随着社会经济和城市化进程的发展，污水产生量不断增加，而目前应用最广泛的活性污泥污水处理法会产生大量污泥。而且，污泥中通常含有许多有毒有害物质，若不进行妥善处理、处置，将会对环境和人类健康造成威胁。污泥问题已成为目前污水处理厂所面临的一个重要问题和挑战。针对这一问题，本文对国内外有关污泥减量化、污泥处理与处置方面的研究成果与应用现状进行了资料调研和综述，以期为中国污泥减量、处理处置技术的研究和推广应用提供参考。
污泥减量化技术
污泥减量化技术是指在保证污水处理效果的前提下，通过物理、化学和生物等手段，使处理相同量污水时，生物处理系统中污泥产量减少的技术，从而从根本上减少污泥量。污泥减量化可以通过以下四种途径实现。
降低污泥中微生物的净合成量
在污水生物处理系统中降低污泥中微生物细菌合成量，可以通过解偶联技术实现，通过抑制微生物合成腺苷三磷酸(ATP)，从生化角度来讲是合成代谢和分解代谢解偶联，即代谢解偶联。目前实现解耦联的方法主要有添加解耦联剂、高S0/X0和改变污泥所处的环境条件等三种方法。
解耦联剂一般为脂溶性水分子物质，如2,4-二硝基苯酚(DNP)、对硝基苯酚(PNP)、3,3',4',5-四氯水杨酰苯胺(TCS)等。解耦联剂通常是较难生物降解或对生物具有毒性的化合物，生物对解耦联剂的降解和去除不完全，会给水处理带来新的污染。在高S0/X0条件，微生物在分解代谢中产生的ATP的速率要大于在合成代谢中消耗的速率，ATP会累积，引起能量的消散，从而降低微生物产率系数。由于要求的有机物浓度远高于实际污水，且会大大增加投资和处理成本，高S0/X0条件目前还不能用于实际的污水处理。好氧-沉淀-厌氧(Oxic-Settling Anaerobic，OSA)是目前常用一种工艺，是在传统活性污泥工艺的污泥回流过程中插入厌氧池，使污泥微生物的环境条件交替改变，达到降低污泥减量的目的。
增加生物体的自身氧化速率
利用各种溶胞技术，使污泥中微生物迅速死亡并分解成为可被其它微生物所利用的基质，从而强化微生物的隐性生长来实现污泥减量的目的。目前研究较多的增加生物体自身氧化速率的污泥减量化技术主要是用物理、化学或生物方法(如超声波、热处理、臭氧、碱处理等)将污泥破碎、溶胞，释放出细胞内所含的物质，提高污泥的生物可降解性，然后将破碎的污泥重新回流到曝气池中，通过生物处理系统中污泥的代谢进行分解，达到减量目的。
维持生物代谢
微生物首先在满足了自身代谢所需能量后才能将剩余的能量用于生物合成，因此，可以通过增加污泥停留时间(SRT)和降低污泥负荷率(F/M)，使供给的能量只能维持污泥微生物代谢的需要，而无法满足其增殖需要，从而使污泥产生量减少，达到污泥减量的目的。在膜生物反应器(MBR)中，由于膜组件的截留作用，微生物被完全截留在反应器内，实现了污泥停留时间和水力停留时间的完全分离。因此MBR可在高容积负荷、低污泥负荷、长污泥停留时间下运行，从而降低污泥的产量。成本分析表明，目前MBR系统的成本由原来的污泥处理处置费用转变为膜组件费用，膜组件成本成为MBR应用的一个阻碍。
增强微型动物对细菌捕食
污水生物处理系统相当于一种人工生态系统，在生物链中除了细菌，生物处理系统的污泥中还存在原生动物和后生动物等微型动物。其中，原生动物和后生动物会捕食污泥微生物。当能量从低营养级传递到高营养级，系统中生物链越长，能量损失越多，合成的新生物量就越少，因而污泥产生量也就越少。
污泥减量化的研究，可以使污水处理系统实现良性运行，减少污水处理过程中出现的二次污染，使污水更具有环境友好性，尽管污泥减量化研究在理论上和实际应用上已取得一些成果，但在今后较长时间内，污泥减量化研究还需从机理和技术方面进行全面、系统的研究，进一步推动污泥减量化的实际应用。
污泥的处理技术
对污泥进行处理，实际上是使污泥减量化、无害化的过程，以便于最后的污泥处置。污泥处理方法很多，因国家情况不同而存在一些差异。目前污泥处理主要包括浓缩、消化(厌氧消化和好氧消化)、干燥脱水等。
污泥浓缩主要是去除污泥中的间隙水，是污泥处理的第一步。浓缩是减少污泥体积最经济有效的方法，但浓缩通常难以将污泥含水降低到90%以下。污泥的浓缩方法主要有三种，在中国污水处理厂污泥中所占比例分别为：重力浓缩71.50%、机械浓缩21.40%和气浮浓缩7.10%。
污泥消化分为好氧消化和厌氧消化两种，而厌氧消化是一种较普遍采用的稳定化技术，是一种较好的处理方法，具有能耗低、污泥稳定化效果好等优点，因此得到广泛的实际应用。由于污泥厌氧消化存在停留时间长、反应器体积大等不足，目前污泥厌氧消化的研究重点为强化污泥厌氧消化，主要是通过各种物化、生物溶胞技术，缩短污泥水解、酸化阶段的时间，来改善污泥的厌氧消化。
经浓缩、消化处理后的污泥含水率仍然很高，还要进一步进行干化处理。干化技术可以通过热干化法和碱性干化法实现，体积可减少约80%，并可以避免污泥产品发霉发臭，利于储藏和运输。20世纪90年代，热干化技术在英国的Bransands和西班牙的巴塞罗那发展迅速。而碱性干化是在污泥中加入石灰或水泥窑灰等碱性物质，使污泥pH>12，杀灭病原体、降低恶臭和钝化重金属，同时减少污泥含水量，实现污泥干化。在污泥进行干化处理工艺选择时，应尽量降低能耗和干化设备投资费用、节省运行成本，并应结合本国污水处理厂的现状。
污泥处置技术
污泥处置的传统技术主要有4种：填埋、投海、土地利用和焚烧。另外，因环境压力和经济压力日益增大，污泥的资源化利用也逐渐成为研究热点，如利用污泥中的有机质进行低温热解制可降解塑料、制生物柴油，利用无机质做建材等。
污泥填埋是一项比较成熟的技术，是在自然条件下，利用土壤微生物，将生物固体中的有机物质分解，使污泥体积减少而逐渐稳定的过程。污泥投海是利用海洋的环境容量和稀释、自净能力来处置污泥，污泥一般不需要进行严格的无毒化处理。污泥土地利用是指污泥应用于农田、菜地、果园、林地、草地、绿化用地等。污泥土地利用不仅可以利用土壤的自净能力对污泥进行无害化处理，而且污泥中的有机质、腐殖质还可以改善土壤结构。污泥焚烧是在一定温度、气相充分有氧的条件下，使污泥中有机物质通过燃烧反应转化为CO2、H2O、N2等气相物质。土地利用在大部分国家的使用都较高，而污泥投海由于对海洋环境危害很大，因此目前已经较少国家采用。
传统的处置方法存在很多局限，需要开发新的污泥处理处置技术。在中高温(300 ℃~500 ℃)、常压(或高压)和缺氧条件下，借助污泥中所含Al2SiO5和重金属的催化作用将污泥中的脂类和蛋白质转变为油也是利用污泥中有机物的一种新处置方法。污泥中除了有机物外，往往还含有少量无机物，如Si、Fe、Al和Ca等，可以利用这些无机物制作建材，如砖、水泥、轻质陶粒、生化纤维板和熔融石料等。
针对污泥问题的严重性，必须加大污泥减量及处理处置的研究，推动新技术的实际应用和工业化，进一步降低污泥处理和处置费用。研究应用过程中应立足于本地区的实际情况，在兼顾环境生态效益、社会效益和经济效益平衡的前提下，审慎地、全面地论证各种方案实施的可行性，从中选出污泥减量、处理与处置的最佳方案。
原标题：污泥减量化与处理处置技术研究与应用现状
