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　　作為污水處理過程中的副產(chǎn)物，剩余污泥的產(chǎn)量隨著國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)的提高以及新建污水處理廠的數(shù)量的增加而增加，大量的剩余污泥將增加污水處理廠的運行費用和污泥的處理、處置費用，同時也會對自然環(huán)境帶來二次污染問題。針對以上存在的問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了污泥原位減量法，即在污水處理過程中使產(chǎn)量減小，因此污泥原位減量與污泥的后續(xù)減量法相比具備很多的優(yōu)勢，其中最大的優(yōu)勢是在源頭減少剩余污泥的產(chǎn)量，降低污泥后續(xù)處理及處置費用。近年來國內(nèi)外學(xué)者從不同角度對污泥原位減量技術(shù)的機(jī)理進(jìn)行了研究，其主要分為溶胞-隱形生長、解偶聯(lián)代謝、內(nèi)源代謝、微生物捕食等四種污泥減量技術(shù)。

　　1 溶胞-隱形生長

　　溶胞-隱形生長是指微生物細(xì)胞衰亡后，胞內(nèi)物質(zhì)(含碳有機(jī)物及營養(yǎng)物質(zhì))通過溶胞釋放到系統(tǒng)中，一部分被活細(xì)胞增長的再利用，另一部分作為呼吸代謝產(chǎn)物被釋放從而實現(xiàn)污泥減量的過程。整個過程包括溶胞與隱形生長兩個階段，其中溶胞階段為限制階段，其效率決定污泥產(chǎn)率的大小，在隱形生長階段，微生物利用生長的底物包括自產(chǎn)與原有兩種，在污水中難以區(qū)分。通過一些外部處理技術(shù)可以引起溶胞現(xiàn)象，影響后續(xù)的隱形生長過程，達(dá)到污泥原位減量的目的，基于該機(jī)理的污泥原位減量技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，其中溶胞方法包括物理法、化學(xué)法和生物法。

　　藍(lán)王誠[3]利用高壓均質(zhì)技術(shù)對污泥進(jìn)行溶胞處理，剩余污泥排放量減少了 42.4%。Yasui H等人使用臭氧對剩余污泥進(jìn)行氧化處理效果進(jìn)行研究，研究表明在臭氧劑量為 0.15mgO3/mgTSS，COD 負(fù)荷為 550kg/d，當(dāng)處理污泥量是預(yù)期污泥減少量的 3.3 倍時，污泥減量率為 100%。王敏等人利用多功能微生物菌劑對污泥減量效果進(jìn)行研究，研究表明當(dāng)微生物菌劑投加量為處理水量的 0.01%，投加頻率為 1 次/月，運行時間為 78d，污泥減量率為 89.18%。

　　利用物理法進(jìn)行污泥減量效果較好，但是存在能耗較高，設(shè)備耗損快，污泥沉降性惡化等問題，而利用化學(xué)氧化技術(shù)會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，污泥沉降性能變差。生物法強(qiáng)化溶胞過程的優(yōu)勢不易產(chǎn)生二次污染、污染物去除效果較好，但菌劑的價格過于昂貴。

　　2 解偶聯(lián)代謝

　　微生物通過底物氧化(異化作用)將底物轉(zhuǎn)化為能量和代謝基質(zhì)，其中產(chǎn)生的能量用于維持自身生命活動以及細(xì)胞合成(同化作用)，而代謝基質(zhì)通過同化作用合成新的微生物個體。在異化作用和同化作用中 ATP 作為能量傳遞的媒介發(fā)揮重要作用。

　　ATP 分解為 ADP 和 P 的過程中釋放的能量用于同化作用及維持細(xì)胞生命活動。在特殊情況下，異化作用和同化作用之間的能級差被擴(kuò)大，異化作用產(chǎn)生能量大部分用于維持微生物生命活動以熱量的形式散失，而用于同化作用的所必須的能量被減少，致使微生物的產(chǎn)率降低，污泥產(chǎn)量減少，這種現(xiàn)象稱為解偶聯(lián)代謝。該方法旨不影響污水中污染物去除效果的的基礎(chǔ)下，通過解偶聯(lián)作用將用于細(xì)胞合成的能量降低，減少污泥產(chǎn)量。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　投加解偶聯(lián)劑是實現(xiàn)解偶聯(lián)代謝最容易的方法，在解偶聯(lián)劑的研究中最多的是苯酚類化合物及其衍生物，如 2，4-二硝基苯酚(DNP)、對-硝基苯酚(p -NP)、2，4，5 - 三氯苯酚(TCP) 等。 CHEN GW發(fā)現(xiàn) DNP 在 10mg /L 或更低時，可以顯著降低污泥產(chǎn)量和相對比生長速率，向 SBR 工藝中投 5.0mg/L DNP，運行時間 30d，污泥減量效率為 21%。張斌[9]利用 OSA 工藝評估污泥減量效果，當(dāng)水溫為 40℃，污泥濃度為 11000mg/L，水力停留時間為 11h，OSA 工藝的污泥產(chǎn)率系數(shù)(Yobs)比傳統(tǒng)活性污泥工藝降低了 58%。解偶聯(lián)劑不利于長期使用，易生成難降解、有毒性的有機(jī)物，同時會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。OSA 工藝結(jié)構(gòu)簡單更便于新舊污水處理廠的建設(shè)與改造，但在厭氧階段，低 ORP 值會導(dǎo)致出水的 PO -的濃度增加，同時增強(qiáng)硫酸鹽還原菌的活性，大量的H2S 易回流至污泥系統(tǒng)中影響污染物處理效果。

　　1 內(nèi)源代謝

　　當(dāng)外源基質(zhì)充足時，微生物氧化降解外源基質(zhì)獲得的能量將用于維持自身生命活動和細(xì)胞合成。當(dāng)外源基質(zhì)匱乏時，微生物氧化降解內(nèi)源基質(zhì)(如細(xì)胞內(nèi)儲存的糖原、多羥基烷酸酯、PHA 等基質(zhì))來提供細(xì)胞維持自身生命活動所需的能量，而且此部分能量不用于細(xì)胞合成，這種在外源基質(zhì)匱乏時不進(jìn)行細(xì)胞合成而耗能維持生存的狀態(tài)稱為內(nèi)源代謝[10]。通過提高微生物活性，可以提高微生物維持生存所需能耗，減少用于微生物用于繁殖的能量，降低污泥產(chǎn)量。通過 MBR反應(yīng)器可以為微生物提供附著空間，并為其提供充足的氧氣用于生長繁殖，同時便于提高SRT 和污泥濃度等運行參數(shù)，有利于微生物的內(nèi)源代謝，實現(xiàn)污泥減量。

　　基于內(nèi)源代謝機(jī)理的污泥原位減量效果較好，理論上可以實現(xiàn) 100%污泥減量率，但設(shè)備的投資成本以及污染等問題并沒有很好的解決，因此限制了該工藝的大規(guī)模使用。

　　2 微生物捕食

　　污水生物處理工藝實質(zhì)上是由細(xì)菌和微型動物組成的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)，污水中的有機(jī)物被細(xì)菌分解，將獲得的能量用于新陳代謝，而細(xì)菌又被更高級的原生/后生動物所捕食。當(dāng)微生物在捕食與被捕食的過程中，系統(tǒng)中生物總量減少，同時隨著食物鏈的延長，營養(yǎng)級發(fā)生轉(zhuǎn)變，能量以熱量和排泄物的形式流失也越大，從而降低了微生物增殖量，實現(xiàn)污泥減量。微生物捕食污泥原位減量技術(shù)主要是利用原生動物與后生動物捕食懸浮液中的細(xì)菌導(dǎo)致食物鏈中的能量損失，從而實現(xiàn)污泥產(chǎn)量的減少。Wei等人提出了將捕食反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥工藝的組合工藝，通過接種正顫蚓和蠕蟲對細(xì)菌進(jìn)行捕食，預(yù)處理污泥產(chǎn)量低于未添加蠕蟲的反應(yīng)器 48%-59%，同時具有良好的污泥沉降性能。微生物的捕食方式是非定向的，一些硝化菌可能被捕食，從而影響氮的去除效果，所以要實現(xiàn)大規(guī)模的推廣運行，仍需進(jìn)一步深入研究。

　　結(jié)語

　　(1)基于不同污泥減量機(jī)理所產(chǎn)生的污泥減量技術(shù)，雖取得良好的污泥減量效果，但存在技術(shù)上的不足，仍需進(jìn)一步完善。

　　(2)生物溶胞技術(shù)可以保證不影響污染物的去除效能以及污泥性狀的基礎(chǔ)上實現(xiàn)污泥減量，應(yīng)該是未來重點考慮的原位減量技術(shù)。

　　(3)基于不同污泥減量機(jī)理的聯(lián)合污泥減量技術(shù)可以取得較好的污泥減量效果。(來源：吉林建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院)

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