污泥減量技術新進展

方凌平

【摘 要】面對當前凸現的污泥問題，本文列舉了解偶聯和隱性生長等的污泥減量技術，概括分析了各個技術的原理，效率，優勢，缺點。希望找出一種有前途的工藝，為后續的研究方向作鋪墊。

【關鍵詞】污泥;污泥減量;代謝解偶聯;隱性生長

1.前言

活性污泥法是目前應用最廣泛的一種污水生物處理技術，世界上超過90%的城市污水處理都采用活性污泥法，但它的最大不足是產生大量的污泥。一般情況下，污水處理廠處理1萬噸生活污水可產生含水率80%的污泥5-8噸。按照7噸單位產出進行推算，則2020年我國城鎮生活污泥產生量為4382萬噸。與污泥產量連續遞增趨勢相背，我國污泥無害化理率依然低下，大量污泥簡單填埋處置。因此污泥的處置已經成為我國急需解決的大問題

在這樣的背景下，人們就開始重視污泥減量技術。其主要包括圍繞降低細菌合成量的代謝解偶聯技術、增強微生物隱性生長的各種溶胞技術以及生物捕食技術。本文將著重介紹代謝解偶聯和增強隱性生長的技術。

2.解偶聯

解偶聯最開始的定義是：沒有磷酸化的呼吸過程，即氧化和磷酸化相互分離，在降解相同基質條件下，微生物的合成量降低。一般情況下，微生物的合成代謝通過呼吸（速率控制）與底物的分解代謝進行偶聯，當呼吸控制不存在，生物合成速率成為速率控制因素時，解偶聯新陳代謝就會發生，并且在微生物新陳代謝過程中產生的剩余能量沒有被用來合成生物體，因此，這種現象稱為解偶聯生長。Southamer【1】認為發生解偶聯的情況有：（1）存在影響ATP合成的物質（解偶聯劑）;（2）存在剩余能量（高S0/X0條件）;（3）溫度不合適;（4）細胞所處環境改變（OSA工藝）;

2.1投加解偶聯劑

解偶聯劑能使氧化和磷酸化解偶聯，限制了ATP的合成，從而進一步抑制了細胞的生長，故而能使污泥減量。用于污泥減量的解偶聯劑有：dNP，pNP，TCS，TCP等。

投加解偶聯劑的最大優勢是不需要對現有的污水處理工藝作大的改進，只需要增設投藥裝置即可，但在實際應用中存在以下幾方面的問題：（1）長時間的投加解偶聯劑會讓微生物被馴化而使解偶聯劑的有效性下降。（2）投加解偶聯劑雖然污泥產量下降了，但根據物質守恒定律，需要更多的氧去氧化未能轉化成污泥的有機物從而使供氧量增加。（3）在污水處理中，也需從經濟的角度考慮解偶聯劑用量的成本。4）解偶聯劑通常是較難生物降解或對生物有較大毒性的化合物，生物對解偶聯劑的降解不完全，會產生新的污染。

2.2 0SA工藝

OSA工藝其實是對常規活性污泥法進行了改型，在曝氣池和二沉池之間插入污泥貯罐。它的基本原理是利用細菌在好氧條件下儲存能量，而缺氧條件下大量利用細胞內的ATP作為基本生理活動能量，當細胞又回到食物充裕的好氧段時，可利用的能量增多，ATP又大量生成。這樣使得微生物的分解代謝和合成代謝解偶聯，從而達到污泥減量的效果。 Chudoba【2】等人通過將OSA工藝與傳統活性污泥工藝相比，發現污泥產率降低了20～65%，SⅥ值也比較低，而且隨著污泥負荷率的增加，污泥產量呈下降趨勢。

OSA工藝的優勢主要有以下四點：（1）污泥產率低并且抑制污泥膨脹。（2）COD的去除率高，適合高有機廢水。（3）投資少，只需添加一個污泥儲罐。（4）OSA工藝和除磷工藝相似。有利于除磷菌的生長。因此，對磷的去除效率高它的缺點主要是：運行不穩定，有突發事件的存在，一旦ORP水平上升，就會產生更多的污泥。

3、隱性生長

細胞溶解會釋放細胞物質到水中，形成可被細胞重新利用的自底基質。微生物利用自底基質生長稱為隱性生長。當微生物以其自身細胞溶解產物為底物重復新陳代謝時，污泥的產量就會減少。隱性生長的污泥減量技術主要是采用臭氧，超聲波等物理化學溶胞方法。

3.1臭氧

臭氧是一種極強的氧化劑，污泥被臭氧處理后，大部分微生物被氧化成容易降解的有機質，溶于水中被微生物重新利用。根據這個原理，技術人員在常規的活性污泥工藝中，增加了一套臭氧處理裝置。通過研究表明，回流速率（回流污泥流量和曝氣池體積之比）為0.3d-1，臭氧濃度在0.02mgO3/mgSS以上時，可以達到污泥的完全減量化。

臭氧處理的優點有：（1）污泥減量可達到100%;（2）污泥沉降性能好;（3）運行成本比常規活性污泥法（包括處理污泥）低：（4）只需控制臭氧劑量就可控制污泥產量。缺點：（1）臭氧的氧化作用不具有選擇性，能與一些還原性物質反應，從而降低了氧化效率;（2）對氮、磷的去除效果不好;（3）無污泥排放時，污泥中重金屬含量比CAS要高。

3.2超聲波

利用超聲波技術降解污水中的污染物。超聲波產生的空化作用，? 具有強大的水力剪切力，能迅速地將細胞壁破碎、釋放出細胞內含物。

超聲波技術的優點有：（1）大幅提高沼氣生成量;（2）迅速釋放細胞內含物：（3）破壞分解污泥中的絲狀菌。但是破碎細胞后的碎片的水解能力不如加熱或投堿的效果好。

4.小結

本文著重介紹了代謝解偶聯和增強隱性生長的各種技術。不難看出的是這些技術在處理各種污水時，都有各自的長處。如臭氧法，可以使污泥零排放。當然它們也存在著一些弊端，但是人們可以揚長避短，充分發揮它們的長處，從而更好的應用到實踐中去。出于成本等因素的考慮，可以預見OSA工藝將會是一個非常有前途的處理方法。因為該工藝只需要增加一個儲泥罐的成本，卻得到污泥的減量，污泥沉降性能的改善，COD去除能力的增強。

【參考文獻】

【1】Stouthamer A H.Correlation of growth yields.In.Microbial Biochemistry，International Review of Biochemistry，ed.J.R..Quayle.Universtiy Park，Baltimore，1979，21：1-47

【2】Yu Liu，et al.Strstegy for minimization of excess sludge production from the activated sludge process【J】.Biotechnology Advances，2001，（19）：97-107.