污泥减量技术的研究及其应用_魏源送
污泥减量化技术研究进展及发展趋势
●Vol.34,No.22016年2月中国资源综合利用China Resources Comprehensive Utilization污泥减量化技术研究进展及发展趋势刘禹龙,韦新东,赵玉鑫(吉林建筑大学市政与环境工程学院,长春130118)摘要:剩余污泥的大量产生是活性污泥法处理废水工艺在实现高效净水的同时存在的负面因素,剩余污泥处置制约着活性污泥的更大规模化发展。
针对这一问题,涌现出了许多取得良好剩余污泥处置效率的方法。
其中部分技术已经应用于实际的污水处理工艺流程中,对部分污泥处理处置技术进行了归纳,并对污泥减量化技术未来的发展方向进行了预测。
关键词:污泥减量化技术;污泥处理处置;研究进展中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1008-9500(2016)02-0040-04Research Progress and Development Trend on SludgeReduction TechnologiesLiu Yulong ,Wei Xindong ,Zhao Y uxin(Jilin Architecture And Civil Engineering Institute ,The Institute of Municipal and Environment Engineering ,Changchun 130118,China )Abstract :Along with the high efficiency of the bio-sludge wastewater treatment method ,the excess sludge has become the negative factor.The way dealing with the excess sludge limits the large-scale developmentof the bio-sludge method.In order to solve this problem ,many solutions have been put forward.Some of the solutions have been used in the real wastewater treatment process.This paper makes a summary about the sludge reduction methods ,meanwhileforecasts the future development of the sludge reduction methods.运藻赠憎燥则凿泽:sludge reduction technology ;sludge disposal ;research progress据统计,全世界每天因废水污染问题死亡的人数达到14000人。
污泥减量菌剂的筛选及减量效果的小试研究
污泥减量菌剂的筛选及减量效果的小试研究王慧荣;韦彦斐;梅荣武;李明智【期刊名称】《工业水处理》【年(卷),期】2014(000)008【摘要】筛选出产淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶的菌株，对城镇污水处理厂的活性污泥进行摇瓶减量试验。
结果表明：采用单菌株处理时，产蛋白酶菌株对污泥减量的效果最好，培养第3天减量效果最高达到15.3%，纤维素酶降解菌的减量效果最差，只有4.7%。
采用复配菌株处理，蛋白酶菌株、淀粉酶菌株、纤维素酶菌株体积比为7∶2∶1时，培养第3天减量效果最高达到16.4%。
单菌株和复配菌株在试验第3天都达到最高的减量效果，第4天分别下降为12.1%、9.4%，总体来看复配菌株的减量效果比单菌株减量效果好。
【总页数】4页(P25-28)【作者】王慧荣;韦彦斐;梅荣武;李明智【作者单位】浙江省环境保护科学设计研究院，浙江环科环境研究院有限公司，浙江杭州310011;浙江省环境保护科学设计研究院，浙江环科环境研究院有限公司，浙江杭州310011;浙江省环境保护科学设计研究院，浙江环科环境研究院有限公司，浙江杭州310011;浙江省环境保护科学设计研究院，浙江环科环境研究院有限公司，浙江杭州310011【正文语种】中文【中图分类】TU992.3【相关文献】1.复配优势菌用于污水处理及污泥减量的研究 [J], 王艳红;田永淑;孙俊芹2.代谢解偶联剂四氯水杨酰苯胺的污泥减量性能和机理研究 [J], 韦学玉;刘志刚;张孝忠;王晓菊;徐晓平3.微生物菌剂用于污水厂剩余污泥减量的研究 [J], 刘巍;蒲文晶;钟大辉;苗磊;杨晓明;吕利民;庄立波4.微生物菌剂在线污泥减量的生产性应用研究 [J], 谢慧芳;张晋华;辛文力;胡灿洋;严梅;张青;贺启环;周建成5.复合菌剂用于膜生物反应器的污泥减量试验研究 [J], 香杰新;蔡勋江;范洪波;吕斯濠因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
污泥减量化技术的研究进展
污泥减量化技术的研究进展摘要：从现阶段国内外污泥处理与处置在环境和经济方面存在的问题出发,阐明了研究污泥减量技术的紧迫性。
根据生物处理工艺中影响剩余污泥产生的可能途径,将污泥减量技术分为降低细菌合成量的解偶联技术、增强微生物利用二次基质进行隐性生长的各种溶胞技术、利用食物链作用强化微型动物对细菌捕食的技术,介绍了各种技术的研究现状, 并比较了减量效果和优缺点。
关键词：生物处理污泥减量解偶联隐性生长微型动物捕食污水生物处理中产生的大量的剩余污泥通常含有相当量的有毒有害物质(如寄生虫卵、病原微生物、重金属) 及未稳定化的有机物,如果不进行妥善处理与处置,将会对环境造成直接或潜在的污染。
而目前对剩余污泥的处理与处置,存在有效性和经济性两方面的问题:首先,尚无一种可以推而广之同时对环境无污染的有效方法;其次,各种污泥处理处置方法需要的资金巨大,如在欧美,污泥处理基建费用占污水处理厂总基建费用的比例高达60 % —70 %[1]。
而另一方面,随着城市生活污水处理量和处理率的增加,污泥产生量也将急速增加。
目前我国城市污水年排放量已经达到414 亿m3 ,二级处理率达到15 %, 污泥产生量大约为1500 万t/ a 左右(按含水率97 % 计) 。
按照我国城市污水处理厂的建设规划,2010 年,我国城市污水的处理量和处理率都将增加,污泥年产量也将相应增加到现在的5 倍[2]。
显而易见,污泥的处理与处置将成为环境领域的一大难题。
污泥减量技术正是在这一背景下应运而生的。
所谓污泥减量技术,是指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。
根据生物处理工艺中微生物代谢特性,剩余污泥的产量与微生物利用有机物合成自身的作用、内源呼吸作用以及微型动物对细菌捕食作用有关。
前一部分使剩余污泥的量增加,后两部分使剩余污泥的量减少。
为此,减少剩余污泥的产量可能通过以下途径来实现: (1) 降低细菌的净合成量; (2) 增加生物体的自身氧化速率; (3) 增强微型动物对细菌的捕食。
污泥减量技术的研究及其应用（一）
⽬前，剩余污泥的处理与处置已成为污⽔处理⼚⼀个令⼈头痛的问题，其费⽤占到污⽔处理⼚总运⾏费⽤的25%～40%，甚⾄⾼达60%［1］。
1.于隐性⽣长的污泥减量技术 微⽣物对有机碳的新陈代谢⼀⽅⾯将其转化为CO2，另⼀⽅⾯将其转化为⽣物体。
当⽣物体中的有机碳也可作为微⽣物的底物并重复上述新陈代谢时，那么污泥的产⽣量就会减少。
因此，微⽣物基于⾃⾝细胞溶解产物的⽣长⽅式称之为隐性⽣长［2、3］。
隐性⽣长的污泥减量技术有两种不同的形式：⽣物体的⽣物降解和培养捕⾷细菌的⽣物体。
1.1.物体的⽣物降解 ⽣物体的⽣物降解关键在于微⽣物细胞的溶解。
⽬前有⼏种⽅法促进微⽣物的细胞溶解：降低F/M⽐例（提⾼污泥浓度），增加污泥龄，提⾼温度和采⽤臭氧［1、4、5］。
这⼏种⽅法既可单独使⽤，⼜可综合使⽤。
Rocher等研究和⽐较了热处理、酸和碱对活性污泥中细菌（Alcaligenes eutrophus）之细胞破裂的影响，结果表明：在pH=10和60 ℃培育20min，细胞溶解和⽣物降解最稳定；采⽤该⽅法的污泥产率是常规活性污泥法的38%～43%［2］。
微⽣物优先满⾜它们的能量维持需求，然后是⽣产新的⽣物体。
在底物限制的情况下，Low等进⾏的⼩试结果表明：污泥浓度的升⾼会导致污泥产量的减少，例如，污泥浓度从3g/L升⾼⾄6 g/L时，污泥产量减少12%；从1.7 g/L升⾼⾄10.3 g/L时，污泥产量减少44%［6］，但污泥浓度的升⾼还受其他因素的影响，如氧的传质速率和底物的溶解度。
污泥负荷和溶解氧浓度也影响剩余污泥的产量，⼩试表明：当污泥负荷为1.7 kgBOD5/（kgMLSS.d），溶解氧浓度从2 mg/L增加到6 mg/L时，剩余污泥产量减少了25%；当溶解氧浓度为2 mg/L，污泥负荷从1.7 kgBOD5/（kgMLSS.d）降低到0.217 kgBOD5/（kgMLSS.d）时，剩余污泥产量减少了26%［7］。
污水生化处理中污泥减量技术的应用
污水生化处理中污泥减量技术的应用摘要为了满足污水生化处理的相关要求，需要加强对各种处理技术的合理运用，促使污水中的含泥量能够控制在合理的范围内，有效处理污泥减量问题。
因此，需要加强对污泥减量技术的深入理解，不断扩大这种技术在污水生化处理中的实际应用范围，最大限度地满足实际生产活动的各种需求。
基于此，本文将对污水生化处理中污泥减量技术的应用进行必要地探讨，以便为相关的研究工作开展提供必要的参考信息。
關键词污水；生化处理；污泥减量技术；应用范围根据《“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》数据，目前我国污水处理能力为1.2476×108t/d，到2015年将增长到1.7045×108t/d，同时全国污水处理设备的平均运行负荷率84%左右。
到2015年末，我国脱水污泥年产量超过2.6×107t，预计到2020年污泥产量将突破年6000万吨，大量未稳定处理的污泥已成为城市污水处理厂的沉重负担。
据估算，整个污水厂投资及运行费用的25%～65%用于污泥的处理与处置，这不仅大大增加了污水处理厂的生产成本，影响着实际的经济效益，如果不能得到有效处理，还会对环境造成二次污染。
1 污水处理中污泥溶胞技术的应用根据生化处理的原理可知，污水中有机碳的降解是对通过微生物的分解代谢和合成代谢作用来完成的，最终转化成二氧化碳与生物体。
在具体的处理过程中，生物体内中的有机碳能够将微生物的底物利用新陈代谢的方式进行处理，从而间接地减少了污泥产生量。
可靠的污泥溶胞技术主要是指利用热化学、生物氧化等多种方法，在生化处理中对湿污泥絮体进行分解，加快了污泥中微生物细胞的溶解速度的技术[1]。
具体表现在以下方面：1.1 科学的臭氧接触技术作为一种重要的污泥减量技术，臭氧接触法的合理运用，有利于增强污水生化处理中污泥减量的实际作用效果，逐渐减少污泥，促使污泥减量问题能够得到有效的解决。
污水生化处理中运用臭氧接触法实现污泥减量的主要流程为：将污水中所要处理的污泥一部分回流到曝气池，其余的通过臭氧的作业进行必要地处理，将得到的产物回流到指定的位置。
污水处理厂污泥减量技术应用分析
环保技术认CN35-1272/TK 1污水处理厂污泥减量技术启用分析赵宇翔(深圳北控创新投资有限公司广东深圳518117)摘要多数污水处理厂采用活性污泥技术对污水进行处理，会产生大量的剩余污泥，这是当前环境工程的重大难题_就污水处理厂污泥减量技术应用展开分析，并利用延长生物池泥龄和投加酶制剂两种方法结合，最终实现污水厂内污泥减量化，为后续污水处理污泥减量化奠定理论基础。
关键词污水处理厂污泥减量应用中图分类号：X703 文献标识码：A文章编号：1672-9064(2017)04-075-03污水处理技术多种多样，当前应用最为广泛污水生物处 理技术就是活性污泥法，该项技术应用较为成熟，工艺种类 多，污水处理效果极高，但该种处理方法会产生较多污泥，处 置污泥不仅会造成二次污染，还会导致成本骤增。
基于污泥 减量技术的出现，在污水产生过程中降低污泥产量，从根本 上解决污水厂污泥处理难题。
,1污泥减量技术现状所谓污泥减量及数就是采用物理及化学方法，在确保污 水处理厂自身生物处理系统运行效果不降低基础上降低污 水产生污泥量的技术。
生物处理工艺中具有众多微生物代 谢特性，污泥产量与微生物作用以及其对细菌捕食情况有 关。
由此可见降低污泥量可从以下几个途径人手。
①降低细 菌净合成量;②增加生物体自身氧化率;③提高微生物对细 菌捕食作用[2】s当前污泥减量技术主要有2类：为剩余污泥 减量和对已产生的污泥量迸行减少#第1种污泥减量常见工 艺有主要有臭氧、热水解、超声波、微型动物捕食等，第2种 污泥减量常见工艺主要有厌氧消化、干化、堆肥化等[3。
2污泥减量技术试验材料及方法通过污泥减量技术试验对污泥减量技术展开研究@2.1实验材料试验所用材料取自某污水处理厂二级生化池配水弁，该 实验材料水质情况见表l[4]a表1水质情况表mg/L pH NH3COD b o d56 ~912 ~20250 -500100-180试验中所用污泥取自某污水处理厂生化系统好氧池，该 污泥浓度在4〜6g/L范围内。
污水处理中的污泥减量新技术研究
污水处理中的污泥减量新技术研究摘要：传统的污水处理技术主要采用活性污泥去除法，但会产生大量剩余污泥，通过采用污泥减量新技术可以解决这一问题。
本文将对污水处理技术进行总体介绍，并详细分析污泥减量新技术的应用，包括微生物处理技术、解偶联处理技术、强化隐性生长处理技术和微型动物处理技术等。
关键字：污水处理；污泥减量；技术创新前言：传统污水处理厂采用的活性污泥处理技术经过100多年的研究和应用，技术体系已经较为成熟，但由于其剩余污泥量大的问题无法得到根本性解决，处理不当会引发二次环境污染问题。
因此，传统污水处理技术正逐渐被污泥减量新技术所取代，发挥技术创新的优势，不仅可以提高污水处理效率，避免产生二次污染物，还能够有效降低污水处理成本。
一、污水处理技术概述在日益严峻的生态环境压力下，污水处理技术的研究与应用受到了世界各国的广泛关注。
目前在污水处理厂使用较多的活性污泥处理技术，处理后的剩余污泥含有病原菌和重金属等有害物质，如果处理不当，会造成二次污染，严重威胁排放地的人类健康。
而且活性污泥处理技术的运行费用较高，占污水处理厂总投资费用的30%~50%左右。
针对这一问题，关于污水处理技术的研究逐渐向无害化、减量化方向发展。
由此诞生了污泥浓缩、脱水和稳定化处理等方法。
这些处理方法各有优缺点，相比之下，基于污泥源头治理思想的污泥减量新技术更具优势，能够在同等处理效果下，降低污水处理成本，同时减少产生的污泥量。
这些污泥减量新技术包括微生物强化技术、固化技术、微型动物处理技术、解偶联技术等，分别通过不同机制，减少污泥产生量，同时降低污泥中的有害物质含量[1]。
二、污水处理中污泥减量新技术的应用（一）微生物处理技术微生物处理技术在污水处理中的应用主要表现在微生物强化技术和固化技术两个方面。
其中，微生物强化技术是指在污泥生化处理系统中，加入高效酶或微生物，加快微生物的代谢活动，实现去除污染物的目的。
在应用微生物强化技术时，要考虑添加的减量菌剂对土著微生物具有一定的包容性，同时满足工艺处理要求。
污泥减量技术及解偶联剂的应用
App lication of uncoup ler and activated sludge redu ction technologies AN X iao w en , ZHANG Chun hua
( Co llege of L ife Science , D alian N ationalit ies U n iversity , D al ian 116600, Ch ina)
. 污泥的最终处置方法主要有卫生填埋和土地利用 . 污泥的卫生填埋始于 20 世纪 60 年代 , 已发展成为一项比较成熟的污泥处置技术, 具有投资少、 成
[ 3]
本低、 容量大等优点, 但是也存在着因雨水的侵蚀和冲刷 , 污泥中含有的各种有毒有害物质渗入地下 , 对 地下水及土壤造成二次污染 . 近年来污泥填埋处置占污泥处置量的比例越来越小. 污泥的土地利用主要是堆肥, 利用污泥中含有的有机质和氮、 磷、 钾等营养物质. 堆肥是利用污泥的 微生物进行发酵的过程, 利用微生物群落在潮湿环境下能将多种有机物氧化分解并转化为类腐殖质类. 类腐殖质是一种品质优良的有机复合肥或可生产有机菌肥
解偶联就是从能量上对微生物的合成进行控制使微生物氧化底物所获得的能量不用于合成微生物的细胞即底物被氧化时不出现大量的atp被合成或者即使被合成也以其它的方式被迅速释放而不用于微生物细胞的合成也就是在分解代谢完成后控制合成代谢开始从而限制了细胞的形成
第 26 卷 第 4期 2005年 8 月
大 连 大 学 学 报 JOURNAL O F DAL IAN UN IVERS ITY
第 4期
安晓雯等 : 污泥减量技术及解偶联剂的应用
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1 . 2 生物技术 生物技术就是利用微生物的捕食作用、 消化作用来减少污泥量的方法. ( 1) 生物捕食 从生态学看 , 系统的食物链越长 , 能量消耗越大 , 用于合成生物体的能量越少 , 最终形成的总生物量 也就越少. 因此通过延长食物链或者加强食物链中微生物的捕食作用 , 都能达到减少污泥产量的目 的 . 另外, 直接利用微生物对污泥的捕食和消化作用 , 在减少污泥产量的同时增加污泥的溶解性 , 以达到 污泥减量. ( 2) 降低微生物合成量 通过解偶联作用 , 使微生物在保持正常的分解代谢的同时 , 减缓合成代谢 的 速 度 , 减 少 剩 余 污 泥 产量. 此外, 还有交替好氧 t io n T i m e)等方法 . 厌氧法 ( OSA: Ox id Settling Anaerob ic ) 、 提高污泥停留时间 ( SRT: S lu dge Reac
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述评与讨论污泥减量技术的研究及其应用魏源送, 樊耀波(中国科学院生态环境研究中心水污染控制研究室,北京100085) 摘 要: 对当前隐性生长和解偶联生长的两大类污泥减量技术进行了详细介绍,前者包括生物体的生物降解和生物捕食,而后者主要是利用化学解偶联剂影响微生物的新陈代谢。
污水好氧处理的污泥减量技术有两点不足:需氧量的增加导致曝气费用的上升,营养物的释放影响出水水质。
长期运行产生的生物适应将给解偶联剂的使用带来负面影响。
关键词: 剩余污泥; 污泥减量; 隐性生长; 解偶联中图分类号:X703 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2001)07-0023-04 目前,剩余污泥的处理与处置已成为污水处理厂一个令人头痛的问题,其费用占到污水处理厂总运行费用的25%～40%,甚至高达60%[1]。
1 基于隐性生长的污泥减量技术微生物对有机碳的新陈代谢一方面将其转化为CO2,另一方面将其转化为生物体。
当生物体中的有机碳也可作为微生物的底物并重复上述新陈代谢时,那么污泥的产生量就会减少。
因此,微生物基于自身细胞溶解产物的生长方式称之为隐性生长[2、3]。
隐性生长的污泥减量技术有两种不同的形式:生物体的生物降解和培养捕食细菌的生物体。
1.1 生物体的生物降解生物体的生物降解关键在于微生物细胞的溶解。
目前有几种方法促进微生物的细胞溶解:降低F/M比例(提高污泥浓度),增加污泥龄,提高温度和采用臭氧[1、4、5]。
这几种方法既可单独使用,又可综合使用。
Rocher等研究和比较了热处理、酸和碱对活性污泥中细菌(Alcaligenes eutrophus)之细胞破裂的影响,结果表明:在pH=10和60℃培育20min,细胞溶解和生物降解最稳定;采用该方法的污泥产率是常规活性污泥法的38%～43%[2]。
微生物优先满足它们的能量维持需求,然后是生产新的生物体。
在底物限制的情况下,Low等进行的小试结果表明:污泥浓度的升高会导致污泥产量的减少,例如,污泥浓度从3g/L升高至6g/L时,污泥产量减少12%;从1.7g/L升高至10.3g/L时,污泥产量减少44%[6],但污泥浓度的升高还受其他因素的影响,如氧的传质速率和底物的溶解度。
污泥负荷和溶解氧浓度也影响剩余污泥的产量,小试表明:当污泥负荷为1.7kgBOD5/(kgM LSS·d),溶解氧浓度从2mg/L增加到6mg/L时,剩余污泥产量减少了25%;当溶解氧浓度为2mg/L,污泥负荷从1.7kgBOD5/(kgM LSS·d)降低到0.217kgBOD5/ (kgM LSS·d)时,剩余污泥产量减少了26%[7]。
1991年,在膜生物反应器(Membrane Bioreac-to r,M BR)处理生活污水的小试中,Chaize和Huyard 首次研究了MBR对污泥产率的影响。
在SR T为50d和100d时,污泥产量大大减少,他们认为这是低F/M比值和较长污泥龄的结果。
MBR处理生活污水的中试研究表明,当M LSS高达40～50g/L 和污泥完全截留(SR T※∞)时,几乎不产生污泥。
由于细胞壁的生物降解是微生物隐性生长的速率控制步骤,故可采取不同的物理、化学方法促进细胞壁的生物降解。
Canales等在MBR处理生活污水的小试研究中加入了一个热处理过程(图1),研究表明:污泥活性和污泥产率随着污泥龄的增长而降低;当污泥经过热处理(90℃,停留时间3h)后,几乎100%的细胞被杀死并引发了细胞的部分溶解,促进了微生物的隐性生长,从而减少了60%的污泥 中国给水排水2001Vol.17 CHINA WATER&WAS TEWATER No.7产量,污泥产率为0.17kgM LSS /kgCOD 。
高温好氧消化(55～60℃)是近几年兴起的一种高浓度、高温废水处理技术,它的污泥产率范围为0.05～0.13kg TSS /kgCOD ,然而其投资和运行费用高,细菌结团性差并产生大量的泡沫[5]。
图1 MB R 处理生活污水的工艺流程图1994年,Yasui 等开发了一种新型的污泥减量技术:在常规的活性污泥法中用臭氧处理部分回流污泥,促进细胞的溶解,从而使之减少或零排放剩余污泥(见图2)。
图2 臭氧接触的污泥减量技术采用该方法进行小试、中试和10个月的工业化规模(曝气池为1900m 3,有机负荷为550kgBOD 5/d )的处理制药废水试验,基本上达到了零排放剩余污泥。
为达到零排放剩余污泥,回流污泥量应是预计污泥弃置量的3.3倍,臭氧量为0.015kgO 3/kgSS ,臭氧接触器为连续逆流操作。
费用分析表明,该方法的污泥处理费用是常规活性污泥法的47%。
Sakai 等采用该方法进行了9个月的城市污水处理试验(处理规模为440m 3/d ),减少的剩余污泥量与进入臭氧接触器的污泥量和臭氧量有关,当臭氧量为0.034kgO 3/kgSS 和回流污泥量是剩余污泥量的4倍以上时,没有剩余污泥排放。
但他们的研究也存在不足:臭氧浓度几乎不变,未进一步探讨臭氧浓度与污泥减量的关系以及如何改进臭氧接触器的操作条件;没有研究臭氧对污泥减量和控制污泥膨胀的影响。
为此,Kamiya 等采用臭氧间歇处理人工配制废水(小试),结果表明:该方法可减少40%～60%的剩余污泥排放量;同等臭氧剂量下,高臭氧浓度间歇操作优于低臭氧浓度连续操作;臭氧能减少剩余污泥排放量和提高剩余污泥的沉降性能。
但该方法需要进一步研究,如确定最小臭氧量、臭氧与污泥的接触时间、详细的费用分析和大规模的实际应用。
虽然臭氧能减少剩余污泥的排放量,对硝化和反硝化没有抑制作用,但不能去除废水中的营养物(NO -3-N 、PO 3-4-P )。
1.2 生物捕食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)的传递过程中发生损失。
因此,理想状况下应该是能量损失总量最大和生物产生量最小[8],也就是说,食物链越长,能量损失越大,那么用来合成生物体的能量越少。
所以,减少生物量的另外一个方法是根据生态原理,在食物链中极大地促进捕食细菌的生物体生长。
原生动物是活性污泥中最常见的细菌捕食者,可分为游离型、爬行型和附着型三种,约占生物体总量的5%,其中70%的原生动物是纤毛虫(Ciliate );后生动物通常为线虫和轮虫。
有几个因素影响原生动物捕食细菌:纤毛虫大小、停留时间(考虑到纤毛虫的最大生长速率)、细菌状况(密度、死活)和进水的BOD 。
在常规活性污泥法中,生物处理在一个曝气池中进行,由于微生物群的复杂性,原生动物和后生动物的存在抑制了分散细菌的生长,但有利于结团细菌或成膜细菌的生长(它们不易被捕食者掠夺),这意味着在常规活性污泥法中产生的大部分细菌不能被捕食者消灭,从而导致污泥产率高。
因此,为了克服常规活性污泥法微生物的选择压力,目前最常用的是两段法,第一阶段为分散细菌阶段,目的是促进分散细菌(Dispersed bacteria )的生长。
该阶段具有如下操作特点:曝气、完全混合、生物体不滞留和污泥龄很小,它的关键设计参数是水力停留时间(HR T )等于固体停留时间(SR T ),水力停留时间必须足够长以避免冲走分散细菌,又必须足够短以防止细菌结团和捕食者的生长,该阶段的反应器为恒化器(Chemostat )。
第二阶段为捕食者阶段,目的是促进原生动物和后生动物的生长,其特点是污泥龄较长,该阶段的反应器可为活性污泥、生物膜或膜生物反应器等。
Ratsak等采用两段法进行了纤毛虫(Tetrahy-mena Pyriform is)捕食细菌(Pseudomonas Fluo-resc ens)的小试研究,发现其生物体产生量比没有纤毛虫捕食的减少了12%～43%。
Lee和Welander 进行了类似的研究,第二段设计为生物膜反应器,原生动物和后生动物可减少生物体产生量的60%～80%。
采用两段法处理5种不同制浆和造纸废水,第二阶段采用活性污泥和生物膜反应器(悬浮填料和固定填料),小试结果表明,常规活性污泥法的污泥产率为0.2～0.4kgSS/kgCOD,而两段法的污泥产率为0.01～0.23kgSS/kgCOD,其中固定填料的生物膜反应器污泥产率最低。
Rensink和Rulkens 在一个装有填料的活性污泥中试系统中,接种后生动物—Tubificidae蠕虫,污泥产率从不接种蠕虫的0.4kgM LSS/kgCOD降到接种蠕虫的0.15 kgM LSS/kgCOD。
王宝贞采用固体填料增加原生动物和后生动物在曝气池中的数量,小试表明浸没式生物膜的剩余污泥产量是常规活性污泥法的1/10～1/5[9]。
Ghy oo t和Verstraete采用两段法处理人工配制废水,第二阶段分别采用浸没式膜生物反应器和活性污泥反应器,并对这两种工艺进行了比较,在相同的SR T和有机负荷下,两段M BR法的污泥产率比两段活性污泥法的低20%～30%,但前者出水的溶解性氮、磷高于后者,并且两段M BR法的硝化能力有明显的降低。
张绍园采用两段抽吸浸没式膜生物反应器处理生活污水,发现有蠕虫(Worm)存在时,其污泥产率低于常规活性污泥法污水处理系统;当蠕虫浓度保持100个/m L以上时,污泥产率为0.1kgSS/kgCOD,约为常规活性污泥法的1/ 4;蠕虫对高污泥浓度的膜生物反应器的处理效果无太大影响,在蠕虫繁殖高峰,有一定的氮、磷释放。
上述研究表明,两段法适于不同废水的处理,但存在两点不足:①氧消耗量的增加导致曝气费用上升;②营养物的释放影响出水水质。
2 基于解偶联生长的污泥减量技术三磷酸腺苷(ATP)是键能转移的主要途径,是能量转移反应的中心(图3)。
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(Uncou-pled grow th)。
Russel和Cook对解偶联的定义是:化学渗透氧化磷酸化作用不能产生以ATP为形式的最大理论能量,即解偶联的氧化磷酸化作用[10]。
这表明ATP在分解代谢中的产生速率大于其在合成代谢中的消耗速率,这样便会减少生物体的产生量。
图3 分解代谢和合成代谢的关系示意图微生物从厌氧过程转移到好氧过程会发生解偶联新陈代谢,并且其产率系数会降低,据此,Chudo-ba等设计了一个OSA(Oxic-Settling-Anaerobic)小试系统处理人工配制废水(图4),并将其与常规活性污泥法进行比较,前者和后者的污泥产率分别是0.13～0.29和0.28～0.47kgSS/kgCOD[5]。