污泥减量技术的研究应用

污泥减量技术的研究应用
摘要：本文综述了目前国内外对污泥减量化研究的主要的理论和方法。

关键词：污泥减量化;解偶联剂;微型动物捕食; 好氧-沉淀-厌氧工艺; 超声波
中图分类号：s141文献标识码： a 文章编号：
1 前沿
活性污泥法是目前应用最广泛的污水生物处理技术,但该方法存在一个很大的弊端就是处理污水的过程中会产生大量的剩余污泥[1]。

为了防止剩余污泥对环境造成污染, 国家先后提出了稳定化、无害化和资源化的要求，而剩余污泥经过处理后,常采用填埋、土地利用或焚烧作为最终处置方式。

2 常用处置方法及存在的问题
污泥的填埋一直是最经济的一种剩余污泥处置方法,它投资少、容量大、见效快,而且对于不能资源化利用的废物,也是目前唯一的最终处置途径。

具体地说，是在自然条件下,利用土壤微生物,将生物固体中的有机物质分解,使其体积减少而逐渐稳定的过程。

但是，填埋要占用大量土地、花费大量运输费用,而且填埋场周围的环境也会恶化,遭受渗沥水、臭气的困扰。

土地利用是目前发达国家使用最广泛的剩余污泥处置方法之一。

主要是利用土壤自净能力使污泥进一步稳定,同时为植物提供营养元素,改良土壤结构，提高土壤肥力，进行充分资源化利用。

但是
如果剩余污泥中含有重金属离子、呋喃等有害物质,若长期施用于土地,有可能会因为有害物质积累而影响人们的身体健康。

此外,由于剩余污泥即使经过浓缩、脱水后仍然体积庞大,这又会产生因污泥运输而增加处理成本的问题。

焚烧是在一定温度、气相充分有氧的条件下,使污泥中的有机物质通过燃烧反应转化为co2、h2o、n2等相应的气相物质,是一种相对比较安全的污泥处置方式，且不存在重金属离子的问题，它可以解决其他方法中污泥要占用大量空间的缺陷。

同时，焚烧后剩余污泥中的水分、有机物等都被分解,只剩下很少量的无机物成为焚烧灰,而这些焚烧灰可以作为建筑材料。

但是它所需的费用很高,而且还存在烟气污染问题。

此外,焚烧需要消耗大量的能源,即使在焚烧过程中改进技术、回收热能等,仍然无法大幅度降低能源消耗。

因此，如何使污泥处理达到减容化、无害化、稳定化、资源化及减量化，将是今后污水处理过程中的急需关注的重要课题。

3 各种污泥减量化工艺
3.1 化学方法进行污泥减量化
3.1.1 臭氧剩余污泥减量化
臭氧是一种十分活泼的氧化剂，它可与污泥中的化合物发生直接反应或间接反应。

这两种反应是同时进行的，臭氧与污泥反应时，因破坏了细胞壁而使蛋白质从细胞中释放出来，蛋白质又迅速与臭氧发生反应而被分解，且大部分细胞内与细胞外的多聚糖同样能与臭氧发生反应而被分解。

文献显示[3]，利用臭氧进行剩余污泥减量化，整个废水处理系统可以实现污泥零增长，而不产生剩余污泥，且经臭氧处理剩余污泥回流后对污水处理系统处理效果不产生不良影响。

同时，实验证明在普通活性污泥法处理工艺中增设臭氧氧化槽，回流污泥经臭氧氧化后返回到好氧池，成为微生物的基质、一部分矿化，整个处理系统剩余量得到削减。

3.1.2解偶联剂污泥减量化
解偶联是指基质消耗产生的能量大于生长和维持正常生命活动的能量需求，但过剩的能量并未被贮存，而是以无效的热能形式释放到环境中，导致了污泥的表观产率大大减少。

解偶联剂不能抑制呼吸链传递氢或电子的过程，但能使氧化产生的能量不用于adp的磷酸化，分离同化作用与异化作用，使细菌氧化底物获得的能量不用于合成细胞本身。

解偶联剂为离子载体或通道，其作用机理是细菌氧化外源有机底物时，细胞膜两侧会产生h+浓度梯度，驱动发生氧化磷酸化作用合成atp，加入解偶联剂增大了线粒体内膜对h+的通透性，使h+的跨膜梯度消除，从而使氧化过程释放的能量不能用于atp的合成反应，全部以热的形式散发，起到解偶联氧化磷酸化作用，从而减少污泥产量。

[4]
3.2 生物工艺进行污泥减量化
3.2.1 生物强化
生物强化是指在废水的生物处理系统中，通过投加具有特定功能的微生物，达到提高废水处理效果的手段和方法。

经筛选、驯化或
基因改良的微生物菌株能保持并强化天然存在菌株的活性，投入活性污泥中可以优化和控制微生物种群的平衡，同时增加系统中细菌的浓度和代谢活性，减少污泥的产生量。

文献显示[5]，寡毛类蠕虫反应器可用来处理从活性污泥法系统排放的剩余污泥,从而进行污泥减量。

另外，也有文献说明 [6]，不同srt条件下红斑顠体虫均可对污泥进行减量,由污泥表观产率系数计算得到的相对减量值为39%~58%。

3.2.2 好氧/厌氧交替与循环工艺
改变污泥所处环境(例如交替好氧、厌氧)，使细菌适应过渡时期(非稳态)环境的变化，可以对细菌的生长造成影响，从而减小污泥产量。

好氧菌从外源底物的氧化中获得atp，当它们突然进入没有底物供应的厌氧环境时，不能产生能量，导致细菌在好氧环境获得的atp不能立即用于新细胞的合成，而是在厌氧环境作为维持细胞生命活动的能量被消耗。

好氧/厌氧的交替循环可促进分解代谢活性，使细菌分解代谢和合成代谢相分离，从而达到污泥减量的效果。

好氧-沉淀-厌氧(osa)工艺是将厌氧生物反应器设在高效活性污泥处理工艺流程中，这样能够比传统的活性污泥处理工艺减少近一半的污泥量。

[7]
3.3 物理工艺进行污泥减量化
3.3.1 超声波技术
超声波(100hz以下)技术是一种破碎细胞壁的好方法。

污泥可以被由超声空化引起的强大的水力剪切力所分解，细胞壁破碎，释放
出细胞内所含的成分和细胞质，从而促进甚至取代污泥调节或水解。

并能够促进污泥沉降与脱水;提高污泥可生化性,缩短污泥厌氧发酵时间,并提高沼气产量。

同时，较大的降低污泥处理成本,进一步将污泥减量化、无害化、资源化,具有重大的社会、环境、经济意义,与广阔的应用前景。

[8]
4 污泥减量的前景
随着各个国家对污水生物处理技术的推广应用,将会对过量污泥的处理提出更高的要求。

许多研究者已经关注该方面的发展,并且已经形成了一些较成熟的理论和工艺。

这其中最为经济可行的发展方向是利用生物化学的方法来达到过量污泥的减量化。

通过生物化学的污泥处理方法可以达到过量污泥的在线减量,达到清洁生产的目的。

现在我们已经讨论了目前最有发展前景的几种生化污泥减量化技术。

同时也显示了不同的处理方法的联合将产生更好的污泥减量化效果。

这对将来的研究与工艺的发展有着重要的指导意义。

参考文献：
[1] 邓小林,王国华,任鹤云.上海城市污水处理厂的污泥处置途径探讨[j].中国给水排水,2000,16(5):19-22.
[2] 吴健波, 刘振鸿, 陈季华. 剩余污泥处置的减量化发展方向[j]. 中国给水排水,2001,11(17):11-13
[3] 符艳妍,崔振强,郎咸明. 剩余污泥的处理及综合利用[j]. 有色矿冶,2004,4(20):45-46
[4] 叶芬霞,陈英旭,冯孝善. 化学解耦联剂对活性污泥工艺中
剩余污泥的减量作用[j]. 环境科学学
报,2004,5(24):394-399
[5] 魏源送,刘俊新. 利用寡毛类蠕虫反应器处理剩余污泥的研究[j]. 环境科学学报,2005,6(25):803-808
[6] 梁鹏,黄霞,钱易. 利用红斑顠体虫减少剩余污泥产量的研究[j]. 中国给水排水,2004,1(20):13-17
[7] 林山杉,管运涛. 好氧/厌氧交替与循环工艺用于污泥减量化研究[j]. 工业水处理,2005,2(25):34-37
[8] 张光明,吴敏生,张维昊,张锡辉. 城市污泥超声波处理技术[j]. 城市环境与城市生态,2003,12(16):258-259
[9] 赵庆良,赵赫,林信侃,金文标. 利余污泥减量化技束研究进展与发展趋势[j]. 科技信息综述。