1.1 污泥定義
污泥是指用物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法和生物法等處理廢水時產(chǎn)生的沉淀物、顆粒物和漂浮物，是一種由有機(jī)殘片、細(xì)菌菌體、無機(jī)顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。
1.2 污泥特性
污泥的主要特性是含水率高（可達(dá)99%），有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細(xì)，比重較小，呈膠狀液態(tài)。它是介于液體和固體之間的濃稠物，可以用泵運(yùn)輸、傳遞，但很難通過沉降自然固液分離*。淤泥是在靜水和緩慢的流水環(huán)境中沉積并含有機(jī)質(zhì)的細(xì)粒土。
1.3污泥的危害
污泥中含有大量的有機(jī)物和豐富的氮、磷等營養(yǎng)物，任意排入水體將會大量消耗水體中的氧氣，導(dǎo)致水體水質(zhì)惡化，嚴(yán)重影響水生物的生存。除此之外，污泥中還有多種重金屬、有毒有害物質(zhì)、病菌、寄生蟲等，處理不當(dāng)會傳播疾病、污染土壤和農(nóng)作物，并通過生物鏈轉(zhuǎn)嫁給人類。所以污泥不經(jīng)過妥善處理而任意排放和堆置。必將對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。已建成的污水廠不能充分發(fā)揮其消除環(huán)境污染的作用。污泥經(jīng)過處理，加以綜合利用達(dá)到無害化、減量化、資源化、穩(wěn)定化，對減少環(huán)境污染具有重要意義。
隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，居民的生活質(zhì)量得到提升的同時生活污泥的排放量也在逐年增加，這些污泥是污水處理廠和污水處理的必然產(chǎn)物。
1.4 污泥量
截至目前，我國城市污泥的平均增長率由16.82%，生活污水處理后，產(chǎn)生0.3%-0.5%的污泥。處理千噸廢水產(chǎn)生3.5m3含水率為為99.2%的污泥，污泥脫水后成為約0.6 m3干泥。
2污泥減量化
污泥無害化減量是污泥處置的重要環(huán)節(jié)，直接影響污泥資源化處置的效果和成本。目前污泥減量的主要手段有兩種：即機(jī)械脫水和熱干化。
其中機(jī)械脫水一般有帶壓、板壓、螺旋壓濾、疊螺機(jī)壓濾等傳統(tǒng)設(shè)備。
熱干化分為中高溫直排干化和低溫除濕干化。
A:中高溫直排式干化
有高溫轉(zhuǎn)筒干化、盤式干化、漿葉式干化等傳統(tǒng)設(shè)備工藝，其共同的特點是固定設(shè)施投入相對較低，但是需要配置熱源（如天然氣、高壓蒸汽等）以及天然氣供氣設(shè)施、熱風(fēng)爐、燃燒機(jī)、蒸汽鍋爐、水處理系統(tǒng)、廢氣（臭氣）處理等設(shè)設(shè)備，因此綜合運(yùn)行成本較高，一般情況下比低溫干化高出40%以上。
機(jī)械脫水與中溫干化的共同點是設(shè)備投入相對較低，大的不同點在于脫水能力較低（60-80%）。同時因壓濾出的水分仍然是污水，必須配套污水處理及臭氣處理設(shè)施，因此綜合成本很高（脫水設(shè)備、場地、配套基建、污水處理設(shè)備、臭氣處理設(shè)備、電費(fèi)、藥劑費(fèi)等）。
B:低溫?zé)岣苫?/span>
經(jīng)過疊螺機(jī)、板框壓濾機(jī)、帶式壓濾機(jī)等通過機(jī)械脫水后，含水率為65％~83％的污泥通過頂部進(jìn)入進(jìn)料口，再經(jīng)過造粒或卻條裝置，根據(jù)泥餅的特性造粒或卻條，再落入304不銹鋼網(wǎng)帶傳動，網(wǎng)帶不間斷工作，干燥的熱風(fēng)從網(wǎng)帶的底部送入（送風(fēng)溫度75℃），污泥中的水份吸熱后不斷汽化，產(chǎn)生大量飽和的水蒸氣被帶回到網(wǎng)帶頂部，熱風(fēng)從頂部循環(huán)回到蒸發(fā)器（回風(fēng)溫度48~56℃），通過冷凝除濕的方式把水氣收集排出，此時，飽和度較低水蒸氣的再經(jīng)過冷凝器加熱到75℃，變成干燥高溫的熱空氣，送回到網(wǎng)帶底部，進(jìn)入周期性循環(huán)，從而達(dá)到污泥干燥脫水的目的。網(wǎng)帶采用變頻無極調(diào)速，污泥的干度10％~60％可調(diào)。
熱泵低溫除濕干化有密封式低溫除濕干化和微負(fù)壓低溫除濕干化兩種。密封式低溫除濕干化具有運(yùn)行成本低、占地面積小、作業(yè)流程簡單、自動化程度高的特點，因此投放市場幾年來備受歡迎，同時也暴露出三大問題：作業(yè)過程臭氣泄漏嚴(yán)重、干濕不勻（“夾心”多需要返混復(fù)烘）、故障率高（制冷部件腐蝕損壞嚴(yán)重），因此停機(jī)維修量大。
微負(fù)壓熱泵低溫除濕干化在密封式低溫除濕干化機(jī)的優(yōu)點基礎(chǔ)上集成微負(fù)壓、廢氣焚燒熱能回用、三回程連續(xù)式薄化干燥三項技術(shù)，*解決了臭氣泄漏、干濕不勻、故障率高三大問題，使低溫除濕干燥技術(shù)日臻*，其環(huán)保性、穩(wěn)定性和性價比優(yōu)勢相對于各類脫水設(shè)備更加明顯。
2.2 填埋
按《GB16889-2008生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后含水率小于60%，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置。
在實際操作中，有些是用化肥袋裝袋后填埋，有些是加水泥石灰半穩(wěn)定化后直接填埋。有些是索性啥都不做，直接往垃圾上一倒
現(xiàn)在國家標(biāo)準(zhǔn)污泥含水率低于60%才可以進(jìn)垃圾填埋場，否則容易引起一些問題：比如不易填埋作業(yè)，滲濾液增加，堵塞排水排氣管道，影響填埋場堆體穩(wěn)定性，易引起滑坡，甚至還有壓實后的污泥，從堆體縫隙出噴出來的情況。
2.2.2城鎮(zhèn)污泥處理國家相關(guān)規(guī)定有哪些
1、《生活垃圾填埋場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定：生活污水處理廠污泥經(jīng)處理后小于60%時，可以進(jìn)入生活垃圾填埋場填埋處置。
2、《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置-混合填埋泥質(zhì)》(CJ/T249-2007)中的規(guī)定：污泥用于混合填埋時，其含水率應(yīng)小于等于60%。污泥用作垃圾填埋場覆蓋土?xí)r，其含水率應(yīng)小于45%。
污泥填埋處理操作上相對簡單，但是對場地的要求較高：既要防止?jié)B濾液、微生物對地下水體的污染，還要考慮污泥發(fā)酵所形成氣體的二次污染。目前我國污水處理廠污泥填埋問題尤為突出。一是消耗大量土地資源，不少城市很難找到新的填埋場；二是產(chǎn)生大量滲瀝液，由于含水率較高，污泥加劇了垃圾填埋場滲瀝液的污染，大部分和垃圾混合填埋的垃圾場存在拒收污泥的現(xiàn)象；三是對填埋氣進(jìn)行資源化利用的填埋場較少，填埋氣體污染大氣，并存在安全隱患。
2.3焚燒
2.3.1焚燒制磚
生活污泥焚燒制磚主要由干化、焚燒以及煙氣處理三部分組成，含水率為82%的污泥首先投入烘干機(jī)烘干水分，達(dá)到20%含水率后由皮帶傳輸至制磚機(jī)制磚。然后送入焚燒爐內(nèi)。
利用污泥制磚，具有三大優(yōu)勢：一是燒制過程中，污泥內(nèi)的有機(jī)物質(zhì)也會燃燒，產(chǎn)生熱量，可以節(jié)約燃煤；二是基本杜絕二惡英等有害氣體的產(chǎn)生，污泥中的重金屬經(jīng)過高溫焙燒，形成穩(wěn)定的固溶體，不會再次污染環(huán)境；三是污泥慘如磚坯后沒有爐渣問題，節(jié)省了后續(xù)處理費(fèi)用。
實驗表明，污泥灰中的SiO2含量遠(yuǎn)低于粘土中的含量，污泥灰中Fe2O3與P2O5的含量比粘土中搞10%左右，重金屬含量比粘土中要明顯得多，其它含量基本接近，因此生活污泥燃燒后的產(chǎn)物與粘土的組成基本接近，用粘土制磚時加一定量的干生活污泥是可行的。因干生活污泥中含有大量的有機(jī)物，有一定的燃燒熱值，其燃燒熱值在10000J/g左右，用于制磚節(jié)約能源。
2.3.2焚燒制陶粒
把污泥和黏土存放在堆棚內(nèi)進(jìn)行自然晾曬一段時間后，由鏟車送到各自的料倉中。黏土倉下設(shè)置一臺板式喂料機(jī)，把黏土送到輥齒式破碎機(jī)進(jìn)行破碎，可以設(shè)置多個輥齒式破碎機(jī)，使得黏土的粒度變得更小，然后送入雙軸攪拌機(jī)。污泥通過倉下的螺旋輸送機(jī)也進(jìn)入到雙軸攪拌機(jī)。污泥和黏土一起在雙軸攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行充分的混合和攪拌，然后送到陳化堆場進(jìn)行堆存。
陳化后的混合料被鏟車送到料倉，然后經(jīng)過雙軸攪拌機(jī)攪拌后，送到對輥造粒機(jī)擠壓制粒。產(chǎn)出的顆粒料球由皮帶輸送機(jī)送入整形篩分機(jī)，圓整處理后，小顆粒被篩出，合格的顆粒球被送入雙筒插接式回轉(zhuǎn)窯進(jìn)行預(yù)熱和焙燒。燒制出的陶粒成品落入冷卻機(jī)冷卻后，再由回轉(zhuǎn)篩分成5mm、15mm、25mm三種規(guī)格的成品，各自存放在堆場存放，裝袋后發(fā)貨。
2.4投棄海洋
污泥不能投海：污泥投海，是指將終端污泥直接投棄在海洋中，利用海洋的自凈與稀釋處置污泥。早在1988年時，美國便禁止污泥向大海傾投，而1998年12月31日歐盟也作了類似的規(guī)定，并建議成員國逐步減少污泥水體消納量，并與1998年底停止污泥投海行動。因此污泥海洋傾倒已受到越來越多的反對。
2.5 農(nóng)作物用
污泥農(nóng)業(yè)利用相對于污泥填埋處理，污泥農(nóng)業(yè)利用的投資少、能耗低、運(yùn)行費(fèi)用低，被認(rèn)為是較有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N處置方式。污泥土地利用，尤其是在相關(guān)法律法規(guī)及相關(guān)政策完善的情況下，將發(fā)酵后的污泥作為園林綠化、苗圃、土壤改良以及覆蓋土是一種有效的污泥處置途徑。但是污泥農(nóng)用的產(chǎn)品將直接和人類的食物鏈發(fā)生關(guān)系，而目前國內(nèi)外對污泥農(nóng)用的風(fēng)險性研究還不夠深入。目前，我國關(guān)于污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全，對于污泥處置的風(fēng)險研究可用數(shù)據(jù)不充分。
污泥不能農(nóng)用：污泥“土地利用”與“污泥農(nóng)用”應(yīng)予嚴(yán)格區(qū)別，國家公布的技術(shù)導(dǎo)則有明文：①污泥農(nóng)用的產(chǎn)品將直接和人類的食物鏈發(fā)生關(guān)系，而目前國內(nèi)對污泥農(nóng)用的風(fēng)險性研究還不夠深入，重金屬從土壤到農(nóng)作物的遷移和重金屬、氮、磷在土壤中的遷移，可供研究數(shù)據(jù)還不充分，這些數(shù)據(jù)通常是基于短期（1-3年）的實驗獲得，而*（10年以上）的田間實驗數(shù)據(jù)尚為缺乏；②對污泥農(nóng)用的周圍相關(guān)暴露人群的消費(fèi)資料，可用數(shù)據(jù)幾乎為零；③污泥農(nóng)用還未建立相應(yīng)的規(guī)范和政策。有資料顯示，目前我國的污泥農(nóng)用比例約44.8%，是當(dāng)前處置的主要方式之一，污泥農(nóng)用存在很大的隱患和風(fēng)險。由于我國污泥農(nóng)用風(fēng)險的研究體系尚不健全，若用短期的實驗數(shù)據(jù)預(yù)測*的影響，其本身就存在一定的風(fēng)險。中科院南京土壤研究所的一項研究發(fā)現(xiàn)，在其實驗的土地上連續(xù)施用污泥達(dá)10年后，土壤中鎘、鋅、銅含量均很高，種植的水稻、蔬菜受到嚴(yán)重的污染。并且污泥施用越多，污染情況越嚴(yán)重。施用污泥的農(nóng)田，雖然土壤有機(jī)質(zhì)明顯增加，土壤酸度基本無變化，但土壤中的汞、鎘污染嚴(yán)重，能引起小麥、玉米的污染。目前，我國還沒有出臺污泥農(nóng)用規(guī)范和對風(fēng)險性缺乏研究，因此污泥農(nóng)用可能引起的污染問題還沒有全面暴露，更未引起應(yīng)有的重視。事實是多數(shù)研究表明，污泥的有害成分一旦進(jìn)入土壤后，一般不會立刻表現(xiàn)出其不良影響，但若*大量使用，其負(fù)面效應(yīng)就會明顯表現(xiàn)出來
2.6好氧堆肥消化
污泥好氧消化分為兩種，濕法和固態(tài)法。濕式好氧消化能耗高，二固態(tài)好氧消化比較繁瑣。濕式好氧消化是直接將空氣通入污泥中讓微生物降解。固態(tài)好氧發(fā)酵也叫“好氧堆肥”，通過污泥微生物進(jìn)行發(fā)酵。在脫水污泥中加入調(diào)理劑和膨松劑，使微生物群落對有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。
2.6.1好氧堆肥的原理過程
好氧堆肥是在有氧條件下，好氧細(xì)菌隨廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機(jī)物氧化成簡單的無機(jī)物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機(jī)物則被合成新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多的生物體的過程。
在有機(jī)物降解的同時，伴有熱量產(chǎn)生，因堆肥工藝中該熱能不會全部散發(fā)到環(huán)境中，就必然造成堆肥物料的溫度升高，會使不耐高溫的微生物死亡，耐高溫的細(xì)菌快速繁殖。生態(tài)動力學(xué)表明，好氧分解中發(fā)揮主要作用的是菌體碩大、性能活潑的嗜熱細(xì)菌群。該細(xì)菌群在大量氧分子存在下將有機(jī)物氧化分解，同時釋放出大量的能量。因此好氧堆肥過程伴隨著兩次升溫，將其分成三個階段：起始階段、高溫階段、熟化階段。
起始階段：不耐高溫的細(xì)菌分解有機(jī)物中的易降解的碳水化合物、脂肪，同時放出熱量使溫度升高，可達(dá)15-40℃。
高溫階段：耐高溫細(xì)菌迅速繁殖，在有氧條件下，大部分較難降解的蛋白質(zhì)、纖維等繼續(xù)被氧化分解，同時放出大量熱能，使溫度上升至60-70℃.當(dāng)有機(jī)物基本降解完，嗜熱菌因缺乏養(yǎng)料而停止生長，產(chǎn)熱隨之停止。堆肥溫度逐漸下降，當(dāng)溫度穩(wěn)定在40℃，堆肥基本達(dá)到穩(wěn)定，形成腐植質(zhì)。
熟化階段：冷卻后的堆肥，一些新的微生物借助殘余有機(jī)物（包括死后的細(xì)菌殘體）而生長，將堆肥過程終完成。
2.6.2 好氧堆肥的控制參數(shù)
機(jī)械化好氧堆肥過程的關(guān)鍵就是如何選擇和控制堆肥條件，促使微生物的過程能快速順利進(jìn)行，一般來說好氧堆肥要求控制的參數(shù)由：
供氧量 氧氣使微生物賴以生存的物質(zhì)條件，供氧不足會大量死亡，使分解速度減慢；供應(yīng)冷空氣過大又會使溫度降低，不利耐高溫菌的氧化分解過程，因此供氧量要適當(dāng)，一般控制在0.1-0.2m3/m3.min,供氧方式是依靠強(qiáng)制通風(fēng)，因此保持物料間隙很重要，物料顆粒太大空襲減小，顆粒太小結(jié)構(gòu)強(qiáng)度小，一旦受壓會發(fā)生傾斜坍塌壓縮而導(dǎo)致實際空襲減小。因此顆粒大小要適當(dāng)。
含水率 在堆肥工藝中，堆肥原料的含水率對發(fā)酵過程影響很大，水的作用是溶解有機(jī)物，參與微生物的新陳代謝；二是可以調(diào)節(jié)堆肥溫度，過高過低的水分含量都對堆肥產(chǎn)生很大影響。實踐證明堆肥原料的水分在50-55%為宜。
碳氮比 有機(jī)物被微生物分解的速度隨碳氮比變化，微生物自身的碳氮比約為4-30，因此用作其營養(yǎng)的有機(jī)物的碳氮也在該范圍內(nèi)。當(dāng)碳氮比在10-25時，有機(jī)物被生物分解速度大。如果碳氮比過高，堆肥成品的比值也過高，即出現(xiàn)“氮饑餓”狀態(tài)，施肥到土壤后，會奪取土壤的氮，而影響作物生長。堆肥過程適宜碳氮比應(yīng)為20-30.
碳磷比 磷對微生物的生長也有很大影響，城市污水處理廠的污泥含有豐富的磷，可滿足微生物生長需要，堆肥原料適宜的碳磷比為75-150.
PH值 PH值時微生物生長的重要條件，在堆肥初期，由于細(xì)菌的作用，PH降到5.5-6.0，使堆肥物料呈酸性，而后由于以酸性物質(zhì)為養(yǎng)料細(xì)菌的生長和繁殖，會使PH值上升，堆肥過程結(jié)束后物料的PH值上升到8.5-9.0.
《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染防治技術(shù)政策(試行)》中的規(guī)定：高溫好氧發(fā)酵后的污泥含水率應(yīng)低于40%。
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的規(guī)定：污泥用于好氧堆肥時，含水率應(yīng)小于65%；城鎮(zhèn)污水處理廠的污泥應(yīng)進(jìn)行污泥脫水處理，脫水后污泥含水率應(yīng)小于80%。
2.7厭氧消化
由于生活污泥含有大量的有機(jī)質(zhì)，因此污泥厭氧消化主要是為了降解有機(jī)高分子物質(zhì)，使生活污泥大部分轉(zhuǎn)化為沼氣，并可以改良污泥性質(zhì)。厭氧消化常用中文和高溫，中溫厭氧。消化時間一般為20天，有機(jī)物理論降解率為83%。30天的有機(jī)物降解理論值為88%。但考慮到短流、投加方式、有毒有害等，實際降解率遠(yuǎn)低于理論降解率。一般僅為理論值的60%左右。因此在實際處理過程中認(rèn)為當(dāng)有機(jī)物降解率達(dá)到40-50%時，或消化后污泥中有機(jī)酸含量小于300mg/L時，則可以認(rèn)為消化后的污泥達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
厭氧消化主要產(chǎn)物是一氧化碳：與碳的混合氣體俗稱沼氣。含有60%甲烷，降解每千克COD產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷0.35m3.生活污泥中COD過萬。經(jīng)過處理可獲得CH.同時沼渣可以作為有機(jī)肥料應(yīng)用在農(nóng)業(yè)種植中。
厭氧生物處理適用于高濃度有機(jī)廢水（CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L）。它是在無氧條件下，靠厭氧細(xì)菌的作用分解有機(jī)物。在這一過程中，參與生物降解的有機(jī)基質(zhì)有50％～90％轉(zhuǎn)化為沼氣（甲烷），而發(fā)酵后的剩余物又可作為優(yōu)質(zhì)肥料和飼料。厭氧生物處理包括多種方法，有化糞池、厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（UASB）、兩段厭氧處理法、厭氧膨脹床、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤和擋流板厭氧法等。
下表為幾種厭氧處理方法的特點及優(yōu)缺點見表
各類厭氧處理法的特點及優(yōu)缺點
反應(yīng)法 | 特 點 | 優(yōu) 點 | 缺 點 |
傳統(tǒng)消化法 | 在一個消化池內(nèi)進(jìn)行酸化，甲烷化和固液分離 | 設(shè)備簡單 | 反應(yīng)時間長，池容積大。污泥易隨水流帶走。 |
厭氧生物濾池 | 微生物固著生長在濾料表面。適用于懸浮物量低的廢水。 | 設(shè)備簡單。能承受較高負(fù)荷。 | 底部易發(fā)生堵塞。填料費(fèi)用較貴。 |
厭氧接觸法 | 用沉淀池分離污泥并進(jìn)行回流。消化池中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，池內(nèi)*混合,能適應(yīng)高有機(jī)物濃度和高 懸浮物的廢水。 | 能承受較高負(fù)荷。有一定的抗沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行較穩(wěn)定。 | 負(fù)荷高時污泥會流失。設(shè)備較多，操作上要求較高。 |
上流式厭氧污泥床反應(yīng)器 | 消化和固液分離在一個池內(nèi)。微生物量特高。 | 負(fù)荷率高，容積小，能耗低，不需攪拌。 | 如設(shè)計不善，污泥會大量流失。池的構(gòu)造復(fù)雜。 |
兩段厭氧處理法 | 酸化和甲烷化在兩個反應(yīng)器進(jìn)行。 | 能承受較高負(fù)荷，耐沖擊。運(yùn)行穩(wěn)定。 | 設(shè)備較多，運(yùn)行操作較復(fù)雜。 |
第三章 恒怡源生活污泥厭氧好氧無害化資源化利用
3.1厭氧消化
升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術(shù)
升流式厭氧污泥床(UASB)是在升流式厭氧濾池的基礎(chǔ)上改良而來的，它取消了濾池內(nèi)的全部填料， 并在池子的上部設(shè)置了氣、液、 固三相分離器， 這就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)簡單、 處理效能高的新型反應(yīng)器—升流式厭氧污泥床反應(yīng)器.污水從反應(yīng)器底部向上通過包含顆粒污泥或絮狀污泥的的污泥床， 在厭氧狀態(tài)下產(chǎn)生沼氣， 沼氣的產(chǎn)生引起內(nèi)部循環(huán)對于顆粒污泥的形成和維持是有利的，因此，有利于有機(jī)物的降解。
升流式厭氧污泥床具有污泥濃度高， 平均污泥濃度為(20 ～40)gVSS/L， 水力停留時間長， 容積負(fù)荷一般為(6 ～11)kgCOD/(m 3 .d)左右。 無混合攪拌設(shè)備，靠水流和發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運(yùn)動， 使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動。
UASB 內(nèi)設(shè)三相分離器， 通常不設(shè)沉淀池， 被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，而且污泥床不填載體，節(jié)省造價并可避免填料堵塞的問題， 正因如此， UASB 反應(yīng)器已成為第二代厭氧反應(yīng)器中發(fā)展較為迅速、應(yīng)用較為廣泛的裝置。厭氧生物處理法不僅適用于高濃度有機(jī)廢水， 進(jìn)水 BOD 濃度可數(shù)以萬計， 也適用于低濃度有機(jī)廢水，如城市污水等．有人實驗證明采用 UASB/SBR/氧化塘工藝處理養(yǎng)豬廢水， 經(jīng) UASB 處理后 COD 去除率為82%， BOD 去除率為 79%， NH 3 － N 去除率為31%。
UASB 反應(yīng)器對有機(jī)物有較理想的去除率， 但對氨氮和磷的去除效果不理想． 此外進(jìn)水中懸浮物不宜過高，一般控制在 100mg/L 以下， 防止懸浮物對處理效果的影響．
綜合上所述并結(jié)合本設(shè)計污水的特點，考慮采用較為成熟的升流式厭氧污泥床(UASB)生物技術(shù)作為厭氧段的反應(yīng)器?？瑟毩⒎纸鉃槎鄠€反應(yīng)器。
3.2 好氧消化
A:定義
微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中任何適宜的載體表面牢固的附著，并在其上生長和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向細(xì)胞外延伸的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，便被稱之生物膜。
B:好氧生物膜法的原理
污水*與填料接觸，就會在其表面形成生物膜，并逐漸成熟。固定生物膜法中，微生物附著在載體表面生長而形成膜狀，當(dāng)污水流經(jīng)載體表面和生物膜接觸的過程中，污水中的有機(jī)污染物被微生物吸附、穩(wěn)定、終轉(zhuǎn)化為H2O、CO2、NH3和微生物細(xì)胞物質(zhì)，污水得到凈化。
C:生物膜的特點
生物膜中的微生物不像活性污泥那樣承受較強(qiáng)的攪拌沖擊，易于生長繁殖。生物膜是由細(xì)菌（好氧、兼性、厭氧）、真菌、藻類、原生動物、后生動物以及一些肉眼可見的蠕蟲、昆蟲和幼蟲等組成。
微生物量多，處理能力大，凈化功能顯著提高。由于微生物附著生長并使生物膜具有較低的含水率，單位反應(yīng)器內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5-20倍，因而生物膜反應(yīng)器具有較高的處理能力。
生物膜法都分段處理，在每段都自然形成自己*優(yōu)勢的生物圈，這種現(xiàn)象對有機(jī)污染物是相當(dāng)有利的。生物膜法對于進(jìn)水BOD在50mg/L以下的水能很好的處理成5-10mg/L.而活性污泥對于低于60mg/L的沒有辦法處理。
D：NBAF新隔離型曝氣生物濾池*性
如今國內(nèi)大部分使用活性污泥法，凈水后均產(chǎn)生大量的污泥，這些污泥含有高濃度的有機(jī)物，極難處置，形成二次污染的污染源。污泥的產(chǎn)生是傳統(tǒng)污水處理技術(shù)難以突破的瓶頸。由于人工曝氣量大，微生物膜在完成使命死亡后自身發(fā)生氧化，因此本技術(shù)的大特點是凈化污水時幾乎不產(chǎn)生有機(jī)污泥，這正是傳統(tǒng)凈化技術(shù)的致命軟肋。
（1）NBAF曝氣生物濾池是一種新型的隔離型的高負(fù)荷浸沒式固定生物膜三相反應(yīng)器，它集中了現(xiàn)有污水生化處理兩類方法：活性污泥法和生物膜法各自優(yōu)點，并將生化反應(yīng)和物理過濾（即生物降解去除BOD和固液分離去除SS）兩種處理過程合并在同一個反應(yīng)器中完成。
NBAF按照水流方向分上向流和下向流，下向流曝氣生物濾池在進(jìn)水的同時，采用水汽逆向的工藝路線，使介質(zhì)表面形成生物膜，污水流過濾床時，污染物首先被過濾和吸附，然后同化、代謝、降解。所以NBAF曝氣生物濾池可以在降解有機(jī)物的同時，具有生物絮凝和吸附過濾的作用。而且由于生物膜附著在生物巢濾料上，活性很高，生物膜不受泥齡限值，對于污染物的降解十分有利。
隨著處理過程的進(jìn)行，在濾料縫隙之間的懸浮活性污泥形成了污泥濾層，在氧化降解污水中有機(jī)物的同時，起到了進(jìn)一步吸附過濾作用，從而能使有機(jī)物及懸浮物均能得到比較*的清除。
（2）在反應(yīng)器的上部異樣菌為優(yōu)勢菌種，碳污染物主要在這里被去除，而在反應(yīng)器下部，自養(yǎng)菌如硝化菌占優(yōu)勢，氨氮被硝化。在生物膜內(nèi)部以及部分馬鞍球型生物巢填料縫隙之間，蓄積大量活性污泥的兼性微生物，因此在NBAF中可發(fā)生碳污染物的去除，同時硝化和反硝化的的功能。
（3）NBAF特殊的馬鞍球型生物巢填料為微生物提供了較佳的生產(chǎn)環(huán)境，因此生物量大、濃度高，使其容積負(fù)荷增大，不僅減少了池的容積和占地（容積僅為活性污泥法的1/3-1/5）,而停留時間縮短至4-8小時。基建投資省20-30%。
（4）填料固定床中的馬鞍球型生物巢填料具有巨大的比表面積，其上生長著各種碳化菌組成的高活性生物膜，具有氧化降解和吸附過濾水中污染物的功能（可去除污水中的有機(jī)物COD、BOD、SS、NH3-N、P等），且一般不設(shè)置二沉池。
（5）氣水相對運(yùn)動，氣泡接觸面積增大，氧的利用率提高15%-20%，增加氣水與生物膜接觸面積，從而提高處理效果，降低運(yùn)行費(fèi)用。
（6）硝化效率高，脫氮效果好，這是常規(guī)二級處理達(dá)不到的。
（7）高質(zhì)量的出水達(dá)到砂濾三級處理水質(zhì)，不但可以滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，而且可達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)。NBAF對低濃度的有機(jī)廢水也有很好的處理效果，如洗澡水。
（8）馬鞍球型生物巢填料使用壽命20年以上，無需更換。
（9）由于NBAF沒有污泥齡限值，*運(yùn)行將產(chǎn)生微生物內(nèi)源消化，因此幾乎沒有污泥產(chǎn)生。
表3-2 NBAF與傳統(tǒng)處理工藝設(shè)計參數(shù)比較表
序號 | 工藝類型 | 容積負(fù)荷（kgBOD5/m3.d） | 水力停留時間 （h） | 備注 |
1 | 常規(guī)活性污泥法 | 0.3-0.8 | 4-8 | 需設(shè)二沉池 |
2 | *混合活性污泥法 | 0.6-0.8 | 3-6 | 需設(shè)二沉池 |
3 | 滴濾池 | 0.1-0.4 | / | 需設(shè)二沉池 |
4 | NBAF曝氣生物濾池 | 2-4.5 | 1-2 | 不需設(shè)二沉池 |
5 | 延時曝氣法 | 0.15-0.25 | 16-30 | 需設(shè)二沉池 |
6 | 氧化溝 | 0.1-0.2 | 〉20 | 需設(shè)二沉池 |
從以上數(shù)據(jù)對比可知，NBAF工藝不僅在生化反應(yīng)單元上有機(jī)負(fù)荷高、水力停留時間短，因而反應(yīng)器體積小，占地面積少，同時不需要單獨設(shè)置二次沉淀池，其基建投資省的優(yōu)勢十分明顯，這是其它任一處理工藝無法企及的
E.好氧、厭氧、兼氧生物膜一體化技術(shù)
為了保持生物膜好氧菌的活性，向生物膜提供氧氣創(chuàng)造好氧條件，本技術(shù)采用曝氣強(qiáng)制通風(fēng)供氧。好氧層的厚度和污水的流量和濃度相關(guān)聯(lián)
微生物的生長繁殖使生物膜厚度增大，營養(yǎng)物和氧的傳遞阻力加大，使生物膜深處的營養(yǎng)物和氧供應(yīng)不足，促使微生物內(nèi)源代謝產(chǎn)生厭氧層。中間部分形成兼氧層。
好氧、厭氧、兼氧一體化，在親水的表層形成的好氧層吸收、氧化、分解水中的有機(jī)物。好氧、厭氧和兼氧同時形成了硝化和反硝化。因此具有脫氮的功能。
3.3 生活污泥無害化資源化處理工藝流程
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