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物理化学技术由于其投资大成本高,在污水处理工艺中未能得到推广。近年来,越来越多的研究集中在了微生物菌剂的研制上,如复合微生物菌剂DM-Ⅰ和DM-Ⅱ、共生复合微生物菌剂CMA、多功能复合微生物制剂MCMP等。其中我国某企业研发的曼斯微微生物复合菌剂(MixMicrobe)已成功应用于日处理10万吨污水的A2/O生产性处理工艺,在投加量为0.3~0.8kg菌粉/千吨污水条件下,运行1年多,其剩余污泥排放量可比传统活性污泥法减少95%以上,污泥总排放量可减少40%-70%。该微生物菌剂主要通过强化活性污泥处理系统中微生物消解有机物,并对死亡微生物菌体进行分解来实现剩余污泥大幅减排。然而,长期运行发现该菌剂的污泥减量效果受到工艺运行状况的影响,尤其是初沉池的排泥状况直接影响污泥减排量;而且系统抗冲击负荷能力不强,需要一定的恢复时间。
因此,虽然溶胞技术具有技术实现简单,有利于高有机物含量污泥的再次利用等优点,但也存在投资和运行费用大、对人类健康及生态具有安全隐患、易产生二次污染、管理复杂且工艺不稳定等不足。
2、解偶联代谢(Uncoupling metabolism)的污泥减量技术
微生物的分解代谢和合成代谢是紧密偶联的,微生物分解代谢过程中产生的能量通过氧化磷酸化过程而储存在三磷酸腺苷(ATP)中,进而为合成代谢提供能量。但在某些条件下(如化学解偶联剂、营养过剩等),由于分解代谢产生的能量不能有效地通过氧化磷酸化过程储存在ATP中,进而抑制合成代谢,致使污泥产量减少。目前主要有投加化学解偶联剂、高S0/X0下的解偶联技术。
2.1投加化学解偶联剂
底物的氧化可以产生通过细胞线粒体内膜的质子动力势,该质子动力势可以为氧化磷酸化提供驱动力。因此,通过投加某些解偶联剂,可以与质子结合降低细胞膜两侧的质子浓度梯度,从而消除这种驱动力,抑制氧化磷酸化,最终减少微生物的合成,降低污泥产量。目前用于污泥减量的化学解偶联剂主要是苯酚类化合物及其衍生物。表2给出了一些化学解偶联剂的污泥减量效果。
表2 化学解偶联剂减少污泥产量的效果及技术特点
叶芬霞等对邻氯苯酚(oCP)、间氯酚(mCP)、DCP、TCP、pNP、间硝基酚(mNP)、dNP和TCS 8 种化合物的污泥减量化效果进行了比较研究,表明DNP和pNP的效果最好,减量率达到了89.16%和83.77%,oCP、TCP、mNP和TCS也达到60%以上。各种代谢解偶联剂效果的差异与其酸性大小有关,pKa值越低,污泥的减量化效果越好。
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