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1、仲恺农业技术学院毕 业 论 文 论文题目 城市污水厂污泥好氧处理研究 姓 名 何嘉莹院 （系） 环境科学与工程系专业班级 环境工程031班学 号 200310324120指导教师 简放陵职 称 副教授论文答辩日期 2007年6月9日摘 要 在污水处理过程中会产生大量污泥，其含水率高，有恶臭，且含有有毒化学物质和病原微生物，若不加以控制，势必造成二次污染.本文利用微生物制剂对污泥减量化进行了研究，探讨了两种菌种在好氧状态下的污泥减量情况。试验结果表明：好氧处理，菌种1去除的污泥量达到2500mg/L，去除率达到18.30%；菌种2去除的污泥量达到2368mg/L，去除率达17.79%。菌种1比菌
2、种2的污泥去除率高，差异达到极显著水平；无菌种处理，污泥去除效果差，去除量最多达112mg/L，去除率仅0.91%；菌种1和菌种2的污泥去除总量比无菌种处理平均高出2300mg/L左右，去除率高17%左右。经过t检验，两种菌种的处理与无菌种处理的差异达极显著水平；菌种1好氧处理的去除量比厌氧处理的去除量平均高出762.17mg/L，去除率高出5.47%，最多时去除量高出924mg/L，去除率高出6.63%；菌种2好氧处理的去除量比厌氧处理的去除量平均多1014.5mg/L，去除率高出7.47%；最多时去除量高出1276mg/L，去除率高出9.40%。经过t检验，两种菌种的好氧与厌氧处理的差异均
3、达到极显著水平。关键词：污泥减量化 微生物制剂 好氧处理 目 录1 前言41.1 污泥的产生与分类41.2 污泥常见的污泥处置工艺51.3 污泥减量化工艺 62 理论基础与研究方法 82.1 理论基础 82.2 研究方法 92.3 实验步骤 92.4 数据处理 103 结果与分析 113.1两种菌种的污泥减量效果研究 113.2菌种处理与无菌种处理效果比较 163.3菌种1与菌种2处理结果比较 213.4菌种好氧处理与厌氧处理比较 234 结论 27致谢 28参考文献 29英文摘要 30承诺书 311 前言1.1污泥的产生与分类随着日益增加的人口和全球社会的日益城镇化，城市污水的产生量越来越大
4、，生态环境面临日益严重破坏的压力，因此，城市污水的处理势在必行。在城市污水的处理过程中，必然产生大量的污泥（sludge），污泥通常是指主要由各种微生物以及有机、无机颗粒组成的絮状物。1995年，世界水环境组织为了准确地反映绝大多数污水污泥具有重新利用价值，将污泥更名为“生物固体（Biosolids）”，其确切含义是：“一种能够有效利用的富含有机质的城市污染产生物” 1。1.1.1污泥的产生污泥是污水处理过程中产生的固体废物。经过活性污泥净化作用后的混合液由曝气池的另一端流出进入二次沉淀池，在这里进行固液分离，活性污泥通过沉淀与污水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。经过沉淀浓缩的污泥从沉淀
5、池底部排出，其中一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部分则作为生育污泥排出系统2。活性污泥法是目前世界上应用最广泛的污水生物处理技术,但它一直存在一个最大的弊端,就是会产生大量的剩余污泥。这些剩余污泥通常含有一定量的有毒有害物质（如寄生虫卵、病原微生物、重金属）及未稳定化的有机物，如果不进行妥善的处理与处置，将会对环境造成直接或潜在的污染3。1.1.2污泥的分类生物固体的分类主要有两个依据，一个是依据生物固体的性质，另一个是依据生物固体从污水中分离的过程。按生物固体的性质，可将其分为污泥和沉渣两大类。以有机物为主要成分的部分称为有机污泥，它是生物固体的主体；以无机物含量高，容易腐化发臭；颗粒
6、细小，相对密度较小；含水率高，脱水较困难，呈胶状结构，它往往含有较多的植物营养素、寄生虫卵、致病微生物及重金属离子、毒性有机物等；流动性较好，易于用管渠输送。初沉池、二沉池的沉淀物均属此类。沉渣的主要特性是颗粒较粗，相对密度较大，易脱水；但流动性较差，不易用管渠输送，也不易腐化。沉砂池及某些工业废水物理、化学处理过程中的沉淀物（如铁屑、焦碳沫、石灰渣等）均属沉渣类。按污水的处理方法（即身故固体从污水中分离的过程），生物固体可分为以下几类：（1） 初沉污泥指污水一级处理过程中产生的沉淀物，其性质随污水的成分，特别是混入的工业废水的性质而发生变化。（2） 活性污泥指活性污泥法处理工艺二沉池产生的沉
7、淀物，扣除回流到曝气池的那部分后，剩余的部分称为剩余活性污泥。（3） 腐殖污泥指生物膜法（如生物滤池、生物转盘、部分生物接触氧化池等）污水处理工艺中二次沉淀池产生的沉淀物。（4） 化学污泥指化学强化一级处理（或三级处理）后产生的污泥。依据污泥的不同产生阶段分类如下：（1） 生污泥指从沉淀池（包括初沉池和二沉池）排出来的沉淀物或悬浮物的总称。（2） 消化污泥指生污泥经厌气分解后得到的污泥。（3） 浓缩污泥指生污泥经浓缩处理后得到的污泥。（4） 脱水干化污泥指经脱水干化处理后得到的污泥。（5） 干燥污泥指经干燥处理后得到的污泥4。1.2常见的污泥处置工艺随着污水处理事业的发展，污水处理厂总处理水量
8、和处理程度将不断扩大和提高，污泥的产生量也将会大幅度地增加。同时，污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水处理厂投资及运行费用的25%-65%，己成为城市污水处理厂所面临的沉重负担。污泥处理的通常做法是：先经过浓缩、稳定、脱水等预处理后，进行最终的处置。目前,国内外常用的污泥处置方法有:卫生填埋、焚烧、土地利用等5-6。1.2.1卫生填埋对于不能资源化而又需从循环使用中排出的废物,填埋是目前唯一的最终处置途径。填埋可分为一般填埋和卫生填埋。前者破坏环境,污染空气与水源,多已被限制使用。现行的填埋方法以卫生填埋为主,其优点是投资少、容量大、见效快,但此法必须注意场地的选择、考虑当地的水文和地形
9、条件、避免污染地下水,还要防止渗出液的渗漏和降解气的释放等。随着人口的增加,土地资源匮乏,可供填埋的场地已十分有限。1.2.2焚烧焚烧是利用污泥的有机成分较高、具有一定热值等特点来处置污泥的一种方法。焚烧的技术优势在于其处理的彻底性,减量率可达到95 %左右。但焚烧存在着以下问题: (1) 投资和操作费用较高,计划实施较困难; (2) 在焚烧过程中产生飞灰、炉渣和烟气。飞灰中含有较多Cd、Pb 及其它重金属,属于危险废弃物。在排放的烟气中含有二口恶英和呋喃等剧毒物质,若控制不当可能会产生二次污染; (3) 污泥中的有用成分未得到充分的利用。1.2.3土地利用土地利用是目前发达国家采用最广泛的污
10、泥处置方法之一。由于污泥中含有丰富的有机物和氮、磷、钾等营养元素,所以将剩余污泥回用于土地作为植物的肥料,能够增加土壤肥力、促进植物生长。但是,污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质,若长期将污泥施用于土地,有可能会因为有害物质的积累而影响人们的身体健康。此外,由于污泥即使经过浓缩、脱水后仍然体积庞大,又会产生因污泥运输而增加处理成本的问题,同时,还会占用大量的土地资源7-8。1.3污泥减量化工艺目前，世界上超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法，产生的大量剩余污泥通常含有相当量的有毒有害物质及未稳定化的有机物，如不进行妥善的处理，将会对环境造成直接或潜在的污染。目前，我国污泥产生量大约为15
11、00万t/a（按含水率97%计），预计到2010年污泥产量将是现在的5倍。在欧美，污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的比例高达60%-70%，剩余污泥的处理费用占污水厂运行费用的25%-40%，甚至高达60% 9。目前,国内外常用的污泥处置方法卫生填埋、焚烧、土地利用等大部分只能达到污泥的减容化处理，而达不到减量化。减容化是通过降低污泥含水率来缩小污泥体积，其中的生物固体（biomass）量几乎得不到减少；减量化则是通过物理、化学、生物等方法降低剩余污泥产率和利用微生物自身内源呼吸作用进行氧化分解，使整个污水处理系统向外排放的生物固体量达到最少，所以减量化是从根本上、实质上减少污泥量10-
12、11。然而，当今国内外污泥处理处置所依循的原则均是“减量化、稳定化、无害化和资源化”。处理要求是最终处置时对环境无害，因此提出了污泥减量化处理的研究。污泥减量化是使整个污水处理系统在保证污水处理效果的前提下,采取适当的物理、化学、生物等措施使处理相同量的污水所产生的污泥量达到最少。主要是依靠降低微生物产率或速微生物自身内源呼吸等代谢过程使其氧化分解等,所以污泥减量化能够从根本上减少污泥的产量。目前国内外对污泥减量技术的研究主要集中在三方面:解偶联技术、促进污泥溶胞技术以及利用微型动物捕食污泥技术12。同时，随着科学技术的发展，对于污泥减量处理的技术越来越多，各地方可因地制宜采用适合实际情况的技
13、术。1.3.1物理处理方法1.3.1.1 膜生物反应器指将膜分离技术中的膜系统与污水处理工程中生物反应器相结合形成的新工艺。在膜生物反应器中，若污泥被完全截流,则其中的无机成分没有过大积累，有机成分去除率可达95 % ，凯氏氮被完全消化。膜生物反应器中污泥停留时间很长，甚至避免排泥。虽然该法也有缺点，如膜易堵塞，投资较高等，但因技术上可行且效果好，并能大大节省日常运行费用，从长远考虑，不失为一种好方法。1.3.1.2 破坏生物细胞如超声波通过交替的压缩和扩张作用，压碎细胞壁，释放胞内成分，强化细胞的降解性，从而使污泥减量。再如可将机械压力应用于污泥回流系统，同样能破坏细胞壁释放内容物，这可减小颗粒污泥的大小，增加比表面积，利于进一步分解，该法应用于活性污泥的内源呼吸阶段，能减少剩余污泥的产量。1.3.2 化学处理方法1.3.2.1 臭氧处理工艺由日本的H.Yasui等提出，将剩余活性污泥的消化与污水处理在同一曝气池同时进行，包括臭氧氧化过程和生物降解过程。污泥经臭氧氧化后，能提高其可生物降解性，只要操作适当，可以达到无剩余污泥的目的13。1.3.2.2 投加酶酶的作用是促进污水中大分子化合物变成小分子化合物，释放结合氧，这些简单的化合物容易被各种微生物利用，
