活性污泥工藝中剩余污泥減量化技術(shù)

活性污泥工藝中剩余污泥減量化技術(shù)研究*摘要：污泥減量化技術(shù)是在剩余污泥資源化基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出的剩余污泥處置新概念；根據(jù)生物處理工藝中影響剩余污泥產(chǎn)生的可能途徑，將污泥減量技術(shù)分為降低細(xì)菌合成量的解偶聯(lián)技術(shù)、增強(qiáng)微生物利用二次基質(zhì)進(jìn)行隱性生長(zhǎng)的各種溶胞技術(shù)、利用食物鏈作用強(qiáng)化微型動(dòng)物對(duì)細(xì)菌捕食的技術(shù)；并對(duì)當(dāng)前污泥減量化進(jìn)行了理論分析和應(yīng)用上的概述。關(guān)鍵詞：生物處理；污泥減量；解偶聯(lián)；隱性生長(zhǎng)；捕食作用ResearchonexcesssludgereductiontechnologiesoftheactivatedsludgeprocessAbstract：Sludgereductiontechnologyisanewconceptfordisposalofresidualsludgeproposedbasedonthereutilizationofresidualsludge；Accordingtoproductionprincipleofexcessactivatedsludgeinbiologicaltreatmentprocess，thepossibleapproachesforsludgereductionmaybebasedonthreeaspects：uncouplingmetabolism，crypticgrowthenhancedthroughcelllysesandmicrofaunaprey；Andoutlinestheresearchprogressofexcesssludgereductiontechnologiestheoreticallyandpractically.Keywords：biologicaltreatment；sludgereduction；uncoupling；crypticgrowth；predation1前言污泥是生物處理工藝的最終產(chǎn)物，活性污泥工藝的目的是在最大限度降低BOD5的同時(shí)減少污泥的產(chǎn)量。目前，世界上超過90%的城市污水處理都采用活性污泥法，產(chǎn)生的大量剩余污泥通常含有相當(dāng)量的有毒有害物質(zhì)及未穩(wěn)定化的有機(jī)物，如不進(jìn)行妥善的處理，將會(huì)對(duì)環(huán)境造成直接或潛在的污染。隨著污水處理設(shè)施的進(jìn)一步普及、處理量的增加、處理標(biāo)準(zhǔn)的提高和處理功能的拓展，污泥的產(chǎn)生量將會(huì)大幅度地增加。同時(shí)，污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用巨大，可占整個(gè)污水廠投資及運(yùn)行費(fèi)用的25-65%[1]，已成為城市污水廠所面臨的沉重負(fù)擔(dān)。顯而易見，污泥的處理與處置將成為環(huán)境領(lǐng)域的一大難題。污泥減量技術(shù)正是在這一背景下應(yīng)運(yùn)而生的。所謂污泥減量技術(shù)，是指在保證污水處理效果的前提下，采用適當(dāng)?shù)拇胧┦固幚硐嗤康奈鬯a(chǎn)生的污泥量降低的各種技術(shù)。2污泥減量化理論基礎(chǔ)2.1解偶聯(lián)代謝被稱為“生物體內(nèi)的流通貨幣”的ATP不僅是能量的傳遞體，同時(shí)也是磷酸基團(tuán)的載體。因而成為分解代謝和合成代謝之間偶聯(lián)的關(guān)鍵紐帶。1961年P(guān).Mitchell提出化學(xué)滲透偶聯(lián)說[2]，表明底物作為電子供體，經(jīng)過一系列的電子傳遞過程，造成內(nèi)膜的細(xì)胞質(zhì)側(cè)和基質(zhì)側(cè)質(zhì)子濃度梯度，這種質(zhì)子濃度的跨膜梯度積蓄了電子傳遞過程所釋放的能量，成為ADP和無機(jī)磷酸合成ATP的推動(dòng)力?！敖馀悸?lián)代謝”即為細(xì)菌的分解代謝和合成代謝不再由ATP的合成與分解反應(yīng)偶聯(lián)在一起，從而降低微生物的合成量。Sroutamer提出在以下5種情況時(shí)微生物解偶聯(lián)生長(zhǎng)可能發(fā)生[3]：（1）存在影響ATP合成的物質(zhì)（解偶聯(lián)劑）；（2）存在過剩能量，引起能量消耗（高S0/Ｘ0條件）；（3）在過渡時(shí)期（非穩(wěn)態(tài)）生長(zhǎng)（OSA工藝）；（4）在不適宜的溫度下生長(zhǎng)；（5）有限制性基質(zhì)的存在。其中前4種是通過解除新陳代謝中的能量偶聯(lián)達(dá)到的，第5種是通過解除新陳代謝中的物質(zhì)偶聯(lián)達(dá)到的。2.2隱性生長(zhǎng)微生物先分解代謝污水中有機(jī)底物，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，然后利用分解代謝釋放的能量進(jìn)行合成代謝。當(dāng)微生物以其自身細(xì)胞溶解產(chǎn)物為底物并重復(fù)上述新陳代謝時(shí)，那么污泥的產(chǎn)生量就會(huì)減少。這種微生物靠自身細(xì)胞溶解產(chǎn)物生長(zhǎng)的方式稱之為隱性生長(zhǎng)[4]。隱性生長(zhǎng)的減量化技術(shù)主要是靠采用化學(xué)、物理、生物及其相互聯(lián)合的手段促進(jìn)細(xì)胞的溶解和投加一些特別選擇的微生物菌株、酶等以強(qiáng)化生物系統(tǒng)的代謝功能。3污泥減量化技術(shù)研究3.1基于解偶聯(lián)代謝的污泥減量技術(shù)在一般情況下，微生物的合成代謝通過呼吸速率控制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)，分解代謝和合成代謝將會(huì)發(fā)生解偶聯(lián)。此時(shí)，微生物在氧化底物的同時(shí)，用于合成代謝的能量減少，自身合成速度減慢，表觀產(chǎn)率系數(shù)降低，污泥產(chǎn)量減少。3.1.1投加解偶聯(lián)劑研究表明，解偶聯(lián)劑的投加，對(duì)微生物（污泥）的表觀產(chǎn)率系數(shù)會(huì)產(chǎn)生明顯影響。代謝解偶聯(lián)劑的種類很多，但幾乎都屬親脂性弱酸。用于污泥減量的解偶聯(lián)劑有：2,4-二硝基苯酚（dNP），對(duì)硝基苯酚（pNP），3,3',4',5-四氯水楊酰苯胺（TCS），2,4,5-三氯苯胺（TCP），五氯苯酚（PCP），甲酚和氨基酸等。目前關(guān)于解偶聯(lián)劑在污泥減量化技術(shù)中應(yīng)用的報(bào)道很多。Low等人報(bào)道[5,6]在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的活性污泥系統(tǒng)中，加入pNP后，生物量可減少49%，當(dāng)pNP的質(zhì)量濃度達(dá)到120mg/L時(shí)，無剩余污泥產(chǎn)生。Chen等人[7]觀察到在加入質(zhì)量濃度為0.8mg/L的TCS后，污泥產(chǎn)量減少78%，且對(duì)底物的去除效率沒有顯著影響。Strand等人[8]測(cè)試了12種代謝解偶聯(lián)劑，發(fā)現(xiàn)這些解偶聯(lián)劑中TCP的效率最高，在TCP的質(zhì)量濃度為5mg/L時(shí)，能減少50%的污泥產(chǎn)量。葉芬霞等人[9,10]報(bào)道TCS以固體方式投加的效果好于液態(tài)投加，每天投加12mg，相當(dāng)于液態(tài)濃度1mg/L，可使污泥產(chǎn)量49%。在曝氣沉淀池中，在每克固體懸浮物中含量為0.5mg時(shí)，TCS是一種有效的化學(xué)解耦聯(lián)劑，可降低剩余污泥產(chǎn)量約30%。在60d的運(yùn)行期間，活性污泥工藝的COD去除效率和污泥的沉降性能未見有明顯影響，但出水氨氮及總氮濃度升高，污泥的SOUR值相應(yīng)增加。鏡檢發(fā)現(xiàn)，污泥中的絲狀菌增多，原生動(dòng)物和后生動(dòng)物數(shù)量和種類減少，且活性也降低，對(duì)污泥的種群結(jié)構(gòu)有一定的影響。投加解偶聯(lián)劑可在不改變現(xiàn)有工藝的條件下達(dá)到污泥減量的目的。Okey和Stensel報(bào)道了解偶聯(lián)劑在Phoenix和Arizona污水處理廠的工業(yè)化運(yùn)用。但也應(yīng)該清醒的認(rèn)識(shí)到，解偶聯(lián)劑在工程應(yīng)用中還存在一些問題，如（1）增加了對(duì)氧的消耗；（2）降低了CODcr的去除效率；（3）微生物的馴化作用能降低解偶聯(lián)劑的效率；（4）所有的解偶聯(lián)劑都屬于異性生物質(zhì)，對(duì)環(huán)境存在潛在的危害。在當(dāng)前應(yīng)用的解偶聯(lián)劑中，TCS是最安全的，已被廣泛用作肥皂、染發(fā)水和香波等的配料。3.1.2高S0/X0條件下的解偶聯(lián)在高S0/X0（底物濃度/污泥濃度）條件下，微生物在分解代謝中產(chǎn)生ATP的速率要大于在合成代謝中消耗的速率。ATP產(chǎn)生累積后可能引起能量的消散（Energyspilling，即能量以熱和功的形式散失到環(huán)境中），從而降低微生物產(chǎn)率系數(shù)。目前關(guān)于高S0/X0（初始底物的質(zhì)量濃度與初始微生物的質(zhì)量濃度之比）即存在過剩能源條件下，發(fā)生代謝解偶聯(lián)的解釋有兩種。一種認(rèn)為：在高S0/X0條件下，一些離子（如H+或K+）能穿過細(xì)胞質(zhì)膜，降低跨膜電位，引起能量溢出（Energyspilling）；第二種認(rèn)為：在高S0/X0條件下，微生物的代謝途徑發(fā)生了改變，繞過了能量?jī)?chǔ)存的糖酵解途徑，引起代謝解偶聯(lián)。對(duì)在高S0/X0條件下微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)模型已有較深入的研究報(bào)道。LiuYun等人[11-13]研究了在基質(zhì)充裕條件下能量消散的動(dòng)力學(xué)模型，證明在S0/X0增加時(shí)，微生物解偶聯(lián)生長(zhǎng)部分增多。但高S0/X0條件還不能用于實(shí)際的污水處理過程。因?yàn)槌鞘猩钗鬯膶?shí)際S0/X0常處于0.01-0.13范圍內(nèi)，而要實(shí)現(xiàn)解偶聯(lián)S0/X0要大于8-10；因此，既要滿足足夠高的S0/X0使代謝解偶聯(lián)，又要滿足出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，將會(huì)大大增加投資和處理成本。而且，在高S0/X0條件下，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。3.1.3好氧-沉淀-厭氧工藝在厭氧、好氧交替改變的環(huán)境下，微生物的表觀產(chǎn)率系數(shù)減少。這是因?yàn)楹醚跷⑸镌诤醚醵嗡a(chǎn)生的ATP不能立即用于合成代謝，而是在底物缺乏的厭氧段作為維持能被消耗。OSA（oxic-settlinganaerobic）工藝是在傳統(tǒng)活性污泥（CAS）工藝的污泥回流過程中插入?yún)捬醭?，為微生物提供好氧、厭氧交替改變的環(huán)境，從而達(dá)到降低污泥產(chǎn)量的目的。試驗(yàn)中污泥減量效果比較明顯：污泥齡為5d時(shí)，表觀產(chǎn)率系數(shù)降低50%左右。同時(shí)，由于OSA的流程和除磷的流程相似，有利于除磷菌的生長(zhǎng)，對(duì)磷的去除優(yōu)于傳統(tǒng)活性污泥法[14-16]。與CAS工藝相比OSA工藝具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）污泥產(chǎn)量低且沉降性能好；（2）COD去除效率高，有利于處理高濃度有機(jī)廢水；（3）OSA工藝和除磷工藝相似，有利于除磷菌的生長(zhǎng)，因此，對(duì)磷的去除效率高。OSA工藝主要應(yīng)用在進(jìn)水有機(jī)物濃度較高的條件下。如果進(jìn)水的有機(jī)物濃度較低，則OSA工藝的污泥產(chǎn)率系數(shù)和常規(guī)活性污泥法相差不大。同時(shí)，由于OSA法的水力停留時(shí)間較長(zhǎng)（是常規(guī)活性污泥法的兩倍），使得在較低有機(jī)物濃度下的處理和常規(guī)活性污泥法相比在污泥產(chǎn)率方面沒有優(yōu)勢(shì)。3.1.4其他解偶聯(lián)技術(shù)改變溫度也能夠影響微生物的新陳代謝，從而獲得較低的表觀產(chǎn)率系數(shù)。在溫度升高后，微生物首先提高的是分解有機(jī)物的能力，而在合成代謝方面卻沒有隨之提高到相應(yīng)水平，分解有機(jī)物增多而獲得的能量并沒有完全用于合成自身，從這一點(diǎn)認(rèn)為微生物發(fā)生了解偶聯(lián)生長(zhǎng)。在23℃時(shí)污泥表觀產(chǎn)率系數(shù)是0.35，而當(dāng)溫度升高到40.8℃時(shí)，降為0.01[17]。升高溫度對(duì)污泥減量的原因不僅僅是能量解偶聯(lián)所引起的，還與升高溫度對(duì)細(xì)菌的選擇、原生動(dòng)物等對(duì)細(xì)菌捕食的增強(qiáng)和微生物自身氧化率提高有關(guān)，這些都需要在研究中進(jìn)行區(qū)分。高鹽濃度下（NaCl濃度10-30g/L）微生物的呼吸速率將受到影響。提高細(xì)胞內(nèi)外Na+濃度差，使得細(xì)胞必須提供額外能量用于維持體內(nèi)Na+濃度水平以滿足正常的生理活動(dòng)的需要，這就需要消耗部分用于合成的ATP，從而降低污泥的表觀產(chǎn)率系數(shù)[18]。但細(xì)菌一旦馴化，污泥減量化就會(huì)變得不明顯，可以考慮利用NaCl沖擊負(fù)荷來防止細(xì)菌被馴化[19]。提高供氧，可以使細(xì)菌氧化有機(jī)物的速度加快，使其產(chǎn)生的ATP的產(chǎn)生量增加。這樣，由于ATP合酶在ATP濃度較高時(shí)對(duì)ATP進(jìn)行水解，可能使細(xì)菌形成質(zhì)子的無效循環(huán)，發(fā)生解偶聯(lián)[20]。利用微生物氧化磷酸化解偶聯(lián)控制污泥的產(chǎn)生，現(xiàn)階段還處于機(jī)理研究。從已有的文獻(xiàn)來看，雖然有不少基于化學(xué)滲透假說的推測(cè)，但說法不一，缺乏有力證據(jù)，使得解偶聯(lián)劑的投加在現(xiàn)階段離實(shí)際利用還有較長(zhǎng)的差距。3.2基于隱性生長(zhǎng)的污泥減量化技術(shù)微生物利用衰亡細(xì)胞溶解所產(chǎn)生的二次基質(zhì)生長(zhǎng)的過程叫做隱性生長(zhǎng)。它包括：細(xì)胞溶解和二次基質(zhì)被微生物利用兩步，其中細(xì)胞溶解為控制步驟。因此，可通過各種溶胞技術(shù)強(qiáng)化微生物的隱性生長(zhǎng)達(dá)到污泥減量的目的。目前報(bào)道的溶胞技術(shù)有：（1）高溫（40-180℃）；（2）酸、堿處理；（3）施加機(jī)械壓力，如利用超聲波、碾磨器、高速攪拌器等產(chǎn)生強(qiáng)大的壓力破碎細(xì)胞壁；（4）冰凍和溶化；（5）添加酶制劑；（6）高級(jí)氧化和這些溶胞技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，如熱-化學(xué)處理、堿-超聲波處理等。3.2.1臭氧日本早在1990年前后就開始了該技術(shù)的研究目前已有實(shí)際處理裝置建成[21]。據(jù)報(bào)道，臭氧直接氧化污泥的比例是35%，其余65%是通過回流到曝氣池中被生物利用而降解。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。污泥經(jīng)臭氧處理后，懸浮固體被溶解，作為二次基質(zhì)為微生物所利用，溶解的有機(jī)物則被礦化為CO2和H2O。臭氧的氧化效果和臭氧濃度及臭氧和污泥接觸反應(yīng)的時(shí)間有關(guān)。SakaiY.等人[22]的研究表明，回流速率（回流污泥流量和曝氣池體積之比）為0.3d-1，臭氧濃度在0.02mgO3/mgSS以上時(shí)，可以達(dá)到污泥的完全減量化。此后，Kamiya等人[23]采用間歇式臭氧處理污泥，以減少臭氧量和控制污泥膨脹，結(jié)果表明，間歇式所需臭氧量?jī)H為連續(xù)式的30%，污泥產(chǎn)量減少50%，并能有效改善污泥的沉降性。但是在實(shí)際應(yīng)用中也存在以下不足：（1）臭氧的氧化作用不具有選擇性，能與其他一些還原性物質(zhì)反應(yīng)，降低了活性污泥的氧化效率，使一些難降解有機(jī)物隨出水流出，從而使得出水中SS的質(zhì)量濃度稍高于CAS；（2）對(duì)氮、磷的去除效果不好；（3）無污泥排放時(shí)，污泥中重金屬含量比CAS高；（4）耗氧量大，能耗高。3.2.2氯氣利用氯氣對(duì)污泥進(jìn)行減量的原理和臭氧相同，即利用其氧化性對(duì)細(xì)胞進(jìn)行氧化，促進(jìn)隱性生長(zhǎng)。Saby等人[24]研究了氯氣替代臭氧的可行性，結(jié)果顯示，當(dāng)氯氣量為133mg/（gMLSS·d）時(shí)，污泥產(chǎn)量減少65%；但污泥的沉降性能差，污泥絮體平均直徑由15μm降低到3μm左右，而且粒徑分布更集中，出水中溶解的CODcr顯著增加。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。3.2.3酸、堿酸或堿的作用是在抑制細(xì)胞活性的同時(shí)，使細(xì)胞壁溶解釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，使其能夠容易被其他活性污泥所利用。不同研究表明[25]，CODcr的釋放分為兩個(gè)步驟，第一步比較迅速，第二步則相對(duì)較慢。相同pH條件下，H2SO4的溶胞效果要優(yōu)于HCI，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。如果將加熱和堿處理相結(jié)合（pH=10，60℃，20min）[25]，可以收到較好的溶胞效果。不過該工藝同樣存在明顯的缺點(diǎn)，高溫和熱-化學(xué)處理須維持高溫和高pH值，因而對(duì)設(shè)備具有腐蝕性，對(duì)設(shè)備材料要求高，從而大大增加了操作成本；此外，熱處理過程會(huì)產(chǎn)生大量臭氣，因此很難實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。3.2.4超聲波超聲波用于水工業(yè)較早。低強(qiáng)度的超聲波通常用于測(cè)量流量，而將超聲波用于污泥減量是一個(gè)全新的領(lǐng)域。超聲波通過交替的壓縮和擴(kuò)張作用產(chǎn)生空穴作用，在溶液中這個(gè)作用以微氣泡的形成、生長(zhǎng)和破裂來體現(xiàn)，以此壓碎細(xì)胞壁，釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的成分和細(xì)胞質(zhì)，以便進(jìn)一步降解。超聲波細(xì)胞處理器能加快細(xì)胞溶解，用于污泥回流系統(tǒng)時(shí)，可強(qiáng)化細(xì)胞的可降解性，減少了污泥的產(chǎn)量；用于污泥脫水設(shè)備時(shí)，有利于污泥脫水和污泥減量。污泥經(jīng)超聲波處理后，溶解性CODcr顯著增加[26]，如果再進(jìn)入好氧池能大量被微生物降解。Yoon等人[27]用超聲波處理部分MBR的回流污泥，結(jié)果顯示，該MBR的操作參數(shù)同傳統(tǒng)的MBR和CAS存在很大的差異，其真實(shí)有機(jī)負(fù)荷F/M值顯著高于表觀值。目前，優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)、提高超生效率和設(shè)計(jì)合理的超生反應(yīng)器是超聲波應(yīng)用于污泥減量待解決的問題。3.3基于微型動(dòng)物捕食作用的污泥減量化技術(shù)微型動(dòng)物的概念是一個(gè)模糊的界定。在水處理領(lǐng)域，習(xí)慣把原生動(dòng)物和一些體型較小的后生動(dòng)物（如輪蟲、線蟲、大型無脊椎動(dòng)物如環(huán)節(jié)綱的蚯蚓和軟體動(dòng)物等）稱之為微型動(dòng)物。嚴(yán)格地說，微型動(dòng)物不是生物分類學(xué)上的概念而是一種俗稱。從生態(tài)學(xué)角度講，系統(tǒng)食物鏈越長(zhǎng)，能量損失越多，可用于生物體合成的能量就越少?；钚晕勰嗫煽闯扇嗽焐鷳B(tài)系統(tǒng)，因此，可通過延長(zhǎng)食物鏈或強(qiáng)化食物鏈中微型動(dòng)物的捕食作用而減少污泥的產(chǎn)量。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。一是利用微型動(dòng)物在食物鏈中的捕食作用。從生態(tài)學(xué)角度，當(dāng)系統(tǒng)中食物鏈越長(zhǎng)，能量損失越多，可用于合成生物體的能量就越少，最終形成的總的生物量也就越少。因此，延長(zhǎng)食物鏈或強(qiáng)化食物鏈中的微型動(dòng)物的捕食作用均能達(dá)到減少剩余污泥產(chǎn)生量的目的。生物膜法與傳統(tǒng)活性污泥法相比，一個(gè)重要特點(diǎn)是在生物膜中體型較大營(yíng)養(yǎng)級(jí)較高的微型動(dòng)物容易繁殖，甚至出現(xiàn)蒼蠅一類的昆蟲，使得食物鏈變長(zhǎng)變復(fù)雜。生物膜處理系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的污泥量一般要比活性污泥法低1/4。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。原生動(dòng)物中的附著型的種類如緣毛類纖毛蟲，以及后生動(dòng)物中的附著型的輪蟲均有較強(qiáng)的攝食懸浮性固體的能力。而蒼蠅一類的昆蟲的幼蟲和一些軟體動(dòng)物更能夠直接吞食較大的絮狀活性污泥或生物膜。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。微型動(dòng)物和細(xì)菌之間的關(guān)系，除了捕食者和被捕食者的關(guān)系外，還有互利的關(guān)系。在污水生物處理系統(tǒng)中，微型動(dòng)物和細(xì)菌可以共存。細(xì)菌對(duì)微型動(dòng)物捕食可以形成菌膠團(tuán)進(jìn)行抵御，同時(shí)，細(xì)菌的分泌物能刺激原生動(dòng)物的生長(zhǎng)，反過來原生動(dòng)物活動(dòng)產(chǎn)生溶解性有機(jī)物質(zhì)可被細(xì)菌再利用，促進(jìn)細(xì)菌的生長(zhǎng)。利用微型動(dòng)物對(duì)污泥進(jìn)行減量，包括在常規(guī)污水處理系統(tǒng)中培養(yǎng)微型動(dòng)物（如在傳統(tǒng)活性污泥法或膜生物反應(yīng)器的曝氣池中培養(yǎng)微型動(dòng)物）和兩段法工藝。所謂兩段法，第一段為分散細(xì)菌培養(yǎng)階段（分散培養(yǎng)反應(yīng)器），促進(jìn)分散細(xì)菌生長(zhǎng)的同時(shí)達(dá)到對(duì)污水中有機(jī)物的降解。其目的是在細(xì)菌高速降解有機(jī)物的同時(shí)不形成菌膠團(tuán)，其固體停留時(shí)間要小于細(xì)菌的世代時(shí)間；第二階段為捕食階段（捕食反應(yīng)器），促進(jìn)原、后生動(dòng)物的生長(zhǎng)。在第二階段中為了保持一定量的原、后生動(dòng)物的生長(zhǎng)，要求污泥齡長(zhǎng)于水力停留時(shí)間。該階段可以利用生物膜法工藝或膜生物反應(yīng)器達(dá)到要求。兩階段法中第一階段使細(xì)菌能夠在分散的狀態(tài)下更有效地降解有機(jī)物。XHuang等人[28]研究了紅斑顠體蟲、蚤狀溞、顫蚓和卷貝四種微型動(dòng)物對(duì)污泥的減量作用，其污泥減量速率分別達(dá)到0.8，0.18，0.54和0.1gMLSS/mgMacrofauna·d。不同微型動(dòng)物對(duì)污泥減量的比例與微型動(dòng)物種類和體型有關(guān)，較小體型的微型動(dòng)物的減量速率相對(duì)較高，同時(shí)寡毛綱環(huán)節(jié)動(dòng)物的減量速率相對(duì)節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物對(duì)污泥的減量比例要高。Ghyoot等人在第二段用膜作為保持微型動(dòng)物的手段，研究了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)污泥的減量和對(duì)污水的處理效果時(shí)發(fā)現(xiàn)，污水中80%以上的CODcr在第一階段降低的。雖然在第一階段的污泥產(chǎn)率系數(shù)和普通活性污泥法相當(dāng)，但從整個(gè)系統(tǒng)看，污泥的產(chǎn)率系數(shù)大大降低[29]。Rensink等人則是在第二階段采用塑料材料制成的填料來保持蠕蟲等微型動(dòng)物，在對(duì)比試驗(yàn)中，沒有蠕蟲的反應(yīng)器污泥產(chǎn)率系數(shù)是0.4gMLSS/gCODcr，而接種蠕蟲的反應(yīng)器污泥產(chǎn)率系數(shù)是0.16gMLSS/gCODcr，減量效果是明顯的[30]。4結(jié)束語(yǔ)面對(duì)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格和污泥量與日俱增的矛盾，應(yīng)將污泥管理的重心前移到“源頭分流”、“源頭控制”，這將是今后污泥處理發(fā)展的方向。雖然有關(guān)污泥減量的必要性在學(xué)術(shù)上還有爭(zhēng)論（傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為污泥是一種生物能量，沒有必要去研究如何降低生物轉(zhuǎn)化效率），但污泥減量化的研究，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。在今后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，污泥減量化的研究還需要從原理、技術(shù)等方面進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究和比較。一旦有所突破，對(duì)水處理將是一重大的貢獻(xiàn)。參考文獻(xiàn)[1]YuLiu，etal.Strategyforminimizationofexcesssludgeproductionfromtheactivatedsludgeprocess[J].BiotechnologyAdvances，2001，（19）：97-107[2]陳世和.微生物生理學(xué)原理[Ｍ].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1992：95-105[3]J.R.Quayletal.Microbialbiochemistry.England：UniversityParkPress，1979：40-42[4]Rocher，M.，etal.Towardsareductioninexcesssludgeproductioninactivatedsludgeprocesses：biomassphysicochemicaltreatmentandbiodegradation[J].Appl.Microbiol.Biotechnol，1999，51（3）：883-890[5]LowEW，ChaseHA.TheUseofChemicalUncouplesforReducingBiomassProductionduringBiodegradation[J].WaterSciTechnol，1998，37（4-5）：399-402[6]LowEW，ChaseHA，MilnerMG，etal.UncouplingofMetabolismtoReduceBiomassProductionintheActivatedSludgeProcess[J].WaterRes，2000，34（12）：3204-3212[7]ChenGH，MoHK，LiuY.UtilizationofaMetabolicUncouple，3，3'，4'，5-Tetrachlorosal-icylanilide（TCS）toReduceSludgeGrowthinActivatedSludgeCulture[J].WaterRes，2002，36（8）：2077-2083[8]StrandSE,HaremGN,StenselHD.Activated-sludgeYieldReductionUsingChemicalUncouples[J].WaterEnvironRes,1999,71(4)：454-458[9]葉芬霞，陳英旭，馮孝善.化學(xué)解偶聯(lián)劑對(duì)活性污泥工藝中污泥產(chǎn)率的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2003，24（6）：112-115[10]葉芬霞，陳英旭.能量解偶聯(lián)代謝對(duì)剩余污泥的減量化研究[J].環(huán)境科學(xué)于技術(shù)，2005，28（4）：4-5[11]LiuY.BioenergeticsInterpretationontheS0/X0RatioinSubstrate-sufficientBatchCulture[J].WaterRes，1996，30（11）：2766-2770[12]LiuY，ChenGH，PaulE.EffectoftheS0/X0RatioonEnergyUncouplinginSubstrate-sufficientBatchCultureofActivatedSludge[J].WaterRes，1998，32（10）：2883-2888[13]LiuY.EffectofChemicalUncoupleontheObservedGrowthYieldinBatchCultureofActivatedSludge[J].WaterRes，2000，34（7）：2025-2030[14]AbbassiB.Dullsteins.，RabigerN.Minimizationofexcesssludgeproductionbyincreaseofoxygenconcentrationinactivatedsludgeflocs：experimentalandtheoreticalapproach[J].Wat.Res.，2000，34（1）：139-146[15]ChudobaP.chudobaJ.，CapdevilleB.TheaspectofenergeticuncouplingofmicrobialgrowthintheactivatedsludgeprocessOSAsystem[J].Wat.Sci.Tech.，1992，26（910）：2477-2480[16]ChenG.，H.SabyS.，DjaferM.，MoH.K.Newapproachestominimizeexcesssludgeinactivatedsludgesystems[J].Wat.Sci.Tech.，2001，44（10）：203-208[17]MayhewM.，StephensonT.Lowbiomassyieldactivatedsludge：areview.EnvironmentalTechnology[J].1997，18：883-892[18]StrachanL.F.，F(xiàn)reitasdosSantosL.M.，LeakD.J.，LivingstonA.G.Minimisationofbiomassinanextractivemembranebioreactor[J].Wat.Sci.Tech.，1996，34（5-6）：273-280[19]HamodaM.F.，Al-attarI.M.S.Effectsofhighsodiumchlorideconcentrationsonactivatedsludgetreatment[J].Wat.Sci.Tech.，1995，31（9）：61-72[20]AbbassiB.，DullsteinS.，RabigerN.Minimizationofexcesssludgeproductionbyincreaseofoxygenconcentrationinactivatedsludgeflocs：experimentalandtheoreticalapproach[J].Wat.Res.，2000，34（1）：139-146[21]YasuiH.，ShibataM.Aninnovativeapproachtoreduceexcesssludgeproductionintheactivatedsludgeprocess[J].Wat.Sci.Tech.，1994，30（9）：11-20[22]SakaiY.，F(xiàn)ukaseT.，YasuiH.，ShibataM.Anactivatedsludgeprocesswithoutexcesssludgeproduction[J].Wat.Sci.Tech，1997，36（11）：163-170[23]KamiyaT，HirotsujiJ.NewCombinedSystemofBi