【《污水生物处理方法研究的国内外文献综述》3600字】

污水生物处理方法研究的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u21537污水生物处理方法研究的国内外文献综述 1231831.1活性污泥法 13061.2剩余污泥的来源与现状 2120181.3污泥的危害 247131.4剩余污泥的处理与处置 31.1活性污泥法污水处理厂（WWTPs）是雨污水和废水流入水体环境的最后一关。它是利用那些个体较小，适应力强并且分布很广泛的微生物在新陈代谢过程中在酶的催化下，讲污水中的污染物进行分解和转化，从而使得污水变纯净的过程。污水中的微生物能够利用污水中大部分的无机物和有机物而作为其营养源[47]。活性污泥法是由格栅池、初沉池、污水生物脱氮除磷反应器、二沉池、污泥浓缩池以及污泥脱水装置等一系列系统的装置组成[48]，见下图。这项技术可以溯源至19世纪八十年代，由AngusSmith所发现的污水曝气实验。到20世纪二十年代，英国的Gage和Clark通过实验发现了污水经过长期的曝气使得水质改良。并且产生污泥。随后经过研究的深入，发现了污泥的重要性并将其称之为活性污泥。随着将实验进行工程化。世界上第一个使用活性污泥法技术的市政污水处理厂在1916年于英国的曼彻斯特建立，中国第一个则是1921年在上海建成的[47]。经过一个多世纪的发展和改善，技术已经相当成熟，据相关部门的统计，截止到2017年年，我国总计建成的污水处理厂达到4000余座[49]。污水处理能力达到了1.78108立方米[20,50]。同时也产生了多种形式。如最为常见的传统活性污泥法、厌氧好氧活性污泥法、氧化沟活性污泥法、AB法活性污泥系统、间歇式活性污泥法（SBR）[51]。图1.2活性污泥法处理工艺流程图Fig1.2Wasteactivatedsludgetreatmentprocess活性污泥法对污水的净化主要以下几个过程：(1)吸附作用。在废水流入系统的前五分钟时间内，就能够去除相当一部分有机物。这种短时间内的消除其实就是由于污泥的吸附所造成的。这是因为污泥的外表面有粘质层，并且污泥的表面积很大。所以能够将污水的胶体物质和悬浮物质絮凝和吸附。(2)微生物的氧化分解作用。污泥前期吸附的有机物将被微生物分解，同时污泥将进一步吸附剩下的有机物，这一过程主要是将有机物溶解。这一阶段过程非常缓慢，这是因为一是要将部分有机物合成另外的新的物质，此之为合成代谢；二是对另外的有机物进行分解代谢，通过氧化分解来获取细胞所需要的营养，并且会成为水和二氧化碳等相对稳定的成分。当吸附过程饱和时，污泥失活。但经过在氧化过程后，除去污泥中的有机物，污泥再次恢复活性。(3)絮凝体形成和沉降作用。有机物通过卫生我降解，除了氧化分解成水和二氧化碳的部分，还有一部分会合成细胞物质从而形成菌体。要使得水体和菌体分离才能让水纯净。目前此步骤常用的是重力沉淀法。就是先让菌体抱团形成较大的凝絮体，再对其进行凝聚沉降。此步骤过后，流入污水处理厂的废水基本得以净化[52]。1.2剩余污泥的来源与现状污泥的来源的不同可以分为不同种类：1、初沉污泥，产生于污水系统的初沉池，源自于污水里面的可以被沉淀的固体；2、剩余污泥，产生于污水处理系统的二次沉淀池；3、腐殖污泥，来自生物膜法处理后的二级沉淀池；4、化学污泥，产生于化学沉淀处理后的沉淀物。在四种污泥中，初沉污泥、剩余污泥以及腐殖污泥被广泛称之为新鲜污泥或者生污泥。新鲜污泥或者生污泥经过好氧消化或者厌氧消化反应后所产生的污泥称之为消化污泥。随着社会的快速发展，污水出厂的数量以及处理量也随之高速提升。污泥是污水处理厂清洁污水后必定产生的副产品，它的产量也与污水的水质和处理工艺息息相关。有相关研究报道，若污水系统二级处理采用生物滤池，则每人产生剩余污泥量为0.1L/d。采用高负荷生物滤池则产生0.4L/d。采用活性污泥法则是2.0L/d。同时还会受初沉池效率、泥龄和水质的影响。总体来说污水处理厂中产生的污泥也随着污水处理厂的增加而快速增加，据环境保护相关部门统计，我国已经成为全球污水处理厂投入应用最多的国家之一，在2012年我国的污水处理厂就已经达到了3200余座，处理的污废水每天达到1.42亿立方米，但是同样也产生了约2600万吨的剩余污泥。在2017年污水处理厂达到4000余座，剩余污泥的年产量达到4千万吨。在2020预计污泥的年产量突破6千万吨。值得注意的是，在污水处理厂的运行费用中，污泥的处理和处置占比较大，约占总支出的40-60。所以关于污泥的处理和处置一直以来是值得思考的问题[53]。1.3污泥的危害污水处理厂中的污泥在产生过程中会吸附和浓缩了污水中含有的的各类污染物质。除了可被利用的有机物质，然而其还包括有毒的有机物、病原体、重金属、致病微生物等。如果污泥中的这些可污染物质接触周边环境介质时,污染物将会直接进入到水体和土壤等环境介质中，对其环境安全和人体健康均可能造成潜在威胁[54,55]。（1）对地表水的污染：具有不同化合价的重金属物质会附着在残留的污泥上，当它们重新进入水域时，它们会随着生物链一起移动并聚集，最终对人体造成伤害。它还富含营养素（例如氮）。当这些营养物过量时，水中的藻类会生长，在水中消耗氧气，并由于地表水的缺氧和富营养化而杀死水生生物。它还包括饮用水卫生威胁。（2）对地下水的污染：如果对剩余污泥进行填埋处置，没有处理的污泥中的致癌污染物会逐渐渗透入到地下水中，对地下水资源造成直接污染，威胁生活饮用水资源，引起更多的人类癌症现象，使人类生命体的健康状况受损。另外，污染地下水往往会造成不可返回的危害，也会对水体周边土壤产生连带污染。（3）对土壤的污染：当难于分解的有机污染物侵入土壤时，它会破坏土壤本身的特性，使其无法用于耕作和农业。另一方面，污泥富含无机物质，其中大多数以离子形式存在于污泥的液相中，当它们进入土壤时，它们会增加土壤中的盐分含量，抑制植物的生长，并减少对土壤的使用。总之，鉴于可能引起的各种环境问题，需要更好地解决污泥处置和处置问题。1.4剩余污泥的处理与处置为使得污泥中的有害物质得到妥善的处理利用、容易腐蚀的有机物等到稳定的解决有机物得到综合的应用、确保污水处理效果良好。我们对污泥的处置所遵循的原则是“减量化、稳定化、无害化、资源化”[56]。减量化：污泥通常来说体积较大，含水量高、并且呈流态状。使得处理和运输不易。减量化的宗旨是减少剩余污泥的体积和干重。方式大概分为两大类：一是对已经产生的污泥采用末端减量，比如脱水、焚烧、干化等；还有一类是对污泥产生的过程进行减量，比如胞溶、超声波处理等等[57]。稳定化：是指用一些生物、物理和化学的方法使得生污泥不出现发酵反应。使得污泥中所含的有机物稳定化。目前较多使用的是生物方法，如好氧消化、堆肥、厌氧消化等等。从而减少污泥中易降解有机物的浓度。无害化：污泥中大量存在的病原体、虫卵、病毒、重金属、还有持久性有机污染物等有毒有害物质，如果处理不当，会对环境造成二次污染。所以无害化处理的目的是提高污泥的卫生水平，杀灭大部分的病毒、虫卵等。常见的处理方法有卫生填埋、高温堆肥、厌氧消化等。资源化：污泥中含有大量的N、P等营养物质以及各种有机物，可以利用这些物质进行能源回收，进行资源化利用[58,59]。早期对污泥的处理处置以农田利用和简易堆放为主。随着城市发展，污水处理量越来越大，产生的污泥量也不断增多，农田利用和堆放填埋等方式不仅占用大量土地资源，而且极易对土壤和地下水造成新的二次污染。当前，我国经济发展到了新阶段，“金山银山就是绿水青山”的理念成为经济发展方向。污泥的处置也应当以“稳定化”为中心，遵循“绿色，低碳、循环、健康”的基本原则，解决污泥问题的同时，实验资源的最大化的利用。在此背景下，污泥厌氧消化（发酵）的处理方式是最环境友好，最有效的手段[60]。参考文献：[1] 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