跟着污水污泥处置量的不断添加以及愈加严格的污水污泥排放规范的公布，传统的污泥处置处置办法不能彻底处理污泥的未来疑问，大家开端由污泥的结尾办理转向“源头操控”，因而污水处置进程污泥减量技能得到了广泛的研讨，而且某些技能已成功使用在大型污水处置厂内。对于近几年研讨和使用较多的污泥减量技能，经过对减量机理和作用的剖析可知，单独的减量单元都存在必定的坏处，需求与其他技能单元优化组合；一些技能的减量作用不仅仅由一种机制导致，而是由多种机理概括作用；污泥减量进程中存在氮、磷去掉率低的对立，养分元素的归趋尚不清晰，这些将变成往后污泥进程减量技能研讨的热门和难点。

前语

中国约80%的城市污水处置厂选用活性污泥法，其污泥产值已达1500 万t /a（含水率为97%） 以上，并以每年大概10%的速度添加。因为中国污泥有机质含量偏低，污泥厌氧消化技能的推行遭到了约束；中国缺少污泥燃烧尾气排放规范以及民众对燃烧的了解不全部，使得污泥热处置技能未受喜爱；而污泥脱水后泥饼的去向以及堆肥处置后产品的销路也是各技能难以推行的瓶颈。因而，只要从源头操控最大程度地削减污泥发作量，才是可继续且环境友好型发展方向。源头污泥减量技能的研制及减量机理的研讨已变成这些年国内外研讨的热门。

当前污泥减量技能首要依据以下四种理论：溶胞-隐性成长、能量解偶联代谢、保持代谢和动物捕食。跟着研讨的不断深化，污泥减量技能逐步由实验室研讨发展到中试规划、有些技能甚至在实践工程中得到使用，且取得了显着的污泥减量作用。一起，大家发现某些技能的污泥减量不仅仅是由一种机理来完成，而是几种机理一起作用的作用。这篇文章在对几种机理进行简略介绍的基础上，首要概括总结了依据各种机制的各种减量技能的减量作用，对技能特色进行剖析，力求为后续的研讨指明方向，并为现有污水处置厂的改进供给参阅及污泥减量处理方案。

1、溶胞-隐性成长（Lysis-cryptic growth）减量技能

溶胞-隐性成长是经过物理、化学及生物办法将细胞壁和细胞膜损坏，开释出胞内物质作为微生物代谢的底物，进而完成污泥整体表观产率降低，污泥产值削减。该技能要害的进程是微生物溶胞处置技能。当前常用的溶胞污泥减量技能的作用及特色概括起来见表1。

表1 溶胞-隐性成长污泥减量技能作用及技能特色

物理化学技能因为其出资大本钱高，在污水处置技能中未能得到推行。这些年，越来越多的研讨会集在了微生物菌剂的研制上，如复合微生物菌剂DM-Ⅰ和DM-Ⅱ、共生复合微生物菌剂CMA、多功能复合微生物制剂MCMP等。其间中国某公司研制的曼斯微微生物复合菌剂（MixMicrobe）已成功使用于日处置10万吨污水的A2/O生产性处置技能，在投加量为0.3~0.8kg菌粉/千吨污水条件下，运转1年多，其剩下污泥排放量可比传统活性污泥法削减95%以上，污泥总排放量可削减40%-70%。该微生物菌剂首要经过强化活性污泥处置体系中微生物消解有机物，并对逝世微生物菌体进行分化来完成剩下污泥大幅减排。可是，长时间运转发现该菌剂的污泥减量作用遭到技能运转情况的影响，尤其是初沉池的排泥情况直接影响污泥减排量；而且体系抗冲击负荷才能不强，需求必定的恢复时间。

因而，尽管溶胞技能具有技能完成简略，有利于高有机物含量污泥的再次利用等优点，但也存在出资和运转费用大、对人类健康及生态具有安全隐患、易发作二次污染、办理杂乱且技能不安稳等不足。

2、解偶联代谢（Uncoupling metabolism）的污泥减量技能

微生物的分化代谢和组成代谢是严密偶联的，微生物分化代谢进程中发作的能量经过氧化磷酸化进程而贮存在三磷酸腺苷（ATP）中，进而为组成代谢供给能量。但在某些条件下（如化学解偶联剂、养分过剩等），因为分化代谢发作的能量不能有用地经过氧化磷酸化进程贮存在ATP中，进而按捺组成代谢，致使污泥产值削减。当前首要有投加化学解偶联剂、高S0/X0下的解偶联技能。

2.1投加化学解偶联剂

底物的氧化可以发作经过细胞线粒体内膜的质子动力势，该质子动力势可以为氧化磷酸化供给驱动力。因而，经过投加某些解偶联剂，可以与质子联系降低细胞膜两边的质子浓度梯度，然后消除这种驱动力，按捺氧化磷酸化，终究削减微生物的组成，降低污泥产值。当前用于污泥减量的化学解偶联剂首要是苯酚类化合物及其衍生物。表2给出了一些化学解偶联剂的污泥减量作用。

表2 化学解偶联剂削减污泥产值的作用及技能特色

叶芬霞等对邻氯苯酚（oCP）、间氯酚（mCP）、DCP、TCP、pNP、间硝基酚（mNP）、dNP和TCS 8 种化合物的污泥减量化作用进行了对比研讨，标明DNP和pNP的作用最佳，减量率到达了89.16%和83.77%，oCP、TCP、mNP和TCS也到达60%以上。各种代谢解偶联剂作用的区别与其酸性巨细有关，pKa值越低，污泥的减量化作用越好。

投加解偶联剂对污水处置技能来说只需求增设投药设备，无需对技能做大的改动，可是会降低COD的去掉率、增大需氧量、并使污泥的沉降功能及脱水功能变差，而且当前所投加的解偶联剂常会使污水处置体系中的微生物构造发作改动，长时间使用会对受纳水体具有潜在危害。因而，解偶联剂用于污水处置进程污泥减量急需求对长时间使用的生物毒性和对人体健康及生态的影响进行更深化的研讨。

2.2较高的初始底物浓度与初始污泥浓度之比（S0/X0）

Chudoba和Liu等人发现，在较高的S0/X0比值下，污泥的成长成降低趋势。尽管Liu等人的模拟实验（需求S0/X0>5 mgCODMLSS）现已验证了该理论，但在实践生活污水处置厂内（S0/X0=0.01-0.03 mgCODMLSS）要到达高S0/X0是有很大约束的。对于S0/X0污泥减量的理论仅由Chudoba、Liu及Wang等人经过微生物批式培育实验研讨得到，而近几年来相应的研讨并不多见。而且，该办法增大了污水处置厂的出资及运转本钱，在使用上遭到了必定的约束。

3、保持代谢（Maintenance metabolism ）减量技能

微生物氧化进程中取得的ATP首先用于保持微生物的生命活性，然后才是用于组成细胞组分。因而，保持代谢的污泥减量技能便是添加用于保持代谢的能量需求，降低用于细胞增殖的能量，然后到达污泥减量的意图。当前首要的办法是经过延伸污泥龄来完成污泥减量，其间MBR是最典型的延伸污泥龄的技能， MBR体系可强化体系内微生物的保持代谢，削减剩下污泥产值，甚至可完成无剩下污泥排放。可是，长时间不排泥会使体系内的硝化菌数量削减，影响体系硝化功能；膜易受污染构成膜通量降低，直接影响膜组件的效率和使用寿命，阻止其在实践中的大规划使用。

表3 依据保持代谢的污泥减量技能对比

这些年，一些新的技能不断涌现（见表3）。左宁等人对于LSP&PNR污泥减量新技能进行了研讨：安稳运转的LSP&PNR体系的污泥龄越长，污泥浓度越高，污泥负荷越低，污泥产率也越低。当SRT=5d时，相应的污泥产率Ys最高，为0.381 kgMLSS/(kgCOD)；当SRT=50d时，污泥产率仅有0.143 kgMLSS/(kgCOD)。Di Iaconi等对序批式生物滤池颗粒污泥反响器（SBBGR）的污泥减量作用进行研讨，该体系内污泥产率仅为0.12-0.14kgTSSCODremoved（生物量为20-45gVSS/L，污泥龄>120天），即使有机负荷由1.0 kgCOD/m3d进步到2.5kgCOD/m3d进程中，对污泥产率也并未构成大的影响。

概括起来这些新技能首要操控长污泥龄、低负荷，因为微生物内源呼吸作用被强化，保持代谢需求的能量添加，细胞物质的分化代谢加强而组成代谢减弱，然后完成了长泥龄污水处置体系的污泥减量。

4、生物捕食（Predation on bacteria）减量技能

生物捕食完成污泥减量首要是经过食物链，即生物处置体系中的原、后生动物对构成很多剩下污泥的低等微生物如细菌等进行捕食，然后降低生物固体产值。其间，起首要作用的是寡毛纲环节动物，如红斑顠体虫、颤蚓、蠕虫等体型较大的后生动物。当前依据生物捕食的减量技能首要包含天然培育的分段式生物捕食减量技能和接种微型动物减量技能。

4.1分段式生物捕食减量技能

两段法是研讨较早的污泥减量处置技能，榜首段多为污泥停留时间（SRT）较短的彻底混合式预处置池，意图是强化涣散细菌的成长而按捺微型动物的构成；第二段则为较长SRT的传统曝气池，强化微型动物的成长，然后捕食榜首段成长的涣散细菌，将大有些剩下污泥转化为能量、水和二氧化碳。两段法比传统活性污泥法技能可削减36%的污泥产值，而且可污泥的沉积功能和脱水功能；但在第二段反响器运转进程中常发作由丝状细菌、鞭毛虫等导致的污泥胀大和泡沫，技能进程中还存在必定的氮磷开释等疑问，影响出水水质。为了改进运转进程中污泥胀大的疑问，提出淹没式生物膜法，即在第二段反响器中放置填料，经过生物膜中的微型动物捕食细菌等低养分级微生物或有机颗粒到达污泥减量意图。该技能污泥减量作用显着（污泥产率仅为0.1996kg干泥COD），可是氮、磷的去掉（别离到达50%~60%）有待进一步进步。

这些年日本呈现了一种新式的多段式活性生物处置技能MSABP（Multi-Stage Activated Biological Process） ，该技能的主体技能为多段式生物填料曝气槽，即曝气槽分红多个小槽、槽内填充特别的生物载体，经过多段效应、有序地改动各槽的生物相、构成食物链，生物的优先品种早年槽向后槽顺次变化为原核生物类-真核生物类-原后生生物类。废水在流经这种环境各异的曝气槽的进程中，不断生物载体上的各种微生物分化、净化，经过食物链，剩下污泥被高效地自我消化，污泥减量可达80%以上。同样地，该技能也存在TP去掉率低的疑问。

4.2接种微型动物减量技能

该技能是在原有污水处置体系中接种微型原、后生动物完成污泥减量，当前接种较多的是水蚯蚓类。依据水蚯蚓成长状况进行研讨发现，游离型成长办法不利于水蚯蚓的增殖，而且污泥减量作用也显着低于附着型成长办法。因而，研讨的要点首要会集在附着型水蚯蚓污泥减量方面。

蚯蚓生态滤池技能是经过蚯蚓和其他微生物的协同作用对水中污染物（或污泥）进行降解和转化。此技能中填料的性质、水力负荷和温度等技能条件和环境条件都影响蚯蚓生理生态状况，进而影响滤池的污泥减量率；而且该技能对氮、磷根本没有去向作用。荷兰Hendrickx等人也对附着型水蚯蚓污泥减量技能进行了多年研讨，已由实验室规划发展到污水处置厂内的大规划实验，作用发现水蚯蚓能完成污泥减量达41%-71%，污泥中39%的氮和12%的磷被水蚯蚓消化后以粪便的方式排出，这些水蚯蚓粪便的固体浓度约为剩下污泥的2.5倍，有用的改进了污泥的脱水功能，为后续污泥浓缩设备削减了约67%的容积负荷。国内涵水蚯蚓污泥减量研讨方面也取得了显著性作用，楼菊青等人也将水蚯蚓污泥减量研讨扩大到演示工程，即在日处置20000 m3的浙江诸暨某污水处置厂内接种霍甫水丝蚓构成水蚯蚓与微生物的共生体系，体系安稳运转1.5年，作用污泥减量达75%，一起改进了污泥沉降功能；而且COD和SS的去掉率别离进步了8. 7%和13.6%。可是，实验也发现水蚯蚓会使体系的氨氮和总磷有所添加，经过与SBR池相联系，出水氮磷等养分元素才能到达国家一级排放规范。

整体来看，生物捕食污泥减量技能减量作用显著，无副产物，出资及能耗低，是完成污泥进程减量的绿色技能。可是该体系中微生物的品种和数量难操控，受水力负荷、温度、pH、DO等技能和环境条件的影响较大，一些成长慢的细菌如硝化菌也有被捕食的危险，进而导致硝化体系溃散，对氮、磷的去掉作用较差。要完成终究的优化运转，需求联系其他办法一起进行脱氮除磷，因而该技能的耐久运转疑问需求进一步的研讨。

5、依据多种机理的污泥进程减量技能

跟着对污泥进程减量技能及机理的不断深化研讨和探讨，大家发现某些污泥减量技能是依据上述四种机理中的多种减量机理，而非单单一种。当前首要有以下两种技能。

5.1好氧-沉积-厌氧（OSA）技能

OSA技能首要是使传统活性污泥不断处于替换好氧和厌氧环境，然后完成污泥减量。与传统活性污泥技能比较，该技能污泥产率可降低20%-65%，并能进步COD和总磷的去掉率，改进污泥沉降功能。德国Siemens公司开发的商业化污泥减量技能Cannibal技能与OSA具有类似之处，已被成功使用于意大利Levico区域的 Levico Terme废水处置厂内，其固体物含量降低了50%。开始的研讨以为OSA是依据代谢解偶联的污泥减量技能，但近几年的研讨发现污泥衰减是其污泥减量的决定性缘由，占减量作用的66.7%摆布；而能量解偶联只占污泥减量的7.5%摆布；此外低污泥产率厌氧反响（如缺氧反硝化、厌氧释磷、硫酸盐复原等）也使OSA技能的污泥产率降低，其减量作用占23%摆布。因而，OSA技能的机理尚不彻底明白，仍需进一步的深化探讨。

5.2 SPRASTM污水处置进程污泥减量技能

SPRAS（Sludge Process Reduction Activated Sludge）技能是在传统活性污泥技能前端添加高污泥浓度的好氧/厌氧替换运转技能段来完成污泥减量。该技能已在山东多个日处置2万吨的污水处置厂内成功使用，污泥减量作用达90%以上。当高浓度好氧/厌氧污泥减量单元与脱氮除磷活性污泥技能相联系时，出水水质可彻底到达国家一级A类排放规范。尽管该技能的污泥减量段与OSA相同都选用好氧/厌氧替换运转，可以估测其机理也可以包含污泥衰减、能量解耦联、低污泥产率厌氧反响等，可是因为该技能选用高污泥浓度的运转条件，而且好氧/厌氧替换进程中污泥并不外排然后构成较长的污泥龄，这就与OSA构成较大的区别，因而其污泥减量机理也可以存在长泥龄的保持代谢，具体情况有待剖析研讨。

概括OSA和SPRAS这两种技能，都现已完成了生产性规划使用，依据中国当前污水处置技能80%都选用传统活性污泥法，这两种技能具有很宽广的市场使用远景。可是，因为当前污泥减量机理尚不清晰，还处于初始期间，尤其对于SPRAS技能来说，文献报导几乎没有，然后影响其推行使用，因而迫切需求对各种可以的机理进行探究。

6、定论

（1）依据四种机理的污泥减量技能都或多或少存在必定的技能坏处，若要推行使用，都需求处理一些要害疑问，其间氮磷是要点，因而脱氮除磷技能与污泥减量技能的优化组合有可以处理实践污水处置厂的污泥减量疑问。

（2）尽管有些技能已在实践污水处置厂得到成功使用，而且取得了显着的减量作用，但污泥减量缘由和机理还不彻底明白，需进一步深化探讨，一起还需求对这些技能的经济性进一步评估，然后为技能推行供给支撑。

（3）尽管国内外研讨现已证真实污水处置进程中可以完成污泥减量，可是污泥减量技能中碳、氮、磷等物质的转化途径尚无太多的研讨，这也变成往后污泥进程减量技能研讨的热门。

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