曹克勝

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所，江蘇 南京 211100）

當(dāng)前，社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也在加快，導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)廢水的產(chǎn)生量日益增加。因此，污水處理的規(guī)模越來(lái)越大，也產(chǎn)生了大量的污泥。處理污水的污泥中含有較多成分，包括微生物、寄生蟲和有毒物質(zhì)等，如果污泥處理不到位，很容易對(duì)水源造成二次污染，還會(huì)危害到人們的身體健康。所以，針對(duì)污泥的處理需要遵循無(wú)害化、減量化和穩(wěn)定化，可多采用重力濃縮和厭氧化的處理方式[1]。

1 污泥減量技術(shù)的應(yīng)用原理

污泥減量技術(shù)主要是應(yīng)用生物、物理和化學(xué)中的規(guī)律，通過(guò)互相之間發(fā)生作用達(dá)到污泥減量的效果。①在污泥處理工藝中，通過(guò)加入代謝解偶聯(lián)劑對(duì)污泥中的有害物質(zhì)進(jìn)行降解，或?qū)ξ勰嘀械挠袡C(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解，并對(duì)其產(chǎn)生的能量進(jìn)行分解，使這些物質(zhì)之間不能再次合成產(chǎn)生分解，通過(guò)降低微生物細(xì)胞的合成來(lái)達(dá)到減量的目的，而污泥的轉(zhuǎn)化率也同樣會(huì)降低[2]。②應(yīng)用微生物食物鏈的互相捕食可以減少部分物質(zhì)和能量的產(chǎn)生，同時(shí)微生物還能夠增加活性細(xì)菌，因細(xì)菌自身具有一定的氧化和代謝作用，也可以減少污泥的產(chǎn)生。③將生物、物理和化學(xué)等方法有效結(jié)合起來(lái)，這種技術(shù)可以破壞污泥中微生物的細(xì)胞壁，有利于細(xì)胞壁中的蛋白質(zhì)、氨基酸等得到進(jìn)一步釋放，使剩余污泥中的分子得到有效溶解，以此達(dá)到對(duì)有害物質(zhì)降解的目的，而污泥自身的氧化率也會(huì)提高[3]。

2 污泥減量技術(shù)的應(yīng)用

2.1 微生物隱形生長(zhǎng)的污泥減量技術(shù)

隱形生長(zhǎng)是生物研究方面的專業(yè)術(shù)語(yǔ)，也稱為胞溶技術(shù)，這種技術(shù)也是結(jié)合應(yīng)用化學(xué)和物理中的規(guī)則，破壞微生物的組織結(jié)構(gòu)和污泥菌膠團(tuán)中的絮狀結(jié)構(gòu)，以改變污泥沉降性實(shí)現(xiàn)污泥的減量。這種方法在實(shí)際應(yīng)用中，可有效降解污泥中比較難降解的物質(zhì)，可使大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，并確保微生物可以隱形生長(zhǎng)。而微生物的增加促使污泥中的氧化率也進(jìn)一步提高，有效實(shí)現(xiàn)了污泥減量的目的。基于微生物隱形生長(zhǎng)的化學(xué)方法，在應(yīng)用中使用的氧化劑有H2O2、O3等。

2.1.1 超聲波技術(shù)的應(yīng)用

超聲波技術(shù)是目前一種比較先進(jìn)的技術(shù)，可在污泥減量工作中單獨(dú)應(yīng)用。在污水處理工藝中結(jié)合應(yīng)用超聲波技術(shù)，可破壞污泥中微生物的細(xì)胞壁，從而有利于其中的蛋白質(zhì)和脂肪得到釋放，以此達(dá)到減量的效果和目的。還有一些研究，將超聲波與厭氧技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合，都取得了較好的效果[4]。但在實(shí)際應(yīng)用中，超聲波技術(shù)會(huì)受到超聲波頻率、生能密度等因素的影響，且有關(guān)實(shí)踐證明，超聲波頻率較大會(huì)影響到破解的效率。因此，在超聲波應(yīng)用過(guò)程中，需要控制超聲波的頻率，一般多采用小于40 Hz的超聲波來(lái)完成對(duì)污泥的處理工作。目前，應(yīng)用超聲波技術(shù)的成本較高，能耗較大，同時(shí)也需要控制溫度和表面張力等因素，所以，該技術(shù)在我國(guó)還沒(méi)有普遍應(yīng)用。

2.1.2 臭氧氧化技術(shù)的應(yīng)用

臭氧技術(shù)在污泥降解中發(fā)揮著十分重要的作用，且應(yīng)用效果較好。臭氧技術(shù)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在其降解能力強(qiáng)，可使污泥的處理效率最高達(dá)到零排放的效果。其工藝原理是，從對(duì)最基本的固體懸浮物的降解，到對(duì)固體細(xì)胞的溶解，最后釋放有機(jī)物。應(yīng)用臭氧技術(shù)雖然成本較高，但該技術(shù)在應(yīng)用效果和節(jié)約成本方面有著較大的優(yōu)勢(shì)[5]。經(jīng)相關(guān)研究證明，在污泥減量中應(yīng)用臭氧技術(shù)，需要花費(fèi)的成本只占常規(guī)處理方法的47%，節(jié)約了大筆的污泥處理費(fèi)用。在我國(guó)，臭氧技術(shù)的應(yīng)用主要是針對(duì)高濃度的有機(jī)廢水和難降解廢水的前期工作，因此，還需要對(duì)臭氧技術(shù)在污泥減量中的應(yīng)用進(jìn)行不斷研究。

2.2 基于解偶聯(lián)技術(shù)的應(yīng)用

該技術(shù)是通過(guò)在污泥減量工藝中加入解偶聯(lián)劑來(lái)減少污泥中的微生物數(shù)量，破壞微生物細(xì)胞之間的合成效率，有效降低污泥中微生物的轉(zhuǎn)化率，以此達(dá)到污泥減量的效果和目的。該技術(shù)主要是對(duì)生成后的能量和有機(jī)物進(jìn)行分解，使微生物后續(xù)的合成率明顯降低。該技術(shù)目前在廢水處理工藝中已得到了廣泛應(yīng)用，且技術(shù)應(yīng)用也比較成熟。在實(shí)際應(yīng)用中，只要在常規(guī)的廢水中加入解偶聯(lián)劑就可以達(dá)到污泥減量的效果，通常主要加入甲基酚、硝基酚等[6]。

在廢水中加入藥劑時(shí)，其加入量需要根據(jù)廢水量進(jìn)行對(duì)比，且要經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)和操作，并針對(duì)不同藥劑的加入量制定出對(duì)應(yīng)方案，還需要確保以最小的加入量獲得較好的污泥減量效果。需要注意的是，在應(yīng)用解偶聯(lián)劑降解污泥中的有機(jī)物和重金屬時(shí)，會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成一定影響，且在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，也會(huì)使污泥中的微生物產(chǎn)生抗性，導(dǎo)致以后每一次的加入量都要不斷增加。

2.3 基于微生物食物鏈的污泥減量技術(shù)

因污泥中含有的微生物較多，可通過(guò)微生物互相捕食的特點(diǎn)延長(zhǎng)生物鏈達(dá)到對(duì)污泥減量的目的。因廢水的污泥中含有細(xì)菌等微生物，還有一些微型生物，這些微型生物主要是通過(guò)捕食水中的微生物和有機(jī)物生存。污泥中的食物鏈可提高細(xì)菌活性，當(dāng)細(xì)菌的代謝能力增強(qiáng)時(shí)，可提高對(duì)污泥的降解能力，以此達(dá)到污泥的減量效果。

污泥中各種微生物細(xì)菌的存在，使水下形成一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，在食物鏈不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中，污泥中的能量會(huì)不斷減少，由此達(dá)到了減量的效果。該項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，成本低，能耗量小。例如，蚯蚓生物濾池就是比較有效的污泥減量技術(shù)[6]。在實(shí)際應(yīng)用中，只需要在污泥池中引入蚯蚓，使蚯蚓與微生物之間形成生物鏈，就會(huì)達(dá)到污泥減量的效果。經(jīng)相關(guān)研究證明，該技術(shù)在污泥減量方面發(fā)揮著重要作用，其減量率可達(dá)到40%左右，而且將蚯蚓引入到污泥中，會(huì)使生物濾池更加通透。

2.4 基于代謝作用的污泥減量技術(shù)

微生物維持代謝也可以達(dá)到污泥減量的目的，該技術(shù)的應(yīng)用原理主要是通過(guò)微生物維持生命達(dá)到維持代謝的目的，使產(chǎn)生的部分能量實(shí)現(xiàn)細(xì)胞物質(zhì)的交換和移動(dòng)等生命活動(dòng)，而代謝作用可使有機(jī)物質(zhì)不能再次合成新的細(xì)胞，是通過(guò)降低污泥的負(fù)荷率達(dá)到代謝能量的平衡，以此有效實(shí)現(xiàn)污泥減量。在污泥中除了基本的微生物之外，還會(huì)存在一些惰性有機(jī)物質(zhì)，這種惰性有機(jī)物質(zhì)并不是不可降解的物質(zhì)，只是需要較長(zhǎng)的降解時(shí)間，因此可通過(guò)延長(zhǎng)污泥齡來(lái)降低污泥的產(chǎn)量[7]。

2.5 污泥干化技術(shù)的應(yīng)用

污泥干化技術(shù)主要是對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理，以有效降低污泥的體積，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥減量的目的，且還可以降低污泥處理成本。污泥干化技術(shù)可分為以下幾類[8]。

2.5.1 太陽(yáng)能干化技術(shù)的應(yīng)用

太陽(yáng)能干化技術(shù)主要是利用太陽(yáng)能的輻射加熱，對(duì)污泥中的水分進(jìn)行蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥的干化處理。在應(yīng)用該技術(shù)時(shí)，可利用通風(fēng)系統(tǒng)降低污泥表面的濕度，使污泥干化的速度加快，當(dāng)污泥中的水分含量只有40%～60%，污泥就會(huì)自身發(fā)酵。太陽(yáng)能作為一種綠色能源，其成本低、能耗低，在污泥減量方面有著較大的優(yōu)勢(shì)。但該技術(shù)很容易受到氣候因素的限制，不能持續(xù)提供熱能，因此，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要引入熱泵干燥系統(tǒng)，輔助太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用，以此達(dá)到較好的干化效果。通過(guò)兩種技術(shù)的結(jié)合使用，大流量的通風(fēng)系統(tǒng)會(huì)加大污泥的干化效果，同時(shí)附加的氣體收集裝置等都不會(huì)受到天氣因素的影響，有效提高了對(duì)污泥的干化處理效果。

2.5.2 生石灰干化技術(shù)的應(yīng)用

生石灰干化技術(shù)主要是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，對(duì)污泥進(jìn)行脫水處理。在實(shí)際應(yīng)用中，生石灰與水會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，通常1 kg的生石灰可以蒸發(fā)0.32 kg的水，且生石灰與水發(fā)生反應(yīng)后會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，可以殺死污泥中的大量微生物，有效實(shí)現(xiàn)了污泥的凈化處理。在污泥中添加的生石灰，需要對(duì)其的加入量與污泥的含水量作出配比，同時(shí)需要通過(guò)充分?jǐn)嚢璨趴梢赃_(dá)到較好的處理效果。

2.5.3 低溫干化技術(shù)的應(yīng)用

低溫干化技術(shù)需使用熱泵干化機(jī)，而整個(gè)干化過(guò)程需處在一個(gè)封閉的狀態(tài)中。在實(shí)際應(yīng)用中，熱泵干化機(jī)的制冷系統(tǒng)可以排出空氣中的濕氣，使空氣變得干燥，同時(shí)吸走空氣中的熱量，通過(guò)這一流程，空氣會(huì)變?yōu)楦衫淇諝?，空氣中的水分凝結(jié)排出，在低溫狀態(tài)下使污泥脫水干化。應(yīng)用該技術(shù)，可使污泥含水量的濃縮率達(dá)到97%～98%，有效降低了污泥中的含水量，達(dá)到了污泥減量的處理效果。

2.6 污泥顆?；夹g(shù)在污泥減量中的應(yīng)用

污泥顆?；夹g(shù)主要是讓廢水中的微生物等聚集成一個(gè)密度較大的群體，進(jìn)一步減小污泥的體積，使顆粒性的污泥有效沉淀，這在污泥處理中起著十分重要的作用。顆粒污泥可以使整個(gè)生化系統(tǒng)承受較高濃度的負(fù)荷，使污泥結(jié)構(gòu)變得更加緊湊；顆粒污泥可以構(gòu)建新的生化系統(tǒng)，其中最主要的厭氧顆粒污泥技術(shù)在廢水處理中起到重要的作用。在對(duì)污泥減量的過(guò)程中，在選擇生化工藝時(shí)，需對(duì)其參數(shù)進(jìn)行有效控制，以此實(shí)現(xiàn)廢水中污泥顆粒化的形成，且顆粒污泥在廢水中可以快速沉淀，給廢水的處理工作帶來(lái)很大便利，其自身的密度大、結(jié)構(gòu)也穩(wěn)定，很容易進(jìn)行處理，這些都有利于污泥減量的效果。

3 污泥減量未來(lái)的發(fā)展方向

污泥減量是未來(lái)廢水處理中重要的研究方向，目前，污泥產(chǎn)量日益劇增，因此，對(duì)污泥減量技術(shù)的研究就顯得尤為重要。在未來(lái)的工作中，需要做到以下幾點(diǎn)：第一，污泥減量技術(shù)的應(yīng)用不能影響到水質(zhì)，需注重將污泥減量與廢水處理有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)兩者之間的兼容；第二，目前的污泥減量機(jī)制的實(shí)際作用不明確，不能對(duì)減量技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，所以，需要掌握污泥減量的實(shí)際規(guī)律，對(duì)污泥減量的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行有效控制。第三，在污泥減量工作中，如果技術(shù)方法應(yīng)用不到位，會(huì)增加污水處理的負(fù)荷，所以，需要重視污泥減量中各種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，要對(duì)污泥中的氮磷進(jìn)行有效去除；第四，在應(yīng)用污泥減量技術(shù)時(shí)，需要做好經(jīng)濟(jì)性評(píng)估，并不斷優(yōu)化工藝流程，使其在未來(lái)的工業(yè)化發(fā)展中得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在目前廢水量不斷增大的情況下，污泥減量工作發(fā)揮著十分重要的作用。因此，需要注重對(duì)污泥減量技術(shù)進(jìn)行不斷研究，注重應(yīng)用生物、化學(xué)和物理中的各種原則，以此實(shí)現(xiàn)污泥減量工作的目標(biāo)，從而促進(jìn)我國(guó)廢水處理水平不斷提升。