基于微生物代谢的活性污泥源头减量浅析

中国新技术新产品2019NO.6（上）-110-生态与环境工程0引言传统的剩余活性污泥处理与处置技术主要为先进行浓缩、稳定、脱水等预处理，之后再进行土地利用、填埋和焚烧等最终处置。这类技术方法初期投资和后期运行费用均较高，而且会带来二次污染。因此，剩余活性污泥问题应该从减少污泥的产生量的角度进行解决，而不是污泥产生后再进行处理。活性污泥源头减量是在保证污水处理系统的污水处理效果的前提下，通过适当的技术方法，最大程度地减少向外排放的污泥量，从而实现污泥的源头减量。另外，由于环境相关的法律、法规、标准对剩余活性污泥处置的要求越来越严格，因此研究活性污泥减量的方法是十分必要的。1活性污泥的组成活性污泥主要由4个部分组成：①活性微生物群体，该群体具备极强的代谢功能；②微生物内源呼吸以及自身氧化过程的残余物；③吸附在污泥絮体上的难降解有机物；④吸附在污泥絮体上的无机物。活性污泥微生物群体主要为细菌，也存在真菌、原生动物以及后生动物等。这些微生物共同构成了一个相对稳定的生态系统。2微生物代谢与活性污泥的产生微生物代谢是指维持生命和增殖过程进行的一系列化学反应过程，分为分解代谢和合成代谢两类。分解代谢即微生物通过氧化、酶降解等降解大分子有机物的过程；合成代谢即微生物利用营养物和分解代谢中释放的能量，进行还原吸热和酶的合成，微生物增殖的过程。这2个过程中，1/3可降解的有机物被活性污泥微生物氧化分解，产生无机物并释放能量，2/3可降解的有机物被微生物用于新细胞合成和自身增殖。增强维持代谢以及内源代谢，能够减少微生物细胞的合成和增殖，有利于污泥产量的减少。因此当微生物活性增强，微生物维持代谢耗能提高时，细胞合成量会减少，微生物利用自身细胞溶解产物进行新陈代谢时，污泥的产生量也会减少。微生物这种靠自身溶胞产物生长的方式即为内源呼吸代谢，其优势为外源底物最终被氧化生成二氧化碳和水，微生物增值量减少。溶胞除了可以维持微生物自身生长外，产生的基质供其他微生物利用，即为隐性生长。污水的生物处理的实质即将微生物利用污水中污染物质作为生长的营养物，将其代谢、利用、转化，将高分子有机物降解为简单的有机物或无机物，从而使污水得到净化。剩余活性污泥包括微生物的净增殖、进水中的惰性有机物和无机颗粒。3基于微生物代谢的污泥减量的方法及原理根据微生物代谢特性，生物处理污水过程剩余污泥的产量与合成代谢、内源呼吸和微型动物捕食细菌等有关。合成代谢使剩余污泥量增加，内源呼吸和捕食使剩余污泥的量减少。因此，剩余污泥减量可能通过以下途径来实现：（1）降低细菌的净合成量；（2）增加生物体的自身氧化速率。3.1降低细菌的净合成量减少细胞物质的合成即增加维持代谢（抑制合成代谢）。细胞的增殖量与分解代谢产生的能量直接相关，但在存在质子载体、重金属、温度异常以及好氧一厌氧交替循环等情况时，可以实现分解代谢和合成代谢解偶联，即氧化底物的同时不大量合成ATP或者ATP在合成之后通过其他途径迅速释放，细菌在正常分解底物的同时，合成量减少，从而实现污泥减量。因此细胞物质合成的减少是通过解偶联实现的。解偶联可细分为物质解偶联和能量解偶联。通常在如下情况下可能发生微生物解偶联：（1）存在影响ATP合成的物质；（2）存在过剩能量；（3）非稳态生长；（4）不适宜的温度下生长；（5）有限制性基质的存在。前面4种是通过能量解偶联来实现污泥减量的，最后一种是通过物质解偶联来实现污泥减量的。因此减少细胞物质的合成可以通过解偶联实现的。根据解偶联的发生条件，有以下技术可以实现解偶联：（1）投加解偶联剂；（2）好氧—沉淀—厌氧工艺；（3）高溶解氧工艺；（4）高底物浓度/污泥浓度条件下的解偶联等。该技术还存在一些问题：（1）该技术会影响污泥种群结构，进而影响污泥沉降性能；（2）污泥量减少，用于细胞合成的氮、磷量减少，影响氮磷的去除率；（3）解偶联剂会残留在处理出水中，对水环境和人体的影响不可低估。3.2增加生物体的自身氧化速率3.2.1延长污泥龄内源代谢理论是通过延长泥龄和降低污泥负荷来实现污泥减量的。利用污泥龄的延长进行污泥减量的技术减量基于微生物代谢的活性污泥源头减量浅析刘娜（重庆环科源博达环保科技有限公司，重庆400000）摘要：当前污泥量急剧增加，关于污泥处理的相关标准日益严格，污泥处理成本又高，污泥减量化迫在眉睫。该文从污水生物处理中剩余污泥的产生途径、微生物代谢原理2个方面提出了实现污泥源头减量的方法，即降低细菌的净合成量以及增加微生物的自身氧化速率，具体介绍了解偶联技术、隐性生长技术、延长污泥龄技术，并介绍了污泥减量技术的发展。关键词：污泥减量；微生物代谢；内源代谢；解偶联；延长污泥龄；隐性生长中图分类号：X703文献标志码：A中国新技术新产品2019NO.6（上）-111-生态与环境工程效果明显，而且无