天津创业环保集团股份有限公司 天津 300384
摘要：污水处理厂中大多采用活性污泥法处理污废水，此法通常会产生大量剩余污泥，而污泥的处理处置费用较高，并且处置不当易对环境造成污染，因此若从源头控制减少污泥的产生则是更为理想的污泥减量方法。
关键词：复合微生物 污水处理 污泥减量 效果
引言
当前关于污泥减量技术的研究在国内外一直停留在已产生污泥的处理上或者通过溶胞技术进行的化学物质的投加，或者在生化过程中通过投加能量解偶联和物质解偶联化学药剂的研究上，对于生化处理系统的研究也停留在通过工艺的调整完成污泥减量化的研究上，并没有进行微生物共生的研究也没有将生物共生技术和工艺研究结合进行的污泥减量化研究。
1.复合微生物污泥减量的技术原理
1.1脱碳机理
污水处理过程中的活性生物的结构和功能中心是起絮凝作用的菌胶团，菌胶团中各种微生物之间是食物链的关系。污水中的有机物先吸附到含有大量微生物的菌胶团表面，与菌胶团中的微生物进行细胞表面的接触，小分子有机物直接穿过细胞膜进行微生物体内，糖类、蛋白质等大分子有机物通过细胞膜上的透膜酶而进入微生物体内。进入微生物内部，在各种细胞内酶，如氧化酶、脱氢酶等的催化作用下，被微生物分解代谢。
脱碳主要在细胞中的好氧区域发生。一部分有机物被微生物逐步氧化分解，最终成为 CO 2 和 H 2 O 等稳定的无机物质，并从此过程中获得生存所需要的能量。还有一部分有机污染物通过合成代谢形成了新细胞的组分。微生物通过合成代谢和分解代谢，从而去除了污水中的有机物，即达到了脱碳的目的。
1.2脱氮机理
在污水中，氮主要以有机氮（如：蛋白质、氨基酸、尿素等）和氨态氮的形式存在。含氮化合物通过微生物的作用，连续发生氨化反应、硝化反应和反硝化反应，最终转化为稳定无害的 N 2，排入大气，从而达到脱氮的目的。氨化反应、硝化反应主要在好氧区域发生，而反硝化反应则主要发生在缺氧区域和厌氧区域。
首先，有机氮化物在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮。硝化是指在废水处理过程中，氨态氮被转化为亚硝氮和硝氮。硝化反应是在好氧状态下由亚硝酸菌与硝酸菌共同完成的。近几年的研究所发现硝化菌有丰富的代谢多样性和基质多样性。一般情况下，亚硝酸细菌将氨作为电子供体，将氧作电子受体进行好养呼吸；而在较低氧浓度下则同时利用亚硝酸盐和氧作电子受体；无氧条件下进行厌氧呼吸是利用亚硝酸盐作为电子受体。将亚硝酸盐做电子受体时，其还能同时利用氨、氢、有机物等多种电子受体。一般情况下，以亚硝酸盐做电子供体以氧做电子受体而进行好氧呼吸的硝酸细菌为自养生长，而在存在亚硝酸盐的无氧条件下则转变为以有机物做电子供体，以硝酸盐做电子受体的厌氧呼吸。在即没有氧也没有硝酸盐时，其进行以有机物做电子供体和电子受体的异养生长。
在调节池和反应器中，还可能存在厌氧氨氧化反应。厌氧氨氧化是以亚硝酸盐做氧化剂而将氨氧化为 N 2；或以氨做电子受体而将亚硝酸盐还原为 N 2 的生物反应。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.污泥减量技术
2.1微生物固定化技术
固定化微生物技术是指通过物理或化学方法将微生物细胞或酶限制或定位在某一特定空间范围内，保留其固有的催化活性，使其能被重复和连续使用。固定化微生物技术于 20 世纪 60 年代兴起，在化工、发酵生产、能源、医药等行业应用效果显著，70 年代后应用于污废水处理中，成为研究和应用的热点。与传统的悬浮生物处理法相比，微生物固定化技术具有以下优点：可有选择地固定优势菌种；细胞密度高，反应速度快，提高污染物的降解效率；稳定性强，对环境适应能力强；微生物流失少及产生剩余污泥少等。这些优点使此项技术在污废水处理中受到重视，使其表现出巨大的应用潜力。
2.2解偶联技术
通常情况下微生物对底物的分解代谢与合成代谢通过腺苷三磷酸（ATP）和腺苷二磷酸（ADP）之间的转化偶联在一起，当底物被分解时，合成一定比例的生物体（见图 1）。但在某些情况下，底物被氧化的同时，ATP 不能大量合成或者合成后以其它途径释放。这样细菌在保持正常分解底物后不再与合成代谢偶联，细菌自身合成速度减慢，从而达到降低污泥产量的目的，即为解偶联技术。实际上解偶联是通过降低细菌的合成量来减少污泥的产生量。
图 1 分解代谢和合成代谢的关系
（1）投加解偶联剂
解偶联剂有三氯苯酚（TCP）、3，3，，4，，5 － 四氯水杨酰苯胺（TCS）、对氯酚、间氯酚和邻硝基酚和对硝基苯酚等。Strand等选用 12 种解偶联剂做小试试验，结果表明三氯苯酚（TCP）解耦联效果最好，投加 TCP 的污泥量比不投加的减少一半。但不足之处是，通过实验也发现处理 80 天后，微生物逐渐对 TCP产生了适应性。虽然解偶联剂可大大降低污泥产量，但长期运行中某些微生物易产生适应性，并可降解解偶联剂，可能导致解偶联剂失效。另外，解偶联剂在污水处理中的费用比较高，在实际应用中存在着环境安全性问题。
（2）好氧－ 沉淀 － 厌氧工艺
好氧 － 沉淀 － 厌氧工艺（Oxic － Settling － Anaero-bic，OSA）也会引发解偶联，其基本原理是在活性污泥法常规工艺的污泥回流过程中设置一个厌氧池，使污泥在回流过程中微生物交替进入好氧和厌氧环境，细菌在好氧环境中获得的 ATP 不能立即用于合成新细胞，而是在厌氧环境中作为维持细胞生命活动的能量被消耗（见图 2）。这将微生物的分解代谢和合成代谢过程相对分离，而非耦联，从而实现污泥减量。
图 2 好氧 － 沉淀 － 厌氧工艺流程图
3.结束语
现代污水处理厂产生大量剩余污泥问题，通过在污水处理的过程中添加专门配制的复合微生物，改善和强化活性污泥菌胶团中的微生物的品种组成和功能，增强污水处理的效果，并促进有机污染物消化分解和不断对已死亡微生物的再分解，从而大幅度的减少活性污泥的排放量，减低剩余污泥产生量，相应减少了剩余污泥的后续处理工作量，实现了从源头上控制污水厂的污泥产量。添加复合微生物的方法，不需对污水处理厂的现行工艺和运行条件进行硬件和软件改造，有很好的适应能力，是剩余污泥减量技术有巨大前景和应用可行性的发展方向。
参考文献：
[1]李俊．微生物菌剂对污水处理厂污泥减量的影响研究［D］．西南大学，2008：33 －70．
[2]谷伟． 复合微生物制剂应用于化粪池污泥减量的实验研究［ D］．重庆大学，2010：7 －38．
论文作者:魏锦彧
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
标签：污泥论文; 微生物论文; 受体论文; 菌胶团论文; 污水处理论文; 有机物论文; 亚硝酸盐论文; 《建筑科技》2017年第18期论文;