污水处理厂的污泥减量化.pdf

污水处理厂的污泥减量化 目前世界上80％以上的污水处理厂应用的是活性污泥法处理污水,它 最大的弊端就是处理污水的同时产生惊人的大量剩余污泥.污泥中的 固体有的是截留下来的悬浮物质，有的是由生物处理系统排出的生物 污泥,有的则是因投加药剂而形成的化学泥，污水处理厂产生的污泥 量约为处理水体积的 0.15 ％ —1 ％左右 。污泥的处理和处置,就 是要通过适当的技术措施,使污泥得到再利用或以某种不损害环境的 形式重新返回到自然环境中.这些污泥一般富含有机物、病菌等，若 不加处理随意堆放，将对周围环境产生新的污染。 对这些污泥处理方法主要有:农用、填海、焚烧、埋地。但这些方 法都无一例外地存在弊端.如污泥中重金属的含量通常超过农用污泥 重金属最高限量的规定.此外,污泥中还含有病原体、寄生虫卵等，如 农业利用不当,将对人类的健康造成严重的危害。填埋处置容易对地 下水造成污染,同时大量占用土地.焚烧处置虽可使污泥体积大幅减 小,且可灭菌,但焚烧设备的投资和运行费用都比较大。投放远洋虽可 在短期内避免海岸线及近海受到污染,但其长期危害可能非常严重， 因此,已被界上大多数国家所禁用. 一般每去除 1kg 的 BOD 就产生 15~100L 活性污泥，这些污泥含水 5 率达到 95％以上，剩余污泥处理的成本高昂,约占污水厂运行费用的 25％-65% 。 欧洲国家每年用于处理剩余污泥的费用就高达28亿人民币。显而 易见，任何有利于减少剩余污泥的措施都将带来巨大的经济效益。 2 污泥减量化的理论基础 2.1 维持代谢和内源代谢 1965 年Pirt 把微生物用于维持其生活功能的这部分能量称为维 持代谢能量,一般认为，维持代谢包括细胞物质的周转、活性运输、 运动等，这部分基质消耗不用来合成新的细胞物质，因此,污泥的产 量和维持代谢的活性呈负相关 。Herbert 在1956 年提出，维持能 量可通过内源代谢来提供,部分细胞被氧化而产生维持能量.从环境 工程角度看,内源呼吸通常指生物量的自我消化,在连续培养生长时 可同时发生内源代谢。内源代谢的主要优势在于进入的基质最终被呼 吸成为二氧化碳和水,使生物量下降 。因此，在废水处理工艺中， 内源呼吸的控制比微生物生长控制和基质去除控制更为重要. 2.2 解偶联代谢 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，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, 呼吸超过了ATP 产量，即分解代谢和合成代谢解偶联 ，此时微生物 能过量消耗底物，底物的消耗速率很高.Cook 和Russell 报道,在完 全停止生长时细菌利用能源的速率比对数生长期的高三分之一，这表 明细胞能通过消耗膜电势、ATP 水解和无效循环处置其胞内能量。在 解偶联条件下,大部分底物被氧化为二氧化碳,产生的能量用于驱动 无效循环,但对底物的去除率不会产生重大影响 。能量解偶联的特 殊性在于它是微生物对底物的分解和再生,而没有细胞质量的相应变 化。从环境工程意义上讲,能量解偶联可用于解释底物消耗速率高于 生长和维持所需之现象。因此，在能量解偶联条件下活性污泥的产率 下降，污泥产量也随之降低。通过控制微生物的代谢状态，最大程度 地分离合成代谢和分解代谢,在剩余污泥减量化上将是一个很有发展 前景的技术途径. 3 目前污泥减量化的方法 3。1 解偶联 机理：三磷酸腺苷（ATP） 是键能转移的主要途径，是能量转移 反应的中心，微生物的合成代谢通过呼吸与底物的分解代谢进行偶 联，当呼吸控制不存在,生物合成速率成为速率控制因素时，解偶联 新陈代谢就会发生,并且在微生物新陈代谢过程中产生的剩余能量没 有被用来合成生物体。在能量解偶联条件下活性污泥的产率下降，污 泥产量也随之降低.微生物学家认为,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，呼吸超过了ATP 产量,即分解代谢和合成代 谢解偶联 ，此时微生物能过量消耗底物，底物的消耗速率很高。在 完全停止生长时细菌利用能源的速率比对数生长期的高1/3,这表明 细胞能通过消耗膜电势、ATP 水解和无效循环处置其胞内能量。能量 解偶联的特殊性在于它是微生物对底物的分解和再生，而没有细胞质 量的相应变化。通过控制微生物的代谢状态,最大程度地分离合成代 谢和分解代谢，在剩余污泥减量