1、第六章第六章 固体废物的微生物分解固体废物的微生物分解生物处理的定义：生物处理的定义：生物处理生物处理就是以固体废物中的就是以固体废物中的可生物降解有机物可生物降解有机物或其它组分为对或其它组分为对象，利用生物对其作用，转化为稳定产物、能源和其它有用物质象，利用生物对其作用，转化为稳定产物、能源和其它有用物质的一种处理技术。的一种处理技术。堆肥堆肥是利用自然界广泛存在分布的是利用自然界广泛存在分布的细菌细菌、放线菌放线菌、真菌真菌等等微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖微生物，有控制地促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。质转化的生物化学过程。根据微生物的生长环
2、境可将堆肥分为根据微生物的生长环境可将堆肥分为好氧堆肥好氧堆肥及及厌氧堆肥厌氧堆肥两种。两种。堆肥发展过程：堆肥发展过程：厌氧堆肥（农业废弃物、落叶杂草、粪便等）厌氧堆肥（农业废弃物、落叶杂草、粪便等）城市生活垃圾（垃圾成分动植物残余、灰渣）城市生活垃圾（垃圾成分动植物残余、灰渣）好氧堆肥、机械化堆肥（垃圾产生速度快、产生量大）好氧堆肥、机械化堆肥（垃圾产生速度快、产生量大）堆肥厂停产倒闭（有害物混入垃圾中）堆肥厂停产倒闭（有害物混入垃圾中）堆肥化技术开始回升（填埋、焚烧技术的缺陷，分类技术堆肥化技术开始回升（填埋、焚烧技术的缺陷，分类技术及分选技术的发展）及分选技术的发展）微生物的概念微生物
3、的概念 微生物是一群体积微小微生物是一群体积微小,结构简单结构简单,肉肉眼看不见眼看不见,必须借助光学显微镜或电子显微必须借助光学显微镜或电子显微镜放大数百倍镜放大数百倍,乃至数万倍后才能观察到的乃至数万倍后才能观察到的微小生物。微小生物。微生物无处不在，我们无时不生活在“微生物的海洋”中。少数微生物也是人类的敌人少数微生物也是人类的敌人！鼠疫；天花；梅毒；小儿麻痹症；肺结核；麻疯病；感冒；脑毛炎；艾滋病；疯牛病；埃博拉病毒；非典微微生生物物与与人人类类的的关关系系自然界中自然界中N N、C C、S S等等元素循环元素循环农业农业,以菌造肥以菌造肥,以菌催长以菌催长,以菌以菌防病防病,以菌治病
4、以菌治病工业工业,微生物应用于微生物应用于食品、皮革、纺织、食品、皮革、纺织、石油、化工、冶金等石油、化工、冶金等医药工业医药工业,利用微生物利用微生物制造抗生素、维生素、制造抗生素、维生素、辅酶、辅酶、ATPATP等药物等药物污水处理污水处理,利用微生物利用微生物降解有机磷、氰化物等降解有机磷、氰化物等基因工程技术中提供多种工具酶和基因工程技术中提供多种工具酶和载体系统载体系统,创建有益的工程菌新品种创建有益的工程菌新品种 微生物与人类的关系微生物与人类的关系微生物微生物有少数微生有少数微生物能引起人物能引起人类和动、植类和动、植物的病害物的病害l堆肥是在人工控制下，在一定的水分、碳氮比和通
5、风条件下，通堆肥是在人工控制下，在一定的水分、碳氮比和通风条件下，通过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程。过微生物的发酵作用，将有机物转变为肥料的过程。l更科学一点讲：堆肥化是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、更科学一点讲：堆肥化是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，人为地将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生真菌等微生物，人为地将可生物降解的有机物向稳定的腐殖质生化转化的微生物学过程。堆肥化的产物称为堆肥化转化的微生物学过程。堆肥化的产物称为堆肥 。l有机固体废物的堆肥化技术是进行稳定化、无害化处理的重要方有机固体废物的堆肥化技术是进行稳定化、无害化处理的重要方式之一，也是
6、实现固体废物资源化、能源化的技术之一。式之一，也是实现固体废物资源化、能源化的技术之一。堆肥发展过程：堆肥发展过程：厌氧堆肥（农业废弃物、落叶杂草、粪便等）厌氧堆肥（农业废弃物、落叶杂草、粪便等）城市生活垃圾（垃圾成分动植物残余、灰渣）城市生活垃圾（垃圾成分动植物残余、灰渣）好氧堆肥、机械化堆肥（垃圾产生速度快、产生量大）好氧堆肥、机械化堆肥（垃圾产生速度快、产生量大）堆肥厂停产倒闭（有害物混入垃圾中）堆肥厂停产倒闭（有害物混入垃圾中）堆肥化技术开始回升（填埋、焚烧技术的缺陷，分类技术堆肥化技术开始回升（填埋、焚烧技术的缺陷，分类技术及分选技术的发展）及分选技术的发展）l在自然界中存在着大量依
7、靠有机物生活的微生物，它们有氧化分解有机物并将其转化为无机物的巨大功能（生物能）。而且具有分布广，繁殖快，容易发生变异等特性。正是这些微生物（分解者），作为生态系统组成的重要环节，不断进行着有机物的分解与无机化（矿化），促进了上述循环的正常进行。l另一方面，人们生产和生活过程中不断产生各种各样的固体废物，对整个社会而言就是生产消费废物的一个不断的循环系统。l人类通过各种手段，借助于上述微生物的生物能，对固体废物进行生物处理，实现固体废物（主要是有机固体废物）的的技术就统称为。l根据生物处理过程中起作用的微生物对氧气要求不同，可以把固体废物堆肥分为好氧堆肥化和厌氧堆肥化。l好氧堆肥化是在通风条件
8、下，有游离氧存在时进行的分解发酵过程，由于堆肥堆温高，一般在5565，有时高达80，故亦称高温堆肥化。l厌氧堆肥化是利用厌氧微生物发酵造肥。l由于好氧堆肥化具有发酵周期短，无害化程度高，卫生条件好，易于机械化操作等特点，故国内外用垃圾、污泥、人畜粪尿等有机废物制造堆肥的工厂，绝大多数都采用好氧堆肥化。是在有氧条件下，依靠好氧微生物（主要是好氧细菌）的作用来进行的。在堆肥化过程中，有机废物中的可溶性有机物质可透过微生物的细胞壁和细胞膜被微生物直接吸收，而不溶的胶体有机物质，先被吸附在微生物体外，依靠微生物分泌的胞外酶分解为可溶性物质，再渗入细胞。l微生物通过自身的生命代谢活动，进行分解代谢（氧化
9、还原过程）和合成代谢（生物合成过程），把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，并放出生物生长、活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞物质，使微生物生长繁殖，产生更多的生物体。可用下图简要地说明这种过程。2、堆肥化的重要意义、堆肥化的重要意义 对城市固体废物进行处理消纳，实现稳定化、无害化，可以避免或者减轻城市垃圾的大量堆积，影响市容及城市垃圾自然腐败，散发臭气，传播疾病，从而对环境造成的恶劣影响。可促进上述自然界物质循环与人类社会化物质循环的统一，可以把固体废物中的适用组分尽快地重新纳入自然循环（例如生产堆肥用以施肥、改造土壤，可回归农田生态系统中去）；可以将大量有机固体废物通过
10、各种工艺转换成有用的物质和能源（例如产生沼气、生产葡萄糖、微生物蛋白质等）。堆肥化可减重、减容均约为50。3.3.好氧堆肥过程：好氧堆肥过程：堆肥初期，堆层基本呈中温，嗜温性微生物较为活跃并利用堆肥中可溶性有机物旺盛繁殖。它们在转换和利用化学能的过程中，有一部分变成热能，由于堆料有良好的保温作用，温度不断上升。此阶段微生物以中温、需氧型为主，通常是一些无芽胞细菌。适合于中温阶段微生物种类极多，其中最主要是细菌、真菌和放线菌，细菌特别适应水溶性单糖类，放线菌和真菌对于分解纤维素和半纤维素物质具有特殊功能；当肥堆温度升到45以上时，即进入。在这阶段，嗜温性微生物受到抑制甚至死亡，嗜热性微生物逐渐代
11、替了嗜温性微生物的活动，堆肥中残留的和新形成的可溶性有机物质继续分解转化，复杂的有机化合物如半纤维素、纤维素和蛋白质等开始被强烈分解。通常，在50左右进行活动的主要是嗜热性真菌和放线菌；温度上升到60时，真菌几乎完全停止活动，仅有嗜热性放线菌与细菌在活动；温度升到70以上时，对大多数嗜热性微生物已不适宜，微生物大量死亡或进入休眠状态。l与细菌的生长繁殖规律一样，可将微生物在高温阶段生长过程细分为三个时期，即对数生长期，减速生长期和内源呼吸期。在高温阶段微生物活性经历了三个时期变化后，堆积层内开始发生与有机物分解相对应的另一过程，即腐殖质的形成过程，堆肥物质逐步进入稳定化状态；腐熟阶段：腐熟阶段
12、：在内源呼吸后期，只剩下部分较难分解及难分解的有机物和新形成的腐殖质，此时微生物活性下降，发热量减少，温度下降。在此阶段嗜温微生物又占优势，对残余较难分解的有机物作进一步分解，腐殖质不断增多且稳定化，此时堆肥即进入腐熟阶段。降温后，需氧量大大减少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧扩散能力增强，此时只须自然通风。4.4.堆肥过程参数：堆肥过程参数：供氧量供氧量要适当，实际量应为理论量的要适当，实际量应为理论量的210210倍倍含水量含水量水的作用：溶解有机物，参与新陈代谢调节堆肥温度水的作用：溶解有机物，参与新陈代谢调节堆肥温度要求为要求为5060%5060%，55%55%最佳，不能低于最佳，不
13、能低于20%20%碳氮比碳氮比微生物分解有机物速度随碳氮比而变，微生物自身的碳氮微生物分解有机物速度随碳氮比而变，微生物自身的碳氮比约为比约为4-304-30，因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在，因此用作其营养的有机物的碳氮比最好也在该范围内，特别是当碳氮比在该范围内，特别是当碳氮比在10-2510-25时，有机物被生物分时，有机物被生物分解速度最大。解速度最大。最佳值：最佳值：20352035碳磷比碳磷比适宜的碳磷比值为适宜的碳磷比值为75:1150:1温度温度一般为一般为5065，最高可达，最高可达8090，适宜的温度可缩短堆，适宜的温度可缩短堆肥周期肥周期较佳温度为较佳温度为3555
14、pH值值pH是微生物生长的重要条件。是微生物生长的重要条件。堆肥初期，由于酸性细菌的作用，堆肥初期，由于酸性细菌的作用，pH降到降到56，堆肥物料，堆肥物料呈酸性，而后呈酸性，而后pH升高，发酵完成前可达升高，发酵完成前可达8.59.0，成品时，成品时为为78。5.堆肥方法堆肥方法间歇堆肥法（野积式、露天堆肥法）间歇堆肥法（野积式、露天堆肥法）即将新收集的垃圾、粪便、污泥等废物混合分批堆积一次即将新收集的垃圾、粪便、污泥等废物混合分批堆积一次发酵约需发酵约需5周，每周翻动周，每周翻动12次，第次，第610周熟化稳定二次发周熟化稳定二次发酵，全过程需要酵，全过程需要3090天。要求场地坚实，不透
15、水。天。要求场地坚实，不透水。连续堆积法（工厂化机械堆肥）连续堆积法（工厂化机械堆肥）原料在发酵器中完成中温和高温发酵过程后，运往发酵室原料在发酵器中完成中温和高温发酵过程后，运往发酵室堆放熟化。堆放熟化。优点：优点：发酵快，堆肥质量高、能防臭、全部灭菌。发酵快，堆肥质量高、能防臭、全部灭菌。设备：设备：立式发酵器、卧式发酵器立式发酵器、卧式发酵器6.堆肥的农业效用堆肥的农业效用7.（1）改土作用）改土作用8.增加土壤有机质增加土壤有机质9.改善土壤结构改善土壤结构 降低容重，增加孔隙度，使固相下降低容重，增加孔隙度，使固相下降，液、气相增加。降，液、气相增加。10.提高土壤功能提高土壤功能促
16、进通风、提高保水率、保持肥力促进通风、提高保水率、保持肥力11.促进植物根系增长促进植物根系增长（2）增产作用）增产作用（3）不利因素）不利因素 不能与农家肥等同，只能作土壤改良剂或调节剂不能与农家肥等同，只能作土壤改良剂或调节剂7.7.堆肥过程存在的问题堆肥过程存在的问题（1 1）臭味）臭味(Production of Odors)Production of Odors)堆肥场地堆肥场地(Facility siting)Facility siting)：考虑场地局部气候，以：考虑场地局部气候，以利臭味消散；距受体的距离；建立适当的缓冲区域。利臭味消散；距受体的距离；建立适当的缓冲区域。正确的
17、过程设计和运行管理正确的过程设计和运行管理(Proper process design Proper process design and operation)and operation)：预处理；供氧量；温度控制；翻动频率。预处理；供氧量；温度控制；翻动频率。生物臭味管理生物臭味管理(Biological odor management)Biological odor management)（2 2）公众健康）公众健康(Public health issues):Public health issues):（3 3）重金属毒性）重金属毒性(Heavy metal toxicity)Heavy
18、 metal toxicity)（4 4）产品质量）产品质量(Product quality)Product quality)：6.3 6.3 厌氧发酵厌氧发酵概念：概念：废物在厌氧条件下通过微生物的代谢作用而被稳定化，废物在厌氧条件下通过微生物的代谢作用而被稳定化，同时伴有同时伴有CH4和和CO2产生的过程。产生的过程。产物：产物：沼气沼气清洁能源清洁能源 渣滓渣滓优质肥料优质肥料1.原理原理:三个阶段三个阶段液化、产酸和产甲烷液化、产酸和产甲烷 液化阶段：液化阶段：发酵菌作用，对有机物进行体外酶解，发酵菌作用，对有机物进行体外酶解，使固使固体物质变为可溶于水的物质，然后细菌再吸收可溶于体物
19、质变为可溶于水的物质，然后细菌再吸收可溶于水的物质，并将其酵解成为不同产物。水的物质，并将其酵解成为不同产物。产酸阶段：产酸阶段：产氢、产醋酸菌作用，将前阶段的中间产物丙酸、产氢、产醋酸菌作用，将前阶段的中间产物丙酸、丁酸、醇类等进一步分解为醋酸和氢。丁酸、醇类等进一步分解为醋酸和氢。产甲烷阶段：产甲烷阶段：甲烷菌作用，甲烷菌作用，将产酸阶段产生的产物降解成甲烷和将产酸阶段产生的产物降解成甲烷和二氧化碳，二氧化碳，同时利用产酸阶段产生的氢将二氧化碳还原成同时利用产酸阶段产生的氢将二氧化碳还原成甲烷。甲烷。2.影响因素影响因素原料配比：原料配比：适宜的碳氮比适宜的碳氮比20:130:1温度：温度
20、：在一定范围内，温度越高产气量越高在一定范围内，温度越高产气量越高 中温发酵中温发酵37左右左右 高温发酵高温发酵53左右，产气率最高左右，产气率最高PH值：值：要求弱碱性环境要求弱碱性环境 最佳最佳PH值值6.87.5，过低会抑制甲烷菌生长。，过低会抑制甲烷菌生长。搅拌：搅拌：目的是保证较高的池容产气率和避免出现局部酸目的是保证较高的池容产气率和避免出现局部酸 积累积累.机械搅拌、充气搅拌、充液搅拌机械搅拌、充气搅拌、充液搅拌3.厌氧发酵工艺厌氧发酵工艺(1)高温厌氧发酵工艺高温厌氧发酵工艺最佳温度：最佳温度：4755（有机物分解旺盛，发酵快）（有机物分解旺盛，发酵快）流程：流程：（1）高温
21、发酵菌培养）高温发酵菌培养 （2）高温维持）高温维持 （3）原料投入与排除连续加料出料）原料投入与排除连续加料出料 （4）发酵物料搅拌）发酵物料搅拌适用：适用：城市垃圾、粪便及有机污泥城市垃圾、粪便及有机污泥(2)自然温度厌氧发酵工艺自然温度厌氧发酵工艺4.城市粪便厌氧发酵处理实例城市粪便厌氧发酵处理实例(1)化粪池化粪池停留时间：停留时间：1224h效果：抑留粪水中效果：抑留粪水中70%的悬浮固体物的悬浮固体物(2)粪便厌氧发酵池粪便厌氧发酵池常温发酵常温发酵35d达标达标中温发酵中温发酵3338，823d高温发酵高温发酵5055我国城市污水处理的发展历程我国城市污水处理的发展历程 （1 1
22、）19841984年，天津纪庄子污水处理厂年，天津纪庄子污水处理厂(26(26万万m3/d)m3/d)投投产运行带动新建数十座污水处理厂。产运行带动新建数十座污水处理厂。污泥直接农用，污泥直接农用，未考虑污泥处置；未考虑污泥处置；（2 2）20192019年年(“(“九五九五”期间期间)，污水处理进入快速发，污水处理进入快速发展期，年净增污水处理厂展期，年净增污水处理厂168168座座污泥问题开始污泥问题开始引起关注；引起关注；（3 3）目前，政府在）目前，政府在“十一五十一五”期间规划投资期间规划投资33003300亿亿元用于水污染处理事业。元用于水污染处理事业。污泥问题制约污水处理事污泥问
23、题制约污水处理事业发展；业发展；（4 4）国家）国家“十一五十一五”规划的污水处理目标：到规划的污水处理目标：到20192019年，全国城镇污水处理率年，全国城镇污水处理率50%50%，城市污水处理率，城市污水处理率60%60%，重点城市污水处理率，重点城市污水处理率70%70%。污泥处理处污泥处理处置将进入快速发展期置将进入快速发展期我国污水的产生与处置现状我国污水的产生与处置现状污泥污染的形势严峻污泥污染的形势严峻我国污泥的处置现状我国污泥的处置现状我国典型污泥处置工艺我国典型污泥处置工艺 填埋填埋我国典型污泥处置工艺我国典型污泥处置工艺 焚烧焚烧流流化化床床焚焚烧烧装装置置回转窑干化回转
24、窑干化焚烧联合处置焚烧联合处置 中国污泥处理投资只占污水处理厂总投资的20%45%，而发达国家占污水处理厂总投资的50%70%。污泥填埋的投资和运行成本相对较低；机械化堆肥的成本适中；污泥干化焚烧的投资和运行成本较高，但无害化最彻底。填埋、焚烧、堆肥、建材化等技术均需要将污泥的含水率降至60%左右，因此污泥的深度脱水是解决污泥问题的关键。我国污泥的处置现状我国污泥的处置现状污泥处置的问题分析污泥处置的问题分析1、污泥含水率（1）污泥含水率是制约污泥处置和利用的关键问题 60%是填埋与堆肥的起点，50%是焚烧的起点；（2）干化环节是污泥处理处置系统耗能的主要环节；（3）干化环节的新技术研发是实现
25、污泥处理系统节能降耗的着力点。含水率高是污泥处理处置的难点所在污泥含水率越高，热值越低，当含水率低于50%时，才适合焚烧含水率与污泥热值2、微生物细胞和胶体物质造成处理困难、微生物细胞和胶体物质造成处理困难l污泥中含有大量微生物 细胞和有机胶体物质，脱水困难l污泥中有机物主要 以固体形式存在，生物降解困难污泥处置的技术难点是：如何进行深度脱水降低含水率。含水率60%的污泥，其资源化潜力显著增大。原因：固体有机物的水解速率低；水解为控制步骤。6.4 6.4 污泥处理污泥处理6.4.1 6.4.1 概述概述1.污泥定义污泥定义:给水和污水处理中，采用了各种分离方法以给水和污水处理中，采用了各种分离
26、方法以去掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质，从这些不同去掉溶解的、悬浮的或胶体的固体物质，从这些不同方法中产生的泥渣统称为污泥。方法中产生的泥渣统称为污泥。2.污泥种类：污泥种类：3.处理目的处理目的 (1)(1)降低含水率，减小体积降低含水率，减小体积 (2)(2)使污泥卫生化、稳定化使污泥卫生化、稳定化 (3)(3)便于资源化利用便于资源化利用4.处理方法处理方法 浓缩、消化、机械脱水、干燥、焚烧等污泥方法浓缩、消化、机械脱水、干燥、焚烧等污泥方法.6.4.2 6.4.2 污泥的浓缩污泥的浓缩1.污泥的水分污泥的水分2.游离水或自由水：游离水或自由水：与污泥颗粒无关，可通过过滤去 除，在不同
27、 种类污泥中，其含量变化很大。间隙水：间隙水：占占70%，易去除，易去除浓缩法浓缩法毛细管结合毛细管结合占占20%，可用离心、真空等机械方法去除。，可用离心、真空等机械方法去除。表面吸附水表面吸附水 占占7%，可用加热法脱除。，可用加热法脱除。内部水内部水3%，可用生物法、高温加热法、融冻法去除。，可用生物法、高温加热法、融冻法去除。2.污泥特性描述污泥特性描述1、干固含量（、干固含量（Ds）：）：污泥在105温度条件下干燥至恒重 时测定的污泥含固量，g/L或%w；2、挥发性固体含量（、挥发性固体含量（Vs）：）：指污泥中的干固体在550-600 高温条件下隔氧加热气化，以气化前 后的重量差计
28、算污泥Vs（%w）。3、含、含 水水 性性 ：评估污泥中各种形式水分所占比例，尤其是 游离水和结合水具有决定意义。4、污泥行为特性指标：、污泥行为特性指标：（压缩性、过滤性、脱水性）；3.浓缩方法浓缩方法重力浓缩法重力浓缩法间歇式浓缩池间歇式浓缩池-一般用于小型或工厂企业的污水处理厂一般用于小型或工厂企业的污水处理厂连续式浓缩池连续式浓缩池-用于大中型污水处理厂用于大中型污水处理厂气浮浓缩法气浮浓缩法定义：大量微气泡附着在污泥颗粒上，形成颗粒定义：大量微气泡附着在污泥颗粒上，形成颗粒-气泡结气泡结 合体，浮力使其浮到水面，达到浓缩目的。合体，浮力使其浮到水面，达到浓缩目的。6.4.3 污泥消化
29、污泥消化定义定义:人工控制条件下人工控制条件下,通过微生物代谢作用使污泥中的有通过微生物代谢作用使污泥中的有机物稳定化的过程。机物稳定化的过程。污泥中的有机物含量很高，宜采用厌氧法处理污泥中的有机物含量很高，宜采用厌氧法处理方法：方法：（1）标准消化法，）标准消化法，3060d （2）高负荷消化法，）高负荷消化法，1015d （3）两级消化法，）两级消化法，712d （4）厌氧接触消化法）厌氧接触消化法6.4.4 机械脱水机械脱水1.脱水前的污泥调理脱水前的污泥调理目的：目的：重力浓缩后污泥的含水率仍在90-95%，脱水性能差。因此，有必要对 污泥进行调理，改善污泥的脱水性 能，提高污泥脱水效
30、率。方法：方法：洗涤法：简单方便，但效果差；加药法：效果好，但成本高；加热法：附近有废热可利用时效果好；冻融法：以污泥做肥料再利用时，为防止有效 成分分解，用冻融法；污泥洗涤概述污泥洗涤概述定义：定义：污泥的洗涤又称污泥淘洗，即利用处理后的回用水 与污泥混合（水：泥=2-5：1）淘洗后将污泥沉淀下 来的一种预处理方法。目的：目的：降低污泥的碱度和粘度，节省药剂的用量，提高机 械脱水的效果，降低污泥脱水的运行费用。应用：应用：主要用于消化污泥的预处理，而不适用与生污泥，后者洗涤效果差，可以采取直接加药调理。化学调理化学调理定义：定义：通过向污泥加入助凝剂、混凝剂等化学药剂，促使污泥颗粒絮凝并改善
31、其脱水性能的一种预处理方法。目的：目的：污泥中固体粒子为细小带负电水合粒子并和污泥形成一种稳定的胶体悬浮液，影响固液分离。加药处理就是减少污泥粒子与水的亲和力，使粒子凝聚力增大而形成粗粒化。原理：原理：各类混凝剂产生带正电荷离子，与污泥颗粒上负电荷相互吸引而中和，使电荷减小，从而相互排斥力下降，在范德华力作用下克服静电排斥力而凝聚。加热调质加热调质定义：定义：通过加热使部分有机质分解、亲水性有机胶体水解、细胞分解，细胞膜中水分游离出来，从而改善污泥浓缩及脱水性能，对于活性污泥脱水预处理特别有效。优点：优点：调质效果好，滤饼不增容，可灭菌；缺点：缺点：换热器腐蚀结垢，蒸汽口有恶臭，设备复杂，费用
32、高。方法：方法：高温加压调理：高温加压调理：加热170-200，压力为1-1.5Mpa；低温加压调理：低温加压调理：温度150 以下，压力1.0Mpa，冻融调理法冻融调理法定义：定义：将污泥冷冻到零下20 后再融化的一种改善污泥沉 降性能的预处理方法。原理：原理：由于温度大幅度变化，使污泥胶体脱稳凝聚且细胞 膜破裂，细胞内水分得到游离，从而提高污泥的沉 降性能和脱水性能，沉降速度可提高2-6倍，过滤产 率可提高到200kg/（m2hr），滤饼含水率为50-70%。应用：应用：目前已被广泛用于给水污泥处理优点：优点：无需加混凝剂，不增加滤饼量。2.污泥脱水污泥脱水6.4.5 污泥的干燥与焚烧污泥
33、的干燥与焚烧l经传统的浓缩和脱水工艺处理之后，污泥的含水率仍达经传统的浓缩和脱水工艺处理之后，污泥的含水率仍达45-45-86%,86%,如机械脱水泥饼含水率为如机械脱水泥饼含水率为7575左右。左右。要达到对污泥的深度脱水，比较经济的方法是引入干燥或焚烧技术。l1 1 污泥的热干燥处理污泥的热干燥处理 l2 2 污泥焚烧污泥焚烧l城市污泥的处置途径很多，土地利用、卫生填埋、焚烧和水城市污泥的处置途径很多，土地利用、卫生填埋、焚烧和水体消纳（排入江河湖海）是许多国家常用的方法。体消纳（排入江河湖海）是许多国家常用的方法。l1、土地利用土地利用l污泥的土地利用是一种积极、有效而安全的污泥处理处置
34、方污泥的土地利用是一种积极、有效而安全的污泥处理处置方式。式。l中国已开始将污水处理厂污泥用于城市绿化林地改造。在国外，污泥及其堆肥作肥源土地利用，已有60多年的历史，城市污泥土地利用比例最高的是荷兰，占55%；其次是丹麦、法国和英国，占45%；美国占25。l2 2、土地填埋、土地填埋l污泥的土地填埋始于污泥的土地填埋始于2020世纪世纪6060年代，是在传统填埋的基础上，年代，是在传统填埋的基础上，从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，从保护环境角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，以严格的管理制度和科学的工程操作来加以实施的污泥处置以严格的管理制度和科学的工程操作来加
35、以实施的污泥处置方法。到目前为止，这种方法已发展成为一项比较成熟的污方法。到目前为止，这种方法已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术。该技术的基本方式是城市污泥经过简单的灭菌泥处置技术。该技术的基本方式是城市污泥经过简单的灭菌处理后，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处是处理后，直接倾倒于低地或谷地制造人工平原。它的好处是处理成本低、不需要高度脱水（自然干化），既解决了污泥处理成本低、不需要高度脱水（自然干化），既解决了污泥出路问题，又可以增加城市建设用地，故成为大多数西方国出路问题，又可以增加城市建设用地，故成为大多数西方国家主要的污泥处置方法之一。家主要的污泥处置方法之一。l据有关资料
36、统计，据有关资料统计，19921992年欧盟采用填埋法处理的污泥量大年欧盟采用填埋法处理的污泥量大约占总发生量的约占总发生量的40%40%。法国污泥填埋量高达污泥总发生量的。法国污泥填埋量高达污泥总发生量的80%80%；据日本1994年的资料统计，日本通过陆地和海洋填埋日本通过陆地和海洋填埋的污泥也达到了总发生量的的污泥也达到了总发生量的35%35%。l建设污泥填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地建设污泥填埋场如同生活垃圾卫生填埋场一样，地址需选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域，址需选择在底基渗透系数低且地下水位不高的区域，填坑应铺设防渗性能好的材料，卫生填埋场还应配填坑应铺设防渗性能好
37、的材料，卫生填埋场还应配设渗滤液收集装置及净化设施。目前中国修建的卫设渗滤液收集装置及净化设施。目前中国修建的卫生填埋场中，都用高密度聚乙烯为防渗层，这样可生填埋场中，都用高密度聚乙烯为防渗层，这样可避免对地下水及土壤的二次污染。避免对地下水及土壤的二次污染。l3 3、污泥焚烧、污泥焚烧l焚烧的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到焚烧的优势在于可以迅速和较大程度地使污泥达到无害化和减量比，其产物为无菌、无臭的无机残渣，无害化和减量比，其产物为无菌、无臭的无机残渣，含水率为零，且在恶劣的天气条件下不需存储设备。含水率为零，且在恶劣的天气条件下不需存储设备。近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺
38、和焚烧近年来焚烧法由于采用了合适的预处理工艺和焚烧手段，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严手段，达到了污泥热能的自持，并能满足越来越严格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的格的环境要求和充分地处理不适宜于资源化利用的部分污泥。部分污泥。l20192019年，日本有近年，日本有近50%50%的污泥采用了焚烧的方法进行处置，的污泥采用了焚烧的方法进行处置，而欧盟各国采用焚烧方法处置的污泥也超过了而欧盟各国采用焚烧方法处置的污泥也超过了10%10%，并预测，并预测到到20192019年这一比例将增至年这一比例将增至38%38%。l污泥焚烧处置方法有利也有弊，主要缺点是，污泥中的重金污泥焚烧
39、处置方法有利也有弊，主要缺点是，污泥中的重金属会随着烟尘的扩散而污染空气，残余灰烬也富含污染物，属会随着烟尘的扩散而污染空气，残余灰烬也富含污染物，再进行填埋处置也易造成环境污染，而且焚烧的成本是其工再进行填埋处置也易造成环境污染，而且焚烧的成本是其工艺艺2424倍；另一方面，污泥必须保证比较低的含水率才能用倍；另一方面，污泥必须保证比较低的含水率才能用作作“合成燃烧合成燃烧”，这就需要提高污泥的脱水程度。，这就需要提高污泥的脱水程度。l4 4、污泥的堆肥化、污泥的堆肥化l污泥堆肥是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。污泥堆肥是一种无害化、减容化、稳定化的综合处理技术。它是利用好氧的嗜温
40、菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分它是利用好氧的嗜温菌、嗜热菌的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分。解，并杀灭传染病菌、寄生虫卵与病毒，提高污泥肥分。l污泥堆肥化过程中经常要用调理剂和膨胀剂。调理剂是指加污泥堆肥化过程中经常要用调理剂和膨胀剂。调理剂是指加进堆肥化物料中的有机物，借以减小单位体积的质量，增加进堆肥化物料中的有机物，借以减小单位体积的质量，增加碳源及与空气的接触面积，以利于需氧发酵。污泥堆肥化过碳源及与空气的接触面积，以利于需氧发酵。污泥堆肥化过程中常用的调理剂有木屑、秸秆、稻壳、粪便、树叶、垃圾程中常用的调理剂有木屑、秸秆、稻壳、粪便、树叶、
41、垃圾等有机废料。膨胀剂是指用有机或无机物制成的固体颗粒，等有机废料。膨胀剂是指用有机或无机物制成的固体颗粒，把它加人湿的堆肥化物质中时，能有足够的大小保证物料与把它加人湿的堆肥化物质中时，能有足够的大小保证物料与空气的充分接触，并能依靠粒子之间的接触起到支撑作用。空气的充分接触，并能依靠粒子之间的接触起到支撑作用。常用的膨胀剂有木屑、团粒垃圾、破碎成颗粒状的轮胎、塑常用的膨胀剂有木屑、团粒垃圾、破碎成颗粒状的轮胎、塑料、花生壳、秸秆、树叶、岩石及其他物质。料、花生壳、秸秆、树叶、岩石及其他物质。l5 5、污泥制造建材、污泥制造建材l污泥中除了有机物外往往还含有污泥中除了有机物外往往还含有20%
42、30%20%30%的无机物，主要是的无机物，主要是硅、铁、铝和钙等。因此即使将污泥焚烧去除了有机物，无硅、铁、铝和钙等。因此即使将污泥焚烧去除了有机物，无机物仍以焚烧灰的形式存在，需要做填埋处置。如何充分利机物仍以焚烧灰的形式存在，需要做填埋处置。如何充分利用污泥中的有机物和无机物，污泥的建材利用是一种经济有用污泥中的有机物和无机物，污泥的建材利用是一种经济有效的资源化方法。效的资源化方法。l污泥的建材利用大致可以归结为以下方法：制轻质陶粒、制污泥的建材利用大致可以归结为以下方法：制轻质陶粒、制熔融资材和熔融微晶玻璃，生产水泥等，制砖已经很少应用。熔融资材和熔融微晶玻璃，生产水泥等，制砖已经很少应用。过去大部分以污泥焚烧灰作原料生产各种建材，近年来为了过去大部分以污泥焚烧灰作原料生产各种建材，近年来为了节省投资（建设焚烧炉），充分利用污泥自身的热值，节省节省投资（建设焚烧炉），充分利用污泥自身的热值，节省能耗，直接利用污泥作原料生产各种建材的技术已开发成功。能耗，直接利用污泥作原料生产各种建材的技术已开发成功。
