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本文作者：李偉杰李慶濤作者單位：萊鋼集團(tuán)魯南礦業(yè)有限公司

通過溶胞強(qiáng)化細(xì)菌自身氧化速率

通過強(qiáng)化細(xì)菌的隱性生長(zhǎng)也可以達(dá)到污泥減量的目的。所謂隱性生長(zhǎng)是指細(xì)菌利用衰亡細(xì)菌所形成的二次基質(zhì)生長(zhǎng)，整個(gè)過程包含了溶胞和生長(zhǎng)。利用各種溶胞技術(shù)，使細(xì)菌能夠迅速死亡并分解成為基質(zhì)再次被其他細(xì)菌所利用，是在污泥減量過程中廣為應(yīng)用的手段。促進(jìn)細(xì)胞溶解，在傳統(tǒng)模型中可以認(rèn)為是增大了細(xì)胞衰減速率，這樣可以降低剩余污泥的產(chǎn)量。通?？稍趥鹘y(tǒng)活性污泥法工藝流程中的污泥回流過程中增加相關(guān)處理裝置。

1物理溶胞技術(shù)

1)壓力

利用壓力溶胞的原理，使細(xì)菌的細(xì)胞壁在機(jī)械壓力的作用下破碎，釋放出細(xì)胞內(nèi)所含的物質(zhì)。將壓力溶胞技術(shù)應(yīng)用于活性污泥內(nèi)源呼吸階段能減少污泥的產(chǎn)量使二沉池污泥減少50%，改善污泥的沉降性能和污泥的脫水性能。此外，還可以利用滲透壓由高到低的改變?cè)斐伤罅窟M(jìn)入細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)胞破裂。

2)加熱

利用加熱加速細(xì)胞溶解的技術(shù)在挪威一個(gè)大規(guī)模污水處理廠中得到應(yīng)用。近年來已經(jīng)開展的與膜—生物反應(yīng)器相結(jié)合的工藝，對(duì)其中污泥活性、產(chǎn)率系數(shù)、溶胞產(chǎn)物及其消耗，細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的釋放、不同溫度下對(duì)細(xì)菌的殺滅速率等方面的研究都有所涉及。在65～90℃時(shí)細(xì)胞壁被破壞，污泥經(jīng)熱水解處理（90℃，停留3小時(shí)）后大部分細(xì)胞被殺死，細(xì)胞內(nèi)所含物質(zhì)釋放并被溶解，促進(jìn)了微生物的隱形增長(zhǎng)，污泥產(chǎn)量減少了60%，污泥產(chǎn)率為0.17kgMLSS/kgCOD。然而加熱技術(shù)處理過程會(huì)產(chǎn)生大量臭氣；另外，熱—化學(xué)聯(lián)合處理技術(shù)需維持高溫和高PH，因而對(duì)設(shè)備具有腐蝕性，因此該技術(shù)大規(guī)模的應(yīng)用受到一定的限制。

3)超聲波

超聲波法是利用超聲波在液相中產(chǎn)生空化作用，破解污泥絮凝體物、分解細(xì)胞、釋放細(xì)胞物質(zhì)和胞外聚合物。超聲波25～30kHz通過交替的壓縮和擴(kuò)張產(chǎn)生空穴作用，以微氣泡的形成、擴(kuò)張和破裂達(dá)到壓碎細(xì)胞壁、釋放細(xì)胞內(nèi)含物的目的。超聲波處理只是從物理角度對(duì)細(xì)胞進(jìn)行破碎，但與投加堿相比具有在短時(shí)間內(nèi)有迅速釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，但在固體碎屑的水解方面卻不如投加堿和加熱。堿—超聲波處理技術(shù)可以改善單獨(dú)物理工藝（熱、超聲波）的缺點(diǎn)，提高處理效率。由于超聲波的作用受到液體溫度、粘度、表面張力以及超聲波發(fā)生設(shè)備的影響，使得超聲波法存在聲能利用效率低和能耗大的問題，但該工藝與其他污泥處理和處置工藝聯(lián)合使用，將會(huì)具有廣闊的應(yīng)用前景。

2化學(xué)溶胞作用

1)酸、堿

酸或堿的作用是在抑制細(xì)胞活性的同時(shí)，使細(xì)胞壁溶解釋放細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)，使其能夠容易被其他活性污泥所利用。相同pH條件下，H2SO4的溶胞效果要優(yōu)于HC1，NaOH的效果要優(yōu)于KOH；在改變相同pH條件下，堿的效果要好于酸，這可能是由于堿對(duì)細(xì)胞的磷脂雙分子層的溶解要優(yōu)于酸的緣故。如果將加熱和堿處理相結(jié)合(pH=10，60℃，20min)，細(xì)胞溶解最穩(wěn)定，污泥量是常規(guī)活性污泥法的38%-43%，可以收到較好的溶胞效果。

2)臭氧

臭氧具有較強(qiáng)的氧化性，可以與污泥中的絕大部分化合物發(fā)生直接或間接反應(yīng)，破壞不容易被生物降解的細(xì)胞膜、細(xì)胞壁等，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)能較快地溶于水中，同時(shí)氧化不容易水解的大分子物質(zhì)，使其更容易為微生物所利用。Sakai等人研究表明，回流速率(回流污泥流量和曝氣池體積之比)為0.3d-1，臭氧濃度在0.02mgO3/mgSS以上時(shí)，可以達(dá)到污泥的完全減量化。Kamiya等人采用間歇式臭氧處理污泥，以減少臭氧量和控制污泥膨脹，結(jié)果表明，間歇式所需臭氧量?jī)H為連續(xù)式的30%，污泥產(chǎn)量減少50%，并能有效改善污泥的沉降性，因此臭氧投加劑量和投加方式是今后一個(gè)重要研究方向。但利用臭氧處理回流污泥可能存在以下問題：(1)氮和磷的去除效果不好，在傳統(tǒng)的污泥減量系統(tǒng)中，污泥的碳化雖可以被臭氧氧化，但是氮和磷卻因?yàn)槌粞醯难趸饔枚芙庠谖勰嗌蠈忧逡怪?，?dǎo)致出水氮磷濃度升高；(2)不排泥條件下，污泥中重金屬的含量和傳統(tǒng)活性污泥法相比，有一定增加；(3)降低活性污泥的氧化效率，是一些難降解的有機(jī)物隨水流出，出水SS濃度要稍高于傳統(tǒng)活性污泥法(約2-15mg/L)；(4)臭氧氧化作用不具有選擇性。(5)為了保證曝氣池中生物對(duì)二次基質(zhì)的利用，需要增加曝氣量，但是從污水處理和污泥處理總費(fèi)用上衡量要比傳統(tǒng)傳統(tǒng)方法低。

3)氯氣

利用氯的氧化性使活性污泥中微生物細(xì)胞壁破裂，促進(jìn)溶胞。Saby等人在氯的投加量為0.066gC12/gMLSS，接觸時(shí)間為1-10min條件下處理污泥，通過35d的連續(xù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由于氯氣的氧化，曝氣池中的MLSS在TS中的比例降低5%-10%左右，污泥絮體平均直徑有所降低，而且粒徑分布更集中，氯化后污泥減量65%左右，但污泥沉降性能差，出水中溶解的CODcr顯著增加。雖然氯氣比臭氧便宜，但氯氣能夠和污泥中的有機(jī)物產(chǎn)生反應(yīng)，生成三氯甲烷(THMs)等氯代有機(jī)物，因此制約了氯氧化技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用范圍。

3生物溶胞

生物溶胞技術(shù)，可以投加能分泌胞外酶的細(xì)菌，也可以直接投加酶制劑或抗菌素對(duì)細(xì)菌進(jìn)行溶胞。酶一方面能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞，同時(shí)還可以使不容易生物降解的大分子有機(jī)物分解為小分子物質(zhì)，有利于細(xì)菌利用二次基質(zhì)。投加的細(xì)菌可以從消化池中選取，也可以從溶菌酶方面考慮，甚至包括特殊的噬菌體和能分泌溶菌物質(zhì)的真菌。但是在污水處理中投加酶制劑或是抗菌素在費(fèi)用上不太現(xiàn)實(shí)。

其它減量方法

1淹沒式生物膜法

通過在污水反應(yīng)池中投加填料，利用在填料上生長(zhǎng)的生物膜進(jìn)行污泥減量處理。王寶貞等在設(shè)計(jì)使用了淹沒式生物膜曝氣池生物工藝，在運(yùn)行一年中沒有剩余污泥的產(chǎn)生和排放。肖仲斌等進(jìn)行了試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)可以較好的降低污泥產(chǎn)量。

2二氧化氯氧化

其原理與臭氧相似，通過強(qiáng)氧化作用破壞細(xì)胞并氧化污泥。傅金祥等試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)每克干污泥投加10mgClO2能使活性污泥處理系統(tǒng)1個(gè)月不排泥，但是出水色度、濁度、COD有所升高。SBR系統(tǒng)50%的剩余污泥經(jīng)ClO2處理回流后，可使系統(tǒng)污泥減量35.5%。

3接種酶或生物制劑

接種嗜熱酶或者生物制劑，與原有的活性污泥結(jié)合進(jìn)行處理。趙維納等在剩余污泥中接種了嗜熱菌的馴化種泥，發(fā)現(xiàn)在65℃，處理120h后，TSS和VSS的最大溶解率可分別提達(dá)31.94%和48.04%。李俊等使用MCMP生物制劑在某污水廠進(jìn)行生產(chǎn)性試驗(yàn)后，系統(tǒng)運(yùn)行6個(gè)月沒有外排污泥。

4電化學(xué)技術(shù)

電化學(xué)氧化活性污泥減量是在特定的電化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)，通過一定的化學(xué)反應(yīng)，利用在電化學(xué)過程形成的強(qiáng)氧化性O(shè)H基團(tuán)破壞污泥的絮凝體結(jié)構(gòu)，使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)外放。王麗等人通過試驗(yàn)測(cè)定，在同心圓式鈦涂料網(wǎng)狀電極反應(yīng)器中，PH值為12，在磁力攪拌下中速攪拌，間歇電解60min，污泥的表觀溶解效率為29.98%，電解氧化對(duì)污泥的溶解效應(yīng)顯著。

結(jié)語

污水廠污泥產(chǎn)量的增加給其后續(xù)處理處置帶來了沉重壓力，污泥的減量化是解決污泥出路的最佳處置方法。隨著污泥減量化技術(shù)的研究和發(fā)展，出水質(zhì)量、副反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)條件以及二次污染等方面問題的解決，污泥減量工藝將等到更為廣泛的應(yīng)用。