作為污水處理過程中的副產(chǎn)物，剩余污泥的產(chǎn)量隨著國家污水排放標準的提高以及新建污水處理廠的數(shù)量的增加而增加，大量的剩余污泥將增加污水處理廠的運行費用和污泥的處理、處置費用，同時也會對自然環(huán)境帶來二次污染問題。針對以上存在的問題，國內(nèi)外學者提出了污泥原位減量法，即在污水處理過程中使產(chǎn)量減小，因此污泥原位減量與污泥的后續(xù)減量法相比具備很多的優(yōu)勢，其中最大的優(yōu)勢是在源頭減少剩余污泥的產(chǎn)量，降低污泥后續(xù)處理及處置費用。近年來國內(nèi)外學者從不同角度對污泥原位減量技術(shù)的機理進行了研究，其主要分為溶胞-隱形生長、解偶聯(lián)代謝、內(nèi)源代謝、微生物捕食等四種污泥減量技術(shù)。
1 溶胞-隱形生長
溶胞-隱形生長是指微生物細胞衰亡后，胞內(nèi)物質(zhì)(含碳有機物及營養(yǎng)物質(zhì))通過溶胞釋放到系統(tǒng)中，一部分被活細胞增長的再利用，另一部分作為呼吸代謝產(chǎn)物被釋放從而實現(xiàn)污泥減量的過程。整個過程包括溶胞與隱形生長兩個階段，其中溶胞階段為限制階段，其效率決定污泥產(chǎn)率的大小，在隱形生長階段，微生物利用生長的底物包括自產(chǎn)與原有兩種，在污水中難以區(qū)分。通過一些外部處理技術(shù)可以引起溶胞現(xiàn)象，影響后續(xù)的隱形生長過程，達到污泥原位減量的目的，基于該機理的污泥原位減量技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，其中溶胞方法包括物理法、化學法和生物法。
藍王誠[3]利用高壓均質(zhì)技術(shù)對污泥進行溶胞處理，剩余污泥排放量減少了 42.4%。Yasui H等人使用臭氧對剩余污泥進行氧化處理效果進行研究，研究表明在臭氧劑量為 0.15mgO3/mgTSS，COD 負荷為 550kg/d，當處理污泥量是預(yù)期污泥減少量的 3.3 倍時，污泥減量率為 100%。王敏等人利用多功能微生物菌劑對污泥減量效果進行研究，研究表明當微生物菌劑投加量為處理水量的 0.01%，投加頻率為 1 次/月，運行時間為 78d，污泥減量率為 89.18%。
利用物理法進行污泥減量效果較好，但是存在能耗較高，設(shè)備耗損快，污泥沉降性惡化等問題，而利用化學氧化技術(shù)會產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，污泥沉降性能變差。生物法強化溶胞過程的優(yōu)勢不易產(chǎn)生二次污染、污染物去除效果較好，但菌劑的價格過于昂貴。
2 解偶聯(lián)代謝
微生物通過底物氧化(異化作用)將底物轉(zhuǎn)化為能量和代謝基質(zhì)，其中產(chǎn)生的能量用于維持自身生命活動以及細胞合成(同化作用)，而代謝基質(zhì)通過同化作用合成新的微生物個體。在異化作用和同化作用中 ATP 作為能量傳遞的媒介發(fā)揮重要作用。
ATP 分解為 ADP 和 P 的過程中釋放的能量用于同化作用及維持細胞生命活動。在特殊情況下，異化作用和同化作用之間的能級差被擴大，異化作用產(chǎn)生能量大部分用于維持微生物生命活動以熱量的形式散失，而用于同化作用的所必須的能量被減少，致使微生物的產(chǎn)率降低，污泥產(chǎn)量減少，這種現(xiàn)象稱為解偶聯(lián)代謝。該方法旨不影響污水中污染物去除效果的的基礎(chǔ)下，通過解偶聯(lián)作用將用于細胞合成的能量降低，減少污泥產(chǎn)量。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
投加解偶聯(lián)劑是實現(xiàn)解偶聯(lián)代謝最容易的方法，在解偶聯(lián)劑的研究中最多的是苯酚類化合物及其衍生物，如 2，4-二硝基苯酚(DNP)、對-硝基苯酚(p -NP)、2，4，5 - 三氯苯酚(TCP) 等。 CHEN GW發(fā)現(xiàn) DNP 在 10mg /L 或更低時，可以顯著降低污泥產(chǎn)量和相對比生長速率，向 SBR 工藝中投 5.0mg/L DNP，運行時間 30d，污泥減量效率為 21%。張斌[9]利用 OSA 工藝評估污泥減量效果，當水溫為 40℃，污泥濃度為 11000mg/L，水力停留時間為 11h，OSA 工藝的污泥產(chǎn)率系數(shù)(Yobs)比傳統(tǒng)活性污泥工藝降低了 58%。解偶聯(lián)劑不利于長期使用，易生成難降解、有毒性的有機物，同時會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。OSA 工藝結(jié)構(gòu)簡單更便于新舊污水處理廠的建設(shè)與改造，但在厭氧階段，低 ORP 值會導致出水的 PO -的濃度增加，同時增強硫酸鹽還原菌的活性，大量的H2S 易回流至污泥系統(tǒng)中影響污染物處理效果。
1 內(nèi)源代謝
當外源基質(zhì)充足時，微生物氧化降解外源基質(zhì)獲得的能量將用于維持自身生命活動和細胞合成。當外源基質(zhì)匱乏時，微生物氧化降解內(nèi)源基質(zhì)(如細胞內(nèi)儲存的糖原、多羥基烷酸酯、PHA 等基質(zhì))來提供細胞維持自身生命活動所需的能量，而且此部分能量不用于細胞合成，這種在外源基質(zhì)匱乏時不進行細胞合成而耗能維持生存的狀態(tài)稱為內(nèi)源代謝[10]。通過提高微生物活性，可以提高微生物維持生存所需能耗，減少用于微生物用于繁殖的能量，降低污泥產(chǎn)量。通過 MBR反應(yīng)器可以為微生物提供附著空間，并為其提供充足的氧氣用于生長繁殖，同時便于提高SRT 和污泥濃度等運行參數(shù)，有利于微生物的內(nèi)源代謝，實現(xiàn)污泥減量。
基于內(nèi)源代謝機理的污泥原位減量效果較好，理論上可以實現(xiàn) 100%污泥減量率，但設(shè)備的投資成本以及污染等問題并沒有很好的解決，因此限制了該工藝的大規(guī)模使用。
2 微生物捕食
污水生物處理工藝實質(zhì)上是由細菌和微型動物組成的復雜生態(tài)系統(tǒng)，污水中的有機物被細菌分解，將獲得的能量用于新陳代謝，而細菌又被更高級的原生/后生動物所捕食。當微生物在捕食與被捕食的過程中，系統(tǒng)中生物總量減少，同時隨著食物鏈的延長，營養(yǎng)級發(fā)生轉(zhuǎn)變，能量以熱量和排泄物的形式流失也越大，從而降低了微生物增殖量，實現(xiàn)污泥減量。微生物捕食污泥原位減量技術(shù)主要是利用原生動物與后生動物捕食懸浮液中的細菌導致食物鏈中的能量損失，從而實現(xiàn)污泥產(chǎn)量的減少。Wei等人提出了將捕食反應(yīng)器與傳統(tǒng)活性污泥工藝的組合工藝，通過接種正顫蚓和蠕蟲對細菌進行捕食，預(yù)處理污泥產(chǎn)量低于未添加蠕蟲的反應(yīng)器 48%-59%，同時具有良好的污泥沉降性能。微生物的捕食方式是非定向的，一些硝化菌可能被捕食，從而影響氮的去除效果，所以要實現(xiàn)大規(guī)模的推廣運行，仍需進一步深入研究。
結(jié)語
(1)基于不同污泥減量機理所產(chǎn)生的污泥減量技術(shù)，雖取得良好的污泥減量效果，但存在技術(shù)上的不足，仍需進一步完善。
(2)生物溶胞技術(shù)可以保證不影響污染物的去除效能以及污泥性狀的基礎(chǔ)上實現(xiàn)污泥減量，應(yīng)該是未來重點考慮的原位減量技術(shù)。
(3)基于不同污泥減量機理的聯(lián)合污泥減量技術(shù)可以取得較好的污泥減量效果。(來源：吉林建筑大學市政與環(huán)境工程學院)
