浅谈污泥减量技术
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［F］ 的增生污泥量 。
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接种微型动物 现阶段国内外利用微型动物减量的研究主
要集中在寡毛纲环节动物， 如仙女虫、 红斑瓢体 虫、 蚯蚓等体形较大的后生动物。梁鹏等的研究 表明， 不同污泥龄 （$%&’( ) ） 条件下， 红斑瓢体虫 污泥减量的相对值在污泥负荷较小时要大于污 泥负荷较高时， 污泥减量的绝对值在污泥负荷较 大时要大于污泥负荷较小时。红斑瓢体虫存在时 对氨氮和总磷的去除效果没有明显影响
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［"&］ 不容忽视的问题 。
用不超过 3& ,-. 的超声波。 超声波的作用受到液体许多参数 （温度、 粘 度、 表面张力等） 和超声波发生设备的影响， 国内 还没有达到应用阶段。国外， 德国在这方面走在 世界各国前面， 他们的研究集中在利用超声波对 剩余污泥进行分解来提高厌氧消化的能力。据有 关报道， 德国利用超声波进行污泥减量已进入实 际应用阶段 。
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代谢解偶联 代谢是生物化学转化的总称， 分为分解代谢
和合成代谢。微生物学家认为， 正常情况下， 生物 的分解代谢和合成代谢是由腺苷三磷酸 （Q4S） 和 之间的转化而联系在一起的， 腺苷二磷酸 （QCS） 细胞产量和分解代谢产生的能量直接相关， 但在 某些条件下， 如存在质子载体、 重金属、 异常温度 和 好 氧 —厌 氧 交 替 循 环 时 ， 底 物 被 氧 化 的 同 时
污泥是生物处理工艺的最终产物， 活性污泥 工艺的目的是在最大限度降低 "#$ 的同时减少 污泥的产量。目前， 世界上超过 %&’ 的城市污水 处理都采用活性污泥法， 产生的大量剩余污泥通 常含有相当量的有毒有害物质及未稳定化的有 机物， 如不进行妥善的处理， 将会对环境造成直 接或潜在的污染。目前， 我国污泥产生量大约为 （ 按 含 水 率 %-’ 计 ） ， 预 计 到 .&(& 年 ( )&& 万 * + , ［(］ 污泥产量将是现在的 ) 倍 。 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 剩余污泥的处理费用占污水厂运行费 /&’0-&’ ， ［.］ 用的 .)’01&’ ， 甚至高达 /&’ 。污泥减量技术 （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） 正是在这一背景下提出的。本文综述 了目前开发的污泥减量技术。 细胞溶解会释放细胞物质到水中， 形成可被 细胞重新利用的自底基质 （,2*34536327 7287*9,*:） 。 微生物利用自 底 基 质 生 长 称 为 隐 性 生 长 （49;<*=4 ， 利用各种物理化学方法促进细胞溶解， 加 >93?*5） 强基质二次利用， 强化隐性生长即可减少污泥量。
中国资源综合利用
! 环境保护
A5=6, E:73294:7 A3M<9:5:67=R: W*=B=[,*=36
"##$ 年 % 月
第%期
浅 谈 污 泥 减 量 技 术
张 雷 (， 余 光.
武汉 （(@ 武汉理工大学 土木工程与建筑学院， 湖北
1H&&-& ； .@浙江省建筑科学
杭州
设计研究院 工程建设监理公司， 浙江
污泥在 <L 值为 (& 和热水解 E345:9 等研究表明， 温度为 /& G 的条件下处理 .& M=6 时细胞溶解和 生物降解最稳定， 污泥产率是常规活性污泥法的
［1］ 。 HN’01H’
!
强化隐性生长
收稿日期： .&&)!&1!&1 作者简介： 张 雷 （(%N.! ） ， 男， 汉族， 河南商丘人， 在读硕士研究生。研究方向： 水污染控制理论及应用。
H(&&(. ）
摘要：本文综述了目前国内外对污泥减量化研究的主要理论和方法， 介绍了隐形生长、 生物捕食、 微生物强化、 代谢解偶联和投加酶等污泥减量技术， 比较了各种技术的优缺点， 可供相关工程技术 人员参考。 关键词： 剩余污泥； 污泥减量； 解偶联； 隐性生长； 酶 中图分类号： O-&H 文献标识码： " 文章编号： （.&&) ） (&&N!%)&& &/!&&.1!&)
［4］
细胞壁溶解释放细胞内物质， 使其能够容易被其 它活性污泥所利用。相同 N- 条件下， /*?- 的溶 胞效果优于 ’?-， 碱的效 -$:?3 的效果优于 -EF， 果要优于酸。碱!热处理污泥 （N- 值为 "& ， 6& O ， ， 细胞溶解最稳定， 污泥量 是 常 规 活 性 污 $& =1I） ［""］ 泥法的 579H359 。 ! 生物捕食 污水为微生物提供了理想的生存和增殖介 质， 污水中存在由多种多样的微生物组成的复杂 的食物链和生态系统。原生动物和后生动物在食 物链的最高端， 它们捕食细菌， 将污泥转化为能 量、 水和二氧化碳， 如将传统活性污泥法加以改 进，创造适合原生动物和后生动物生长的环境，
(@( 物理法 (@(@( 热处理
利用加热加速细胞溶解， A,6,B:7 等在膜生物 反应器 CD"EF 处理生活污水的小试研究中加入了 一个热水解处理装置。研究表明， 污泥经热水解 处理 （%& G ， 停 留 时 间 H 5） 后大部分细胞被杀死 并溶解， 促进了微生物的隐性增长， 污泥产量减
［H］ 少了 /&’ ，污泥产率为 &@(- I> DJKK + I> A#$ 。
间歇臭氧化的联合工艺， 是一种能够减少剩余污 泥产量且进一步改善污泥沉降性能的有效技术， 今后的研究将着重于臭氧剂量和投加方式的最 优化方面。 虽然臭氧发生需要耗费能量而且需要增加 曝气量以满足曝气池中由于细胞溶解增加的二 次基质的氧化， 但从污水处理和污泥处理的总费 用衡量， 臭氧对污泥减量 （"&&9 ） 时的总费用仅占
［6］
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机械压力 利用压力溶胞的原理， 将机械压力应用于回
"#$#5
酸碱 酸或碱的作用是在抑制细胞活性的同时， 使
流污泥的回流系统， 压破细胞壁， 释放出细胞内 所含的物质。如将这种方法应用于活性污泥的内 源呼吸阶段能减少剩余污泥的产量， 使二沉池污 泥减 少 %&9 ， 还能减少丝状菌的种群， 改善污泥 的沉降性能和污泥的脱水性能 。
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! 环境保护
中国资源综合利用
第#期
促进它们对细菌的捕食， 就可使污泥量减少。目 前采用的方法有两种。
时， 微生物分泌细胞外酶分解难溶的有机物。微 生物强化基于天然系统的微生物并非都是最有 效的微生物， 或以需要的浓度存在。通过选择性 投加微生物菌株或经基因改进的微生物菌株进 入系统， 增加系统中细菌的浓度和代谢活性。 外投微生物可以适应不同性质的污水， 从污 水和原生微生物种群的知识知道， 只有最适宜的 被微生物利用，但投加能产生脂肪酶的微生物， 脂肪能迅速分解， 并形成微生物的组织元素。瑞 士一 家 环 境 微 生 物 公 司 ABMB MN)HL8P.9/ ?Q 利
［%］
即利用其氧化性对细胞进行氧化， 促进溶胞。 :*CD 等人在氯的投加量为 &#&66 >EF$ @ >(G:: ，接触时 间为 "H"& =1I 条件下处理污泥， 通过 5% < 的连续 试验， 发现由于氯气的氧化， 曝气池中的 (G:: 在 污泥 J: 中的比例略有降低 K 降低 %9H"&9 左右 L， 絮体平均直径由 "% != 降低到 5 != 左右，而且 粒径分布更集中， 氯化后污泥减量 6%9 左右。氯 污泥沉 气虽然比臭氧便宜， 但也有以下缺点： （" ） 降性能恶化； （$ ） 出水 E?M 增加； （5 ） 污泥产生泡 沫。最重要是氯气能够和污泥中的有机物发生反 应， 生 成 三 氯 甲 烷 KJ-(2L 等 致 癌 物 质 ， 这是一个
［$"］
才能存活。例如： 脂肪不能 均可对污泥进行减量， 相对减量值为 ’*+&%,+ ， 微生物投入到系统中，
能减少 $R+ 。 用外投微生物处理不同类型的污水，
-./01/2 等将颤蚓 345617181)9.: 接种到有塑料载体 的活性污泥曝气池中， 剩余污泥量从 ;#(; <=>?? @ <ABC 下降到 ;#$% <=>?? @ <ABC。由于污泥频繁 地通过蚓类的肠道， 污泥特征大大改变， ?DE 值从 ［$’］ 污泥的脱水性提高了 "F+ 。 *; 下降到 (%， "#" 两段法
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第"期
张
雷等： 浅谈污泥减量技术
! 环境保护
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超声波 利用超声波技术降解污水中的污染物， 是近
人的研究表明，回流速率为  <!"，臭氧浓度在 可以达到污泥的完全减 &#&$ =>?5 @ =>:: 以上时，
［7］ 量化 。目前已成功开发出一种活性污泥工艺和
年来发展起来的一种新型水处理技术。在超生波 作用下， 液体中将产生大量空化气泡， 瞬间破灭 时产生极短暂的强压力脉冲， 在气泡周围微小空 间内形成局部热点， 产生高温 （% &&& ’） 、 高压 （"&& 和具有强烈冲击力的微射流， 可以压碎细胞 ()*） 壁、 释放细胞内含物。 常见的超声波设备有探头式反应器与槽式 反应器， 前者适宜于实验研究， 后者适宜于大规 模生产。超声波在水中产生的各种效应受频率影 响较大， 低频时 （+"&& ,-.） 机械效应较好， 高频时
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Biblioteka Baidu
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［8］ 活性污泥法A污泥焚烧处理总费用的 349 。
化 学 效 应 较 强 。 /012 等 人 通 过 实 验 比 较 了 3"、 "#$#$
氯气 利用氯气进行污泥减量的原理和臭氧相同 B
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结果， 发现污泥菌胶团解构的效率随着超声波频 率的升高而降低， 3" ,-. 下处理效率是 5$"4 ,-. 下 处 理 效 率 的 8#4 倍 ， 因此污泥处理中一般采
第一阶段为分散细菌阶段， 目的是促进分散 细菌 3C10G.H0.) 698I.H19: 的生长。该阶段的反应器 是恒化器 （AJ.KL0I9 ） ， 关键 设 计 参 数 是 水 力 停 留 水力停留时 时间 3M-4: 等于 固 体 停 留 时 间 3?-4:， 间必须足够长以避免冲走、 分散细菌， 又必须足 够短以防止细菌结团和捕食者的生长。第二阶段 为捕食者阶段， 目的是促进原生动物和后生动物 的生长， 特点是污泥龄较长， 该阶段的反应器可 以是活性污泥或膜生物反应器。
"#$ 化学法 "#$#" 臭氧
臭氧是一种十分活泼的氧化剂， 可与污泥中 的化合物发生直接或间接反应，破坏细胞壁， 释 放出细胞质， 同时也将不溶于水的大分子分解成 溶于水的小分子片断。据报道， 臭氧直接氧化污 泥的比例是 5%9 ， 其余 6%9 是通过回流到曝气池 被生物利用而降解、 臭氧氧化的效果受到臭氧浓 度、 臭氧和污泥接触反应时间的影响。 :*,*1 ; 等
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接种微型动物 现阶段国内外利用微型动物减量的研究主
要集中在寡毛纲环节动物， 如仙女虫、 红斑瓢体 虫、 蚯蚓等体形较大的后生动物。梁鹏等的研究 表明， 不同污泥龄 （$%&’( ) ） 条件下， 红斑瓢体虫 污泥减量的相对值在污泥负荷较小时要大于污 泥负荷较高时， 污泥减量的绝对值在污泥负荷较 大时要大于污泥负荷较小时。红斑瓢体虫存在时 对氨氮和总磷的去除效果没有明显影响
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代谢解偶联 代谢是生物化学转化的总称， 分为分解代谢
和合成代谢。微生物学家认为， 正常情况下， 生物 的分解代谢和合成代谢是由腺苷三磷酸 （Q4S） 和 之间的转化而联系在一起的， 腺苷二磷酸 （QCS） 细胞产量和分解代谢产生的能量直接相关， 但在 某些条件下， 如存在质子载体、 重金属、 异常温度 和 好 氧 —厌 氧 交 替 循 环 时 ， 底 物 被 氧 化 的 同 时
污泥是生物处理工艺的最终产物， 活性污泥 工艺的目的是在最大限度降低 "#$ 的同时减少 污泥的产量。目前， 世界上超过 %&’ 的城市污水 处理都采用活性污泥法， 产生的大量剩余污泥通 常含有相当量的有毒有害物质及未稳定化的有 机物， 如不进行妥善的处理， 将会对环境造成直 接或潜在的污染。目前， 我国污泥产生量大约为 （ 按 含 水 率 %-’ 计 ） ， 预 计 到 .&(& 年 ( )&& 万 * + , ［(］ 污泥产量将是现在的 ) 倍 。 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 剩余污泥的处理费用占污水厂运行费 /&’0-&’ ， ［.］ 用的 .)’01&’ ， 甚至高达 /&’ 。污泥减量技术 （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） 正是在这一背景下提出的。本文综述 了目前开发的污泥减量技术。 细胞溶解会释放细胞物质到水中， 形成可被 细胞重新利用的自底基质 （,2*34536327 7287*9,*:） 。 微生物利用自 底 基 质 生 长 称 为 隐 性 生 长 （49;<*=4 ， 利用各种物理化学方法促进细胞溶解， 加 >93?*5） 强基质二次利用， 强化隐性生长即可减少污泥量。
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强化隐性生长
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摘要：本文综述了目前国内外对污泥减量化研究的主要理论和方法， 介绍了隐形生长、 生物捕食、 微生物强化、 代谢解偶联和投加酶等污泥减量技术， 比较了各种技术的优缺点， 可供相关工程技术 人员参考。 关键词： 剩余污泥； 污泥减量； 解偶联； 隐性生长； 酶 中图分类号： O-&H 文献标识码： " 文章编号： （.&&) ） (&&N!%)&& &/!&&.1!&)
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细胞壁溶解释放细胞内物质， 使其能够容易被其 它活性污泥所利用。相同 N- 条件下， /*?- 的溶 胞效果优于 ’?-， 碱的效 -$:?3 的效果优于 -EF， 果要优于酸。碱!热处理污泥 （N- 值为 "& ， 6& O ， ， 细胞溶解最稳定， 污泥量 是 常 规 活 性 污 $& =1I） ［""］ 泥法的 579H359 。 ! 生物捕食 污水为微生物提供了理想的生存和增殖介 质， 污水中存在由多种多样的微生物组成的复杂 的食物链和生态系统。原生动物和后生动物在食 物链的最高端， 它们捕食细菌， 将污泥转化为能 量、 水和二氧化碳， 如将传统活性污泥法加以改 进，创造适合原生动物和后生动物生长的环境，
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利用加热加速细胞溶解， A,6,B:7 等在膜生物 反应器 CD"EF 处理生活污水的小试研究中加入了 一个热水解处理装置。研究表明， 污泥经热水解 处理 （%& G ， 停 留 时 间 H 5） 后大部分细胞被杀死 并溶解， 促进了微生物的隐性增长， 污泥产量减
［H］ 少了 /&’ ，污泥产率为 &@(- I> DJKK + I> A#$ 。
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［6］
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机械压力 利用压力溶胞的原理， 将机械压力应用于回
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酸碱 酸或碱的作用是在抑制细胞活性的同时， 使
流污泥的回流系统， 压破细胞壁， 释放出细胞内 所含的物质。如将这种方法应用于活性污泥的内 源呼吸阶段能减少剩余污泥的产量， 使二沉池污 泥减 少 %&9 ， 还能减少丝状菌的种群， 改善污泥 的沉降性能和污泥的脱水性能 。
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即利用其氧化性对细胞进行氧化， 促进溶胞。 :*CD 等人在氯的投加量为 &#&66 >EF$ @ >(G:: ，接触时 间为 "H"& =1I 条件下处理污泥， 通过 5% < 的连续 试验， 发现由于氯气的氧化， 曝气池中的 (G:: 在 污泥 J: 中的比例略有降低 K 降低 %9H"&9 左右 L， 絮体平均直径由 "% != 降低到 5 != 左右，而且 粒径分布更集中， 氯化后污泥减量 6%9 左右。氯 污泥沉 气虽然比臭氧便宜， 但也有以下缺点： （" ） 降性能恶化； （$ ） 出水 E?M 增加； （5 ） 污泥产生泡 沫。最重要是氯气能够和污泥中的有机物发生反 应， 生 成 三 氯 甲 烷 KJ-(2L 等 致 癌 物 质 ， 这是一个
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人的研究表明，回流速率为  <!"，臭氧浓度在 可以达到污泥的完全减 &#&$ =>?5 @ =>:: 以上时，
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［8］ 活性污泥法A污泥焚烧处理总费用的 349 。
化 学 效 应 较 强 。 /012 等 人 通 过 实 验 比 较 了 3"、 "#$#$
氯气 利用氯气进行污泥减量的原理和臭氧相同 B
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结果， 发现污泥菌胶团解构的效率随着超声波频 率的升高而降低， 3" ,-. 下处理效率是 5$"4 ,-. 下 处 理 效 率 的 8#4 倍 ， 因此污泥处理中一般采
第一阶段为分散细菌阶段， 目的是促进分散 细菌 3C10G.H0.) 698I.H19: 的生长。该阶段的反应器 是恒化器 （AJ.KL0I9 ） ， 关键 设 计 参 数 是 水 力 停 留 水力停留时 时间 3M-4: 等于 固 体 停 留 时 间 3?-4:， 间必须足够长以避免冲走、 分散细菌， 又必须足 够短以防止细菌结团和捕食者的生长。第二阶段 为捕食者阶段， 目的是促进原生动物和后生动物 的生长， 特点是污泥龄较长， 该阶段的反应器可 以是活性污泥或膜生物反应器。
"#$ 化学法 "#$#" 臭氧
臭氧是一种十分活泼的氧化剂， 可与污泥中 的化合物发生直接或间接反应，破坏细胞壁， 释 放出细胞质， 同时也将不溶于水的大分子分解成 溶于水的小分子片断。据报道， 臭氧直接氧化污 泥的比例是 5%9 ， 其余 6%9 是通过回流到曝气池 被生物利用而降解、 臭氧氧化的效果受到臭氧浓 度、 臭氧和污泥接触反应时间的影响。 :*,*1 ; 等