摘 要 本文介绍了我国城市污水处理厂活性污泥处理处置相关现状，并对现今污泥处理处置的清洁生产方式研究现状做了一个总结。
关键词 剩余污泥；减量化；资源化；无害化
活性污泥法是城市污水处理厂应用最广泛的生物处理技术，基建投资省、处理效果好，但是会产生大量污泥。随着我国城市化不断发展，污水量逐年增加，处理标准不断提高，污泥量也会大幅提。这些污泥若不及时有效处理，极易产生二次污染。如今国内外倡导对活性污泥采取清洁生产方式处理，即三大原则――减量化、资源化、无害化。
1 我国污泥处理处置现状
1.1活性污泥产生及其危害
污泥是生活污水和工业废水在净化处理过程中产生的沉淀物质，危害极大[2]，常含毒害物（如病原微生物 、寄生虫卵、重金属等）和不稳定的有机物， 如不对其进行适当的处理与处置将会对环境造成直接或潜在的危害[3]。
1.2活性污泥处理处置方法
污泥处理是指对城市污水处理厂产生的污泥进行减容、减量、稳定及无害化的过程，主要包括污泥浓缩、脱水、消化、堆肥、干化等。污泥处置是指处理后的污泥以自然或人工方式达到长期稳定并不对生态环境产生不良影响的一种消纳方式，包括上地利用、污泥农用、填埋和焚烧、建材利用等。
2 污泥减量化研究现状
2.1 基于溶胞-隐形生长的减量技术
溶胞是指对污泥进行机械、化学和生物氧化等方式进行破碎分解，促进微生物细胞溶解，使生物体中的有机碳释放出来。隐性生长指以释放的有机质为微生物的作用底物并重复利用。为了达到污泥减量目的，可以考虑强化细菌隐性生长。如采用各种溶胞技术使细菌快速死亡并分解成基质，然后再次为其他细菌代谢利用。
2.1.1 化学性溶胞
用化学强氧化剂破坏不易被降解的细胞膜，使细胞内部物质较快溶出，并将难水解的大分子物质氧化成可生物降解物，再用处理后的污泥返回来生物处理，使污泥产率降低。目前研究的主要强氧化剂有氯、酸碱、臭氧等。如Sktaaywni 等人在AO工艺中增加了臭氧破解污泥和磷回收工序，结果表明该工艺污泥减量效果良好，可通过结晶回收除去水中的磷[4]。
2.1.2 物理性溶胞
加热法、超声波处理、压力溶胞。
2.1.3 生物性溶胞
生物溶胞可通过投加一些能分泌胞外酶的细胞，或投加酶制剂、抗生素等对细菌进行溶胞处理。酶不但能溶解细菌细胞体，还能使一些不易被生物降解的大分子分解为小分子，作为细菌的二次基质被利用。
2.2 基于解偶联生长的污泥减量化技术
生物的分解代谢和合成代谢是紧密偶联在一起的。但当细菌的分解代谢不受限制而合成代谢受限制时，底物被氧化的同时ATP不被大量合成，或者合成以后迅速被释放，此时细菌在保持正常分解底物的同时，自身合成减慢，污泥产量降低，即解偶联。解偶联一般发生在以下情况：存在抑制性化合物、高“底物浓度/污泥浓度”条件、极限基质中、非稳态条件下（如交替好氧、厌氧）等。
2.3 增加剩余污泥的维持能代谢
污水处理中，底物消耗主要用于生物体自身生长合成及产生能量。维持代谢可为细菌的基本生命活动提供能量，使消耗底物不用于产生新生物量。因此，维持代谢活性越高，污泥产量越少。具体措施主要有：提高供氧和延长污泥停留时间。
2.4 基于生物捕食的减量化技术
食物链中，能量在从低营养级（如细菌）向高营养级（如原生动物、后生动物）传递过程中发生损失。食物链越长，能量损失越多，则根据生态学原理，有效减少生物量的方法是在食物链中促进细菌捕食者的生长。原生动物如纤毛虫是活性污泥中最常见的细菌捕食者，后生动物常为线虫和轮虫。利用生物捕食进行污泥减量化的原理有：1）微型动物在食物链中的捕食作用；2）微型动物对污泥摄食和消化；3）利用微型动物增强细菌活性或增加活性菌数量，促进细菌自身的氧化和代谢能力。
3 污泥资源化研究现状
污泥是一种废弃物，也是放错位置的资源，只要对其进行合理处理，就能成为其它生产过程的原材料，即实现资源化。
3.1 应用于农林、畜牧业等
污泥中含有的N、P、K是农作物生长所必须的营养物质，腐殖质是良好的土壤改良剂，施用于农田能够增加土壤肥力、促进作物的生长。20世纪90年代，污泥的热干化技术迅速发展，污泥经热干化处理后形成高质量的颗粒肥，易于撒播和包装运输，使农用更加方便[6]。
3.2 应用于工业生产
3.2.1 生产PHAs
PHAs是一种可完全生物降解的塑料替代品。活性污泥是一种污水处理系统中形成的微生物与有机物的聚集体，含有很多PHA合成菌，既能降低生产PHA的成本，又能使剩余污泥得到充分利用，减少二次污染，具有广阔前景。南开大学生命科学学院的微生物催化研究室研制了一种污泥驯化SBR反应装置， 通过模拟污泥驯化过程，有效提高了合成PHA的效率[7]。SBR（序批式反应器）是采用间歇曝气方式运行的污水生物处理系统， 在目前水处理中应用较广，是在实验室和未来工业化均能很好运行的好氧瞬时补料工艺[8]。
3.2.2 制作水泥、砖、纤维板等建筑材料
3.2.3 热能利用
中温厌氧消化降解有机物，产生的沼气作为能源回收，建立自给发电站。
3.2.4 制取活性炭
剩余活性污泥中主要成分是有机物，粗蛋白占60～70%，碳水化合物约25%，灰分仅5%。一定条件下，添加活化药品并隔绝空气，可制取活性炭[9]。
3.2.5 制作吸附剂 剩余污泥中大部分是有机物，高温下改性可制得含碳吸附剂，性能优良，COD去除率高，还可吸附重金属、有毒有机物如卤代物等。吸附饱和后若不能再生，可作染料，或控制尾气下燃烧，彻底氧化分解有害因子[9]。
3.2.6 热解制油
低温热解制油是在较低温并含催化剂条件下，污泥中有机物如粗纤维、粗蛋白、脂肪、碳水化合物，经一系列分解、缩合、脱氢、环化等反应转变为一种以油为主的混合物的过程。
3.2.7 污泥中蛋白质的利用
剩余污泥中含大量蛋白质，提取利用，将为剩余活性污泥的处理与处置提供一条新思路，也可以获得良好的商业价值。污泥中提取的蛋白质可作蛋白复鞣剂，以增加革的厚度、丰满度；作顶层光亮剂，耐湿、耐折裂、耐烫，涂层粘着力高；作染料废水的处理；蛋白液产品可生产蛋白泡沫灭火剂及泡沫混凝土等[9]。
4活性污泥无害化研究现状
污泥无害化稳定化的目的主要是去除污泥中易腐化有机物，包括去除臭味、有害病原体和有害细菌等，并改善污泥的脱水性能。
4.1 焚烧法
杀死病原菌及寄生虫卵，大大减少污泥量，但费用高、会产生毒气，且重金属不能有效去除。
4.2 固定化
含重金属的剩余污泥可进行固定化处理，转变成非危险性无害固废。水泥、沥青、玻璃或水玻璃均可对污泥进行固化，吸附有毒物质，使有毒物被束缚在水泥硬化组织中[10]。
4.3 生物消化
生物消化是目前污泥稳定无害化方法中较好的处理方法，而厌氧消化是主要形式。近年来，国际上对污泥消化处理的研究很多，研究得出采用中温一高温两段厌氧消化系统无论在产气率、有机物的去除率、污泥的稳定性等方面均要比高温一高温和中温一中温两段厌氧或好氧消化系统及中温单相消化系统好。同时新发展的生物淋滤技术去除污泥中重金属成本低、效率高、脱毒后污泥脱水性能好。
5 结论
目前，国内外十分重视剩余污泥的处理处置，但我国对剩余污泥的处理仍停留在末端治理水平。目前已经研究出的方案很多，一般都遵循减量化、资源化、无害化原则。实际生产中，我们可以根据特定污泥的情况应用生命周期评价法确定应采取何种方式处理，从而使对环境的影响最小。
参考文献
[1]叶芬霞.解偶联代谢对活性污泥工艺中剩余污泥的减量化作用[D].2004.
[2]谢文碧.关于城市污水处理厂污泥处理处置的探讨[J]. 科技致富向导，2012（35）.
[3]陈晓飞.基于生物捕食的剩余活性污泥减量研究[D].2009.
[4]W S，H T，H N，等.Advanced sewage treatment process with excess sludge reduction and phosphorus recovery[J].Water Research， 2005（5）.
[5]RATSAK C H，MAARSEN K A，KOOIJMAN S A L M.Effects of protozoa on carbon mineralization in activated sludge[J].Water Research，1995（1）.
[6]杨小文杜.污泥处理与资源化利用方案选择[J].中国给水排水，2002（4）.
[7]邓飞，曾猛，刘娜，等.剩余活性污泥的资源化利用――制备生物降解材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）[J].科学中国人，2007（4）.
[8]张波，张泽滨.利用剩余活性污泥合成生物塑料及其工艺与参数的研究[J].西南民族大学学报（自然科学版）， 2011（1）.
[9]欧阳云凤.剩余活性污泥水解工艺的研究[D].2008.
[10]程丽华，倪福祥.剩余活性污泥处理的清洁生产方向[J].青岛理工大学学报，2006（1）.
关键词 剩余污泥；减量化；资源化；无害化
活性污泥法是城市污水处理厂应用最广泛的生物处理技术，基建投资省、处理效果好，但是会产生大量污泥。随着我国城市化不断发展，污水量逐年增加，处理标准不断提高，污泥量也会大幅提。这些污泥若不及时有效处理，极易产生二次污染。如今国内外倡导对活性污泥采取清洁生产方式处理，即三大原则――减量化、资源化、无害化。
1 我国污泥处理处置现状
1.1活性污泥产生及其危害
污泥是生活污水和工业废水在净化处理过程中产生的沉淀物质，危害极大[2]，常含毒害物（如病原微生物 、寄生虫卵、重金属等）和不稳定的有机物， 如不对其进行适当的处理与处置将会对环境造成直接或潜在的危害[3]。
1.2活性污泥处理处置方法
污泥处理是指对城市污水处理厂产生的污泥进行减容、减量、稳定及无害化的过程，主要包括污泥浓缩、脱水、消化、堆肥、干化等。污泥处置是指处理后的污泥以自然或人工方式达到长期稳定并不对生态环境产生不良影响的一种消纳方式，包括上地利用、污泥农用、填埋和焚烧、建材利用等。
2 污泥减量化研究现状
2.1 基于溶胞-隐形生长的减量技术
溶胞是指对污泥进行机械、化学和生物氧化等方式进行破碎分解，促进微生物细胞溶解，使生物体中的有机碳释放出来。隐性生长指以释放的有机质为微生物的作用底物并重复利用。为了达到污泥减量目的，可以考虑强化细菌隐性生长。如采用各种溶胞技术使细菌快速死亡并分解成基质，然后再次为其他细菌代谢利用。
2.1.1 化学性溶胞
用化学强氧化剂破坏不易被降解的细胞膜，使细胞内部物质较快溶出，并将难水解的大分子物质氧化成可生物降解物，再用处理后的污泥返回来生物处理，使污泥产率降低。目前研究的主要强氧化剂有氯、酸碱、臭氧等。如Sktaaywni 等人在AO工艺中增加了臭氧破解污泥和磷回收工序，结果表明该工艺污泥减量效果良好，可通过结晶回收除去水中的磷[4]。
2.1.2 物理性溶胞
加热法、超声波处理、压力溶胞。
2.1.3 生物性溶胞
生物溶胞可通过投加一些能分泌胞外酶的细胞，或投加酶制剂、抗生素等对细菌进行溶胞处理。酶不但能溶解细菌细胞体，还能使一些不易被生物降解的大分子分解为小分子，作为细菌的二次基质被利用。
2.2 基于解偶联生长的污泥减量化技术
生物的分解代谢和合成代谢是紧密偶联在一起的。但当细菌的分解代谢不受限制而合成代谢受限制时，底物被氧化的同时ATP不被大量合成，或者合成以后迅速被释放，此时细菌在保持正常分解底物的同时，自身合成减慢，污泥产量降低，即解偶联。解偶联一般发生在以下情况：存在抑制性化合物、高“底物浓度/污泥浓度”条件、极限基质中、非稳态条件下（如交替好氧、厌氧）等。
2.3 增加剩余污泥的维持能代谢
污水处理中，底物消耗主要用于生物体自身生长合成及产生能量。维持代谢可为细菌的基本生命活动提供能量，使消耗底物不用于产生新生物量。因此，维持代谢活性越高，污泥产量越少。具体措施主要有：提高供氧和延长污泥停留时间。
2.4 基于生物捕食的减量化技术
食物链中，能量在从低营养级（如细菌）向高营养级（如原生动物、后生动物）传递过程中发生损失。食物链越长，能量损失越多，则根据生态学原理，有效减少生物量的方法是在食物链中促进细菌捕食者的生长。原生动物如纤毛虫是活性污泥中最常见的细菌捕食者，后生动物常为线虫和轮虫。利用生物捕食进行污泥减量化的原理有：1）微型动物在食物链中的捕食作用；2）微型动物对污泥摄食和消化；3）利用微型动物增强细菌活性或增加活性菌数量，促进细菌自身的氧化和代谢能力。
3 污泥资源化研究现状
污泥是一种废弃物，也是放错位置的资源，只要对其进行合理处理，就能成为其它生产过程的原材料，即实现资源化。
3.1 应用于农林、畜牧业等
污泥中含有的N、P、K是农作物生长所必须的营养物质，腐殖质是良好的土壤改良剂，施用于农田能够增加土壤肥力、促进作物的生长。20世纪90年代，污泥的热干化技术迅速发展，污泥经热干化处理后形成高质量的颗粒肥，易于撒播和包装运输，使农用更加方便[6]。
3.2 应用于工业生产
3.2.1 生产PHAs
PHAs是一种可完全生物降解的塑料替代品。活性污泥是一种污水处理系统中形成的微生物与有机物的聚集体，含有很多PHA合成菌，既能降低生产PHA的成本，又能使剩余污泥得到充分利用，减少二次污染，具有广阔前景。南开大学生命科学学院的微生物催化研究室研制了一种污泥驯化SBR反应装置， 通过模拟污泥驯化过程，有效提高了合成PHA的效率[7]。SBR（序批式反应器）是采用间歇曝气方式运行的污水生物处理系统， 在目前水处理中应用较广，是在实验室和未来工业化均能很好运行的好氧瞬时补料工艺[8]。
3.2.2 制作水泥、砖、纤维板等建筑材料
3.2.3 热能利用
中温厌氧消化降解有机物，产生的沼气作为能源回收，建立自给发电站。
3.2.4 制取活性炭
剩余活性污泥中主要成分是有机物，粗蛋白占60～70%，碳水化合物约25%，灰分仅5%。一定条件下，添加活化药品并隔绝空气，可制取活性炭[9]。
3.2.5 制作吸附剂 剩余污泥中大部分是有机物，高温下改性可制得含碳吸附剂，性能优良，COD去除率高，还可吸附重金属、有毒有机物如卤代物等。吸附饱和后若不能再生，可作染料，或控制尾气下燃烧，彻底氧化分解有害因子[9]。
3.2.6 热解制油
低温热解制油是在较低温并含催化剂条件下，污泥中有机物如粗纤维、粗蛋白、脂肪、碳水化合物，经一系列分解、缩合、脱氢、环化等反应转变为一种以油为主的混合物的过程。
3.2.7 污泥中蛋白质的利用
剩余污泥中含大量蛋白质，提取利用，将为剩余活性污泥的处理与处置提供一条新思路，也可以获得良好的商业价值。污泥中提取的蛋白质可作蛋白复鞣剂，以增加革的厚度、丰满度；作顶层光亮剂，耐湿、耐折裂、耐烫，涂层粘着力高；作染料废水的处理；蛋白液产品可生产蛋白泡沫灭火剂及泡沫混凝土等[9]。
4活性污泥无害化研究现状
污泥无害化稳定化的目的主要是去除污泥中易腐化有机物，包括去除臭味、有害病原体和有害细菌等，并改善污泥的脱水性能。
4.1 焚烧法
杀死病原菌及寄生虫卵，大大减少污泥量，但费用高、会产生毒气，且重金属不能有效去除。
4.2 固定化
含重金属的剩余污泥可进行固定化处理，转变成非危险性无害固废。水泥、沥青、玻璃或水玻璃均可对污泥进行固化，吸附有毒物质，使有毒物被束缚在水泥硬化组织中[10]。
4.3 生物消化
生物消化是目前污泥稳定无害化方法中较好的处理方法，而厌氧消化是主要形式。近年来，国际上对污泥消化处理的研究很多，研究得出采用中温一高温两段厌氧消化系统无论在产气率、有机物的去除率、污泥的稳定性等方面均要比高温一高温和中温一中温两段厌氧或好氧消化系统及中温单相消化系统好。同时新发展的生物淋滤技术去除污泥中重金属成本低、效率高、脱毒后污泥脱水性能好。
5 结论
目前，国内外十分重视剩余污泥的处理处置，但我国对剩余污泥的处理仍停留在末端治理水平。目前已经研究出的方案很多，一般都遵循减量化、资源化、无害化原则。实际生产中，我们可以根据特定污泥的情况应用生命周期评价法确定应采取何种方式处理，从而使对环境的影响最小。
参考文献
[1]叶芬霞.解偶联代谢对活性污泥工艺中剩余污泥的减量化作用[D].2004.
[2]谢文碧.关于城市污水处理厂污泥处理处置的探讨[J]. 科技致富向导，2012（35）.
[3]陈晓飞.基于生物捕食的剩余活性污泥减量研究[D].2009.
[4]W S，H T，H N，等.Advanced sewage treatment process with excess sludge reduction and phosphorus recovery[J].Water Research， 2005（5）.
[5]RATSAK C H，MAARSEN K A，KOOIJMAN S A L M.Effects of protozoa on carbon mineralization in activated sludge[J].Water Research，1995（1）.
[6]杨小文杜.污泥处理与资源化利用方案选择[J].中国给水排水，2002（4）.
[7]邓飞，曾猛，刘娜，等.剩余活性污泥的资源化利用――制备生物降解材料聚羟基脂肪酸酯（PHA）[J].科学中国人，2007（4）.
[8]张波，张泽滨.利用剩余活性污泥合成生物塑料及其工艺与参数的研究[J].西南民族大学学报（自然科学版）， 2011（1）.
[9]欧阳云凤.剩余活性污泥水解工艺的研究[D].2008.
[10]程丽华，倪福祥.剩余活性污泥处理的清洁生产方向[J].青岛理工大学学报，2006（1）.
