摘要：污泥是污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢棄物。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時(shí)，所排放的污水中污泥的含量也在迅猛增加，隨著污水處理行業(yè)的高速發(fā)展，污水處理廠的污泥產(chǎn)生量急劇增加，已給企業(yè)和社會(huì)帶來(lái)極大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境問(wèn)題。因此，開(kāi)發(fā)污泥減量技術(shù)意義重大。本文著重闡述了當(dāng)今社會(huì)中實(shí)現(xiàn)污泥減量化的幾種污水處理工藝，以供污水(污泥)處理技術(shù)人員參考。
　　關(guān)鍵詞：污泥減量化；膜生物反應(yīng)器；多孔微生物載體
　　
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，污水廠處理水量將不斷擴(kuò)大和提高，污泥的產(chǎn)量也將會(huì)大幅度地增加。同時(shí)，污泥處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用昂貴，己成為各城市污水廠所面臨的嚴(yán)重問(wèn)題。污泥處理的通常作法是：先經(jīng)過(guò)濃縮、穩(wěn)定、脫水等處理后，進(jìn)行最終的處置。當(dāng)前常用的最終處置方法有：衛(wèi)生填埋、干化焚燒和土地利用等。隨著人們對(duì)環(huán)境重視和污水處理標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，使得常規(guī)處置方法變得非常困難。雖然近年來(lái)國(guó)內(nèi)外也發(fā)展了一些新的污泥減量化及資源化處置技術(shù)，但污泥的資源化利用受到所能消納污泥的量的能力、資源化產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量以及公眾對(duì)其的心理接納程度等因素的制約。因此，如何合理的解決污泥問(wèn)題，己是當(dāng)前急需解決的環(huán)保問(wèn)題之一。
　　
　　一、污泥減量化處理的新思路
　　面對(duì)當(dāng)前污泥處理遇到的各種困難，應(yīng)將污泥管理的重心前移到“源頭控制”、“源頭分流”，污泥處理應(yīng)當(dāng)遵循減量化為主，資源化和無(wú)害化作為最終處置，這樣才能真正解決污泥的問(wèn)題。相信這種思想也將成為今后城市污泥處置發(fā)展的主流。
　　
　　二、污水處理過(guò)程中實(shí)現(xiàn)污泥減量化的方法
　　（1）臭氧-活性污泥處理方法。臭氧是一種十分活潑的氧化劑，可與污泥中的化合物發(fā)生直接或間接反應(yīng)，破壞細(xì)胞壁，釋放出細(xì)胞質(zhì)，同時(shí)也將不溶于水的大分子物質(zhì)分解成溶于水的小分子片斷。基于此思想，可將臭氧與常規(guī)活性污泥工藝結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)污泥的減量化。1994年日本的曾有學(xué)者提出此工藝，即在常規(guī)活性污泥工藝中，增加一套臭氧處理裝置，把部分回流污泥引入臭氧處理器中，污泥經(jīng)過(guò)臭氧處理后再返回到曝氣池中，達(dá)到污泥和污水雙重處理的功效。經(jīng)大約10個(gè)月以上的試驗(yàn)，證實(shí)了此工藝可對(duì)多種污水進(jìn)行無(wú)剩余污泥排放的處理，并且出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。在曝氣池中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)惰性有機(jī)固體的累積，只是污泥中Si、Al、Fe等無(wú)機(jī)物含量偏高。此外，污泥的SVI值也比傳統(tǒng)的活性污泥法正常得多。
　　（2）代謝解藕聯(lián)劑-活性污泥處理方法。解耦聯(lián)劑分為天然解耦聯(lián)劑和人工合成解耦聯(lián)劑兩種。天然解耦聯(lián)劑主要是棕色脂肪和其他組織中的解耦聯(lián)蛋白，主要存在于高等動(dòng)物線粒體中。人工合成解耦聯(lián)劑通常為脂溶性小分子物質(zhì)，在有機(jī)質(zhì)子載體存在下大部分底物被氧化為二氧化碳，而不是用于生物合成，所以在解耦聯(lián)活性污泥工藝中污泥產(chǎn)率很低。在污水生物處理系統(tǒng)中曾對(duì)12種解耦聯(lián)劑進(jìn)行了污泥減量的試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)TCP在12種解耦聯(lián)劑中最為有效，且當(dāng)TCP的質(zhì)量濃度為5mg/L時(shí)，污泥可以減少50%。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的活性污泥系統(tǒng)中，當(dāng)加入pNP后生物量的產(chǎn)生可減少49%，當(dāng)pNP濃度達(dá)120mg/L時(shí)無(wú)剩余污泥產(chǎn)生。在此發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TCS質(zhì)量濃度為0.8mg/L時(shí)，污泥的產(chǎn)生量可以減少40%，而對(duì)底物的去除效率沒(méi)有明顯的影響。
　　（3）生物膜法處理方法。生物膜法和活性污泥法一樣，都是利用微生物來(lái)去除廢水中有機(jī)物的方法。生物膜法是使微生物附著在載體表面上，污水在流經(jīng)載體表面過(guò)程中，通過(guò)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物的吸附、氧向生物膜內(nèi)部的擴(kuò)散以及在膜中所發(fā)生的生物氧化等作用，對(duì)污染物進(jìn)行分解，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖的方法。生物膜法與傳統(tǒng)的活性污泥法相比具有的優(yōu)點(diǎn)是：①微生物相多樣化，生物的食物鏈長(zhǎng)，并且存活時(shí)代時(shí)間較長(zhǎng)；②微生物量多，處理能力大，凈化功能顯著提高；③污泥沉降性能良好，易于固液分離，剩余污泥產(chǎn)量少，降低污泥處理與處置費(fèi)用；④耐沖擊負(fù)荷，對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，并能處理低濃度的污水；⑤具有良好的脫氮作用；易于運(yùn)行管理，減少污泥膨脹問(wèn)題。
　　
　　三、污水處理過(guò)程中無(wú)剩余污泥處理方法
　　（1）膜生物反應(yīng)器(MBR)處理方法。在活性污泥理論中，污泥泥齡(θc)是指單位生物量在處理系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間。污泥的表觀產(chǎn)率系數(shù)(Yobs)和污泥泥齡(θc)有如下的關(guān)系：
　　1/Yobs=1/Ymax+θcKd/Ymax；在本公式中，Ymax是污泥的最大產(chǎn)率系數(shù)，Kd是內(nèi)源呼吸率。從公式中可以看出污泥表觀產(chǎn)率系數(shù)和污泥泥齡及內(nèi)源呼吸率關(guān)系非常密切，且呈一定的反比關(guān)系，所以提高污泥的停留時(shí)間和內(nèi)源呼吸率有助于降低污泥的表觀產(chǎn)率系數(shù)。
　　膜生物反應(yīng)器是以膜組件作為取代二沉池的泥水分離單元設(shè)備，并與生物反應(yīng)器組合構(gòu)成的一種新型生物處理裝置，已成功應(yīng)用于污水處理與回用等領(lǐng)域。例如，一體式膜生物反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率為0~0.3kg/kgBOD(傳統(tǒng)活性污泥法的污泥產(chǎn)率為0.6kg/kgBOD)，占地面積是傳統(tǒng)活性污泥法的一半。在此基礎(chǔ)采用兩段法處理人工配制廢水，第二階段分別采用浸沒(méi)式膜生物反應(yīng)器和活性污泥反應(yīng)器，并對(duì)這兩種工藝進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)：在相同的SRT和有機(jī)負(fù)荷下，兩段MBR法的污泥產(chǎn)率比兩段活性污泥法的低20%~30%；在實(shí)驗(yàn)運(yùn)行一年后，污泥中的非揮發(fā)性固體仍然相對(duì)穩(wěn)定，含量為20.5%~23.6%；在相關(guān)實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)過(guò)3年的連續(xù)運(yùn)行表明，反應(yīng)器中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性組分的降低，整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間MLVSS/MLSS基本上維持在75%左右，由此可見(jiàn)在反應(yīng)器中并沒(méi)有發(fā)生非揮發(fā)性固體的積累。雖然膜生物反應(yīng)器有許多活性污泥法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但是，由于膜在運(yùn)行過(guò)程中容易受到污染，造成膜通量下降，甚至造成膜無(wú)法繼續(xù)使用，直接影響膜組件的效率和使用壽命，阻礙了其在實(shí)際中的廣泛應(yīng)用。
　　（2）新型多孔微生物載體廢水處理技術(shù)。污泥齡是影響剩余污泥產(chǎn)率的關(guān)鍵因素之一。污泥齡的增加會(huì)形成食物鏈更長(zhǎng)的微生物生態(tài)系統(tǒng)。延長(zhǎng)污泥齡的另一種簡(jiǎn)便方法是使用多孔微生物載體，在流動(dòng)狀態(tài)下將污泥微生物捕獲。同時(shí)利用一定尺寸的多孔微生物載體可以實(shí)現(xiàn)好氧、厭氧微生物的共存，更有利于利用不同微生物之間的協(xié)同作用。根據(jù)類似原理，在北京召開(kāi)的中日環(huán)境保護(hù)技術(shù)研討會(huì)日本相關(guān)科技人員曾提出，在一種推流式固定床反應(yīng)器中使用多孔微生物載體和間隔曝氣裝置，不僅可以在反應(yīng)器中增加微生物的停留時(shí)間，而且在污水流動(dòng)方向上形成好氧-厭氧反復(fù)藕合的過(guò)程。反應(yīng)器的處理機(jī)理是：當(dāng)廢水和其中的懸浮固體混合液流經(jīng)固定床時(shí)，懸浮污泥由于流速差產(chǎn)生的顆粒捕獲原理被收集在多孔微生物載體內(nèi)部，載體內(nèi)部的環(huán)境由好氧變?yōu)閰捬酰�污泥在多孔載體的內(nèi)部逐漸被濃縮、消化，最終消化液由于曝氣流出載體，載體內(nèi)變空后又有懸浮污泥進(jìn)入。因此在載體和水平流動(dòng)方向上，形成好氧-厭氧高度發(fā)達(dá)的微生物協(xié)同作用，其結(jié)果使廢水中的有機(jī)物和懸浮固體有機(jī)物(包括剩余污泥)被完全分解，最終被轉(zhuǎn)化成無(wú)害氣體和水，這種方法不需要污泥回流，操作簡(jiǎn)單。
　　
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　污泥處理的最終目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)減量化、無(wú)害化、資源化，而當(dāng)前由于污泥處理成本和處理難度不斷增加，故污泥的減量化顯得尤其重要。污水的處理過(guò)程應(yīng)用清潔生產(chǎn)的原則從源頭治理，應(yīng)用各種污水處理技術(shù)如臭氧技術(shù)、投加解耦聯(lián)劑、生物膜技術(shù)、應(yīng)用多孔載體等都可以達(dá)到污泥的減量化，甚至還可以實(shí)現(xiàn)無(wú)剩余污泥排放的目標(biāo)。利用多孔載體技術(shù)采用多種微生物反應(yīng)的耦合工藝和多孔載體的自固定化技術(shù)，微生物生態(tài)系統(tǒng)發(fā)達(dá)，反應(yīng)速度快，污水處理徹底，省去了二沉池和污水處理的設(shè)施，具有運(yùn)行管理簡(jiǎn)單和運(yùn)行成本低的特點(diǎn)，在我國(guó)的生活和工業(yè)污水處理的中試結(jié)果充分展示了該技術(shù)工業(yè)化的可行性。總之，今后我們需要加大研究開(kāi)發(fā)一些成本低、操作簡(jiǎn)便的高效污水處理技術(shù)，以徹底解決剩余污泥處置問(wèn)題。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
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