方凌平

【摘 要】面对当前凸现的污泥问题，本文列举了解偶联和隐性生长等的污泥减量技术，概括分析了各个技术的原理，效率，优势，缺点。希望找出一种有前途的工艺，为后续的研究方向作铺垫。

【关键词】污泥;污泥减量;代谢解偶联;隐性生长

1.前言

活性污泥法是目前应用最广泛的一种污水生物处理技术，世界上超过90%的城市污水处理都采用活性污泥法，但它的最大不足是产生大量的污泥。一般情况下，污水处理厂处理1万吨生活污水可产生含水率80%的污泥5-8吨。按照7吨单位产出进行推算，则2020年我国城镇生活污泥产生量为4382万吨。与污泥产量连续递增趋势相背，我国污泥无害化理率依然低下，大量污泥简单填埋处置。因此污泥的处置已经成为我国急需解决的大问题

在这样的背景下，人们就开始重视污泥减量技术。其主要包括围绕降低细菌合成量的代谢解偶联技术、增强微生物隐性生长的各种溶胞技术以及生物捕食技术。本文将着重介绍代谢解偶联和增强隐性生长的技术。

2.解偶联

解偶联最开始的定义是：没有磷酸化的呼吸过程，即氧化和磷酸化相互分离，在降解相同基质条件下，微生物的合成量降低。一般情况下，微生物的合成代谢通过呼吸（速率控制）与底物的分解代谢进行偶联，当呼吸控制不存在，生物合成速率成为速率控制因素时，解偶联新陈代谢就会发生，并且在微生物新陈代谢过程中产生的剩余能量没有被用来合成生物体，因此，这种现象称为解偶联生长。Southamer【1】认为发生解偶联的情况有：（1）存在影响ATP合成的物质（解偶联剂）;（2）存在剩余能量（高S0/X0条件）;（3）温度不合适;（4）细胞所处环境改变（OSA工艺）;

2.1投加解偶联剂

解偶联剂能使氧化和磷酸化解偶联，限制了ATP的合成，从而进一步抑制了细胞的生长，故而能使污泥减量。用于污泥减量的解偶联剂有：dNP，pNP，TCS，TCP等。

投加解偶联剂的最大优势是不需要对现有的污水处理工艺作大的改进，只需要增设投药装置即可，但在实际应用中存在以下几方面的问题：（1）长时间的投加解偶联剂会让微生物被驯化而使解偶联剂的有效性下降。（2）投加解偶联剂虽然污泥产量下降了，但根据物质守恒定律，需要更多的氧去氧化未能转化成污泥的有机物从而使供氧量增加。（3）在污水处理中，也需从经济的角度考虑解偶联剂用量的成本。4）解偶联剂通常是较难生物降解或对生物有较大毒性的化合物，生物对解偶联剂的降解不完全，会产生新的污染。

2.2 0SA工艺

OSA工艺其实是对常规活性污泥法进行了改型，在曝气池和二沉池之间插入污泥贮罐。它的基本原理是利用细菌在好氧条件下储存能量，而缺氧条件下大量利用细胞内的ATP作为基本生理活动能量，当细胞又回到食物充裕的好氧段时，可利用的能量增多，ATP又大量生成。这样使得微生物的分解代谢和合成代谢解偶联，从而达到污泥减量的效果。 Chudoba【2】等人通过将OSA工艺与传统活性污泥工艺相比，发现污泥产率降低了20～65%，SⅥ值也比较低，而且随着污泥负荷率的增加，污泥产量呈下降趋势。

OSA工艺的优势主要有以下四点：（1）污泥产率低并且抑制污泥膨胀。（2）COD的去除率高，适合高有机废水。（3）投资少，只需添加一个污泥储罐。（4）OSA工艺和除磷工艺相似。有利于除磷菌的生长。因此，对磷的去除效率高它的缺点主要是：运行不稳定，有突发事件的存在，一旦ORP水平上升，就会产生更多的污泥。

3、隐性生长

细胞溶解会释放细胞物质到水中，形成可被细胞重新利用的自底基质。微生物利用自底基质生长称为隐性生长。当微生物以其自身细胞溶解产物为底物重复新陈代谢时，污泥的产量就会减少。隐性生长的污泥减量技术主要是采用臭氧，超声波等物理化学溶胞方法。

3.1臭氧

臭氧是一种极强的氧化剂，污泥被臭氧处理后，大部分微生物被氧化成容易降解的有机质，溶于水中被微生物重新利用。根据这个原理，技术人员在常规的活性污泥工艺中，增加了一套臭氧处理装置。通过研究表明，回流速率（回流污泥流量和曝气池体积之比）为0.3d-1，臭氧浓度在0.02mgO3/mgSS以上时，可以达到污泥的完全减量化。

臭氧处理的优点有：（1）污泥减量可达到100%;（2）污泥沉降性能好;（3）运行成本比常规活性污泥法（包括处理污泥）低：（4）只需控制臭氧剂量就可控制污泥产量。缺点：（1）臭氧的氧化作用不具有选择性，能与一些还原性物质反应，从而降低了氧化效率;（2）对氮、磷的去除效果不好;（3）无污泥排放时，污泥中重金属含量比CAS要高。

3.2超声波

利用超声波技术降解污水中的污染物。超聲波产生的空化作用，  具有强大的水力剪切力，能迅速地将细胞壁破碎、释放出细胞内含物。

超声波技术的优点有：（1）大幅提高沼气生成量;（2）迅速释放细胞内含物：（3）破坏分解污泥中的丝状菌。但是破碎细胞后的碎片的水解能力不如加热或投碱的效果好。

4.小结

本文着重介绍了代谢解偶联和增强隐性生长的各种技术。不难看出的是这些技术在处理各种污水时，都有各自的长处。如臭氧法，可以使污泥零排放。当然它们也存在着一些弊端，但是人们可以扬长避短，充分发挥它们的长处，从而更好的应用到实践中去。出于成本等因素的考虑，可以预见OSA工艺将会是一个非常有前途的处理方法。因为该工艺只需要增加一个储泥罐的成本，却得到污泥的减量，污泥沉降性能的改善，COD去除能力的增强。

【参考文献】

【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.