【文章內(nèi)容簡介】 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。其機理就是，好氧微生物從外源有機底物的氧化中獲得ATP ,當這些微生物突然進入沒有食物供應的厭氧環(huán)境時,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,沒有一定量的細胞內(nèi)ATP 就不能進行細胞合成，因而,微生物通過細胞的異化作用,消耗基質(zhì)來滿足自身對能量的需求，交替的好氧－厭氧處理引起的能量解偶聯(lián)就為OSA 處理技術奠定了污泥減量化的理論基礎。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到零排放是運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可行的。 溶解細胞法在傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程中的污泥回流線上增加相關處理裝置，通過溶胞強化細菌的自身氧化，增強細菌的隱性生長。所謂隱性生長是指細菌利用衰亡細菌所形成的二次基質(zhì)生長,整個過程包含了溶胞和生長。利用各種溶胞技術,使細菌能夠迅速死亡并分解成為基質(zhì)再次被其他細菌所利用,是在污泥減量過程中廣為應用的手段。 臭 氧原理是:曝氣池中部分活性污泥在臭氧反應器中被臭氧氧化,大部分活性污泥微生物在臭氧反應器中被殺滅或被氧化為有機質(zhì),而這些由污泥臭氧氧化而來的有機質(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胞膜等,使細胞內(nèi)物質(zhì)能較快地溶于水中,同時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,當曝氣池中的臭氧劑量為10 mg/(gMLSSd)時可使剩余污泥產(chǎn)量減少50 % ,而高至20 mg/(gMLSSd)時則無剩余污泥產(chǎn)生。其中，間斷式臭氧氧化要優(yōu)于連續(xù)式,在間歇式反應器中,臭氧每天平均接觸時間在3 h 左右就可以達到減量40 % —60 %。但是,臭氧濃度較高會使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。在當前的活性污泥理論中,污泥停留時間(θc)被定義為單位生物量在處理系統(tǒng)中的平均滯留時間。許多研究表明，θc 在活性污泥工藝中是最重要的運行參數(shù)。對于穩(wěn)態(tài)運行系統(tǒng),θc 和比生長速率呈負相關,污泥產(chǎn)率(Yobs)和污泥停留時間的關系可用下式表示: 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間和內(nèi)源代謝速率呈負相關,可以通過調(diào)節(jié)θc 來控制污泥產(chǎn)量。可見在相對長的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)量且進一步改善污泥沉降性能的有效技術,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。 氯 氣和臭氧相同,利用其氧化性對細胞進行氧化,促進溶胞。雖然氯氣比臭氧便宜,但氯氣能夠和污泥中的有機物產(chǎn)生反應,生成三氯甲烷(THMs)等氯代有機物,是不容忽視的問題。 酸、堿酸堿可以使細胞壁溶解釋放細胞內(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,這可能是由于堿對細胞的磷脂雙分子層的溶解要優(yōu)于酸的緣故。 物理溶胞技術加 熱 不同溫度下,細胞被破壞的部位不同。在45 —65 ℃時,細胞膜破裂, rRNA 被破壞。50 —70 ℃時DNA 被破壞。在65 —90 ℃時細胞壁被破壞。70 —95 ℃時蛋白質(zhì)變性。不同的溫度使細胞釋放的物質(zhì)也不同,在溫度從80 ℃上升到100 ℃時, 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)只是從物理角度對細胞進行破碎,和投加堿相比,在短時間內(nèi)有迅速釋放細胞內(nèi)物質(zhì)的優(yōu)勢,但在促進細胞破碎后固體碎的水解卻不如投加堿和加熱。其機理就是：以微氣泡的形成、擴張和破裂達到壓碎細胞壁、釋放細胞內(nèi)含物的目的。壓力利用壓力使細菌的細胞壁在機械壓力的作用下破碎,從而使細胞內(nèi)含物溶于水中。 生物溶胞投加能分泌胞外酶的細菌，酶制劑或抗菌素對細菌進行溶胞。酶一方面能夠溶解細菌的細胞,同時還可以使不容易生物降解的大分子有機物分解為小分子物質(zhì),有利于細菌利用二次基質(zhì)。但是在污水處理中投加酶制劑或是抗菌素在經(jīng)費上不太現(xiàn)實。 微型動物減少剩余污泥量微型動物削減剩余污泥量的機理就是生態(tài)學的理論,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。細菌、原生動物、寡毛類、線蟲等各種生物,它們之間組成一條食物鏈。利用微型動物對污泥進行減量可從以下三個方面著手研究，一是利用微型動物在食物鏈中的捕食作用；二是直接利用微型動物對污泥的攝食和消化,在減少污泥的容量的同時增加污泥的可溶性；三是利用微型動物來增強細菌的活性或增加有活性的細菌的數(shù)量,從而增強細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、劇烈地攪拌,對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，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。曝氣池中的后生動物數(shù)量較少,不能大量消耗菌膠團，（菌膠團是構成活性污泥絮狀體的主要成分,有很強的吸附、氧化有機物的能力），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)和能量停留在初級消費者———細菌這個營養(yǎng)級上,而不能通過向更高營養(yǎng)級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?；谏显V原因，,兩段式生物反應器產(chǎn)生了。這種反應器由第一階段的分散培養(yǎng)反應器R1 和第二階段的捕食反應器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食料刺激游離細菌快速增殖。R2 反應器則專為捕食者設計,此階段泥齡較長,有著適合于微型動物增殖的環(huán)境條件。兩段式生物反應器,第一階段分散培養(yǎng)反應器的水力停留時間(HRT)是關鍵的運行參數(shù)。HRT 需要足夠長,以免細菌隨水流沖走,但又不能過長,否則會形成細菌聚集體以及出現(xiàn)大量微型動物。Lee 等 二階段的捕食反應器,處理人工合成污水,—, 比用傳統(tǒng)方法減少約30 % —50 %的污泥量。Lee 認為相對原生動物而言,輪蟲在削減剩余污泥量的過程中可能起著更大的作用,因為他發(fā)現(xiàn)當輪蟲的數(shù)量占優(yōu)勢時,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)有時會發(fā)生污泥膨脹,導致出水水質(zhì)下降。應用兩段式生物反應器或者直接向曝氣池中投加微型動物以削減剩余污泥量在理論上是可行的,在試驗中也取得了較為理想的結果。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用于具體的工程實踐,仍有很多問題需要解決,例如,投加微型動物的量和投加方式,由于微型動物的活動引起的出水中N、P 濃度的升高,以及為了維持微型動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)量間有明顯的關系。但由于這些蚓類在曝氣池中的數(shù)量變動劇烈,且沒有規(guī)律,用生物膜作為第無法人為控制,所以還不能直接應用于生產(chǎn)實踐。Rensink等 向加有塑料載體的活性污泥系統(tǒng)中投入顫蚓(Tubif icidae),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)已有文獻報道 ,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。二是進水負荷,通常在負荷較低情況下容易出現(xiàn)原生動物和后生動物當每天排泥占反應器體積的36%左右時,可將每天新增的紅斑螵體蟲排出。而當反應器的排泥量36%時,可能造成由于過量排泥使得蟲體流失。當排泥量 3d方可使紅斑螵體蟲保持在反應器中,而這在活性污泥處理系統(tǒng)中是容易做到的。 mgCOD/(mgVSSd)后無論是兩段式生物反應器還是直接向活性污泥系統(tǒng)中投入后生動物,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)是一個具有多結構、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)鏈中蚯蚓等微型動物和微生物對剩余污泥具有較強的廣譜利用和分級利用功能,從而實現(xiàn)了剩余污泥較徹底的分解和轉化利用由蚯蚓和微生物共同組成的人工生態(tài)系統(tǒng)對污水處理廠剩余污泥進行了為期半年的脫水和穩(wěn)定處理,結果表明蚯蚓生態(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,對其進行分解和吸收。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)吸收利用和轉化,具有流程簡單、管理方便、無二次污染、造價和運行費用低廉、副產(chǎn)物具有經(jīng)濟利用價值等特點。生態(tài)濾床構造十分簡單,因此其工程造價將比常規(guī)的污泥處理和處置設施大幅度減少,其運行費用亦十分低廉。據(jù)估算,生態(tài)濾床處理剩余污泥的工程造價和運行費用可比常規(guī)方法大幅度節(jié)省,具有