砂池、曝氣沉砂池、旋流沉砂池等。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于 ，密度大于 ，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會(huì)影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。 d)} 柵條可安裝的水泵型號 柵條間距 /mm 截留污染物 /{L/(人 該裝置分離效率高、動(dòng)力消耗少、噪音低，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。在控制系統(tǒng)指令下，主差動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)耙斗自動(dòng)交替往復(fù)工作，去除水中的固體懸浮物。 常用于城市污水廠中處理粗大的固體懸浮物。傳動(dòng)的機(jī)械、電機(jī)在水面上，格柵兩邊的鏈條帶動(dòng)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。 城市污水處理工藝設(shè)計(jì) 14 機(jī) 常用于較深的格柵井，去除水中的漂浮物。格柵設(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。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。常用的機(jī)械清渣設(shè)備有三種，即鏈條式、移動(dòng)式及鋼絲繩牽引式格柵清