引 言
随着我国城市经济的发展、人口的增长以及人们生活水平的不断提高，城市废水排放量日益增多，污泥的产生量也大幅度增长。污泥产生量的与日俱增与污泥处理能力的严重不足以及处理手段的严重落后形成尖锐的矛盾，大量的污泥随意外运、简单填埋或被弃置，不但占用大量土地，还造成严重的二次污染以及新的环境问题，使得许多城市出现了污泥围城的现象，给生态环境带来了隐患。城市污泥出路问题日益突出，污泥的处理处置难题逐渐引起了人们的关注，已经成为制约城市社会经济持续、健康、快速发展的重要因素[1]。如何将产量大、成分复杂的污泥经过科学处理后使其减量化、无害化、资源化和稳定化，已成为世界环境保护领域广泛关注的课题之一。一种有效的污泥处理处置方法应当兼顾到生态环境效益、社会效益和经济效益的平衡，特别是对于我们这样一个农业大国，经济基础较为薄弱，污泥的资源化综合利用无疑是较好的选择，将成为污泥处置的理想出路，同时也是可持续发展的必然趋势。
随着废水污染处理法规要求日益严格，越来越多的环境污染控制流程中应用活性炭吸附工艺。活性炭作为一种高效吸附剂，具有吸附速度快、易再生等优点，在环保领域日益显示出其主导地位，越来越受到人们的重视，但其原材料主要是煤和木材等含碳材料，成本较高。而城市污水处理厂污泥含有大量有机物和腐殖质等可利用资源，因此，将污泥作为活性炭的生产原料，让污泥由低价值废物转变成为高使用价值的活性炭，不但更好地保护环境、节约了能源，而且还从根本上解决了污泥处理处置这一环境难题，更是由于生产原料污泥的廉价而大大消减活性炭的生产成本，从而实现了污泥的变废
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为宝及其资源的循环再利用，为污泥的资源化利用寻求了更有效的途径。
本文以城市污水处理厂剩余活性污泥为研究对象，在对其性质和组成测试的基础上，探讨了城市污泥制备活性炭的综合利用新技术。对于污泥活性炭的应用，由于其中含有大量重金属氧化物，不但可以作为吸附剂，同时也是良好的催化剂，虽然从相关参数比较不如商业活性炭，但应用效果却与商业活性炭接近，有时甚至会超过它。因此，污泥制活性炭这种资源化方法越来越受到人们的重视，国内外这方面的研究也越来越深入。
近年来，对于污泥活性炭的研究重点是污泥制备活性炭吸附剂的中间过程与方法的改进，所以，本课题基于目前化学活化法制备污泥活性炭所选用的活化剂比较单一、制备工艺参数比较缺乏，本文将在制备污泥活性炭吸附剂的中间过程与方法的改进方面进行深入研究。实验中以含炭量较多的剩余污泥为原料，以品红、苯酚溶液吸附值和活性炭产率为衡量指标，通过改变活化剂的主要类型、固液比、浓度、复合组成，筛选出新型活化剂；并进一步通过改变新型活化剂固液比、复配比、浸渍时间、浸渍温度、热解温度等影响因素，探索新型高效活化剂，完善化学活化法和微波法的制备工艺参数。
本文还探讨了制得的污泥活性炭与商品炭对品红染料废水脱色率，进一步考察制备的污泥活性炭的吸附性能，为其大规模应用推广提供了经济上合理、技术上切实可行的参考依据。同时也为污泥的资源化利用多元化探索出了一条新途径，在一定程度上促成解决污泥的出路问题，从而实现污泥资源化的持续利用，对城市环境的可持续改善具有重要意义。
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1 文献综述
1.1 城市污水污泥概述
随着我国社会经济的发展，一方面人们的生活水平不断提高，对环境质量要求也越来越高；但另一方面资源相对短缺的我国在经济发展的过程中，资源浪费、环境污染现象较严重。因此，以资源高效利用和循环利用为核心，以减量化、再利用、资源化为原则，以低消耗、低排放、高效率为基本特征的循环经济发展模式对解决上述的矛盾具有迫切的现实意义。
作为水环境治理的重要组成部分城市污水处理、再利用得到政府和环保界的高度重视，新建的污水处理厂大量的增加，污水处理率大幅的提高。但同时也产生了数量巨大的污泥，污泥能否得到合理处理处置，已成为影响污水处理厂能否维持正常运行、产生环境效益的重要因素。污泥如果处理不当就进入环境，不仅造成浪费，而且还会危害环境。因此，大量污泥的减量化、稳定化、无害化、资源化处理处置研究显得非常重要。 1.1.1城市污水污泥的来源
城市污水污泥是污水处理厂对污水进行处理过程中产生固体或半固体沉淀物质。目前国内的城市污水处理厂多数采用二级处理－改良SBR法处理污水，有关城市污水污泥在污水处理工艺过程中的来源如下：
无机固体颗粒：来自沉砂池，无机固体颗粒的量约30cm/m3，这些固体颗粒中也可能含有有机物，特别是油脂，其数量的多少取决于沉砂池的设计和运行情况。
初次沉淀污泥：来自初沉池，由初次沉淀池排出的初次沉淀污泥通常为
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灰色糊状物，其成分取决于原污水的成分，产量取决于污水水质与初沉池的运行情况，干污泥量与进水中的SS和沉淀效率有关，湿污泥量除与SS和沉淀效率有关外，还直接决定于排泥浓度。
剩余活性污：来自二次沉淀池，统活性污泥工艺等生物处理系统中排放的剩余污泥，其中含有生物体和化学试剂，产生量取决于污水处理所采用的生物处理工艺和排泥浓度。
污泥来源及特性分析
本实验所用污泥取自沈阳市北部污水处理厂活性污泥法二沉池排出的剩余活性污泥，其成分如下表所示：
表1污泥成分 %
水分 78.62
挥发分 55.16
灰分 44.84
1.1.2城市污水污泥的数量
随着国家对污水治理力度的加大，国内污水处理事业的迅猛发展。根据
《中国水网年度系列报告之四》统计数据显示，截止到2008年6月5日，我国正在运营的污水处理厂总数已达1389座，其中城市污水处理厂数量为1043座，县级及以下污水处理厂座数为346座。根据建设部《2007年城市、县城和村镇建设统计公报》显示，2007年末，我国己运营的污水处理厂总数为1206座，其中城市厂883座，县城污水处理厂323座。在五个月的时间里，污水处理厂数量增加了202座，平均月增40座，增加数以城市污水处理厂为主。而随着“十一五”规划的进一步深入，各地县级污水处理厂建设脚步也在加
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快，保守计算，截止到2010年底，我国至少将有近3000座污水处理厂达到运营状态。2007年全国污水排放总量580亿吨，同比增长5.88%。按城市污水平均含固率为0.02%(干物质)来计算每月可产生 1160x104t的干污泥，约可产生湿污泥(含水率按80%计算 )5800t。随着污水厂总处理水量和处理工艺的深度还将不断扩大和提高，产生的污泥量之大就可想而知。如何合理、科学处置污水厂污泥，解决如此大量污泥的出路，实现城市污水污泥减量化、稳定化、无害化、资源化己成为非常紧迫的任务。 1.1.3城市污水污泥的性质
城市污水污泥是污水处理的产物，成分很复杂，含有比污水中数量更多的有害物质，它包括混入生活污水或工业废水中的泥砂、纤维、动植物残体等固体颗粒及其凝结的絮状物、由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机物、细菌(如乳链菌、青霉菌、酵母菌、大肠杆菌等)、原生动物(如带柄的原生动物、自由游动的原生动物、鞭毛状原生动物、腐生原生动物等)和虫卵(如蛔虫卵、绦虫卵等)以及重金属元素和盐类等综合固体物质[2]。
污泥的主要特性是含水率高(可高达80%以上)，有机物含量高，细菌等微生物组成复杂，容易腐化发臭，并且颗粒较细，比重较小，体积大，呈胶体液状。大量堆积的污泥，不仅占用土地，而且其中的有害成分如重金属、病原菌、寄生虫、有机污染物及臭气等，都成为影响城市环境卫生的一大公害。如果处理不当排放后，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类活动构成了较严重的威胁。因此，寻求科学、有效的污泥减量化、稳定化、无害化、资源化利用途径势在必行。
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