活性污泥法是应用最广泛的污水生物处理技术,但它一直存在一个最大

1、污泥减量技术的研究进展刘巍1 田大江 2（ 1 中国石油大学，北京102249； 2 吉化集团公司精细化学品厂，吉林100032）摘要 本文系统的从解偶联、溶胞技术和微型动物捕食三方面阐述了污泥减量技术效果并指出了各种技术的优缺点。关键词污泥减量解偶联隐性生长微型动物捕食ResearchProgressonSludgeReductionTechnologiesLiu Wei1Tian Dajiang 2(1China University of Petroleum ， Beijing102249 ； 2Jihua group company ， Jilin100032) Abstract Re

2、levant research works were reviewed, and characteristics of each technology were compared.Keywordssludge reduction ； uncoupling ；crypticgrowth ； microfaunaprey活性污泥法是应用最广泛的污水生物处理技术，但它一直存在一个最大的弊端，就是会产生大量的剩余污泥。目前，剩余污泥处理大都采用填埋或焚烧，这些常规方法在处理污泥的同时又会给环境带来新的负面效应，此外，污泥处理的投资和运行费用巨大，可占整个污水厂投资及运行费用的25 65 1 ，已成为污

3、水厂所面临的沉重负担。污泥减量技术正是在这一背景下提出的。所谓污泥减量技术，就是在保证污水处理效果的前提下，采用适当的措施使处理相同量的污水所产生的污泥量降低的各种技术。1 基于解偶联的污泥减量技术1.1 OSA 活性污泥工艺1964 年 Westgarth 等首次提出好氧 - 沉淀 - 厌氧 (OSA)工艺 ,该工艺是在传统活性污泥法的回流污泥系统中插入厌氧池,给微生物提供了一个交替好氧和厌氧的环境，使细菌在好氧阶段所获ATP不能立即用于合成新的细胞，而是在厌氧段作为维持细胞生命活动的能量被消耗，从而减小微生物的总表观产率系数而达到污泥减量的目的。Westgarth 通过试验证明了在高效活性

4、污泥工艺中插入厌氧消化段可减少一半的剩余污泥产量。 Sabya 等通过实验也证明了 OSA工艺可以有效降低污泥产率。Chudoba等人 2 比较了 OSA工艺和传统活性污泥工艺的污泥产量 , 发现 OSA工艺的比污泥产率降低了20%65%,SVI值也比传统活性污泥工艺低, 即 OSA工艺可1 作者简介：刘巍，女，汉族，1982，硕士研究生，主要从事污水处理改善污泥的沉降性能。 OSA也成功应用于序批式反应器(SBR)中, 污泥产量低且污泥的沉降性能很好。朱振超和刘振鸿等人3 ，4 采用好氧沉淀兼氧活性污泥工艺使上海锦纶厂废水处理站的剩余污泥达到零排放。张全等人5 采用好氧沉淀微氧活性污泥工艺使

5、污泥量由80%减少为 15% 20%,系统基本上可做到无污泥排放。OSA工艺的应用有其自身的缺陷， 在进水的有机物浓度较低时,OSA工艺的污泥产率系数和常规活性污泥法相差不大。1.2 投加解偶联剂解偶联剂的作用机理是该物质通过与H+的结合 ,降低细胞膜对H+的阻力 ,携带 H+跨过细胞膜,使膜两侧的质子梯度降低，降低后的质子梯度不足以驱动ATP合酶合成ATP,从而减少了氧化磷酸化作用所合成的ATP 量 ,氧化过程中所产生的能量最终以热的形式被释放掉。我国学者叶芬霞6 在这方面也有研究，她采用合建式曝气沉淀池模拟装置,将 3,3 ,4 ,5- 四氯水杨酰苯胺 (TSC)作为代谢解耦联剂添加到完全

6、混合活性污泥工艺中 . 连续培养试验结果表明 , 在每克固体悬浮物中含量为 0.5mg 时,TSC 是一种有效的化学解耦联剂 , 可降低剩余污泥产量约 30%，活性污泥工艺的 COD去除效率和污泥的沉降性能未见有明显影响 , 但污泥中的丝状菌增多，污泥活性降低。投加解偶联剂的最大优势就是不必对现有的污水处理装置进行改造， 只要增加投药装置即可，但是， 在应用中它也存在自身的不足， 一是解偶联剂的费用惊人；二是解偶联剂的环境安全性， 解偶联剂大都是较难降解或对生物有较大毒性的化合物，解偶联剂的应用会给水处理带来新的负担。2 回流污泥的溶胞技术污水生物处理工艺中微生物代谢将有机基质中一部分碳源以C

7、O2 释放，而将一部分同化为生物质（污泥） 。当同化为污泥的碳可作为基质再加以利用，这样碳的重复代谢将使污泥降低。溶胞技术就是在污泥回流线上增加相关处理装置，使细胞溶解，释放细胞内含物，这部分细胞溶解的有机物可被微生物代谢再利用，其中一部分以 CO2 释放，从而使总污泥量下降。2.1 化学溶胞方法臭氧化1994 年日本的 H.Yasui 等成功开发了活性污泥工艺和臭氧氧化进行污泥减量的联合工艺 7 , 即在常规的活性污泥工艺中 , 增加一套臭氧处理装置, 把部分回流污泥引入臭氧处理器中 , 污泥经过臭氧处理后再返回到曝气池中 ,臭氧是一种极强氧化剂 , 污泥被臭氧处理后 , 一部分被矿化为 C

8、O和 HO,同时一部分被溶解为22易生物降解物质。因此，此工艺可达到污泥和污水双重处理的功效。Sakai Y83等人在处理能力为 440m/d 城市污水处理厂进行了臭氧氧化的试验，结果表明在连续运行9 个月未排泥的情况下，系统的MLVSS/MLSS值和 OUR没有显著变化。某制药厂的工业废水处理采用该工艺 9 ，约有 4 年未排泥，减少运行成本 25%。国外有关资料表明 10 12 ，该工艺也用于造纸领域的污水处理，臭氧消耗量与处理污泥的比为0.015g0 3/gvss。我国在臭氧氧化污泥减量技术方面的研究还刚刚起步， 哈尔滨工业大学的王琳和王宝贞开展过相关研究，并进行报导 13 。他们主要从

9、污泥组分、 污泥分解方式和污泥产量等方面进行研究，并进行小试试验。结果表明， 利用臭氧氧化技术进行污泥减量是可行的。 在臭氧氧化过程中， 污泥中的蛋白质含量减少接近 90%, SVI 值较平稳，污泥沉淀性能良好。臭氧氧化的污泥减量技术，其污泥减量效果明显，但出水 SS 浓度稍高于传统活性污泥法，污泥中重金属还会有一点增加。2.2 其它溶胞方法物理溶胞方法主要包括加热、机械破碎、超声破解等，其能耗较高，而且需要专门的设备，此外，对污泥的分解效能低，因此，应用受到限制。生物溶胞方法是通过投加能分泌胞外酶的细菌或酶制剂和抗菌素对细菌进行溶胞。酶一方面能够溶解细胞， 同时还可以使不容易生物降解的大分子

10、有机物分解为小分子物质， 有利于细菌对二次基质的利用，投加的细菌可以从消化池中选取，也可以从溶菌酶方面考虑， 甚至包括特殊的噬菌体和能分泌溶菌物质的真菌。虽然生物溶胞方法环境友好，但是酶制剂或抗菌素费用昂贵。3 基于微型动物捕食的污泥减量技术在传统的活性污泥法处理污水过程中， 存在较为复杂的食物链关系， 众所周知，由于低效的生物转换，能量在从低营养级（细菌）向高营养级（原生动物和后生动物）的传递中发生损失，从生态学角度看，系统中存在的食物链越长，传递中的能量损失就越大，那么用来合成生物体的能量就越少，所以， 在原有的污水处理系统中引入微型动物并强化其对细菌的捕食作用， 可以降低剩余污泥的产量。

11、在常规工艺中， 细菌常以菌胶团或成膜细菌的形式存在， 不易被原生动物等捕食，从而导致污泥产率高， 因此利用微型动物对污泥进行减量多采用两段法工艺。所谓两段法 , 第一段为分散细菌培养阶段 ( 分散培养反应器 ), 促进分散细菌生长的同时达到对污水中有机物的降解。 其目的是在细菌高速降解有机物的同时不形成菌胶团 , 其固体停留时间要小于细菌的世代时间； 第二阶段为捕食阶段 ( 捕食反应器 ), 促进原、后生动物的生长。在第二阶段中为了保持一定量的原、后生动物的生长 , 要求污泥龄长于水力停留时间。该阶段可以利用生物膜法工艺或膜生物反应器达到要求。 两阶段法中第一阶段使细菌能够在分散的状态下更有效

12、地降解有机物。Ghyooy等人 14 在第二段用膜作为保持微型动物的手段 ,研究了整个系统对污泥的减量和对污水的处理效果时发现 ,污水中 80%以上的 COD是在第一阶段降低的。虽然在第一阶段的污泥产率系数和普通活性污泥法相当,但从整个系统看 ,污泥的产率系数还是大大降低的。污泥减量所利用的微型动物包括原生动物中的纤毛虫类和后生动物中的寡毛纲类，由于纤毛虫的个体较小， 对其计数不便，而且其摄食的主要是游离细菌，对污泥直接减量效果不明显。 现阶段国内外利用微型动物减量污泥的研究主要集中在寡毛纲环节动物的仙女虫、红斑瓢体虫、颤蚓等体型较大的后生动物。Rastak 对蠕虫的数量、 大小与污泥减量的关

13、系进行研究，每毫升污泥中蠕虫的数量高于 2030条时，污泥发生明显的减量。当污泥减量达 50%时并不对水处理效果产生明显的负面影响 15 。张绍园在重力淹没式膜生物反应器中引入蠕虫，发现当蠕虫数量在 100条/ml 时，污泥产率 0.1kgTSS/kgCOD，为常规污泥产率的四分之一。 Rensink 等16 人则是在第二阶段采用塑料材料制成的填料来保持蠕虫等微型动物 , 在对比试验中 , 没有蠕虫的反应器污泥产率系数是0.4gMLSS/gCOD,而接种蠕虫的反应器污泥产率系数是0.16gMLSS/gCOD,减量效果是明显的。目前，清华大学环境科学与工程系的黄霞教授和梁鹏博士生进行特定的几种微

14、型动物 ( 红斑瓢体虫、颤叫、卷贝、搔等) 减量活性污泥方面的研究，目前已有的研究成果主要集中在红斑瓢体虫的初步培养及影响红斑瓢体虫、 颤蚓的生长因素研究。4 总结近年来，随着环保力度的加大，污泥的减量问题日益受到重视，随之也探索出一系列的污泥减量技术， 面对现今存在的这些技术， 我们还是没有找到一种非常方便、有效又经济的方法， 笔者认为未来的探索方向应本着无害化、 经济化和简便化的宗旨找出一种适合我国国情的污泥减量化技术， 综合考虑现有的技术方法以及它们的相互作用，这些技术方法的联合处理可能是最适宜的。参考文献1 Low E W， Chase H A .Reducing production

15、 of excess biomass during wastewatertreatmentJ. Water Research， 1999， 33(5) ： 111911322Chudoba P,MorelA,CapdevilleB.Thecaseofbothenergeticuncouplingandmetabolic selection of microorganisms in the OSA activated sludge system J.EnvironTechnol,1992,13(8):761-770.3 朱振超 , 周路 . 剩余有机污泥零排放工程性试验 J. 上海环境科学 ,1

16、996,15(8):40-41.4 刘振鸿 , 陈季华 , 李茵 . 剩余污泥处理新工艺 J. 上海环境科学 ,1996,15(2):16-17.5 张全 , 陆鲁 . 剩余污泥微氧消解工艺研究 J. 上海环境科学 ,1995,14(11):15-16.6 叶芬霞 , 潘利波 . 活性污泥工艺中剩余污泥的减量化技术J. 中国给水排水 ,2003,19(1)7 王琳，王宝贞 . 污泥减量技术 J. 给水排水 .2000. 26 (10) :28-318 Sakai Y,Fukase T,Ysui H,et al.An activated sludge process without excess

17、 sludgeproductionJ.Wat Sci Tech,1997,36(11):163 1709王国生 . 无剩余污泥的污水处理工艺J.西南给排水 .2000. (2) : 33-3410 H. Yasui, K. Nakamura, S. Sakuma, M. Iwasaki and Y. Sakai. A Ful l-ScaleOperationof a Novel ActivatedSludge Process WithoutExcess Sludge Production.Wat.Sc i. Tech. 1996. 34 (3-4):395-404.12曾绍琼译， 谢益民校 . 无剩余污泥的活性污泥法J.造纸科学与技术.2002.21 （ 3 ）:53-5613 王琳，王宝贞 . 分散式污水处理与回用 . 北京 : 化学工业出版社， 环境科学与工程出版中心 .2003. 4:290-30714 Ghyooy W, Verstr