第一篇：污水處理廠的污泥減量化

污水處理廠的污泥減量化

摘要：對(duì)剩余污泥的處理在污水處理中占用昂貴的費(fèi)用，基于經(jīng)濟(jì)環(huán)境和其它因素的考慮，如何解決剩余污泥的問題正是我們面臨的挑戰(zhàn)。由于環(huán)境結(jié)和相關(guān)法律的要求不斷增加，那么對(duì)剩余污泥處理方安的選擇就越來越嚴(yán)格，而減少污泥總量又是迫切的目標(biāo)，本文著重介紹了有關(guān)剩余污泥減量化的主要方法：解耦聯(lián)，隱性生長，撲食細(xì)菌，熱處理，臭氧法，OSA法等等。合適的物質(zhì)環(huán)境和運(yùn)行工藝將減少剩余污泥產(chǎn)量，但是，不管選用哪種方法他都將對(duì)微生物群產(chǎn)生一定影響，而且還會(huì)增加處理后的水含氮濃度。

關(guān)鍵詞：污泥減量 污水處理 活性污泥法

Abstract —— Excess biomass produced during the biological treatment of wastewaters requires costly disposal.Excess sludge treatment and disposal currently represents a rising challenge for wastewater treatment plants due to economic, environmental and regulation factors.As environmental and legislative constraints increase, thus limiting disposal options, there is considerable impetus for reducing the amount of biomass produced.This paper reviews current strategies for reducing sludge production based on these mechanisms: uncoupling metabolism, lysiscryptic growth, predation on bacteria, thermal treatment, activated sludge ozonation process, anoxic-settling-anaerobic(OSA),and so on..Suitable engineering of the physical conditions and strategic process operation may result in environments in which biomass production may be reduced.But employing any strategy for reducing sludge production may have an impact on microbial community in biological wastewater treatment processes and reduced biomass production may result in an increased nitrogen concentration in the effluent.Key word: sludge reduction, waste water treatment, activated sludge tereatment.前言

目前世界上80％以上的污水處理廠應(yīng)用的是活性污泥法處理污水，它最大的弊端就是處理污水的同時(shí)產(chǎn)生驚人的大量剩余污泥。污泥中的固體有的是截留下來的懸浮物質(zhì),有的是由生物處理系統(tǒng)排出的生物污泥,有的則是因投加藥劑而形成的化學(xué)泥，污水處理廠產(chǎn)生的污泥量約為處理水體積的0.15 % —1 %左右。污泥的處理和處置,就是要通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,使污泥得到再利用或以某種不損害環(huán)境的形式重新返回到自然環(huán)境中。這些污泥一般富含有機(jī)物、病菌等,若不加處理隨意堆放,將對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生新的污染。

對(duì)這些污泥處理方法主要有：農(nóng)用、填海、焚燒、埋地。但這些方法都無一例外地存在弊端。如污泥中重金屬的含量通常超過農(nóng)用污泥重金屬最高限量的規(guī)定。此外,污泥中還含有病原體、寄生蟲卵等, 如農(nóng)業(yè)利用不當(dāng),將對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重的危害。填埋處置容易對(duì)地下水造成污染,同時(shí)大量占用土地。焚燒處置雖可使污泥體積大幅減小,且可滅菌,但焚燒設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較大。投放遠(yuǎn)洋雖可在短期內(nèi)避免海岸線及近海受到污染,但其長期危害可能非常嚴(yán)重,因此,已被界上大多數(shù)國家所禁用。

一般每去除1kg的就產(chǎn)生15~100L活性污泥，這些污泥含水率達(dá)到95％以上，剩余污泥處理的成本高昂,約占污水廠運(yùn)行費(fèi)用的。

歐洲國家每年用于處理剩余污泥的費(fèi)用就高達(dá)28億人民幣。顯而易見，任何有利于減少剩余污泥的措施都將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。污泥減量化的理論基礎(chǔ)

2.1 維持代謝和內(nèi)源代謝

1965 年P(guān)irt 把微生物用于維持其生活功能的這部分能量稱為維持代謝能量,一般認(rèn)為,維持代謝包括細(xì)胞物質(zhì)的周轉(zhuǎn)、活性運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)等,這部分基質(zhì)消耗不用來合成新的細(xì)胞物質(zhì),因此,污泥的產(chǎn)量和維持代謝的活性呈負(fù)相關(guān)

。Herbert 在1956 年提出,維持能量可通過內(nèi)源代謝來提供,部分細(xì)胞被氧化而產(chǎn)生維持能量。從環(huán)境工程角度看,內(nèi)源呼吸通常指生物量的自我消化,在連續(xù)培養(yǎng)生長時(shí)可同時(shí)發(fā)生內(nèi)源代謝。內(nèi)源代謝的主要優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)入的基質(zhì)最終被呼吸成為二氧化碳和水,使生物量下降

。因此,在廢水處理工藝中,內(nèi)源呼吸的控制比微生物生長控制和基質(zhì)去除控制更為重要。

2.2 解偶聯(lián)代謝

代謝是生物化學(xué)轉(zhuǎn)化的總稱,分為分解代謝和合成代謝。微生物學(xué)家認(rèn)為,細(xì)胞產(chǎn)量和分解代謝產(chǎn)生的能量直接相關(guān),但在某些條件下,如存在質(zhì)子載體、重金屬、異常溫度和好氧—厭氧交替循環(huán)時(shí),呼吸超過了ATP 產(chǎn)量,即分解代謝和合成代謝解偶聯(lián),此時(shí)微生物能過量消耗底物,底物的消耗速率很高。Cook 和Russell 報(bào)道,在完全停止生長時(shí)細(xì)菌利用能源的速率比對(duì)數(shù)生長期的高三分之一,這表明細(xì)胞能通過消耗膜電勢(shì)、ATP 水解和無效循環(huán)處置其胞內(nèi)能量。在解偶聯(lián)條件下,大部分底物被氧化為二氧化碳,產(chǎn)生的能量用于驅(qū)動(dòng)無效循環(huán),但對(duì)底物的去除率不會(huì)產(chǎn)生重大影響

。能量解偶聯(lián)的特殊性在于它是微生物對(duì)底物的分解和再生,而沒有細(xì)胞質(zhì)量的相應(yīng)變化。從環(huán)境工程意義上講,能量解偶聯(lián)可用于解釋底物消耗速率高于生長和維持所需之現(xiàn)象。因此,在能量解偶聯(lián)條件下活性污泥的產(chǎn)率下降,污泥產(chǎn)量也隨之降低。通過控制微生物的代謝狀態(tài),最大程度地分離合成代謝和分解代謝,在剩余污泥減量化上將是一個(gè)很有發(fā)展前景的技術(shù)途徑。目前污泥減量化的方法

3.1 解偶聯(lián)

機(jī)理：三磷酸腺苷(ATP)是鍵能轉(zhuǎn)移的主要途徑,是能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)的中心，微生物的合成代謝通過呼吸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(huì)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。在能量解偶聯(lián)條件下活性污泥的產(chǎn)率下降,污泥產(chǎn)量也隨之降低。微生物學(xué)家認(rèn)為,細(xì)胞產(chǎn)量和分解代謝產(chǎn)生的能量直接相關(guān),但在某些條件下,如存在質(zhì)子載體、重金屬、異常溫度和好氧—厭氧交替循環(huán)時(shí),呼吸超過了ATP 產(chǎn)量,即分解代謝和合成代謝解偶聯(lián) ,此時(shí)微生物能過量消耗底物,底物的消耗速率很高。在完全停止生長時(shí)細(xì)菌利用能源的速率比對(duì)數(shù)生長期的高1/3,這表明細(xì)胞能通過消耗膜電勢(shì)、ATP 水解和無效循環(huán)處置其胞內(nèi)能量。能

量解偶聯(lián)的特殊性在于它是微生物對(duì)底物的分解和再生,而沒有細(xì)胞質(zhì)量的相應(yīng)變化。通過控制微生物的代謝狀態(tài),最大程度地分離合成代謝和分解代謝,在剩余污泥減量化上將是一個(gè)很有發(fā)展前景的技術(shù)途徑。

3.1.1 投加解偶聯(lián)劑

解偶聯(lián)劑能起到解偶聯(lián)氧化磷酸化作用,限制細(xì)胞捕獲能量,從而抑制細(xì)胞的生長,故能減少污泥產(chǎn)量。解偶聯(lián)劑其作用機(jī)理是該物質(zhì)通過與H+ 的結(jié)合,降低細(xì)胞膜對(duì)H+ 的阻力,攜帶H+ 跨過細(xì)胞膜,使膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度降低，降低后的質(zhì)子梯度不足以驅(qū)動(dòng)ATP 合酶合成ATP ,從而減少了氧化磷酸化作用所合成的ATP 量。如: TCS解偶聯(lián)劑(3 ,3′,4′,5－四氯水楊酰苯胺)能有效降低剩余污泥產(chǎn)量,只要在反應(yīng)器中保持TCS 一定的濃度,就能降低剩余污泥的產(chǎn)率。TCS 能有效地降低活性污泥分批培養(yǎng)物中的污泥產(chǎn)率,隨進(jìn)水中TCS 濃度的提高,污泥產(chǎn)率迅速下降.但污泥的COD 去除能力并未受影響,出水中的NH+42N 和TN 含量也和對(duì)照相當(dāng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥的SOUR 值和DHA 提高,說明化學(xué)解耦聯(lián)劑對(duì)微生物有激活作用，微生物的種群結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變，經(jīng)過40d 的運(yùn)行后,添加TCS的反應(yīng)器污泥中絲狀菌很少,雖然污泥較疏松,但污泥的沉降性能未見有影響。上述結(jié)果表明,采用化學(xué)解耦聯(lián)劑來降低活性污泥工藝中的剩余污泥產(chǎn)量,以降低污泥的處理與處置費(fèi)用這種方法有發(fā)展前景,值得進(jìn)一步地深入研究。

但是，解偶聯(lián)劑的對(duì)現(xiàn)有污水處理應(yīng)用中存在以下問題:(1)所投的藥在較長時(shí)間后由于微生物的馴化而被降解,從而失去解偶聯(lián)作用;(2)當(dāng)加入解偶聯(lián)劑后,需要更多的氧去氧化未能轉(zhuǎn)化成污泥的有機(jī)物,從而使得供氧量增加

;(3)對(duì)投加解偶聯(lián)劑的費(fèi)用還需要作比較,由于在污水中的濃度需要維持在4—80 mg/ L ,用量大;(4)解偶聯(lián)劑在實(shí)際應(yīng)用中的最大弊端是環(huán)境問題，解偶聯(lián)劑通常是難降解的有毒物，可能發(fā)生二次污染。

3.1.2

高S0/X0(底物濃度/污泥濃度)條件下的解偶聯(lián)

簡(jiǎn)單的說就是，細(xì)胞分解能量大于合成能量，從而細(xì)胞的分解數(shù)量就大于合成數(shù)量，最終降低微生物產(chǎn)率系數(shù)。解偶聯(lián)機(jī)理有兩種解釋:一是積累的能量通過粒子(如質(zhì)子、鉀離子)在細(xì)胞膜兩側(cè)的傳遞削弱了跨膜電勢(shì),隨后發(fā)氧化磷酸化解偶聯(lián);二是減少了生物體內(nèi)部分新陳代謝的途徑(如甲基乙二酸途徑)而回避了糖酵解這一步

。高S0/X0條件下解偶聯(lián)還不能用于實(shí)際的污水處理, 微生物產(chǎn)生的不完全代謝的產(chǎn)物還可能對(duì)整個(gè)處理過程產(chǎn)生影響，而且要求相對(duì)高的S0/X0值(>8—10)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際活性污泥法處理污水時(shí)的情況(F/M=0.05—0.1)。

3.2

高濃度溶解氧

有很多研究表明,細(xì)胞表面的疏水性、微生物活性和胞外多聚物的產(chǎn)生都和反應(yīng)器中的溶解氧水平有關(guān),這預(yù)示著溶解氧對(duì)活性污泥的能量代謝有一定的影響,進(jìn)而影響碳在分解代謝和合成代謝中的分布。高溶解氧活性污泥工藝能有效地抑制絲狀菌的發(fā)展，純氧活性污泥工藝即使在高污泥負(fù)荷率下,也可比傳統(tǒng)的空氣活性污泥工藝減少污泥量54 %。和傳統(tǒng)空氣曝氣工藝相比, 純氧工藝能使曝氣池中維持高濃度MLSS ,污泥沉降和濃縮性能好、污泥產(chǎn)量低、氧氣轉(zhuǎn)移效率高、運(yùn)行穩(wěn)定。Abbassi等人

最近報(bào)道，當(dāng)小試規(guī)模的傳統(tǒng)活性污泥反應(yīng)器的溶解氧從 1.8mg/L 增加到6.0mg/L時(shí)，剩余污泥量從0.28mgMLSS/mgBOD5下降為

0.20mgMLSS/mgBOD5。

由此可見，高溶解氧工藝在剩余污泥減量化和工藝運(yùn)行效能的提高方面有很大潛力。

3.3

好氧—沉淀—厭氧(OSA)工藝

在污泥的回流過程中插入一級(jí)厭氧生物反應(yīng)器，這種工藝已經(jīng)用來成功地抑制污泥的絲狀膨脹的發(fā)生，可減少一半的剩余污泥產(chǎn)量，好氧—厭氧循環(huán)方法被用于活性污泥工藝中剩余污泥的減量化。其機(jī)理就是，好氧微生物從外源有機(jī)底物的氧化中獲得ATP ,當(dāng)這些微生物突然進(jìn)入沒有食物供應(yīng)的厭氧環(huán)境時(shí),就不能產(chǎn)生能量,不得不利用自身的ATP庫作為能源，在厭氧饑餓階段,沒有一定量的細(xì)胞內(nèi)ATP 就不能進(jìn)行細(xì)胞合成，因而,微生物通過細(xì)胞的異化作用,消耗基質(zhì)來滿足自身對(duì)能量的需求，交替的好氧－厭氧處理引起的能量解偶聯(lián)就為OSA 處理技術(shù)奠定了污泥減量化的理論基礎(chǔ)。Chudoba 等人

比較了OSA工藝和傳統(tǒng)活性污泥工藝的污泥產(chǎn)量,發(fā)OSA工藝的比污泥產(chǎn)率降低了20 %～65 % , S V I 值也比傳統(tǒng)活性污泥工藝低。

例如：上海錦綸廠廢水處理站的剩余污泥達(dá)到零排放是運(yùn)用了朱振超和劉振鴻等人的好氧—沉淀—兼氧活性污泥工藝使。還有張全等人

采用好氧—沉淀—微氧活性污泥工藝使污泥量由80 %減少為15 %～20 % ,系統(tǒng)基本上可做到無污泥排放。

所以，OSA工藝在污泥減量化上是相當(dāng)可行的。

3.4

溶解細(xì)胞法

在傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程中的污泥回流線上增加相關(guān)處理裝置，通過溶胞強(qiáng)化細(xì)菌的自身氧化，增強(qiáng)細(xì)菌的隱性生長。所謂隱性生長是指細(xì)菌利用衰亡細(xì)菌所形成的二次基質(zhì)生長,整個(gè)過程包含了溶胞和生長

。利用各種溶胞技術(shù),使細(xì)菌能夠迅速死亡并分解成為基質(zhì)再次被其他細(xì)菌所利用,是在污泥減量過程中廣為應(yīng)用的手段。

3.4.1 臭 氧

原理是:曝氣池中部分活性污泥在臭氧反應(yīng)器中被臭氧氧化,大部分活性污泥微生物在臭氧反應(yīng)器中被殺滅或被氧化為有機(jī)質(zhì),而這些由污泥臭氧氧化而來的有機(jī)質(zhì)在隨后的生物處理中被降解，臭氧可破壞不容易被生物降解的細(xì)胞膜等,使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)能較快地溶于水中,同時(shí)氧化不容易水解的大分子物質(zhì),使其更容易為微生物所利用。Kamiya 和Hirotsuji 的研究表明,當(dāng)曝氣池中的臭氧劑量為10 mg/(gMLSS·d)時(shí)可使剩余污泥產(chǎn)量減少50 % ,而高至20 mg/(gMLSS·d)時(shí)則無剩余污泥產(chǎn)生。其中，間斷式臭氧氧化要優(yōu)于連續(xù)式,在間歇式反應(yīng)器中,臭氧每天平均接觸時(shí)間在3 h 左右就可以達(dá)到減量40 % —60 %。但是,臭氧濃度較高會(huì)使SVI(污泥體積指數(shù))值迅速下降到開始的40 % ,影響污泥的沉降性能。

在當(dāng)前的活性污泥理論中,污泥停留時(shí)間(θc)被定義為單位生物量在處理系統(tǒng)中的平均滯留時(shí)間。許多研究表明，θc 在活性污泥工藝中是最重要的運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行系統(tǒng),θc 和比生長速率呈負(fù)相關(guān),污泥產(chǎn)率(Yobs)和污泥停留時(shí)間的關(guān)系可用下式表示:

1/Yobs = 1/Ymax +θcKd /Ymax(1)

式中 Ymax ———真正生長速率

Kd ———比內(nèi)源代謝速率

式(1)表明,在穩(wěn)態(tài)活性污泥工藝中污泥停留時(shí)間和內(nèi)源代謝速率呈負(fù)相關(guān),可以通過調(diào)節(jié)θc 來控制污泥產(chǎn)量?？梢娫谙鄬?duì)長的θc下的純氧曝氣工藝有利于減少剩余污泥量。

臭氧聯(lián)合活性污泥工藝將是一種能夠減少剩余污泥產(chǎn)量且進(jìn)一步改善污泥沉降性能的有效技術(shù),今后的研究將著重于臭氧劑量和投加方式的最優(yōu)化方面。

3.4.2 氯 氣

和臭氧相同,利用其氧化性對(duì)細(xì)胞進(jìn)行氧化,促進(jìn)溶胞。雖然氯氣比臭氧便宜,但氯氣能夠和污泥中的有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng),生成三氯甲烷(THMs)等氯代有機(jī)物,是不容忽視的問題。

3.4.3 酸、堿

酸堿可以使細(xì)胞壁溶解釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，相同pH 條件下, H SO4 的溶胞效果要優(yōu)于HCl ,NaOH 的效果要優(yōu)于KOH;在改變相同pH 條件下,堿的效果要好于酸,這可能是由于堿對(duì)細(xì)胞的磷脂雙分子層的溶解要優(yōu)于酸的緣故。

3.4.4 物理溶胞技術(shù)

加 熱

不同溫度下,細(xì)胞被破壞的部位不同。在45 —65 ℃時(shí),細(xì)胞膜破裂, rRNA 被破壞;50 —70 ℃時(shí)DNA 被破壞;在65 —90 ℃時(shí)細(xì)胞壁被破壞;70 —95 ℃時(shí)蛋白質(zhì)變性

。不同的溫度使細(xì)胞釋放的物質(zhì)也不同,在溫度從80 ℃上升到100 ℃時(shí), TOC和多糖釋放的量增加,而蛋白質(zhì)的量減少。

超聲波

超聲波處理(如240 W ,20 kHz ,800 s)只是從物理角度對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎,和投加堿相比,在短時(shí)間內(nèi)有迅速釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的優(yōu)勢(shì),但在促進(jìn)細(xì)胞破碎后固體碎的水解卻不如投加堿和加熱。其機(jī)理就是：以微氣泡的形成、擴(kuò)張和破裂達(dá)到壓碎細(xì)胞壁、釋放細(xì)胞內(nèi)含物的目的。

壓力

利用壓力使細(xì)菌的細(xì)胞壁在機(jī)械壓力的作用下破碎,從而使細(xì)胞內(nèi)含物溶于水中。

3.4.5 生物溶胞

投加能分泌胞外酶的細(xì)菌，酶制劑或抗菌素對(duì)細(xì)菌進(jìn)行溶胞。酶一方面能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞,同時(shí)還可以使不容易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì),有利于細(xì)菌利用二次基質(zhì)。但是在污水處理中投加酶制劑或是抗菌素在經(jīng)費(fèi)上不太現(xiàn)實(shí)。

3.5 微型動(dòng)物減少剩余污泥量

微型動(dòng)物削減剩余污泥量的機(jī)理就是生態(tài)學(xué)的理論,食物鏈越長,能量在傳遞過程中被消耗的比例就越大,最終在系統(tǒng)中存在的生物量就越少。細(xì)菌、原生動(dòng)物、寡毛類、線蟲等各種生物,它們之間組成一條食物鏈。利用微型動(dòng)物對(duì)污泥進(jìn)行減量可從以下三個(gè)方面著手研究，一是利用微型動(dòng)物在食物鏈中的捕食作用；二是直接利用微型動(dòng)物對(duì)污泥的攝食和消化,在減少污泥的容量的同時(shí)增加污泥的可溶性；三是利用微型動(dòng)物來增強(qiáng)細(xì)菌的活性或增加有活性的細(xì)菌的數(shù)量,從而增強(qiáng)細(xì)菌的自身氧化和代謝能力。在曝氣池這一水環(huán)境中由于不斷地曝氣、劇烈地?cái)嚢?對(duì)于大型生物的生存極為不利，還有就是各種微生物都隨著廢水一起流動(dòng)，有可能還沒來得及增殖就從曝氣池流失，所以活性污泥法不可能有較長的食物鏈。曝氣池中的后生動(dòng)物數(shù)量較少,不能大量消耗菌膠團(tuán)，（菌膠團(tuán)是構(gòu)成活性污泥絮狀體的主要成分,有很強(qiáng)的吸附、氧化有機(jī)物的能力），這使得在活性污泥生態(tài)系統(tǒng)中,物質(zhì)和能量的傳遞并不順暢,絕大部分物質(zhì)和能量停留在初級(jí)消費(fèi)者———細(xì)菌這個(gè)營養(yǎng)級(jí)上,而不能通過向更高營養(yǎng)級(jí)的傳遞使生物量減少,這是形成大量剩余活性污泥的根本原因。

基于上訴原因，,兩段式生物反應(yīng)器產(chǎn)生了。

這種反應(yīng)器由第一階段的分散培養(yǎng)反應(yīng)器R1 和第二階段的捕食反應(yīng)器R2 組成。R1 中無污泥回流且泥齡較短,利用污水中豐富的有機(jī)食料刺激游離細(xì)菌快速增殖。R2 反應(yīng)器則專為捕食者設(shè)計(jì),此階段泥齡較長,有著適合于微型動(dòng)物增殖的環(huán)境條件。兩段式生物反應(yīng)器,第一階段分散培養(yǎng)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間(HRT)是關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)。HRT 需要足夠長,以免細(xì)菌隨水流沖走,但又不能過長,否則會(huì)形成細(xì)菌聚集體以及出現(xiàn)大量微型動(dòng)物。Lee 等

用生物膜作為第二階段的捕食反應(yīng)器,處理人工合成污水,獲得的污泥產(chǎn)量為0.05—0.17gSS/gCOD, 比用傳統(tǒng)方法減少約30 % —50 %的污泥量。Lee 認(rèn)為相對(duì)原生動(dòng)物而言,輪蟲在削減剩余污泥量的過程中可能起著更大的作用,因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)當(dāng)輪蟲的數(shù)量占優(yōu)勢(shì)時(shí),剩余污泥的產(chǎn)量最小。Ghyoot 發(fā)現(xiàn),由于絲狀菌和鞭毛蟲的過量生長,兩段式系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生污泥膨脹,導(dǎo)致出水水質(zhì)下降。應(yīng)用兩段式生物反應(yīng)器或者直接向曝氣池中投加微型動(dòng)物以削減剩余污泥量在理論上是可行的,在試驗(yàn)中也取得了較為理想的結(jié)果。但是,由于這些研究尚處于起步階段,要將這些觀念和方法應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐,仍有很多問題需要解決,例如,投加微型動(dòng)物的量和投加方式,由于微型動(dòng)物的活動(dòng)引起的出水中N、P 濃度的升高,以及為了維持微型動(dòng)物的生長所需的較高溶解氧等。

人們發(fā)現(xiàn)伴隨著一種仙女蟲(Naiselinguis)大量發(fā)生,污泥的產(chǎn)量顯著減少,用于曝氣所需的能量也大大降低。Ratsak 發(fā)現(xiàn),蚓類種群的大小與剩余污泥產(chǎn)量間有明顯的關(guān)系。但由于這些蚓類在曝氣池中的數(shù)量變動(dòng)劇烈,且沒有規(guī)律,無法人為控制,所以還不能直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。Rensink等

向加有塑料載體的活性污泥系統(tǒng)中投入顫蚓(Tubif icidae),發(fā)現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量從0.4gMLSS/gCOD降至0.15gMLSS/gCOD,污泥體積指數(shù)(SVI)從90降至45 ,污泥的脫水能力提高了約27%。

另外，還有紅斑螵體蟲在活性污泥系統(tǒng)的曝氣池中較為常見。根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道,影響紅

斑螵體蟲在曝氣池中出現(xiàn)的操作因素有兩方面:一是污泥齡(SRT),較短的SRT不能有效地保持紅斑螵蟲的存在;二是進(jìn)水負(fù)荷,通常在負(fù)荷較低情況下容易出現(xiàn)原生動(dòng)物和后生動(dòng)物當(dāng)每天排泥占反應(yīng)器體積的36%左右時(shí),可將每天新增的紅斑螵體蟲排出;而當(dāng)反應(yīng)器的排泥量>36%時(shí),可能造成由于過量排泥使得蟲體流失;當(dāng)排泥量<36%時(shí),則可以保證紅斑螵體蟲的生長。因此可以將36%作為增長率為0.45d-1時(shí)的排泥上限,即當(dāng)紅斑螵體蟲的凈增長率為0.45d-1時(shí),SRT > 3d方可使紅斑螵體蟲保持在反應(yīng)器中,而這在活性污泥處理系統(tǒng)中是容易做到的。在進(jìn)水負(fù)荷<0.6mg2COD/(mgVSS·d)時(shí),對(duì)紅斑螵體蟲的出現(xiàn)沒有大的影響,而當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷>0.7 mgCOD/(mgVSS·d)后,可能會(huì)對(duì)紅斑螵體蟲的出現(xiàn)造成影響。

無論是兩段式生物反應(yīng)器還是直接向活性污泥系統(tǒng)中投入后生動(dòng)物,均可降低剩余污泥產(chǎn)量,但是礦化作用使得氮和磷釋放是一個(gè)尚待解決的問題。

還有一種蚯蚓生態(tài)床處理剩余污泥。該過濾系統(tǒng)是一個(gè)具有多結(jié)構(gòu)、多層次、各取所需、相互協(xié)同的生態(tài)網(wǎng)鏈,該生態(tài)網(wǎng)鏈中蚯蚓等微型動(dòng)物和微生物對(duì)剩余污泥具有較強(qiáng)的廣譜利用和分級(jí)利用功能,從而實(shí)現(xiàn)了剩余污泥較徹底的分解和轉(zhuǎn)化利用由蚯蚓和微生物共同組成的人工生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水處理廠剩余污泥進(jìn)行了為期半年的脫水和穩(wěn)定處理,結(jié)果表明蚯蚓生態(tài)系統(tǒng)集濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、處置和綜合利用等多種功能于一身: ①蚯蚓和微生物將污泥作為生長營養(yǎng)源,對(duì)其進(jìn)行分解和吸收;②蚓糞是高效農(nóng)肥和土壤改良劑;③在生態(tài)床中增殖的蚯蚓具有重要的飼料和藥用價(jià)值。剩余污泥經(jīng)蚯蚓污泥穩(wěn)定床處理后,可全部被生態(tài)系統(tǒng)吸收利用和轉(zhuǎn)化,具有流程簡(jiǎn)單、管理方便、無二次污染、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低廉、副產(chǎn)物具有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值等特點(diǎn)。生態(tài)濾床構(gòu)造十分簡(jiǎn)單,因此其工程造價(jià)將比常規(guī)的污泥處理和處置設(shè)施大幅度減少,其運(yùn)行費(fèi)用亦十分低廉。據(jù)估算,生態(tài)濾床處理剩余污泥的工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用可比常規(guī)方法大幅度節(jié)省,具有工程應(yīng)用潛力。

是否還有其他微型動(dòng)物可以應(yīng)用,如輪蟲、線蟲或者別的寡毛蚓類,投放的微型動(dòng)物與所處理的污水類型有沒有關(guān)系,以及有沒有更簡(jiǎn)單高效的微型動(dòng)物哺育系統(tǒng),這些都是將來需要深入研究的問題。由于這些研究尚處于起步階段,要將這些觀念和方法應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐,仍有很多問題需要解決。無剩余污泥排放

4.1

臭氧處理法

部分回流污泥引入臭氧處理器中，進(jìn)行臭氧連續(xù)循環(huán)處理。用臭氧對(duì)污泥進(jìn)行處理,細(xì)菌被殺死,細(xì)胞壁被破壞,細(xì)胞質(zhì)溶出,便于生物分解。臭氧的強(qiáng)氧化性，溶解、氧化污泥中的有機(jī)成分，再返回至曝氣池，達(dá)到廢水、污泥雙重處理的功效，臭氧與細(xì)胞進(jìn)行反應(yīng)時(shí)并非使細(xì)菌成分無機(jī)化,主要是使菌體外的多糖類及細(xì)胞壁成分轉(zhuǎn)化為特別容易生物降解的分子，該方法適合于可生化性較好，含磷量低于排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，但設(shè)施負(fù)荷不易過大。有研究表示，臭氧處理污泥的循環(huán)率保持在0.3 左右是保證“零”污泥的條件，換句話說，由臭氧處理過的約1/ 3 的污泥在曝氣槽內(nèi)被生物分解而無機(jī)化(氣體化),殘余的2/ 3又變換為活性污泥。另外在pH 值保持在3 時(shí),臭氧反應(yīng)得到促進(jìn)。

4.2

多級(jí)串聯(lián)接觸曝氣法

把曝氣池分隔成若干格，相互間具有一定的獨(dú)立性，并在其中掛上填料，填料要選用易掛膜不易脫落的品種。其第一格可稱為細(xì)菌生長區(qū)，濃度負(fù)荷較高，環(huán)境相對(duì)不穩(wěn)定，第二格為原生動(dòng)物生長區(qū)，濃度大致只有前面的+ 6 %，第三、第四格有機(jī)物濃度降至更低，環(huán)境更為穩(wěn)定，適合后生動(dòng)物生長繁殖。第三格、第四格內(nèi)原生動(dòng)物又被后生動(dòng)物吞食，死后的后生動(dòng)物被細(xì)菌分解。在污水處理工藝中成功地銜接該生物鏈，則必將使剩余污泥量大為減少。

4.3

污泥機(jī)械破碎法

把機(jī)械濃縮之后的污泥用機(jī)械破碎（如一般的食品粉碎機(jī)），把破碎之后的污泥在匯流到暴氣池，污泥破碎后，部分成為可溶性物質(zhì)，因此破碎污泥的濃度下降而上清液濃度上升。總的看來，減量效果顯著，只是處理水質(zhì)較參照系有所下降，因而高負(fù)荷的設(shè)計(jì)值應(yīng)予避免。

4.4

多級(jí)活性生化處理工藝

其實(shí)它也是生物法的一種，只是在運(yùn)行設(shè)備上的改進(jìn)，得以使剩余污泥為“零”排放。系統(tǒng)是一組從空間上分隔成串聯(lián)的8～ 12 個(gè)單元的微生物菌群來凈化水中的污染物質(zhì), 這些微生物菌群形成食物鏈, 模擬自然生態(tài)環(huán)境, 使每一種生物成為食物鏈上上一級(jí)微生物的“糧食”, 前段的微生物、自身氧化的微生物及剩余微生物的殘?bào)w被后段的微生物吃掉, 從而使整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生剩余污泥。每個(gè)單元設(shè)有單獨(dú)控制的曝氣裝置, 和單獨(dú)的填料框架和填料。填料為經(jīng)過特殊處理的合成纖維, 用以固定水中的微生物。菌種是經(jīng)過馴化的, 能夠構(gòu)成食物鏈的一組微生物菌群, 以干污泥的形式作為接種污泥, 從而加快微生物的培養(yǎng)。

實(shí)例運(yùn)用：北京某油脂廠, 廢水間歇排放,平均水量100噸/天,進(jìn)水 CODcr平均濃度1292m g/L,出水 CODcr平均濃度82mg/L , CODcr平均去除率93%。

新的進(jìn)展：濕式——氧化兩相技術(shù)（WAO）

將溶解和懸浮在水中的有機(jī)物和還原性無機(jī)物，在液態(tài)下加壓加溫，并且利用空氣中的氧氣將其氧化分解的以達(dá)到減少污泥產(chǎn)量的目的。濕式氧化采用間歇式高壓反應(yīng)釜，厭氧采用兩相厭氧反應(yīng)器UASB。運(yùn)行結(jié)果顯示：對(duì)化工污泥和煉油污泥有良好的去除率，和良好的穩(wěn)定性，經(jīng)過處理之后的污泥中的水分被釋放出來，從而有利于污泥的沉降，減少了污泥的體積。齊魯石化公司在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)應(yīng)用了這種工藝，取得良好的效益，濕式氧化—兩相厭氧消化—離心脫水對(duì)COD的去除率為86.6%～94.5 %，污泥消化率為63.1%～75.5%，可減少污泥體積 95%～98.5 %。小結(jié)

在將污水處理看成一個(gè)生產(chǎn)過程之后,根據(jù)“清潔生產(chǎn)”的原則,對(duì)污泥從源頭進(jìn)行控制。污泥減量化的研究,適應(yīng)了污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性運(yùn)行、防止污水處理出現(xiàn)二次污染、使污水治理更具環(huán)境效益的需要。污泥減量是污水處理中研究的熱點(diǎn)，人們提出了很多方法去除剩余污泥，有的是在試驗(yàn)中取得良好的效果，有的已經(jīng)運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。本文介紹了一些常

用方法：解耦聯(lián)法，高溶解氧法，OSA工藝法，臭氧法，微型生物法。人們根據(jù)上述的方法進(jìn)一步改善提出的理想目標(biāo)：無剩余污泥。目前剩余污泥減量化研究新技術(shù)就是：濕式——氧化兩相技術(shù)（WAO）。以后將有更多剩余污泥減量化新工藝、新技術(shù)的開發(fā)和研究。只有做到減量化、資源化、無害化處置剩余污泥,才能從根本上達(dá)到環(huán)保，節(jié)省費(fèi)用的目的。

第二篇：污水處理廠污泥減量化

摘要：對(duì)剩余污泥的處理在污水處理中占用昂貴的費(fèi)用，基于經(jīng)濟(jì)環(huán)境和其它因素的考慮，如何解決剩余污泥的問題正是我們面臨的挑戰(zhàn)。由于環(huán)境結(jié)和相關(guān)法律的要求不斷增加，那么對(duì)剩余污泥處理方安的選擇就越來越嚴(yán)格，而減少污泥總量又是迫切的目標(biāo)，本文著重介紹了有關(guān)剩余污泥減量化的主要方法：解耦聯(lián)，隱性生長，撲食細(xì)菌，熱處理，臭氧法，OSA法等等。合適的物質(zhì)環(huán)境和運(yùn)行工藝將減少剩余污泥產(chǎn)量，但是，不管選用哪種方法他都將對(duì)微生物群產(chǎn)生一定影響，而且還會(huì)增加處理后的水含氮濃度。關(guān)鍵詞：污泥減量 污水處理 活性污泥法

Abstract —— Excess biomass produced during the biological treatment of wastewaters requires costly disposal.Excess sludge treatment and disposal currently represents a rising challenge for wastewater treatment plants due to economic, environmental and regulation factors.As environmental and legislative constraints increase, thus limiting disposal options, there is considerable impetus for reducing the amount of biomass produced.This paper reviews current strategies for reducing sludge production based on these mechanisms: uncoupling metabolism, lysiscryptic growth, predation on bacteria, thermal treatment, activated sludge ozonation process, anoxic-settling-anaerobic(OSA),and so on..Suitable engineering of the physical conditions and strategic process operation may result in environments in which biomass production may be reduced.But employing any strategy for reducing sludge production may have an impact on microbial community in biological wastewater treatment processes and reduced biomass production may result in an increased nitrogen concentration in the effluent.Key word: sludge reduction, waste water treatment, activated sludge tereatment.1 前言 目前世界上80％以上的污水處理廠應(yīng)用的是活性污泥法處理污水，它最大的弊端就是處理污水的同時(shí)產(chǎn)生驚人的大量剩余污泥。污泥中的固體有的是截留下來的懸浮物質(zhì),有的是由生物處理系統(tǒng)排出的生物污泥,有的則是因投加藥劑而形成的化學(xué)泥，污水處理廠產(chǎn)生的污泥量約為處理水體積的0.15 % —1 %左右。污泥的處理和處置,就是要通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施,使污泥得到再利用或以某種不損害環(huán)境的形式重新返回到自然環(huán)境中。這些污泥一般富含有機(jī)物、病菌等,若不加處理隨意堆放,將對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生新的污染。

對(duì)這些污泥處理方法主要有：農(nóng)用、填海、焚燒、埋地。但這些方法都無一例外地存在弊端。如污泥中重金屬的含量通常超過農(nóng)用污泥重金屬最高限量的規(guī)定。此外,污泥中還含有病原體、寄生蟲卵等, 如農(nóng)業(yè)利用不當(dāng),將對(duì)人類的健康造成嚴(yán)重的危害。填埋處置容易對(duì)地下水造成污染,同時(shí)大量占用土地。焚燒處置雖可使污泥體積大幅減小,且可滅菌,但焚燒設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較大。投放遠(yuǎn)洋雖可在短期內(nèi)避免海岸線及近海受到污染,但其長期危害可能非常嚴(yán)重,因此,已被界上大多數(shù)國家所禁用。

一般每去除1kg的 就產(chǎn)生15~100L活性污泥，這些污泥含水率達(dá)到

。95％以上，剩余污泥處理的成本高昂,約占污水廠運(yùn)行費(fèi)用的

歐洲國家每年用于處理剩余污泥的費(fèi)用就高達(dá)28億人民幣。顯而易見，任何有利于減少剩余污泥的措施都將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。污泥減量化的理論基礎(chǔ) 2.1 維持代謝和內(nèi)源代謝

1965 年P(guān)irt 把微生物用于維持其生活功能的這部分能量稱為維持代謝能量,一般認(rèn)為,維持代謝包括細(xì)胞物質(zhì)的周轉(zhuǎn)、活性運(yùn)輸、運(yùn)動(dòng)等,這部分基質(zhì)消耗不用來合成新的細(xì)胞物質(zhì),因此,污泥的產(chǎn)量和維持代謝的活性呈負(fù)相關(guān)。Herbert 在1956 年提出,維持能量可通過內(nèi)源代謝來提供,部分細(xì)胞被氧化而產(chǎn)生維持能量。從環(huán)境工程角度看,內(nèi)源呼吸通常指生物量的自我消化,在連續(xù)培養(yǎng)生長時(shí)可同時(shí)發(fā)生內(nèi)源代謝。內(nèi)源代謝的主要優(yōu)勢(shì)在于進(jìn)入的基質(zhì)最終被呼吸成為二氧化碳和水,使生物量下降

。因此,在廢水處理工藝中,內(nèi)源呼吸的控制比微生物生長控制和基質(zhì)去除控制更為重要。

2.2 解偶聯(lián)代謝

代謝是生物化學(xué)轉(zhuǎn)化的總稱,分為分解代謝和合成代謝。微生物學(xué)家認(rèn)為,細(xì)胞產(chǎn)量和分解代謝產(chǎn)生的能量直接相關(guān),但在某些條件下,如存在質(zhì)子載體、重金屬、異常溫度和好氧—厭氧交替循環(huán)時(shí),呼吸超過了ATP 產(chǎn)量,即分解代謝和合成代謝解偶聯(lián) Russell ,此時(shí)微生物能過量消耗底物,底物的消耗速率很高。Cook 和報(bào)道,在完全停止生長時(shí)細(xì)菌利用能源的速率比對(duì)數(shù)生長期的高三分之一,這表明細(xì)胞能通過消耗膜電勢(shì)、ATP 水解和無效循環(huán)處置其胞內(nèi)能量。在解偶聯(lián)條件下,大部分底物被氧化為二氧化碳,產(chǎn)生的能量用于驅(qū)動(dòng)無效循環(huán),但對(duì)底物的去除率不會(huì)產(chǎn)生重大影響

。能量解偶聯(lián)的特殊性在于它是微生物對(duì)底物的分解和再生,而沒有細(xì)胞質(zhì)量的相應(yīng)變化。從環(huán)境工程意義上講,能量解偶聯(lián)可用于解釋底物消耗速率高于生長和維持所需之現(xiàn)象。因此,在能量解偶聯(lián)條件下活性污泥的產(chǎn)率下降,污泥產(chǎn)量也隨之降低。通過控制微生物的代謝狀態(tài),最大程度地分離合成代謝和分解代謝,在剩余污泥減量化上將是一個(gè)很有發(fā)展前景的技術(shù)途徑。目前污泥減量化的方法 3.1 解偶聯(lián)

機(jī)理：三磷酸腺苷(ATP)是鍵能轉(zhuǎn)移的主要途徑,是能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)的中心，微生物的合成代謝通過呼吸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(huì)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。在能量解偶聯(lián)條件下活性污泥的產(chǎn)率下降,污泥產(chǎn)量也隨之降低。微生物學(xué)家認(rèn)為,細(xì)胞產(chǎn)量和分解代謝產(chǎn)生的能量直接相關(guān),但在某些條件下,如存在質(zhì)子載體、重金屬、異常溫度和好氧—厭氧交替循環(huán)時(shí),呼吸超過了ATP 產(chǎn)量,即分解代謝和合成代謝解偶聯(lián) ,此時(shí)微生物能過量消耗底物,底物的消耗速率很高。在完全停止生長時(shí)細(xì)菌利用能源的速率比對(duì)數(shù)生長期的高1/3,這表明細(xì)胞能通過消耗膜電勢(shì)、ATP 水解和無效循環(huán)處置其胞內(nèi)能量。能量解偶聯(lián)的特殊性在于它是微生物對(duì)底物的分解和再生,而沒有細(xì)胞質(zhì)量的相應(yīng)變化。通過控制微生物的代謝狀態(tài),最大程度地分離合成代謝和分解代謝,在剩余污泥減量化上將是一個(gè)很有發(fā)展前景的技術(shù)途徑。

3.1.1 投加解偶聯(lián)劑

解偶聯(lián)劑能起到解偶聯(lián)氧化磷酸化作用,限制細(xì)胞捕獲能量,從而抑制細(xì)胞的生長,故能減少污泥產(chǎn)量。解偶聯(lián)劑其作用機(jī)理是該物質(zhì)通過與H+ 的結(jié)合,降低細(xì)胞膜對(duì)H+ 的阻力,攜帶H+ 跨過細(xì)胞膜,使膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度降低，降低后的質(zhì)子梯度不足以驅(qū)動(dòng)ATP 合酶合成ATP ,從而減少了氧化磷酸化作用所合成的ATP 量。如: TCS解偶聯(lián)劑(3 ,3′,4′,5－四氯水楊酰苯胺)能有效降低剩余污泥產(chǎn)量,只要在反應(yīng)器中保持TCS 一定的濃度,就能降低剩余污泥的產(chǎn)率。TCS 能有效地降低活性污泥分批培養(yǎng)物中的污泥產(chǎn)率,隨進(jìn)水中TCS 濃度的提高,污泥產(chǎn)率迅速下降.但污泥的COD 去除能力并未受影響,出水中的NH+42N 和TN 含量也和對(duì)照相當(dāng)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)污泥的SOUR 值和DHA 提高,說明化學(xué)解耦聯(lián)劑對(duì)微生物有激活作用，微生物的種群結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變，經(jīng)過40d 的運(yùn)行后,添加TCS的反應(yīng)器污泥中絲狀菌很少,雖然污泥較疏松,但污泥的沉降性能未見有影響。上述結(jié)果表明,采用化學(xué)解耦聯(lián)劑來降低活性污泥工藝中的剩余污泥產(chǎn)量,以降低污泥的處理與處置費(fèi)用這種方法有發(fā)展前景,值得進(jìn)一步地深入研究。

但是，解偶聯(lián)劑的對(duì)現(xiàn)有污水處理應(yīng)用中存在以下問題:(1)所投的藥在較長時(shí)間后由于微生物的馴化而被降解,從而失去解偶聯(lián)作用;(2)當(dāng)加入解偶聯(lián)劑后,需要更多的氧去氧化未能轉(zhuǎn)化成污泥的有機(jī)物,從而使得供氧量增加;(3)對(duì)投加解偶聯(lián)劑的費(fèi)用還需要作比較,由于在污水中的濃度需要維持在4—80 mg/ L ,用量大;(4)解偶聯(lián)劑在實(shí)際應(yīng)用中的最大弊端是環(huán)境問題，解偶聯(lián)劑通常是難降解的有毒物，可能發(fā)生二次污染。

3.1.2 高S0/X0(底物濃度/污泥濃度)條件下的解偶聯(lián) 簡(jiǎn)單的說就是，細(xì)胞分解能量大于合成能量，從而細(xì)胞的分解數(shù)量就大于合成數(shù)量，最終降低微生物產(chǎn)率系數(shù)。解偶聯(lián)機(jī)理有兩種解釋:一是積累的能量通過粒子(如質(zhì)子、鉀離子)在細(xì)胞膜兩側(cè)的傳遞削弱了跨膜電勢(shì),隨后發(fā)氧化磷酸化解偶聯(lián);二是減少了生物體內(nèi)部分新陳代謝的途徑(如甲基乙二酸途徑)而回避了糖酵解這一步。高S0/X0條件下解偶聯(lián)還不能用于實(shí)際的污水處理, 微生物產(chǎn)生的不完全代謝的產(chǎn)物還可能對(duì)整個(gè)處理過程產(chǎn)生影響，而且要求相對(duì)高的S0/X0值(>8—10)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際活性污泥法處理污水時(shí)的情況(F/M=0.05—0.1)。

3.2 高濃度溶解氧

有很多研究表明,細(xì)胞表面的疏水性、微生物活性和胞外多聚物的產(chǎn)生都和反應(yīng)器中的溶解氧水平有關(guān),這預(yù)示著溶解氧對(duì)活性污泥的能量代謝有一定的影響,進(jìn)而影響碳在分解代謝和合成代謝中的分布。高溶解氧活性污泥工藝能有效地抑制絲狀菌的發(fā)展，純氧活性污泥工藝即使在高污泥負(fù)荷率下,也可比傳統(tǒng)的空氣活性污泥工藝減少污泥量54 %。和傳統(tǒng)空氣曝氣工藝相比, 純氧工藝能使曝氣池中維持高濃度MLSS ,污泥沉降和濃縮性能好、污泥產(chǎn)量低、氧氣轉(zhuǎn)移效率高、運(yùn)行穩(wěn)定。Abbassi等人 最近報(bào)道，當(dāng)小試規(guī)模的傳統(tǒng)活性污泥反應(yīng)器的溶解氧從 1.8mg/L 增加到6.0mg/L時(shí)，剩余污泥量從0.28mgMLSS/mgBOD5下降為0.20mgMLSS/mgBOD5。

由此可見，高溶解氧工藝在剩余污泥減量化和工藝運(yùn)行效能的提高方面有很大潛力。

3.3 好氧—沉淀—厭氧(OSA)工藝

在污泥的回流過程中插入一級(jí)厭氧生物反應(yīng)器，這種工藝已經(jīng)用來成功地抑制污泥的絲狀膨脹的發(fā)生，可減少一半的剩余污泥產(chǎn)量，好氧—厭氧循環(huán)方法被用于活性污泥工藝中剩余污泥的減量化。其機(jī)理就是，好氧微生物從外源有機(jī)底物的氧化中獲得ATP ,當(dāng)這些微生物突然進(jìn)入沒有食物供應(yīng)的厭氧環(huán)境時(shí),就不能產(chǎn)生能量,不得不利用自身的ATP庫作為能源，在厭氧饑餓階段,沒有一定量的細(xì)胞內(nèi)ATP 就不能進(jìn)行細(xì)胞合成，因而,微生物通過細(xì)胞的異化作用,消耗基質(zhì)來滿足自身對(duì)能量的需求，交替的好氧－厭氧處理引起的能量解偶聯(lián)就為OSA 處理技術(shù)奠定了污泥減量化的理論基礎(chǔ)。Chudoba 等人 比較了OSA工藝和傳統(tǒng)活性污泥工藝的污泥產(chǎn)量,發(fā)OSA工藝的比污泥產(chǎn)率降低了20 %～65 % , S V I 值也比傳統(tǒng)活性污泥工藝低。

例如：上海錦綸廠廢水處理站的剩余污泥達(dá)到零排放是運(yùn)用了朱振超和劉振鴻等人 的好氧—沉淀—兼氧活性污泥工藝使。還有張全等人 采用好氧—沉淀—微氧活性污泥工藝使污泥量由80 %減少為15 %～20 % ,系統(tǒng)基本上可做到無污泥排放。

所以，OSA工藝在污泥減量化上是相當(dāng)可行的。3.4 溶解細(xì)胞法

在傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程中的污泥回流線上增加相關(guān)處理裝置，通過溶胞強(qiáng)化細(xì)菌的自身氧化，增強(qiáng)細(xì)菌的隱性生長。所謂隱性生長是指細(xì)菌利用衰亡細(xì)菌所形成的二次基質(zhì)生長,整個(gè)過程包含了溶胞和生長。利用各種溶胞技術(shù),使細(xì)菌能夠迅速死亡并分解成為基質(zhì)再次被其他細(xì)菌所利用,是在污泥減量過程中廣為應(yīng)用的手段。

3.4.1 臭 氧

原理是:曝氣池中部分活性污泥在臭氧反應(yīng)器中被臭氧氧化,大部分活性污泥微生物在臭氧反應(yīng)器中被殺滅或被氧化為有機(jī)質(zhì),而這些由污泥臭氧氧化而來的有機(jī)質(zhì)在隨后的生物處理中被降解，臭氧可破壞不容易被生物降解的細(xì)胞膜等,使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)能較快地溶于水中,同時(shí)氧化不容易水解的大分子物質(zhì),使其更容易為微生物所利用。Kamiya 和Hirotsuji 的研究表明,當(dāng)曝氣池中的臭氧劑量為10 mg/(gMLSS·d)時(shí)可使剩余污泥產(chǎn)量減少50 % ,而高至20 mg/(gMLSS·d)時(shí)則無剩余污泥產(chǎn)生。其中，間斷式臭氧氧化要優(yōu)于連續(xù)式,在間歇式反應(yīng)器中,臭氧每天平均接觸時(shí)間在3 h 左右就可以達(dá)到減量40 % —60 %。但是,臭氧濃度較高會(huì)使SVI(污泥體積指數(shù))值迅速下降到開始的40 % ,影響污泥的沉降性能。在當(dāng)前的活性污泥理論中,污泥停留時(shí)間(θc)被定義為單位生物量在處理系統(tǒng)中的平均滯留時(shí)間。許多研究表明，θc 在活性污泥工藝中是最重要的運(yùn)行參數(shù)。對(duì)于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行系統(tǒng),θc 和比生長速率呈負(fù)相關(guān),污泥產(chǎn)率(Yobs)和污泥停留時(shí)間的關(guān)系可用下式表示: 1/Yobs = 1/Ymax +θcKd /Ymax(1)式中 Ymax ———真正生長速率

Kd ———比內(nèi)源代謝速率

式(1)表明,在穩(wěn)態(tài)活性污泥工藝中污泥停留時(shí)間和內(nèi)源代謝速率呈負(fù)相關(guān),可以通過調(diào)節(jié)θc 來控制污泥產(chǎn)量。可見在相對(duì)長的θc下的純氧曝氣工藝有利于減少剩余污泥量。

臭氧聯(lián)合活性污泥工藝將是一種能夠減少剩余污泥產(chǎn)量且進(jìn)一步改善污泥沉降性能的有效技術(shù),今后的研究將著重于臭氧劑量和投加方式的最優(yōu)化方面。

3.4.2 氯 氣

和臭氧相同,利用其氧化性對(duì)細(xì)胞進(jìn)行氧化,促進(jìn)溶胞。雖然氯氣比臭氧便宜,但氯氣能夠和污泥中的有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng),生成三氯甲烷(THMs)等氯代有機(jī)物,是不容忽視的問題。

3.4.3 酸、堿

酸堿可以使細(xì)胞壁溶解釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，相同pH 條件下, H SO4 的溶胞效果要優(yōu)于HCl ,NaOH 的效果要優(yōu)于KOH;在改變相同pH 條件下,堿的效果要好于酸,這可能是由于堿對(duì)細(xì)胞的磷脂雙分子層的溶解要優(yōu)于酸的緣故。

3.4.4 物理溶胞技術(shù)

加 熱 不同溫度下,細(xì)胞被破壞的部位不同。在45 —65 ℃時(shí),細(xì)胞膜破裂, rRNA 被破壞;50 —70 ℃時(shí)DNA 被破壞;在65 —90 ℃時(shí)細(xì)胞壁被破壞;70 —95 ℃時(shí)蛋白質(zhì)變性。不同的溫度使細(xì)胞釋放的物質(zhì)也不同,在溫度從80 ℃上升到100 ℃時(shí), TOC和多糖釋放的量增加,而蛋白質(zhì)的量減少。

超聲波

超聲波處理(如240 W ,20 kHz ,800 s)只是從物理角度對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎,和投加堿相比,在短時(shí)間內(nèi)有迅速釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的優(yōu)勢(shì),但在促進(jìn)細(xì)胞破碎后固體碎的水解卻不如投加堿和加熱。其機(jī)理就是：以微氣泡的形成、擴(kuò)張和破裂達(dá)到壓碎細(xì)胞壁、釋放細(xì)胞內(nèi)含物的目的。

壓力

利用壓力使細(xì)菌的細(xì)胞壁在機(jī)械壓力的作用下破碎,從而使細(xì)胞內(nèi)含物溶于水中。

3.4.5 生物溶胞

投加能分泌胞外酶的細(xì)菌，酶制劑或抗菌素對(duì)細(xì)菌進(jìn)行溶胞。酶一方面能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞,同時(shí)還可以使不容易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì),有利于細(xì)菌利用二次基質(zhì)。但是在污水處理中投加酶制劑或是抗菌素在經(jīng)費(fèi)上不太現(xiàn)實(shí)。

3.5 微型動(dòng)物減少剩余污泥量

微型動(dòng)物削減剩余污泥量的機(jī)理就是生態(tài)學(xué)的理論,食物鏈越長,能量在傳遞過程中被消耗的比例就越大,最終在系統(tǒng)中存在的生物量就越少。細(xì)菌、原生動(dòng)物、寡毛類、線蟲等各種生物,它們之間組成一條食物鏈。利用微型動(dòng)物對(duì)污泥進(jìn)行減量可從以下三個(gè)方面著手研究，一是利用微型動(dòng)物在食物鏈中的捕食作用；二是直接利用微型動(dòng)物對(duì)污泥的攝食和消化,在減少污泥的容量的同時(shí)增加污泥的可溶性；三是利用微型動(dòng)物來增強(qiáng)細(xì)菌的活性或增加有活性的細(xì)菌的數(shù)量,從而增強(qiáng)細(xì)菌的自身氧化和代謝能力。在曝氣池這一水環(huán)境中由于不斷地曝氣、劇烈地?cái)嚢?對(duì)于大型生物的生存極為不利，還有就是各種微生物都隨著廢水一起流動(dòng)，有可能還沒來得及增殖就從曝氣池流失，所以活性污泥法不可能有較長的食物鏈。曝氣池中的后生動(dòng)物數(shù)量較少,不能大量消耗菌膠團(tuán)，（菌膠團(tuán)是構(gòu)成活性污泥絮狀體的主要成分,有很強(qiáng)的吸附、氧化有機(jī)物的能力），這使得在活性污泥生態(tài)系統(tǒng)中,物質(zhì)和能量的傳遞并不順暢,絕大部分物質(zhì)和能量停留在初級(jí)消費(fèi)者———細(xì)菌這個(gè)營養(yǎng)級(jí)上,而不能通過向更高營養(yǎng)級(jí)的傳遞使生物量減少,這是形成大量剩余活性污泥的根本原因。

基于上訴原因，,兩段式生物反應(yīng)器產(chǎn)生了。

這種反應(yīng)器由第一階段的分散培養(yǎng)反應(yīng)器R1 和第二階段的捕食反應(yīng)器R2 組成。R1 中無污泥回流且泥齡較短,利用污水中豐富的有機(jī)食料刺激游離細(xì)菌快速增殖。R2 反應(yīng)器則專為捕食者設(shè)計(jì),此階段泥齡較長,有著適合于微型動(dòng)物增殖的環(huán)境條件。兩段式生物反應(yīng)器,第一階段分散培養(yǎng)反應(yīng)器的水力停留時(shí)間(HRT)是關(guān)鍵的運(yùn)行參數(shù)。HRT 需要足夠長,以免細(xì)菌隨水流沖走,但又不能過長,否則會(huì)形成細(xì)菌聚集體以及出現(xiàn)大量微型動(dòng)物。Lee 等 二階段的捕食反應(yīng)器,處理人工合成污水,獲得的污泥產(chǎn)量為0.05—0.17gSS/gCOD, 比用傳統(tǒng)方法減少約30 % —50 %的污泥量。Lee 認(rèn)為相對(duì)原生動(dòng)物而言,輪蟲在削減剩余污泥量的過程中可能起著更大的作用,因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)當(dāng)輪蟲的數(shù)量占優(yōu)勢(shì)時(shí),剩余污泥的產(chǎn)量最小。Ghyoot 發(fā)現(xiàn),由于絲狀菌和鞭毛蟲的過量生長,兩段式系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生污泥膨脹,導(dǎo)致出水水質(zhì)下降。應(yīng)用兩段式生物反應(yīng)器或者直接向曝氣池中投加微型動(dòng)物以削減剩余污泥量在理論上是可行的,在試驗(yàn)中也取得了較為理想的結(jié)果。但是,由于這些研究尚處于起步階段,要將這些觀念和方法應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐,仍有很多問題需要解決,例如,投加微型動(dòng)物的量和投加方式,由于微型動(dòng)物的活動(dòng)引起的出水中N、P 濃度的升高,以及為了維持微型動(dòng)物的生長所需的較高溶解氧等。

人們發(fā)現(xiàn)伴隨著一種仙女蟲(Naiselinguis)大量發(fā)生,污泥的產(chǎn)量顯著減少,用于曝氣所需的能量也大大降低。Ratsak 發(fā)現(xiàn),蚓類種群的大小與剩余污泥產(chǎn)量間有明顯的關(guān)系。但由于這些蚓類在曝氣池中的數(shù)量變動(dòng)劇烈,且沒有規(guī)律,用生物膜作為第無法人為控制,所以還不能直接應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。Rensink等 向加有塑料載體的活性污泥系統(tǒng)中投入顫蚓(Tubif icidae),發(fā)現(xiàn)剩余污泥產(chǎn)量從0.4gMLSS/gCOD降至0.15gMLSS/gCOD,污泥體積指數(shù)(SVI)從90降至45 ,污泥的脫水能力提高了約27%。

另外，還有紅斑螵體蟲在活性污泥系統(tǒng)的曝氣池中較為常見。根據(jù)已有文獻(xiàn)報(bào)道 ,影響紅斑螵體蟲在曝氣池中出現(xiàn)的操作因素有兩方面:一是污泥齡(SRT),較短的SRT不能有效地保持紅斑螵蟲的存在;二是進(jìn)水負(fù)荷,通常在負(fù)荷較低情況下容易出現(xiàn)原生動(dòng)物和后生動(dòng)物當(dāng)每天排泥占反應(yīng)器體積的36%左右時(shí),可將每天新增的紅斑螵體蟲排出;而當(dāng)反應(yīng)器的排泥量>36%時(shí),可能造成由于過量排泥使得蟲體流失;當(dāng)排泥量<36%時(shí),則可以保證紅斑螵體蟲的生長。因此可以將36%作為增長率為0.45d-1時(shí)的排泥上限,即當(dāng)紅斑螵體蟲的凈增長率為0.45d-1時(shí),SRT > 3d方可使紅斑螵體蟲保持在反應(yīng)器中,而這在活性污泥處理系統(tǒng)中是容易做到的。在進(jìn)水負(fù)荷<0.6mg2COD/(mgVSS·d)時(shí),對(duì)紅斑螵體蟲的出現(xiàn)沒有大的影響,而,可能會(huì)對(duì)紅斑螵體蟲的出現(xiàn)造成影響。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷>0.7 mgCOD/(mgVSS·d)后

無論是兩段式生物反應(yīng)器還是直接向活性污泥系統(tǒng)中投入后生動(dòng)物,均可降低剩余污泥產(chǎn)量,但是礦化作用使得氮和磷釋放是一個(gè)尚待解決的問題。

還有一種蚯蚓生態(tài)床處理剩余污泥。該過濾系統(tǒng)是一個(gè)具有多結(jié)構(gòu)、多層次、各取所需、相互協(xié)同的生態(tài)網(wǎng)鏈,該生態(tài)網(wǎng)鏈中蚯蚓等微型動(dòng)物和微生物對(duì)剩余污泥具有較強(qiáng)的廣譜利用和分級(jí)利用功能,從而實(shí)現(xiàn)了剩余污泥較徹底的分解和轉(zhuǎn)化利用由蚯蚓和微生物共同組成的人工生態(tài)系統(tǒng)對(duì)污水處理廠剩余污泥進(jìn)行了為期半年的脫水和穩(wěn)定處理,結(jié)果表明蚯蚓生態(tài)系統(tǒng)集濃縮、調(diào)理、脫水、穩(wěn)定、處置和綜合利用等多種功能于一身: ①蚯蚓和微生物將污泥作為生長營養(yǎng)源,對(duì)其進(jìn)行分解和吸收;②蚓糞是高效農(nóng)肥和土壤改良劑;③在生態(tài)床中增殖的蚯蚓具有重要的飼料和藥用價(jià)值。剩余污泥經(jīng)蚯蚓污泥穩(wěn)定床處理后,可全部被生態(tài)系統(tǒng)吸收利用和轉(zhuǎn)化,具有流程簡(jiǎn)單、管理方便、無二次污染、造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用低廉、副產(chǎn)物具有經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值等特點(diǎn)。生態(tài)濾床構(gòu)造十分簡(jiǎn)單,因此其工程造價(jià)將比常規(guī)的污泥處理和處置設(shè)施大幅度減少,其運(yùn)行費(fèi)用亦十分低廉。據(jù)估算,生態(tài)濾床處理剩余污泥的工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用可比常規(guī)方法大幅度節(jié)省,具有工程應(yīng)用潛力。

是否還有其他微型動(dòng)物可以應(yīng)用,如輪蟲、線蟲或者別的寡毛蚓類,投放的微型動(dòng)物與所處理的污水類型有沒有關(guān)系,以及有沒有更簡(jiǎn)單高效的微型動(dòng)物哺育系統(tǒng),這些都是將來需要深入研究的問題。由于這些研究尚處于起步階段,要將這些觀念和方法應(yīng)用于具體的工程實(shí)踐,仍有很多問題需要解決。無剩余污泥排放 4.1 臭氧處理法

部分回流污泥引入臭氧處理器中，進(jìn)行臭氧連續(xù)循環(huán)處理。用臭氧對(duì)污泥進(jìn)行處理,細(xì)菌被殺死,細(xì)胞壁被破壞,細(xì)胞質(zhì)溶出,便于生物分解。臭氧的強(qiáng)氧化性，溶解、氧化污泥中的有機(jī)成分，再返回至曝氣池，達(dá)到廢水、污泥雙重處理的功效，臭氧與細(xì)胞進(jìn)行反應(yīng)時(shí)并非使細(xì)菌成分無機(jī)化,主要是使菌體外的多糖類及細(xì)胞壁成分轉(zhuǎn)化為特別容易生物降解的分子，該方法適合于可生化性較好，含磷量低于排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水，但設(shè)施負(fù)荷不易過大。有研究表示，臭氧處理污泥的循環(huán)率保持在0.3 左右是保證“零”污泥的條件，換句話說，由臭氧處理過的約1/ 3 的污泥在曝氣槽內(nèi)被生物分解而無機(jī)化(氣體化),殘余的2/ 3又變換為活性污泥。另外在pH 值保持在3 時(shí),臭氧反應(yīng)得到促進(jìn)。

4.2 多級(jí)串聯(lián)接觸曝氣法

把曝氣池分隔成若干格，相互間具有一定的獨(dú)立性，并在其中掛上填料，填料要選用易掛膜不易脫落的品種。其第一格可稱為細(xì)菌生長區(qū)，濃度負(fù)荷較高，環(huán)境相對(duì)不穩(wěn)定，第二格為原生動(dòng)物生長區(qū)，濃度大致只有前面的+ 6 %，第三、第四格有機(jī)物濃度降至更低，環(huán)境更為穩(wěn)定，適合后生動(dòng)物生長繁殖。第三格、第四格內(nèi)原生動(dòng)物又被后生動(dòng)物吞食，死后的后生動(dòng)物被細(xì)菌分解。在污水處理工藝中成功地銜接該生物鏈，則必將使剩余污泥量大為減少。4.3 污泥機(jī)械破碎法

把機(jī)械濃縮之后的污泥用機(jī)械破碎（如一般的食品粉碎機(jī)），把破碎之后的污泥在匯流到暴氣池，污泥破碎后，部分成為可溶性物質(zhì)，因此破碎污泥的濃度下降而上清液濃度上升?？偟目磥恚瑴p量效果顯著，只是處理水質(zhì)較參照系有所下降，因而高負(fù)荷的設(shè)計(jì)值應(yīng)予避免。

4.4 多級(jí)活性生化處理工藝

其實(shí)它也是生物法的一種，只是在運(yùn)行設(shè)備上的改進(jìn)，得以使剩余污泥為“零”排放。系統(tǒng)是一組從空間上分隔成串聯(lián)的8～ 12 個(gè)單元的微生物菌群來凈化水中的污染物質(zhì), 這些微生物菌群形成食物鏈, 模擬自然生態(tài)環(huán)境, 使每一種生物成為食物鏈上上一級(jí)微生物的“糧食”, 前段的微生物、自身氧化的微生物及剩余微生物的殘?bào)w被后段的微生物吃掉, 從而使整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生剩余污泥。每個(gè)單元設(shè)有單獨(dú)控制的曝氣裝置, 和單獨(dú)的填料框架和填料。填料為經(jīng)過特殊處理的合成纖維, 用以固定水中的微生物。菌種是經(jīng)過馴化的, 能夠構(gòu)成食物鏈的一組微生物菌群, 以干污泥的形式作為接種污泥, 從而加快微生物的培養(yǎng)。

實(shí)例運(yùn)用：北京某油脂廠, 廢水間歇排放,平均水量100噸/天,進(jìn)水 CODcr平均濃度1292m g/L,出水 CODcr平均濃度82mg/L , CODcr平均去除率93%。新的進(jìn)展：濕式——氧化兩相技術(shù)（WAO）

將溶解和懸浮在水中的有機(jī)物和還原性無機(jī)物，在液態(tài)下加壓加溫，并且利用空氣中的氧氣將其氧化分解的以達(dá)到減少污泥產(chǎn)量的目的。濕式氧化采用間歇式高壓反應(yīng)釜，厭氧采用兩相厭氧反應(yīng)器UASB。運(yùn)行結(jié)果顯示：對(duì)化工污泥和煉油污泥有良好的去除率，和良好的穩(wěn)定性，經(jīng)過處理之后的污泥中的水分被釋放出來，從而有利于污泥的沉降，減少了污泥的體積。齊魯石化公司在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)應(yīng)用了這種工藝，取得良好的效益，濕式氧化—兩相厭氧消化—離心脫水對(duì)COD的去除率為86.6%～94.5 %，污泥消化率為63.1%～75.5%，可減少污泥體積 95%～98.5 %。6 小結(jié)

在將污水處理看成一個(gè)生產(chǎn)過程之后,根據(jù)“清潔生產(chǎn)”的原則,對(duì)污泥從源頭進(jìn)行控制。污泥減量化的研究,適應(yīng)了污水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)良性運(yùn)行、防止污水處理出現(xiàn)二次污染、使污水治理更具環(huán)境效益的需要。污泥減量是污水處理中研究的熱點(diǎn)，人們提出了很多方法去除剩余污泥，有的是在試驗(yàn)中取得良好的效果，有的已經(jīng)運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。本文介紹了一些常用方法：解耦聯(lián)法，高溶解氧法，OSA工藝法，臭氧法，微型生物法。人們根據(jù)上述的方法進(jìn)一步改善提出的理想目標(biāo)：無剩余污泥。目前剩余污泥減量化研究新技術(shù)就是：濕式——氧化兩相技術(shù)（WAO）。以后將有更多剩余污泥減量化新工藝、新技術(shù)的開發(fā)和研究。只有做到減量化、資源化、無害化處置剩余污泥,才能從根本上達(dá)到環(huán)保，節(jié)省費(fèi)用的目的。

摘要：介紹了污泥減量工藝的新進(jìn)展，如基于代謝解耦聯(lián)理論的投加解耦聯(lián)劑工藝、好氧-沉淀-厭氧工藝以及基于隱性生長理論的回流溶胞工藝，這些工藝可以實(shí)現(xiàn)污泥的源減量，將來可能會(huì)得到廣泛應(yīng)用

關(guān)鍵詞：污泥減量 解耦聯(lián)劑 好氧 沉淀 厭氧工藝

活性污泥法是目前應(yīng)用最廣泛的污水生物處理工藝，但會(huì)產(chǎn)生大量剩余污泥“對(duì)普通活性污泥法來說，初沉池產(chǎn)生的污泥量約為污水處理量的0.2%~0.3%(污泥含水率為95%~97%)，二沉池排出的剩余活性污泥量約為污水處理量的1%~2%(污泥含水率為99.4%~99.6%)”從20世紀(jì)90年代開始，各種污泥減量化技術(shù)得到了迅速發(fā)展，目前可能應(yīng)用于實(shí)踐的新型污泥減量工藝主要有兩段式好氧生物反應(yīng)器、投加解耦聯(lián)劑、好氧-沉淀-厭氧工藝、回流污泥溶胞工藝等。

[1]投加解耦聯(lián)劑

微生物正常情況下的分解代謝和合成代謝通過腺苷三磷酸(ATP)和腺苷二磷酸(ADP)之間的轉(zhuǎn)化耦聯(lián)在一起，即分解一定的底物，將有一定比例的生物體合成。但在特殊情況下，底物被氧化的同時(shí)，ATP不大量合成或者合成以后迅速由其他途徑釋放，這樣細(xì)菌在正常分解底物的同時(shí)，自身合成速度減慢“投加解耦聯(lián)劑是實(shí)現(xiàn)這種代謝解耦聯(lián)的方法之一。解耦聯(lián)劑通常為脂溶性小分子物質(zhì)且一般含有酸性基團(tuán)，其作用機(jī)理是通過與H+的結(jié)合降低細(xì)胞膜對(duì)H+的阻力，攜帶H+跨過細(xì)胞膜，使膜兩側(cè)的質(zhì)子濃度梯度降低。降低后的質(zhì)子濃度梯度不足以驅(qū)動(dòng)ATP合成酶合成ATP，從而減少了氧化磷酸化作用所合成的量，氧化過程中所產(chǎn)生的能量最終以熱的形式被釋放掉，從而降低剩余污泥產(chǎn)生量。

Starand等比較了12種解耦聯(lián)劑，試驗(yàn)結(jié)果表明三氯苯酚(TCP)最有效。在試驗(yàn)開始階段，投加的傳統(tǒng)活性污泥工藝中污泥產(chǎn)率是不投加的50%;但80d后隨著反應(yīng)器內(nèi)TCP水平的降低，污泥產(chǎn)率增加。Chen等研究了3，3'，4'，5-四氯水楊酰苯胺(TCS)在活性污泥法中的減量效果。當(dāng)TCS投加量為0.8/時(shí)污泥產(chǎn)率減少40%，而且沒有影響底物的去除效率。當(dāng)達(dá)到1.2mg/l時(shí)，沒有影響到大腸桿菌個(gè)體大小和細(xì)胞分裂，但大腸桿菌的ATP含量和干密度有所減少。謝敏麗等比較了4種解耦聯(lián)劑(對(duì)氯酚、間氯酚、間硝基酚和鄰硝基酚)，結(jié)果表明間氯酚在減少污泥產(chǎn)率方面是最有效的，同時(shí)對(duì)污水的處理效果影響較小，當(dāng)間氯酚的濃度為20mg/l時(shí)污泥產(chǎn)率下降了86.9%，對(duì)的去除率下降了13.2%。

[4]

[3][2]

投加解耦聯(lián)劑減量剩余污泥的最大優(yōu)勢(shì)是不需要對(duì)現(xiàn)有污水處理工藝做大的改進(jìn)，只需增設(shè)投藥裝置即可。但有關(guān)氧化磷酸化解耦聯(lián)的機(jī)理還有許多不明之處，需要結(jié)合生物化學(xué)、分子生物學(xué)以及毒理學(xué)方面的方法和理論作進(jìn)一步研究。目前解耦聯(lián)劑在實(shí)際應(yīng)用中存在以下問題:①投加的解耦聯(lián)劑在較長時(shí)間后由于微生物的馴化而被降解，從而失去解耦聯(lián)作用;②加入解耦聯(lián)劑后雖然污泥的產(chǎn)量降低了，但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目前試驗(yàn)中投加解耦聯(lián)劑的量一般在1~100/，用量很大，需要對(duì)運(yùn)行費(fèi)用作深入分析;④解耦聯(lián)劑通常是較難生物降解或?qū)ι镉休^大毒性的化合物，微生物對(duì)解耦聯(lián)劑的降解不完全有可能導(dǎo)致潛在的環(huán)境安全問題。好氧-沉淀-厭氧工藝

好氧-沉淀-厭氧工藝(OSA，Oxic-Settling-Anaerobic)也是基于代謝解耦聯(lián)理論的污泥減量工藝。其基本原理是，在常規(guī)活性污泥法的污泥回流過程中設(shè)置一個(gè)厭氧段，使微生物交替進(jìn)入好氧和厭氧環(huán)境，細(xì)菌在好氧階段所獲ATP不能立即用于合成新的細(xì)胞，而是在厭氧段作為維持細(xì)胞生命活動(dòng)的能量被消耗。微生物分解和合成代謝相對(duì)分離，而不像通常條件下緊密耦聯(lián)，從而達(dá)到污泥減量的效果。工藝示意圖見圖1。

圖1 工藝示意圖

Chudoba等發(fā)現(xiàn)OSA工藝比傳統(tǒng)活性污泥工藝污泥產(chǎn)率降低20%~65%，SVI值(60ml/g)也比傳統(tǒng)活性污泥工藝的(200ml/g)低，即OSA工藝可改善污泥的沉降性能。同時(shí)，由于OSA的流程和除磷工藝流程相似，有利于除磷菌的生長，對(duì)磷的去除優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法。也有研究者認(rèn)為OSA系統(tǒng)污泥減量的原因不僅僅是能量解耦聯(lián)，Chen等發(fā)現(xiàn)在OSA系統(tǒng)中，當(dāng)厭氧池中氧化還原電位(ORP)保持在-250mV時(shí)，剩余污泥減量50%，對(duì)出水沒有影響且污泥的沉降性能更好;他通過試驗(yàn)比較了能量解耦聯(lián)、捕食者生長、微生物促進(jìn)有機(jī)質(zhì)溶解和污泥腐化破解等因素的影響，認(rèn)為厭氧池中污泥腐化破解是促進(jìn)OSA系統(tǒng)污泥產(chǎn)生量減少的主要原因。國內(nèi)朱振超等采用好氧-沉淀-兼氧活性污泥工藝使上海錦綸廠廢水處理站的剩余污泥達(dá)到零排放。[7]

[6][5]

在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，污泥產(chǎn)量隨著污泥負(fù)荷增加而增加，但在OSA工藝中污泥產(chǎn)量反而下降，而且OSA還可以改善污泥的脫水性能，增加除磷能力，因此OSA工藝可以應(yīng)用在進(jìn)水有機(jī)物濃度較高的條件下，具有較廣闊的發(fā)展前景。OSA工藝的不足是水力停留時(shí)間較長(是常規(guī)活性污泥法的兩倍)，而且需要設(shè)置厭氧段，增加了基建費(fèi)用和占地面積。回流污泥溶胞工藝

根據(jù)污水生物處理工藝中微生物的代謝特性污水中的有機(jī)物一部分被微生物分解提供其生命活動(dòng)的能量，最終代謝為二氧化碳和水分等;另一部分用來增殖，將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為新的生物體。如果增長的生物體可以作為微生物的底物并重復(fù)上述代謝過程就可以減少污泥的產(chǎn)生量。微生物基于自身細(xì)胞溶解形成的二次基質(zhì)的生長方式稱之為隱性生長(Cryptic growth或Death-regeneration)。隱性生長過程包括溶胞和生長，其中污泥細(xì)胞自身的解體是污泥降解的限速步驟，可以利用各種物理、化學(xué)和生物方法加速這一步驟。這種方法在工程上便于實(shí)現(xiàn)，只要在回流污泥管路上增加溶胞系統(tǒng)即可。

物理溶胞方法主要包括加熱!機(jī)械破碎、超聲破解等，其能耗較高，而且需要專門的設(shè)備，此外污泥菌體破解后，細(xì)胞壁碎片等生物難降解物進(jìn)入污水中會(huì)引起出水中COD、SS有所增加，同時(shí)由于系統(tǒng)排泥量減少，如果單位排泥中的氮磷含量保持不變，出水中的氮和磷會(huì)增加。[8]

化學(xué)溶胞方法包括臭氧溶胞、過氧乙酸溶胞、氯氣溶胞等，其中臭氧研究最多。臭氧可以破壞細(xì)胞壁、細(xì)胞膜而使蛋白質(zhì)、多聚糖、脂肪、核酸等從細(xì)胞中釋放出來。Kamiya等

[9]發(fā)現(xiàn)間歇式臭氧氧化效果優(yōu)于連續(xù)式，間歇式操作時(shí)臭氧投加量為9.0~11.0mg/(gSSd)即可使污泥減量50%，而要達(dá)到同樣的減量效果，連續(xù)式操作所需的臭氧投加量為30 mg/(gSSd).金瑞洪等[10]利用SBR和污泥臭氧化及回流裝置組成污水處理系統(tǒng)，在當(dāng)臭氧投加量為0.0gO3/gSS且污泥回流量為0.4l/(l.d)時(shí)，污泥觀測(cè)產(chǎn)率可接近零，而且系統(tǒng)COD去除率、污泥沉降性能無明顯變化。利用氯氣對(duì)污泥進(jìn)行減量的原理和臭氧相同，Saby等在氯的投加量為133mg/gMLSS時(shí)，污泥產(chǎn)生量減少了65%，但是污泥沉降性能惡化，同時(shí)出水含量增加。過氧乙酸(PAA)具有和臭氧相似的強(qiáng)氧化效果，而且價(jià)格低廉，產(chǎn)物無毒，易被微生物代謝，0.01%PAA溶液和污泥反應(yīng)6h后，基本上不殘留PAA和H2O2，其處理后的污泥混合液具有較好的生物可降解性。化學(xué)溶胞方法的缺點(diǎn)是:①投藥增加了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用，而且對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕作用;②系統(tǒng)去除氮磷的效果不好，出水SS濃度略高于傳統(tǒng)活性污泥法，污泥沉降性能可能惡化;③長期無污泥排放時(shí)，污泥中重金屬含量和傳統(tǒng)活性污泥法相比有一定增加;④為了保證曝氣池中生物對(duì)回流基質(zhì)的利用，需要增加曝氣量，相應(yīng)的動(dòng)力費(fèi)用會(huì)增加;⑤溶胞過程有可能產(chǎn)生其他有機(jī)污染物，如氯氣能夠和污泥中的有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，生成三氯甲烷(THMs)等氯代有機(jī)物，這是不容忽視的問題。

生物溶胞方法是通過投加能分泌胞外酶的細(xì)菌或酶制劑和抗菌素對(duì)細(xì)菌進(jìn)行溶胞。酶一方面能夠溶解細(xì)胞，同時(shí)還可以使不容易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，有利于細(xì)菌對(duì)二次基質(zhì)的利用”投加的細(xì)菌可以從消化池中選取，也可以從溶菌酶方面考慮，甚至包括特殊的噬菌體和能分泌溶菌物質(zhì)的真菌。雖然生物溶胞方法環(huán)境友好，但是酶制劑或抗菌素費(fèi)用昂貴。結(jié)語

污泥產(chǎn)生量的不斷增加給其后續(xù)處理處置帶來了沉重壓力，而且不恰當(dāng)?shù)奶幚磉€會(huì)造成二次污染，因此源削減是污泥處理的首要原則。新型污泥減量工藝的應(yīng)用可以在保證污水處理效果的前提下大幅減少污泥的產(chǎn)生量，從而實(shí)現(xiàn)污水處理的可持續(xù)發(fā)展。然而這些工藝的機(jī)理和參數(shù)還有待于進(jìn)一步研究，出水質(zhì)量還有待于進(jìn)一步提高，隨著這些問題的逐步解決，污泥減量工藝將得到更廣泛的應(yīng)用。

第三篇：BluePlains污水處理廠污泥熱水解

BluePlains污水處理廠污泥熱水解

:污泥處理技術(shù)要求將原料加熱到165攝氏度，并持續(xù)半個(gè)小時(shí)。然而，在一個(gè)能源成本受到極度關(guān)注的時(shí)代，發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)顯然不太現(xiàn)實(shí)。然而，自九十年代晚期開始，熱水解處理技術(shù)被運(yùn)用到厭氧分解的前期過程中，逐漸受到一些歐洲國家的青睞，尤其是英國和斯堪納維亞的部分地區(qū)，并呈現(xiàn)出往世界各地?cái)U(kuò)張的勢(shì)頭。

多年以前，人們?cè)嚥捎眠^熱水解技術(shù)，但最終沒有成功，主要問題是把溶液從高溫反應(yīng)器倒進(jìn)設(shè)備前端，極大增加了主要污水凈化廠的有機(jī)負(fù)荷。大約十五年以前，挪威公司Cambi引進(jìn)了經(jīng)過改良的工藝，溶液經(jīng)過高溫反應(yīng)器出來處理以后進(jìn)入到污泥消化器，明顯提高了有機(jī)負(fù)荷的利用率。

熱水解處理技術(shù)分為三個(gè)處理階段：

(1)在碎漿機(jī)中加熱經(jīng)過初步脫水處理的原料和過?；钚晕勰嗟幕旌衔铩?2)用蒸汽加熱，使溫度達(dá)到165攝氏度，熱水解處理反應(yīng)器的壓力不斷增加。(3)釋放閃蒸罐中的氣體到碎漿機(jī)中，壓力驟然降低，溫度降至105攝氏度左右。每座污泥處理廠一般都有兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)大小相同的反應(yīng)槽，批量處理污泥。每個(gè)反應(yīng)槽都要經(jīng)過如下步驟：加注污泥、加壓加熱30分鐘使污泥喪失活性、消除病菌，然后送入閃蒸罐。這類似于內(nèi)燃機(jī)的工作原理——加注、壓縮、燃燒、排氣。同時(shí)，該過程中的每個(gè)小部件都處于不斷工作的狀態(tài)。連續(xù)不斷地往碎漿機(jī)中注入脫水的污泥，閃蒸罐不停地將處理好的污泥推送到蒸煉器，利用換熱器對(duì)其降溫。即便如此，蒸煉器的內(nèi)部溫度還是能夠達(dá)到40攝氏度，略高于傳統(tǒng)工藝中的35攝氏度。

閃蒸罐中的放壓步驟起著至關(guān)重要的作用，它能使活性污泥的細(xì)胞壁破裂，從而使其易于蒸煉、脫水。有機(jī)負(fù)荷在蒸煉器中所釋放的強(qiáng)大能量使得揮發(fā)性固體負(fù)荷和總蒸煉量提高兩倍，沼氣產(chǎn)量上升35%。

徹特西污水處理廠作為英國第一家應(yīng)用該技術(shù)的工廠，也作為一個(gè)早期的例子，一邊全力運(yùn)營，一邊對(duì)運(yùn)營早期出現(xiàn)的問題進(jìn)行評(píng)估和修正。最終于2005年，熱水解處理技術(shù)被全面革新，在6.5千克有機(jī)固體負(fù)荷下，每噸干固體平均產(chǎn)出400立方米的沼氣，其中甲烷含量68%，高出平均水平。

英國和愛爾蘭有11家廠處在充分運(yùn)營狀態(tài)，還有五家目前處于在建或試運(yùn)營狀態(tài)。Panter公司與Cambi公司緊密合作，并估算出，截至2014年，公司將能夠處理英國22%的污泥量。熱水解處理這一整套工藝的重要性不僅于此，法國巨頭威立雅，通過其專業(yè)的OTV部門，已將該工藝安裝到英國哈佛和Esholt的兩家處理廠。

設(shè)在美國華盛頓哥頓比亞特區(qū)的BluePlains污水處理廠，目前仍在建，預(yù)計(jì)2015年年初投入運(yùn)營，其擁由六個(gè)熱水解處理反應(yīng)器。據(jù)說，該處理廠是世上最大的熱水解處理廠，每年處理14.9萬噸的總?cè)芙庑怨腆w。

第四篇：城市污水處理廠污泥處理處置的探討

關(guān)于城市污水處理廠污泥處理處置的探討

楊芳 湖北省襄陽市城市污水治理公司

湖北 襄陽

441000

摘要：城市污水處理廠如何合理地進(jìn)行污泥處理處置的方法 探討及相應(yīng)的技術(shù)分析。

關(guān)鍵詞：城市污水處理廠污泥處理處置

近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我省和全國各地一樣都在進(jìn) 一步貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，加速資源節(jié)約型和環(huán)境友 好型社會(huì)的建設(shè)。隨著污水處理設(shè)施的普及，處理率的提高和處理程 度的深化，污水處理廠的污泥產(chǎn)量將有較大的增加，由此，引起的二 次污染問題不容忽視。目前，我市已建成的污水處理廠如何合理地進(jìn) 行污泥處理處置已成為當(dāng)務(wù)之急?，F(xiàn)就城市污水廠污泥處理處置與同 行共同探討。

1、污泥處理處置現(xiàn)狀及存在問題

1．1 現(xiàn)狀 目前，我國城市水污染控制普遍存在的問題是“重污水處理而輕

污泥處理處置”。同我國大部分城市一樣，襄陽市已建成的污水處理 廠在原有設(shè)計(jì)方案中未考慮污泥穩(wěn)定、無害化處理，污水處理廠污泥 經(jīng)重力濃縮機(jī)械脫水后形成泥餅外運(yùn)處置。

襄陽地區(qū)污泥在外運(yùn)處置上主要采用以下幾種方法：(1)填埋、運(yùn) 至當(dāng)?shù)乩幚韽S或就近填埋。(2)農(nóng)場(chǎng)棄置及隨意堆放，也有將污 泥堆放在廠區(qū)內(nèi)。(3)部分污泥不知去向。

1．2 存在問題 從襄陽地區(qū)污泥處理處置的情況來看，脫水污泥填埋、棄置帶來 如下問題：(1)污泥含水率高會(huì)帶來運(yùn)輸費(fèi)用高，大量占用填埋空間，影響垃 圾壓實(shí)操作等系列問題。

(2)襄陽地區(qū)雨量較充沛，棄置及簡(jiǎn)易填埋，易使污泥受雨水沖刷，漫流到地表水體或滲入地下引起污染。

(3)露天堆放的污泥易產(chǎn)生惡臭、滋生蚊蠅，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境衛(wèi) 生。

隨著規(guī)劃中污水處理廠的陸續(xù)建成，污泥量將越來越多，污泥的 處理處置將成為襄陽地區(qū)污水處理行業(yè)健康發(fā)展的瓶頸問題。

2、要進(jìn)一步提高對(duì)城市污水處理廠污泥處理處置的必要性與重要 性的認(rèn)識(shí)

當(dāng)前我市污水廠由于種種原因，缺乏必要的、科學(xué)的、合理的污 泥處理處置，造成再次污染環(huán)境的局面，如何強(qiáng)化污泥處置工程的建 設(shè)與管理，進(jìn)一步提高污泥處理處置的必要性與重要性認(rèn)識(shí)，是決定 污泥處理處置工作能否有效開展的一個(gè)決定因素。

2．1 污泥處理處置是污水治理工程系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分

污水廠污水處理，污泥處理和污泥處置是三個(gè)獨(dú)立又相互緊密聯(lián) 系的組成部分，是一個(gè)完整的體系。污水處理是通過“物化”和“生 化”處理手段，把污染物從污水中分離出來成為原生污泥。污泥處理 是把原生污泥進(jìn)行“減量化”(污泥“濃縮”與“脫水”)和“穩(wěn)定化” 處理(通過“生化”處理減少污泥中有機(jī)物含量)，污泥處置即“無害 化”處置(把污泥中有害物質(zhì)變成無害)和“資源化”處置(把污泥中 潛在資源進(jìn)行再生開發(fā)利用)。因此，污水處理和污泥處理是搞好污 泥處置的前提和基礎(chǔ)，污泥處置是污水治理工程最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的保 證。污泥“減量化”、“穩(wěn)定化”、“無害化”、“資源化”缺一不 可。只有這樣才能保證污水治理系統(tǒng)工程真正達(dá)到保護(hù)環(huán)境，造福人 類的目的。2．2 污泥綜合利用和有效處理處置(1)污泥中含有大量有機(jī)物，污泥經(jīng)適當(dāng)干化后，可作為輔助燃料

燃燒，節(jié)約燃煤資源，例如用于垃圾發(fā)電廠。(2)污泥替代粘土的利用 污泥中含有粘土相類的化學(xué)成分，在一定條件下有可能替代部分

粘土生產(chǎn)水泥或制磚。這對(duì)保護(hù)土地資源，發(fā)展可持續(xù)經(jīng)濟(jì)具有重大 意義。

(3)污泥中有機(jī)養(yǎng)分利用 污泥中含有大量的氮、磷、鉀、鈣和有機(jī)物，以及多種植物所必

須的微量元素。因此，把城市污水廠污泥作為一種生物肥源進(jìn)行利用，可以減少“化肥”施用量，降低農(nóng)業(yè)成本和“化肥”對(duì)環(huán)境的污染。

(4)污泥中有用物質(zhì)的回收與利用 處理工業(yè)廢水為主的城市污水廠，可在原生污水和污泥中回收大量的 有用物質(zhì)，如印染廢水中堿液的回收，造紙廢水中廢紙漿堿的回收。

綜上所述，開發(fā)污泥中潛在的資源，變“廢”為“寶”，即充分 利用資源，又達(dá)到環(huán)境保護(hù)的目的。

3．污泥處置方法

污水處理行業(yè)對(duì)污泥的處置已有 60 多年的歷史。國外大多數(shù)

國家的污泥處置采用焚燒、填埋、堆肥農(nóng)用等實(shí)用性方法，如美國的 污泥利用已代替填埋，重心從簡(jiǎn)單的污泥處理發(fā)展到把污泥變“害” 為“利”，進(jìn)行綜合利用。歐洲的盧森堡、葡萄牙、西班牙、英國、瑞典、荷蘭、比利時(shí)等大多數(shù)國家的污泥處置主要用于農(nóng)業(yè)；希臘、德國、意大利等國家主要采用填埋；日本、奧地利等國家主要采用焚 燒。

無論是“無害化”還是“資源化”進(jìn)行污泥處置，減小體積，提 高干度都是必須的重要環(huán)節(jié)，但生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)效益也應(yīng)兼顧。我國 和發(fā)達(dá)國家在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平上還有差距，污泥的性質(zhì)也不盡相 同。因此必須尋求適合我國具體情況的污泥處置方法。

4．襄陽地區(qū)污泥處置的途徑 結(jié)合襄陽市污泥處置的現(xiàn)狀與實(shí)際，采用厭氧消化工藝對(duì)污泥進(jìn)

行無害化處理，消化產(chǎn)生的污泥經(jīng)凈化提純后作為車用 CNG（壓縮天 然氣）使用；消化后的污泥經(jīng)脫水后，再進(jìn)行干化焚燒處理，使污泥 的含水率降低到 40%，達(dá)到國家填埋標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)我市污水處理廠的有 關(guān)協(xié)議，進(jìn)行綜合利用或填埋，從而實(shí)現(xiàn)了我市污泥處置的“減量化”、“穩(wěn)定化”、“無害化”、“資源化”的目的。

總之，城市污水處理廠污泥處置應(yīng)該從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)當(dāng)?shù)?/p>

特點(diǎn)與污水處理廠條件，因地制宜地確定處置方法，全面貫徹污泥處 置“無害化”、“資源化”雙贏方針，使污泥處置工程方案做到：安 全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，管理方便。

第五篇：關(guān)于xxx污水處理廠污泥外運(yùn)申請(qǐng)

關(guān)于xxx污水處理廠污泥外運(yùn)的申請(qǐng)

xxx環(huán)境保護(hù)局固廢站：

XX公司的項(xiàng)目位于xx，向我司申請(qǐng)脫水后的污泥用于污水處理系統(tǒng)培菌，共需要污泥（含水率80以下）xx噸，由該項(xiàng)目公司派污泥運(yùn)輸車來我司污泥脫水車間拉泥。

特此（申請(qǐng)/備案）。

污泥發(fā)出方：

xxx有限公司 2016年x月x日

污泥接收方：

xxx有限公司 2016年x月x日