王寶貞
( 哈爾濱建筑工程學(xué)院 )

　　筆者于1992年6～9月份訪(fǎng)問(wèn)了德國(guó)魯爾河協(xié)會(huì)和尼爾斯河協(xié)會(huì)，參觀了40余座污水處理廠(chǎng)、8座給水凈化廠(chǎng)和垃圾填埋與焚燒，比較全面和深入地了解了德國(guó)在水處理和水資源保護(hù)領(lǐng)域的研究、開(kāi)發(fā)和工程實(shí)踐的最新成就、技術(shù)水平和發(fā)展動(dòng)向，學(xué)習(xí)到許多具體的先進(jìn)技術(shù)。收獲要點(diǎn)概述如下:
　　*北萊茵西代利亞州(著名的魯爾工業(yè)區(qū)所在地)建立了一些河流域管理協(xié)會(huì)，負(fù)責(zé)對(duì)各河流域的水資源進(jìn)行綜合治理和保護(hù)，在水量與水質(zhì)兩方面進(jìn)行有效的控制，取得了非常成功的經(jīng)驗(yàn)。在國(guó)際上樹(shù)立了河流域綜合治理的成功范例，其先進(jìn)的管理體系和先進(jìn)治理技術(shù)，是很值得學(xué)習(xí)和借鑒的。
　　*建造水庫(kù)是調(diào)節(jié)河流水量的最有效的措施，而修建城市集中污水處理廠(chǎng)并使之正常運(yùn)行，對(duì)污水進(jìn)行處理和凈化，達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后才排入河流中去，這是最有效的河流水質(zhì)控制措施。
　　*德國(guó)的河流大都是小型河流，包括魯爾河和尼爾斯河，其自?xún)裟芰苄。渲胁簧俸恿鞅挥米黠嬘盟础⒂居螆?chǎng)等，水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)高，因此污水處理廠(chǎng)的出水標(biāo)準(zhǔn)也要求很高，一般BOD₅ 和TSS≤10/mg/L、COD≤50mg/L、TKN≤10mg/L、NH4-N≤5mg/L和TP≤1mg/L，過(guò)去通常采用的二級(jí)處理廠(chǎng)是達(dá)不到這樣高出水水質(zhì)的，于是德國(guó)新建和改建、擴(kuò)建的污水處理廠(chǎng)都采用高級(jí)處理(三級(jí)處理或深度處理)。這主要包括進(jìn)一步去除TSS(總懸浮固體)、BOD₅ 和COD，去除氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物和病原微生物。
　　*通過(guò)硝化和反硝化過(guò)程進(jìn)行生物脫氮，是最有效和經(jīng)濟(jì)的除氮方法。目前在德國(guó)采用兩類(lèi)硝化——反硝化處理流程:一是A/O法，即曝氣池劃分為缺氧段(前段，占總體積的1/4-1/3)和好氧段，在好氧段進(jìn)行硝化，其出水回流至缺氧段進(jìn)行反硝化；二是多級(jí)串聯(lián)A/O法，曝氣池中劃分為多個(gè)串聯(lián)的缺氧和好氧段，污水在其中流過(guò)時(shí)進(jìn)行多次硝化和反硝化，其出水一般不回流。
　　*在德國(guó)絕大多數(shù)污水處理廠(chǎng)，如魯爾河協(xié)會(huì)和尼爾斯協(xié)會(huì)的污水處理廠(chǎng)100%地應(yīng)用化學(xué)沉淀法除磷。化學(xué)沉淀劑主要使用鐵鹽三價(jià)或二價(jià)，如氯化三鐵、硫酸鐵和硫酸亞鐵；主要采用同時(shí)沉淀法即鐵鹽投加在曝氣池的進(jìn)口(魯爾河協(xié)會(huì)污水處理廠(chǎng))或出口(尼爾斯河協(xié)會(huì)污水處理廠(chǎng)多采用)。
　　他們都對(duì)A/O(厭氧/好氧)法進(jìn)行生物除磷持否定態(tài)度，認(rèn)為技術(shù)上未完全過(guò)關(guān)、操作不易控制，出水含磷超過(guò)1mg/L達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。但是，柏林市幾座污水處理廠(chǎng)的生物除磷系統(tǒng)運(yùn)行是很成功的。
　　他們認(rèn)為鐵鹽沉淀法能達(dá)到很高的除磷效率，二沉池出水含總磷<1mg/L；如果經(jīng)過(guò)砂濾或熟化塘，出水總磷<0.5mg/L。另外，化學(xué)沉沉增加了活性污泥的比重，使其在二沉池的沉淀效能明顯改善，在正常運(yùn)行條件下出水SS和BOD₅ ≤10mg/L。含鐵污泥與厭氧消化池污泥中的硫化物化合成硫化鐵，使產(chǎn)生的沼氣基本不含硫化氫等毒性和腐蝕性氣體，可直接利用。
　　*在魯爾河和尼爾斯河協(xié)會(huì)，熟化塘被廣泛地應(yīng)用于許多污水處理廠(chǎng)中。由于這些塘采取了許多人工和工程化措施，如多塘串聯(lián)系統(tǒng)、進(jìn)水與出水構(gòu)筑物和塘之間的連接溢流壩以及單元塘的構(gòu)型和長(zhǎng)、寬、深等尺寸，其設(shè)計(jì)和建造都能保證污水在塘中保持良好的水力流動(dòng)狀態(tài)和很好的處理效果。魯爾河協(xié)會(huì)污水廠(chǎng)中的塘與人工濕地結(jié)合的系統(tǒng)，具有更好的處理效果，出水水質(zhì)SS和BOD₅ 通常<5mg/L、COD<20mg/L、TP<0.5mg/L，在夏季運(yùn)行很好時(shí)BOD₅ ≤1mg/L，塘水清澈透明，引來(lái)不少野鴨和天鵝，非常美觀。尼爾斯河協(xié)會(huì)的最大污水處理廠(chǎng)(稱(chēng)GKW-1，即第一集中污水處理廠(chǎng))出水流入尼爾斯湖(人工湖)，在其中停留13天，通過(guò)沉淀和生物凈化等作用，TSS和BOD₅ 進(jìn)一步去除70%以上，COD去除50%以上。可見(jiàn)，熟化塘(最后凈化塘)在污水的深度凈化中起很重要的作用。
　　*在魯爾河和尼爾斯河協(xié)會(huì)的污水處理廠(chǎng)中，污泥都得到很好的處理和處置，污泥的穩(wěn)定主要在厭氧消化池中進(jìn)行。現(xiàn)在德國(guó)新建的污泥消化池都采用高瘦的構(gòu)型，如豎立的蛋形和圓柱形，這樣的構(gòu)型易于進(jìn)行機(jī)械攪拌和使新與熟污泥均勻混合。
　　通用的中溫消化有一些缺點(diǎn)，即污泥在消化池中需停留20～30天，因此消化池的體積相當(dāng)大、基建費(fèi)昂貴，另外作為有機(jī)肥料或土壤改良劑用于農(nóng)田尚需進(jìn)行高溫滅菌，這樣做太復(fù)雜。因此，尼爾斯河協(xié)會(huì)研究和開(kāi)發(fā)了好氧高溫消化，并在一些處理廠(chǎng)中設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行了這種新型的污泥消化池。現(xiàn)在庫(kù)格爾博士和筆者指導(dǎo)的博士生趙慶良，進(jìn)行污泥厭氧高溫——中溫兩段消化法的中試研究，已取得成功的階段性結(jié)果，預(yù)計(jì)明年第一季度可結(jié)束研究，并將這一研究成果用在高赫污水處理廠(chǎng)(多種先進(jìn)技術(shù)的示范廠(chǎng))。高溫——中溫兩級(jí)厭氧消化池，污泥在其中只需停留13天，同時(shí)還將完成高溫滅菌。
　　*污泥的脫水方法和設(shè)備，主要取決于污泥的最后處置。當(dāng)脫水污泥送至填埋場(chǎng)進(jìn)行衛(wèi)生填埋或送至焚燒爐時(shí)，一般用脫水效能最好的全自動(dòng)操作板框壓濾機(jī)，其濾餅的固體含量達(dá)40～45%；當(dāng)脫水污泥送至農(nóng)田用作肥料時(shí)，以液體狀態(tài)運(yùn)輸并噴灑較方便和經(jīng)濟(jì)，此時(shí)污泥的固體含量應(yīng)≤10%。尼爾斯河協(xié)會(huì)的污泥90%以上送至農(nóng)田作肥料用，因此采用離心脫水機(jī)將部分消化污泥脫水，其固體含量達(dá)25～30%，與另一部未脫水的濃縮污泥(固體含量4～5%)混合，使固體含量達(dá)10%。
在魯爾河協(xié)會(huì)的一些小型污水處理廠(chǎng)(服務(wù)人口<10萬(wàn)人)中建有一些污泥塘，用于消化污泥的濃縮、分層、蒸發(fā)脫水和干化。污泥塘經(jīng)10～20年運(yùn)行盛滿(mǎn)污泥后，可種植或自然生長(zhǎng)一些植物，如沼生植物、喜水性灌木等，幾年后收為農(nóng)田、草地或樹(shù)林地。
　　*計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于魯爾河和尼爾斯河協(xié)會(huì)的辦公室和處理廠(chǎng)中，用于管理、規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行，有關(guān)水量和水質(zhì)參數(shù)的計(jì)算機(jī)匯集、儲(chǔ)存、查詢(xún)和處理，分析系統(tǒng)，以及根據(jù)水量和水質(zhì)幾項(xiàng)主要參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行的計(jì)算機(jī)自控系統(tǒng)，都是很先進(jìn)的。
　　德國(guó)高質(zhì)量的污水處理機(jī)械設(shè)備和儀表，在保證污水處理廠(chǎng)的正常和優(yōu)化運(yùn)行方面起了重要的作用，其中線(xiàn)上(on-1ine)自動(dòng)取樣、計(jì)量和檢測(cè)裝置是非常有用的，值得重點(diǎn)引進(jìn)。
　　*魯爾河和尼爾斯河兩協(xié)會(huì)對(duì)所轄流域內(nèi)的工業(yè)廢水，按其毒害性進(jìn)行不同方式的處理。對(duì)于重金屬?gòu)U水在起源處控制，即在產(chǎn)生重金屬?gòu)U水的工廠(chǎng)中進(jìn)行處理，盡量實(shí)現(xiàn)完全封閉循環(huán)，將生金屬回收、利用、即零排放；達(dá)不到零排放時(shí)，也要達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)后，才允許將處理后的廢水排于城市下水道中。魯爾河或尼爾斯河協(xié)會(huì)的中心試驗(yàn)室都有專(zhuān)人或部、組負(fù)責(zé)工業(yè)廢水處理，定期到現(xiàn)場(chǎng)取樣檢查，如不合格需要罰款。參觀中，一家電鍍廠(chǎng)采用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極電解法處理鍍鋅廢水并回收鋅和一家膠卷沖印廠(chǎng)的離子交換法回收銀裝置，都運(yùn)行得很成功。
　　紡織印染、造紙、食品加工等廢水，一般都進(jìn)入城市下水道與生活污水混合進(jìn)行集中處理；但脫色效果并不太好，出水的色度仍較大。
　　*德國(guó)的給水凈化廠(chǎng)中，相當(dāng)廣泛地使用臭氧化與生物活性炭法去除水中的有機(jī)污染物；在除鐵和錳方面，普遍采用人工曝氣塔進(jìn)行充分曝氣充氧，后經(jīng)砂濾處理效果很好，一般進(jìn)水3～4mg/LFe²⁺ 和1～2mg/LMn，出水含量都<0.1mg/L；有的地下水中含有高濃度的硝酸鹽，采用加氫進(jìn)行自養(yǎng)型生物反硝化處理新技術(shù)，獲得很好的處理效果。
　　*德國(guó)的城市垃圾分類(lèi)收集，回收和處理系統(tǒng)堪稱(chēng)世界最先進(jìn)水平。在城市的一些地方都設(shè)有玻璃、舊報(bào)紙等分類(lèi)回收箱，每家每戶(hù)或每個(gè)住宅都有普通垃圾收集箱，每周1～2次由垃圾車(chē)運(yùn)走。
　　城市垃圾大都采用衛(wèi)生填埋法，有的在填埋之前進(jìn)行分類(lèi)回收和處理，把金屬罐、廢紙、塑料垃圾和有機(jī)物分類(lèi)回收和處理，其余垃圾進(jìn)行衛(wèi)生填埋，填埋場(chǎng)都有防滲設(shè)施、氣體收集凈化和發(fā)電系統(tǒng)，以及滲濾液排出、收集和處理系統(tǒng)。
　　滲濾液成分復(fù)雜，含有較多的重金屬，且難以生物降解，一般采用綜合處理方法，包括厭氧與好氧生物處理、化學(xué)氧化(如臭氧與紫外線(xiàn)協(xié)同氧化法)、化學(xué)沉淀、超濾和反滲透等方法。
　　有些垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)。這種垃圾處理方式最為徹底和有效，被認(rèn)為是今后發(fā)展的方向。

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