王寶貞
( 哈爾濱建筑工程學院 )

　　筆者于1992年6～9月份訪問了德國魯爾河協會和尼爾斯河協會，參觀了40余座污水處理廠、8座給水凈化廠和垃圾填埋與焚燒，比較全面和深入地了解了德國在水處理和水資源保護領域的研究、開發和工程實踐的最新成就、技術水平和發展動向，學習到許多具體的先進技術。收獲要點概述如下:
　　*北萊茵西代利亞州(著名的魯爾工業區所在地)建立了一些河流域管理協會，負責對各河流域的水資源進行綜合治理和保護，在水量與水質兩方面進行有效的控制，取得了非常成功的經驗。在國際上樹立了河流域綜合治理的成功范例，其先進的管理體系和先進治理技術，是很值得學習和借鑒的。
　　*建造水庫是調節河流水量的最有效的措施，而修建城市集中污水處理廠并使之正常運行，對污水進行處理和凈化，達到規定的排放標準后才排入河流中去，這是最有效的河流水質控制措施。
　　*德國的河流大都是小型河流，包括魯爾河和尼爾斯河，其自凈能力很小，而其中不少河流被用作飲用水源、泳游場等，水質標準高，因此污水處理廠的出水標準也要求很高，一般BOD₅ 和TSS≤10/mg/L、COD≤50mg/L、TKN≤10mg/L、NH4-N≤5mg/L和TP≤1mg/L，過去通常采用的二級處理廠是達不到這樣高出水水質的，于是德國新建和改建、擴建的污水處理廠都采用高級處理(三級處理或深度處理)。這主要包括進一步去除TSS(總懸浮固體)、BOD₅ 和COD，去除氮、磷等營養物和病原微生物。
　　*通過硝化和反硝化過程進行生物脫氮，是最有效和經濟的除氮方法。目前在德國采用兩類硝化——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，在好氧段進行硝化，其出水回流至缺氧段進行反硝化；二是多級串聯A/O法，曝氣池中劃分為多個串聯的缺氧和好氧段，污水在其中流過時進行多次硝化和反硝化，其出水一般不回流。
　　*在德國絕大多數污水處理廠，如魯爾河協會和尼爾斯協會的污水處理廠100%地應用化學沉淀法除磷。化學沉淀劑主要使用鐵鹽三價或二價，如氯化三鐵、硫酸鐵和硫酸亞鐵；主要采用同時沉淀法即鐵鹽投加在曝氣池的進口(魯爾河協會污水處理廠)或出口(尼爾斯河協會污水處理廠多采用)。
　　他們都對A/O(厭氧/好氧)法進行生物除磷持否定態度，認為技術上未完全過關、操作不易控制，出水含磷超過1mg/L達不到排放標準。但是，柏林市幾座污水處理廠的生物除磷系統運行是很成功的。
　　他們認為鐵鹽沉淀法能達到很高的除磷效率，二沉池出水含總磷<1mg/L；如果經過砂濾或熟化塘，出水總磷<0.5mg/L。另外，化學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會，熟化塘被廣泛地應用于許多污水處理廠中。由于這些塘采取了許多人工和工程化措施，如多塘串聯系統、進水與出水構筑物和塘之間的連接溢流壩以及單元塘的構型和長、寬、深等尺寸，其設計和建造都能保證污水在塘中保持良好的水力流動狀態和很好的處理效果。魯爾河協會污水廠中的塘與人工濕地結合的系統，具有更好的處理效果，出水水質SS和BOD₅ 通常<5mg/L、COD<20mg/L、TP<0.5mg/L，在夏季運行很好時BOD₅ ≤1mg/L，塘水清澈透明，引來不少野鴨和天鵝，非常美觀。尼爾斯河協會的最大污水處理廠(稱GKW-1，即第一集中污水處理廠)出水流入尼爾斯湖(人工湖)，在其中停留13天，通過沉淀和生物凈化等作用，TSS和BOD₅ 進一步去除70%以上，COD去除50%以上。可見，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會的污水處理廠中，污泥都得到很好的處理和處置，污泥的穩定主要在厭氧消化池中進行。現在德國新建的污泥消化池都采用高瘦的構型，如豎立的蛋形和圓柱形，這樣的構型易于進行機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，即污泥在消化池中需停留20～30天，因此消化池的體積相當大、基建費昂貴，另外作為有機肥料或土壤改良劑用于農田尚需進行高溫滅菌，這樣做太復雜。因此，尼爾斯河協會研究和開發了好氧高溫消化，并在一些處理廠中設計、建造和運行了這種新型的污泥消化池。現在庫格爾博士和筆者指導的博士生趙慶良，進行污泥厭氧高溫——中溫兩段消化法的中試研究，已取得成功的階段性結果，預計明年第一季度可結束研究，并將這一研究成果用在高赫污水處理廠(多種先進技術的示范廠)。高溫——中溫兩級厭氧消化池，污泥在其中只需停留13天，同時還將完成高溫滅菌。
　　*污泥的脫水方法和設備，主要取決于污泥的最后處置。當脫水污泥送至填埋場進行衛生填埋或送至焚燒爐時，一般用脫水效能最好的全自動操作板框壓濾機，其濾餅的固體含量達40～45%；當脫水污泥送至農田用作肥料時，以液體狀態運輸并噴灑較方便和經濟，此時污泥的固體含量應≤10%。尼爾斯河協會的污泥90%以上送至農田作肥料用，因此采用離心脫水機將部分消化污泥脫水，其固體含量達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10%。
在魯爾河協會的一些小型污水處理廠(服務人口<10萬人)中建有一些污泥塘，用于消化污泥的濃縮、分層、蒸發脫水和干化。污泥塘經10～20年運行盛滿污泥后，可種植或自然生長一些植物，如沼生植物、喜水性灌木等，幾年后收為農田、草地或樹林地。
　　*計算機廣泛應用于魯爾河和尼爾斯河協會的辦公室和處理廠中，用于管理、規劃、設計和運行，有關水量和水質參數的計算機匯集、儲存、查詢和處理，分析系統，以及根據水量和水質幾項主要參數進行優化運行的計算機自控系統，都是很先進的。
　　德國高質量的污水處理機械設備和儀表，在保證污水處理廠的正常和優化運行方面起了重要的作用，其中線上(on-1ine)自動取樣、計量和檢測裝置是非常有用的，值得重點引進。
　　*魯爾河和尼爾斯河兩協會對所轄流域內的工業廢水，按其毒害性進行不同方式的處理。對于重金屬廢水在起源處控制，即在產生重金屬廢水的工廠中進行處理，盡量實現完全封閉循環，將生金屬回收、利用、即零排放；達不到零排放時，也要達到規定的排放標準后，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會的中心試驗室都有專人或部、組負責工業廢水處理，定期到現場取樣檢查，如不合格需要罰款。參觀中，一家電鍍廠采用旋轉陽極電解法處理鍍鋅廢水并回收鋅和一家膠卷沖印廠的離子交換法回收銀裝置，都運行得很成功。
　　紡織印染、造紙、食品加工等廢水，一般都進入城市下水道與生活污水混合進行集中處理；但脫色效果并不太好，出水的色度仍較大。
　　*德國的給水凈化廠中，相當廣泛地使用臭氧化與生物活性炭法去除水中的有機污染物；在除鐵和錳方面，普遍采用人工曝氣塔進行充分曝氣充氧，后經砂濾處理效果很好，一般進水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，采用加氫進行自養型生物反硝化處理新技術，獲得很好的處理效果。
　　*德國的城市垃圾分類收集，回收和處理系統堪稱世界最先進水平。在城市的一些地方都設有玻璃、舊報紙等分類回收箱，每家每戶或每個住宅都有普通垃圾收集箱，每周1～2次由垃圾車運走。
　　城市垃圾大都采用衛生填埋法，有的在填埋之前進行分類回收和處理，把金屬罐、廢紙、塑料垃圾和有機物分類回收和處理，其余垃圾進行衛生填埋，填埋場都有防滲設施、氣體收集凈化和發電系統，以及滲濾液排出、收集和處理系統。
　　滲濾液成分復雜，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、化學氧化(如臭氧與紫外線協同氧化法)、化學沉淀、超濾和反滲透等方法。
　　有些垃圾焚燒發電廠。這種垃圾處理方式最為徹底和有效，被認為是今后發展的方向。

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