污泥减量技术的研究及其应用（一）

目前，剩余污泥的处理和处置已成为污水处理厂头疼的问题，其成本占污水处理厂总运行成本的25% ~ 40%，甚至高达60% [1]。
1。基于隐性生长的污泥减量技术
微生物对有机碳的代谢一方面将其转化为CO2，另一方面转化为有机物。当生物体内的有机碳也能作为微生物的底物并重复上述代谢时，产生的污泥量就会减少。
因此，微生物基于自身细胞裂解物的生长方式称为隐性生长[2，3]。隐性生长的污泥减量技术有两种不同形式:生物降解和培养食菌生物。
1.1。物体的生物降解
生物降解的关键在于微生物细胞的溶解。目前促进微生物细胞裂解的方法有几种:降低F/M比(提高污泥浓度)、提高污泥龄、提高温度和使用臭氧[1，4，5]。这些方法可以单独使用，也可以结合使用。
Rocher等人研究并比较了热处理、酸和碱对活性污泥中细菌细胞破碎的影响。结果表明，在pH=10，60℃培养20min时，细胞裂解和生物降解最稳定。该方法的污泥产量是常规活性污泥法的38% ~ 43%[2]。微生物优先满足自身的能量维持需求，然后产生新的生物体。在底物限制条件下，Low等进行的小规模实验结果表明，污泥浓度的增加会导致污泥产量的下降，例如当污泥浓度从3g/L增加到6 g/L时，污泥产量下降12%；当从1.7 g/L增加到10.3 g/L时，污泥产量下降了44% [6]，但污泥浓度的增加还受到其他因素的影响，如氧的传质速率和底物的溶解性。污泥负荷和溶解氧浓度也影响剩余污泥的产量。小型试验表明，当污泥负荷为1.7 kgBOD5/(kgMLSS.d)，溶解氧浓度从2 mg/L增加到6 mg/L时，剩余污泥产量减少25%。当溶解氧浓度为2 mg/L，污泥负荷由1.7 kgBOD5/(kgMLSS.d)降至0.217 kgBOD5/(kgMLSS.d)时，剩余污泥产量减少26% [7]。
1991年，Chaize和Huyard首次研究了膜生物反应器(MBR)对污泥产量的影响。当SRT为50 d和100 d时，污泥产量大大降低，他们认为这是F/M比低和泥龄长的结果。MBR处理生活污水的中试研究表明，当MLSS高达40 ~ 50 g/L，污泥完全截留(SRT→∞)时，几乎不产生污泥。由于细胞壁的生物降解是微生物隐性生长的速率控制步骤，因此可以采用不同的物理和化学方法来促进细胞壁的生物降解。Canales等人在MBR处理生活污水的中试研究中增加了热处理工艺。结果表明，随着污泥龄的增加，污泥活性和污泥产量下降；当污泥进行热处理(90℃，停留时间3 h)时，几乎100%的细胞被杀死，引起部分细胞溶解，促进微生物的隐性生长，从而使污泥产量减少60%。污泥产量为0.17千克力/千克化学需氧量。高温好氧消化(55 ~ 60℃)是近年来新兴的高浓度高温废水处理技术。其污泥产量范围为0.05至0.13千克总悬浮固体/千克化学需氧量。但其投资和运行成本较高，细菌团聚性差，产生大量泡沫。[5]1994年Yasui等人开发了一种新的污泥减量技术:在常规活性污泥工艺中，用臭氧处理部分回流污泥，促进细胞溶解，从而使剩余污泥减量或零排放。
该方法已用于小试、中试和10个月工业规模(曝气池1 900m3，有机负荷550 kgBOD5/d)处理制药废水，基本实现了剩余污泥零排放。要实现剩余污泥零排放，污泥回流量应为预期污泥处置量的3.3倍，臭氧量应为0.015 kgO3/kgSS。臭氧接触器应该以连续逆流方式运行。成本分析表明，该方法的污泥处理成本是常规活性污泥法的47%。Sakai等人用该方法进行了为期9个月的城市污水处理试验(处理规模为440 m3/d)，剩余污泥减量与进入臭氧接触器的污泥量和臭氧量有关。当臭氧量为0.034 kgO3/kgSS，回流污泥量为剩余污泥量的4倍以上时，不会有剩余污泥排出。但他们的研究也有不足之处:臭氧浓度几乎不变，臭氧浓度与污泥减量的关系以及如何改善臭氧接触器的运行条件没有进一步讨论；没有研究臭氧对污泥减少和污泥膨胀控制的影响。因此，Kamiya等人采用臭氧间歇处理人工配制的废水(小试)，结果表明这种方法可减少剩余污泥排放量40% ~ 60%；在相同臭氧剂量下，高臭氧浓度的间歇运行优于低臭氧浓度的连续运行。臭氧可以减少剩余污泥的排放，改善剩余污泥的沉降性能。但这种方法还需要进一步的研究，如确定最小臭氧量、臭氧与污泥的接触时间、详细的成本分析以及大规模的实际应用。虽然臭氧可以减少剩余污泥的排放，并且对硝化和反硝化没有抑制作用，但是它不能去除废水中的营养物(NO3—N、PO43—P)。使用，但不能去除废水中的营养物(NO3-N、PO43-P)。