污泥減量技術(shù)新進(jìn)展

方凌平

【摘 要】面對當(dāng)前凸現(xiàn)的污泥問題，本文列舉了解偶聯(lián)和隱性生長等的污泥減量技術(shù)，概括分析了各個(gè)技術(shù)的原理，效率，優(yōu)勢，缺點(diǎn)。希望找出一種有前途的工藝，為后續(xù)的研究方向作鋪墊。

【關(guān)鍵詞】污泥;污泥減量;代謝解偶聯(lián);隱性生長

1.前言

活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的一種污水生物處理技術(shù)，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(chǎn)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(chǎn)生含水率80%的污泥5-8噸。按照7噸單位產(chǎn)出進(jìn)行推算，則2020年我國城鎮(zhèn)生活污泥產(chǎn)生量為4382萬噸。與污泥產(chǎn)量連續(xù)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(jīng)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(shù)。其主要包括圍繞降低細(xì)菌合成量的代謝解偶聯(lián)技術(shù)、增強(qiáng)微生物隱性生長的各種溶胞技術(shù)以及生物捕食技術(shù)。本文將著重介紹代謝解偶聯(lián)和增強(qiáng)隱性生長的技術(shù)。

2.解偶聯(lián)

解偶聯(lián)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(zhì)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(jìn)行偶聯(lián)，當(dāng)呼吸控制不存在，生物合成速率成為速率控制因素時(shí)，解偶聯(lián)新陳代謝就會發(fā)生，并且在微生物新陳代謝過程中產(chǎn)生的剩余能量沒有被用來合成生物體，因此，這種現(xiàn)象稱為解偶聯(lián)生長。Southamer【1】認(rèn)為發(fā)生解偶聯(lián)的情況有：（1）存在影響ATP合成的物質(zhì)（解偶聯(lián)劑）;（2）存在剩余能量（高S0/X0條件）;（3）溫度不合適;（4）細(xì)胞所處環(huán)境改變（OSA工藝）;

2.1投加解偶聯(lián)劑

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

投加解偶聯(lián)劑的最大優(yōu)勢是不需要對現(xiàn)有的污水處理工藝作大的改進(jìn)，只需要增設(shè)投藥裝置即可，但在實(shí)際應(yīng)用中存在以下幾方面的問題：（1）長時(shí)間的投加解偶聯(lián)劑會讓微生物被馴化而使解偶聯(lián)劑的有效性下降。（2）投加解偶聯(lián)劑雖然污泥產(chǎn)量下降了，但根據(jù)物質(zhì)守恒定律，需要更多的氧去氧化未能轉(zhuǎn)化成污泥的有機(jī)物從而使供氧量增加。（3）在污水處理中，也需從經(jīng)濟(jì)的角度考慮解偶聯(lián)劑用量的成本。4）解偶聯(lián)劑通常是較難生物降解或?qū)ι镉休^大毒性的化合物，生物對解偶聯(lián)劑的降解不完全，會產(chǎn)生新的污染。

2.2 0SA工藝

OSA工藝其實(shí)是對常規(guī)活性污泥法進(jìn)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(xì)菌在好氧條件下儲存能量，而缺氧條件下大量利用細(xì)胞內(nèi)的ATP作為基本生理活動(dòng)能量，當(dāng)細(xì)胞又回到食物充裕的好氧段時(shí)，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(lián)，從而達(dá)到污泥減量的效果。 Chudoba【2】等人通過將OSA工藝與傳統(tǒng)活性污泥工藝相比，發(fā)現(xiàn)污泥產(chǎn)率降低了20～65%，SⅥ值也比較低，而且隨著污泥負(fù)荷率的增加，污泥產(chǎn)量呈下降趨勢。

OSA工藝的優(yōu)勢主要有以下四點(diǎn)：（1）污泥產(chǎn)率低并且抑制污泥膨脹。（2）COD的去除率高，適合高有機(jī)廢水。（3）投資少，只需添加一個(gè)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(diǎn)主要是：運(yùn)行不穩(wěn)定，有突發(fā)事件的存在，一旦ORP水平上升，就會產(chǎn)生更多的污泥。

3、隱性生長

細(xì)胞溶解會釋放細(xì)胞物質(zhì)到水中，形成可被細(xì)胞重新利用的自底基質(zhì)。微生物利用自底基質(zhì)生長稱為隱性生長。當(dāng)微生物以其自身細(xì)胞溶解產(chǎn)物為底物重復(fù)新陳代謝時(shí)，污泥的產(chǎn)量就會減少。隱性生長的污泥減量技術(shù)主要是采用臭氧，超聲波等物理化學(xué)溶胞方法。

3.1臭氧

臭氧是一種極強(qiáng)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(jī)質(zhì)，溶于水中被微生物重新利用。根據(jù)這個(gè)原理，技術(shù)人員在常規(guī)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(shí)，可以達(dá)到污泥的完全減量化。

臭氧處理的優(yōu)點(diǎn)有：（1）污泥減量可達(dá)到100%;（2）污泥沉降性能好;（3）運(yùn)行成本比常規(guī)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(chǎn)量。缺點(diǎn)：（1）臭氧的氧化作用不具有選擇性，能與一些還原性物質(zhì)反應(yīng)，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(shí)，污泥中重金屬含量比CAS要高。

3.2超聲波

利用超聲波技術(shù)降解污水中的污染物。超聲波產(chǎn)生的空化作用，? 具有強(qiáng)大的水力剪切力，能迅速地將細(xì)胞壁破碎、釋放出細(xì)胞內(nèi)含物。

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

4.小結(jié)

本文著重介紹了代謝解偶聯(lián)和增強(qiáng)隱性生長的各種技術(shù)。不難看出的是這些技術(shù)在處理各種污水時(shí)，都有各自的長處。如臭氧法，可以使污泥零排放。當(dāng)然它們也存在著一些弊端，但是人們可以揚(yáng)長避短，充分發(fā)揮它們的長處，從而更好的應(yīng)用到實(shí)踐中去。出于成本等因素的考慮，可以預(yù)見OSA工藝將會是一個(gè)非常有前途的處理方法。因?yàn)樵摴に囍恍枰黾右粋€(gè)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(qiáng)。

【參考文獻(xiàn)】

【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.