跟著污水污泥處置量的不斷添加以及愈加嚴(yán)格的污水污泥排放規(guī)范的公布，傳統(tǒng)的污泥處置處置辦法不能徹底處理污泥的未來疑問，大家開端由污泥的結(jié)尾辦理轉(zhuǎn)向“源頭操控”，因而污水處置進(jìn)程污泥減量技能得到了廣泛的研討，而且某些技能已成功使用在大型污水處置廠內(nèi)。對于近幾年研討和使用較多的污泥減量技能，經(jīng)過對減量機(jī)理和作用的剖析可知，單獨的減量單元都存在必定的壞處，需求與其他技能單元優(yōu)化組合；一些技能的減量作用不僅僅由一種機(jī)制導(dǎo)致，而是由多種機(jī)理概括作用；污泥減量進(jìn)程中存在氮、磷去掉率低的對立，養(yǎng)分元素的歸趨尚不清晰，這些將變成往后污泥進(jìn)程減量技能研討的熱門和難點。

前語

中國約80%的城市污水處置廠選用活性污泥法，其污泥產(chǎn)值已達(dá)1500 萬t /a（含水率為97%） 以上，并以每年大概10%的速度添加。因為中國污泥有機(jī)質(zhì)含量偏低，污泥厭氧消化技能的推行遭到了約束；中國缺少污泥燃燒尾氣排放規(guī)范以及民眾對燃燒的了解不全部，使得污泥熱處置技能未受喜愛；而污泥脫水后泥餅的去向以及堆肥處置后產(chǎn)品的銷路也是各技能難以推行的瓶頸。因而，只要從源頭操控最大程度地削減污泥發(fā)作量，才是可繼續(xù)且環(huán)境友好型發(fā)展方向。源頭污泥減量技能的研制及減量機(jī)理的研討已變成這些年國內(nèi)外研討的熱門。

當(dāng)前污泥減量技能首要依據(jù)以下四種理論：溶胞-隱性成長、能量解偶聯(lián)代謝、保持代謝和動物捕食。跟著研討的不斷深化，污泥減量技能逐步由實驗室研討發(fā)展到中試規(guī)劃、有些技能甚至在實踐工程中得到使用，且取得了顯著的污泥減量作用。一起，大家發(fā)現(xiàn)某些技能的污泥減量不僅僅是由一種機(jī)理來完成，而是幾種機(jī)理一起作用的作用。這篇文章在對幾種機(jī)理進(jìn)行簡略介紹的基礎(chǔ)上，首要概括總結(jié)了依據(jù)各種機(jī)制的各種減量技能的減量作用，對技能特色進(jìn)行剖析，力求為后續(xù)的研討指明方向，并為現(xiàn)有污水處置廠的改進(jìn)供給參閱及污泥減量處理方案。

1、溶胞-隱性成長（Lysis-cryptic growth）減量技能

溶胞-隱性成長是經(jīng)過物理、化學(xué)及生物辦法將細(xì)胞壁和細(xì)胞膜損壞，開釋出胞內(nèi)物質(zhì)作為微生物代謝的底物，進(jìn)而完成污泥整體表觀產(chǎn)率降低，污泥產(chǎn)值削減。該技能要害的進(jìn)程是微生物溶胞處置技能。當(dāng)前常用的溶胞污泥減量技能的作用及特色概括起來見表1。

表1 溶胞-隱性成長污泥減量技能作用及技能特色

物理化學(xué)技能因為其出資大本錢高，在污水處置技能中未能得到推行。這些年，越來越多的研討會集在了微生物菌劑的研制上，如復(fù)合微生物菌劑DM-Ⅰ和DM-Ⅱ、共生復(fù)合微生物菌劑CMA、多功能復(fù)合微生物制劑MCMP等。其間中國某公司研制的曼斯微微生物復(fù)合菌劑（MixMicrobe）已成功使用于日處置10萬噸污水的A2/O生產(chǎn)性處置技能，在投加量為0.3~0.8kg菌粉/千噸污水條件下，運轉(zhuǎn)1年多，其剩下污泥排放量可比傳統(tǒng)活性污泥法削減95%以上，污泥總排放量可削減40%-70%。該微生物菌劑首要經(jīng)過強(qiáng)化活性污泥處置體系中微生物消解有機(jī)物，并對逝世微生物菌體進(jìn)行分化來完成剩下污泥大幅減排?？墒牵L時間運轉(zhuǎn)發(fā)現(xiàn)該菌劑的污泥減量作用遭到技能運轉(zhuǎn)情況的影響，尤其是初沉池的排泥情況直接影響污泥減排量；而且體系抗沖擊負(fù)荷才能不強(qiáng)，需求必定的恢復(fù)時間。

因而，盡管溶胞技能具有技能完成簡略，有利于高有機(jī)物含量污泥的再次利用等優(yōu)點，但也存在出資和運轉(zhuǎn)費用大、對人類健康及生態(tài)具有安全隱患、易發(fā)作二次污染、辦理雜亂且技能不安穩(wěn)等不足。

2、解偶聯(lián)代謝（Uncoupling metabolism）的污泥減量技能

微生物的分化代謝和組成代謝是嚴(yán)密偶聯(lián)的，微生物分化代謝進(jìn)程中發(fā)作的能量經(jīng)過氧化磷酸化進(jìn)程而貯存在三磷酸腺苷（ATP）中，進(jìn)而為組成代謝供給能量。但在某些條件下（如化學(xué)解偶聯(lián)劑、養(yǎng)分過剩等），因為分化代謝發(fā)作的能量不能有用地經(jīng)過氧化磷酸化進(jìn)程貯存在ATP中，進(jìn)而按捺組成代謝，致使污泥產(chǎn)值削減。當(dāng)前首要有投加化學(xué)解偶聯(lián)劑、高S0/X0下的解偶聯(lián)技能。

2.1投加化學(xué)解偶聯(lián)劑

底物的氧化可以發(fā)作經(jīng)過細(xì)胞線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子動力勢，該質(zhì)子動力勢可以為氧化磷酸化供給驅(qū)動力。因而，經(jīng)過投加某些解偶聯(lián)劑，可以與質(zhì)子聯(lián)系降低細(xì)胞膜兩邊的質(zhì)子濃度梯度，然后消除這種驅(qū)動力，按捺氧化磷酸化，終究削減微生物的組成，降低污泥產(chǎn)值。當(dāng)前用于污泥減量的化學(xué)解偶聯(lián)劑首要是苯酚類化合物及其衍生物。表2給出了一些化學(xué)解偶聯(lián)劑的污泥減量作用。

表2 化學(xué)解偶聯(lián)劑削減污泥產(chǎn)值的作用及技能特色

葉芬霞等對鄰氯苯酚（oCP）、間氯酚（mCP）、DCP、TCP、pNP、間硝基酚（mNP）、dNP和TCS 8 種化合物的污泥減量化作用進(jìn)行了對比研討，標(biāo)明DNP和pNP的作用最佳，減量率到達(dá)了89.16%和83.77%，oCP、TCP、mNP和TCS也到達(dá)60%以上。各種代謝解偶聯(lián)劑作用的區(qū)別與其酸性巨細(xì)有關(guān)，pKa值越低，污泥的減量化作用越好。

投加解偶聯(lián)劑對污水處置技能來說只需求增設(shè)投藥設(shè)備，無需對技能做大的改動，可是會降低COD的去掉率、增大需氧量、并使污泥的沉降功能及脫水功能變差，而且當(dāng)前所投加的解偶聯(lián)劑常會使污水處置體系中的微生物構(gòu)造發(fā)作改動，長時間使用會對受納水體具有潛在危害。因而，解偶聯(lián)劑用于污水處置進(jìn)程污泥減量急需求對長時間使用的生物毒性和對人體健康及生態(tài)的影響進(jìn)行更深化的研討。

2.2較高的初始底物濃度與初始污泥濃度之比（S0/X0）

Chudoba和Liu等人發(fā)現(xiàn)，在較高的S0/X0比值下，污泥的成長成降低趨勢。盡管Liu等人的模擬實驗（需求S0/X0>5 mgCODMLSS）現(xiàn)已驗證了該理論，但在實踐生活污水處置廠內(nèi)（S0/X0=0.01-0.03 mgCODMLSS）要到達(dá)高S0/X0是有很大約束的。對于S0/X0污泥減量的理論僅由Chudoba、Liu及Wang等人經(jīng)過微生物批式培育實驗研討得到，而近幾年來相應(yīng)的研討并不多見。而且，該辦法增大了污水處置廠的出資及運轉(zhuǎn)本錢，在使用上遭到了必定的約束。

3、保持代謝（Maintenance metabolism ）減量技能

微生物氧化進(jìn)程中取得的ATP首先用于保持微生物的生命活性，然后才是用于組成細(xì)胞組分。因而，保持代謝的污泥減量技能便是添加用于保持代謝的能量需求，降低用于細(xì)胞增殖的能量，然后到達(dá)污泥減量的意圖。當(dāng)前首要的辦法是經(jīng)過延伸污泥齡來完成污泥減量，其間MBR是最典型的延伸污泥齡的技能， MBR體系可強(qiáng)化體系內(nèi)微生物的保持代謝，削減剩下污泥產(chǎn)值，甚至可完成無剩下污泥排放。可是，長時間不排泥會使體系內(nèi)的硝化菌數(shù)量削減，影響體系硝化功能；膜易受污染構(gòu)成膜通量降低，直接影響膜組件的效率和使用壽命，阻止其在實踐中的大規(guī)劃使用。

表3 依據(jù)保持代謝的污泥減量技能對比

這些年，一些新的技能不斷涌現(xiàn)（見表3）。左寧等人對于LSP&PNR污泥減量新技能進(jìn)行了研討：安穩(wěn)運轉(zhuǎn)的LSP&PNR體系的污泥齡越長，污泥濃度越高，污泥負(fù)荷越低，污泥產(chǎn)率也越低。當(dāng)SRT=5d時，相應(yīng)的污泥產(chǎn)率Ys最高，為0.381 kgMLSS/(kgCOD)；當(dāng)SRT=50d時，污泥產(chǎn)率僅有0.143 kgMLSS/(kgCOD)。Di Iaconi等對序批式生物濾池顆粒污泥反響器（SBBGR）的污泥減量作用進(jìn)行研討，該體系內(nèi)污泥產(chǎn)率僅為0.12-0.14kgTSSCODremoved（生物量為20-45gVSS/L，污泥齡>120天），即使有機(jī)負(fù)荷由1.0 kgCOD/m3d進(jìn)步到2.5kgCOD/m3d進(jìn)程中，對污泥產(chǎn)率也并未構(gòu)成大的影響。

概括起來這些新技能首要操控長污泥齡、低負(fù)荷，因為微生物內(nèi)源呼吸作用被強(qiáng)化，保持代謝需求的能量添加，細(xì)胞物質(zhì)的分化代謝加強(qiáng)而組成代謝減弱，然后完成了長泥齡污水處置體系的污泥減量。

4、生物捕食（Predation on bacteria）減量技能

生物捕食完成污泥減量首要是經(jīng)過食物鏈，即生物處置體系中的原、后生動物對構(gòu)成很多剩下污泥的低等微生物如細(xì)菌等進(jìn)行捕食，然后降低生物固體產(chǎn)值。其間，起首要作用的是寡毛綱環(huán)節(jié)動物，如紅斑顠體蟲、顫蚓、蠕蟲等體型較大的后生動物。當(dāng)前依據(jù)生物捕食的減量技能首要包含天然培育的分段式生物捕食減量技能和接種微型動物減量技能。

4.1分段式生物捕食減量技能

兩段法是研討較早的污泥減量處置技能，榜首段多為污泥停留時間（SRT）較短的徹底混合式預(yù)處置池，意圖是強(qiáng)化渙散細(xì)菌的成長而按捺微型動物的構(gòu)成；第二段則為較長SRT的傳統(tǒng)曝氣池，強(qiáng)化微型動物的成長，然后捕食榜首段成長的渙散細(xì)菌，將大有些剩下污泥轉(zhuǎn)化為能量、水和二氧化碳。兩段法比傳統(tǒng)活性污泥法技能可削減36%的污泥產(chǎn)值，而且可污泥的沉積功能和脫水功能；但在第二段反響器運轉(zhuǎn)進(jìn)程中常發(fā)作由絲狀細(xì)菌、鞭毛蟲等導(dǎo)致的污泥脹大和泡沫，技能進(jìn)程中還存在必定的氮磷開釋等疑問，影響出水水質(zhì)。為了改進(jìn)運轉(zhuǎn)進(jìn)程中污泥脹大的疑問，提出淹沒式生物膜法，即在第二段反響器中放置填料，經(jīng)過生物膜中的微型動物捕食細(xì)菌等低養(yǎng)分級微生物或有機(jī)顆粒到達(dá)污泥減量意圖。該技能污泥減量作用顯著（污泥產(chǎn)率僅為0.1996kg干泥COD），可是氮、磷的去掉（別離到達(dá)50%~60%）有待進(jìn)一步進(jìn)步。

這些年日本呈現(xiàn)了一種新式的多段式活性生物處置技能MSABP（Multi-Stage Activated Biological Process） ，該技能的主體技能為多段式生物填料曝氣槽，即曝氣槽分紅多個小槽、槽內(nèi)填充特別的生物載體，經(jīng)過多段效應(yīng)、有序地改動各槽的生物相、構(gòu)成食物鏈，生物的優(yōu)先品種早年槽向后槽順次變化為原核生物類-真核生物類-原后生生物類。廢水在流經(jīng)這種環(huán)境各異的曝氣槽的進(jìn)程中，不斷生物載體上的各種微生物分化、凈化，經(jīng)過食物鏈，剩下污泥被高效地自我消化，污泥減量可達(dá)80%以上。同樣地，該技能也存在TP去掉率低的疑問。

4.2接種微型動物減量技能

該技能是在原有污水處置體系中接種微型原、后生動物完成污泥減量，當(dāng)前接種較多的是水蚯蚓類。依據(jù)水蚯蚓成長狀況進(jìn)行研討發(fā)現(xiàn)，游離型成長辦法不利于水蚯蚓的增殖，而且污泥減量作用也顯著低于附著型成長辦法。因而，研討的要點首要會集在附著型水蚯蚓污泥減量方面。

蚯蚓生態(tài)濾池技能是經(jīng)過蚯蚓和其他微生物的協(xié)同作用對水中污染物（或污泥）進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化。此技能中填料的性質(zhì)、水力負(fù)荷和溫度等技能條件和環(huán)境條件都影響蚯蚓生理生態(tài)狀況，進(jìn)而影響濾池的污泥減量率；而且該技能對氮、磷根本沒有去向作用。荷蘭Hendrickx等人也對附著型水蚯蚓污泥減量技能進(jìn)行了多年研討，已由實驗室規(guī)劃發(fā)展到污水處置廠內(nèi)的大規(guī)劃實驗，作用發(fā)現(xiàn)水蚯蚓能完成污泥減量達(dá)41%-71%，污泥中39%的氮和12%的磷被水蚯蚓消化后以糞便的方式排出，這些水蚯蚓糞便的固體濃度約為剩下污泥的2.5倍，有用的改進(jìn)了污泥的脫水功能，為后續(xù)污泥濃縮設(shè)備削減了約67%的容積負(fù)荷。國內(nèi)涵水蚯蚓污泥減量研討方面也取得了顯著性作用，樓菊青等人也將水蚯蚓污泥減量研討擴(kuò)大到演示工程，即在日處置20000 m3的浙江諸暨某污水處置廠內(nèi)接種霍甫水絲蚓構(gòu)成水蚯蚓與微生物的共生體系，體系安穩(wěn)運轉(zhuǎn)1.5年，作用污泥減量達(dá)75%，一起改進(jìn)了污泥沉降功能；而且COD和SS的去掉率別離進(jìn)步了8. 7%和13.6%?？墒?，實驗也發(fā)現(xiàn)水蚯蚓會使體系的氨氮和總磷有所添加，經(jīng)過與SBR池相聯(lián)系，出水氮磷等養(yǎng)分元素才能到達(dá)國家一級排放規(guī)范。

整體來看，生物捕食污泥減量技能減量作用顯著，無副產(chǎn)物，出資及能耗低，是完成污泥進(jìn)程減量的綠色技能?？墒窃擉w系中微生物的品種和數(shù)量難操控，受水力負(fù)荷、溫度、pH、DO等技能和環(huán)境條件的影響較大，一些成長慢的細(xì)菌如硝化菌也有被捕食的危險，進(jìn)而導(dǎo)致硝化體系潰散，對氮、磷的去掉作用較差。要完成終究的優(yōu)化運轉(zhuǎn)，需求聯(lián)系其他辦法一起進(jìn)行脫氮除磷，因而該技能的耐久運轉(zhuǎn)疑問需求進(jìn)一步的研討。

5、依據(jù)多種機(jī)理的污泥進(jìn)程減量技能

跟著對污泥進(jìn)程減量技能及機(jī)理的不斷深化研討和探討，大家發(fā)現(xiàn)某些污泥減量技能是依據(jù)上述四種機(jī)理中的多種減量機(jī)理，而非單單一種。當(dāng)前首要有以下兩種技能。

5.1好氧-沉積-厭氧（OSA）技能

OSA技能首要是使傳統(tǒng)活性污泥不斷處于替換好氧和厭氧環(huán)境，然后完成污泥減量。與傳統(tǒng)活性污泥技能比較，該技能污泥產(chǎn)率可降低20%-65%，并能進(jìn)步COD和總磷的去掉率，改進(jìn)污泥沉降功能。德國Siemens公司開發(fā)的商業(yè)化污泥減量技能Cannibal技能與OSA具有類似之處，已被成功使用于意大利Levico區(qū)域的 Levico Terme廢水處置廠內(nèi)，其固體物含量降低了50%。開始的研討以為OSA是依據(jù)代謝解偶聯(lián)的污泥減量技能，但近幾年的研討發(fā)現(xiàn)污泥衰減是其污泥減量的決定性緣由，占減量作用的66.7%擺布；而能量解偶聯(lián)只占污泥減量的7.5%擺布；此外低污泥產(chǎn)率厭氧反響（如缺氧反硝化、厭氧釋磷、硫酸鹽復(fù)原等）也使OSA技能的污泥產(chǎn)率降低，其減量作用占23%擺布。因而，OSA技能的機(jī)理尚不徹底明白，仍需進(jìn)一步的深化探討。

5.2 SPRASTM污水處置進(jìn)程污泥減量技能

SPRAS（Sludge Process Reduction Activated Sludge）技能是在傳統(tǒng)活性污泥技能前端添加高污泥濃度的好氧/厭氧替換運轉(zhuǎn)技能段來完成污泥減量。該技能已在山東多個日處置2萬噸的污水處置廠內(nèi)成功使用，污泥減量作用達(dá)90%以上。當(dāng)高濃度好氧/厭氧污泥減量單元與脫氮除磷活性污泥技能相聯(lián)系時，出水水質(zhì)可徹底到達(dá)國家一級A類排放規(guī)范。盡管該技能的污泥減量段與OSA相同都選用好氧/厭氧替換運轉(zhuǎn)，可以估測其機(jī)理也可以包含污泥衰減、能量解耦聯(lián)、低污泥產(chǎn)率厭氧反響等，可是因為該技能選用高污泥濃度的運轉(zhuǎn)條件，而且好氧/厭氧替換進(jìn)程中污泥并不外排然后構(gòu)成較長的污泥齡，這就與OSA構(gòu)成較大的區(qū)別，因而其污泥減量機(jī)理也可以存在長泥齡的保持代謝，具體情況有待剖析研討。

概括OSA和SPRAS這兩種技能，都現(xiàn)已完成了生產(chǎn)性規(guī)劃使用，依據(jù)中國當(dāng)前污水處置技能80%都選用傳統(tǒng)活性污泥法，這兩種技能具有很寬廣的市場使用遠(yuǎn)景?？墒牵驗楫?dāng)前污泥減量機(jī)理尚不清晰，還處于初始期間，尤其對于SPRAS技能來說，文獻(xiàn)報導(dǎo)幾乎沒有，然后影響其推行使用，因而迫切需求對各種可以的機(jī)理進(jìn)行探究。

6、定論

（1）依據(jù)四種機(jī)理的污泥減量技能都或多或少存在必定的技能壞處，若要推行使用，都需求處理一些要害疑問，其間氮磷是要點，因而脫氮除磷技能與污泥減量技能的優(yōu)化組合有可以處理實踐污水處置廠的污泥減量疑問。

（2）盡管有些技能已在實踐污水處置廠得到成功使用，而且取得了顯著的減量作用，但污泥減量緣由和機(jī)理還不徹底明白，需進(jìn)一步深化探討，一起還需求對這些技能的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步評估，然后為技能推行供給支撐。

（3）盡管國內(nèi)外研討現(xiàn)已證真實污水處置進(jìn)程中可以完成污泥減量，可是污泥減量技能中碳、氮、磷等物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑尚無太多的研討，這也變成往后污泥進(jìn)程減量技能研討的熱門。

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