城市污水处理过程污泥减量技术的机理分析及研究进展

近年来，一些新的工艺不断涌现(见表3)。左宁等人针对LSP&PNR污泥减量新工艺进行了研究：稳定运行的LSP&PNR系统的污泥龄越长，污泥浓度越高，污泥负荷越低，污泥产率也越低。当SRT=5d时，相应的污泥产率Ys最高，为0.381 kgMLSS/(kgCOD);当SRT=50d时，污泥产率仅有0.143 kgMLSS/(kgCOD)。Di Iaconi等对序批式生物滤池颗粒污泥反应器(SBBGR)的污泥减量效果进行研究，该系统内污泥产率仅为0.12-0.14kgTSSCODremoved(生物量为20-45gVSS/L，污泥龄>120天)，即使有机负荷由1.0 kgCOD/m3d提高到2.5kgCOD/m3d过程中，对污泥产率也并未造成大的影响。

归纳起来这些新工艺主要控制长污泥龄、低负荷，由于微生物内源呼吸作用被强化，维持代谢需要的能量增加，细胞物质的分解代谢加强而合成代谢减弱，从而实现了长泥龄污水处理系统的污泥减量。

4、生物捕食(Predation on bacteria)减量技术

生物捕食实现污泥减量主要是通过食物链，即生物处理系统中的原、后生动物对形成大量剩余污泥的低等微生物如细菌等进行捕食，从而降低生物固体产量。其中，起主要作用的是寡毛纲环节动物，如红斑顠体虫、颤蚓、蠕虫等体型较大的后生动物。目前基于生物捕食的减量工艺主要包括自然培养的分段式生物捕食减量技术和接种微型动物减量技术。

4.1分段式生物捕食减量技术

两段法是研究较早的污泥减量处理工艺，第一段多为污泥停留时间(SRT)较短的完全混合式预处理池，目的是强化分散细菌的生长而抑制微型动物的形成;第二段则为较长SRT的传统曝气池，强化微型动物的生长，从而捕食第一段生长的分散细菌，将大部分剩余污泥转化为能量、水和二氧化碳。两段法比传统活性污泥法工艺可减少36%的污泥产量，并且可污泥的沉淀性能和脱水性能;但在第二段反应器运行过程中常发生由丝状细菌、鞭毛虫等引起的污泥膨胀和泡沫，工艺过程中还存在一定的氮磷释放等问题，影响出水水质。为了改善运行过程中污泥膨胀的问题，提出淹没式生物膜法，即在第二段反应器中放置填料，通过生物膜中的微型动物捕食细菌等低营养级微生物或有机颗粒达到污泥减量目的。该工艺污泥减量效果明显(污泥产率仅为0.1996kg干泥COD)，然而氮、磷的去除(分别达到50%~60%)有待进一步提高。

近年来日本出现了一种新型的多段式活性生物处理技术MSABP(Multi-Stage Activated Biological Process) ，该技术的主体工艺为多段式生物填料曝气槽，即曝气槽分成多个小槽、槽内填充特殊的生物载体，通过多段效应、有序地改变各槽的生物相、形成食物链，生物的优先种类从前槽向后槽依次变化为原核生物类-真核生物类-原后生生物类。废水在流经这种环境各异的曝气槽的过程中，不断生物载体上的各种微生物分解、净化，通过食物链，剩余污泥被高效地自我消化，污泥减量可达80%以上。同样地，该工艺也存在TP去除率低的问题。

4.2接种微型动物减量技术

该技术是在原有污水处理系统中接种微型原、后生动物实现污泥减量，目前接种较多的是水蚯蚓类。根据水蚯蚓生长状态进行研究发现，游离型生长方式不利于水蚯蚓的增殖，而且污泥减量效果也明显低于附着型生长方式。因此，研究的重点主要集中在附着型水蚯蚓污泥减量方面。

蚯蚓生态滤池工艺是通过蚯蚓和其他微生物的协同作用对水中污染物(或污泥)进行降解和转化。此工艺中填料的性质、水力负荷和温度等工艺条件和环境条件都影响蚯蚓生理生态状态，进而影响滤池的污泥减量率;而且该工艺对氮、磷基本没有去处效果。荷兰Hendrickx等人也对附着型水蚯蚓污泥减量工艺进行了多年研究，已由实验室规模发展到污水处理厂内的大规模试验，结果发现水蚯蚓能实现污泥减量达41%-71%，污泥中39%的氮和12%的磷被水蚯蚓消化后以粪便的形式排出，这些水蚯蚓粪便的固体浓度约为剩余污泥的2.5倍，有效的改善了污泥的脱水性能，为后续污泥浓缩设备减少了约67%的容积负荷。国内在水蚯蚓污泥减量研究方面也取得了显著性成果，楼菊青等人也将水蚯蚓污泥减量研究扩大到示范工程，即在日处理20000 m3的浙江诸暨某污水处理厂内接种霍甫水丝蚓形成水蚯蚓与微生物的共生系统，系统稳定运行1.5年，结果污泥减量达75%，同时改善了污泥沉降性能;而且COD和SS的去除率分别提高了8. 7%和13.6%。然而，试验也发现水蚯蚓会使系统的氨氮和总磷有所增加，通过与SBR池相结合，出水氮磷等营养元素才能达到国家一级排放标准。

总体来看，生物捕食污泥减量工艺减量效果显著，无副产物，投资及能耗低，是实现污泥过程减量的绿色技术。然而该体系中微生物的种类和数量难控制，受水力负荷、温度、pH、DO等工艺和环境条件的影响较大，一些生长慢的细菌如硝化菌也有被捕食的风险，进而引起硝化系统崩溃，对氮、磷的去除效果较差。要实现最终的优化运行，需要结合其他方法同时进行脱氮除磷，因此该工艺的持久运行问题需要进一步的研究。