9.3.2.1 投加解偶联剂

微生物正常情况下的分解代谢和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，即分解一定的底物，将有一定比例的生物体合成。但在特殊情况下，底物被氧化的同时，ATP不大量合成或者合成以后迅速由其他途径释放，这样细菌在正常分解底物的同时，自身合成速率减慢。研究表明，解偶联技术可以实现80%的剩余污泥质量削减。投加解偶联剂是实现这种代谢解偶联的方法之一(其他还有生物分泌物解偶联、生物链延续、细胞内源呼吸、固定化细胞、改变氧化还原电位等)。解偶联剂通常为脂溶性小分子物质且一般含有酸性基团，其作用机理是通过与H⁺的结合降低细胞膜对H⁺的阻力，携带H⁺跨过细胞膜，使膜两侧的质子浓度梯度降低。降低后的质子浓度梯度不足以驱动ATP合成酶合成ATP，从而减少了氧化磷酸化作用所合成的ATP量，氧化过生物体程中所产生的能量最终以热的形式被释放掉，从而降低剩余污泥产生量。图9-9所示为微生物代谢关系示意图。

图9-9 微生物代谢关系示意

三氯苯酚(TCP)是很有效的解偶联剂。投加解偶联剂减量剩余污泥的最大优势是不需要对现有污水处理工艺做大的改进，只需增设投药装置即可。但有关氧化磷酸化解偶联的机理还有许多不明之处，需要结合生物化学、分子生物学以及毒理学方面的方法和理论作进一步研究。这一技术的安全性必须通过长期、系统的试验和环境检测来保障，而这方面的研究基本处于空白，这制约了解偶联技术的工业化推广与应用。目前解偶联剂在实际应用中存在以下问题：①投加的解偶联剂在较长时间后由于微生物的驯化而失去解偶联作用；②由于干扰了微生物生命活动，可能对生物处理系统造成颠覆性的破坏进而影响到受纳水体的生态平衡；③目前试验中投加解偶联剂的量很大，一般在1～100mg/L，另外增加供氧量去氧化未能转化成污泥的有机物，都使得运行费用增加；④解偶联剂通常是较难生物降解或对生物有较大毒性的化合物，随处理水排入环境后可能造成生物积累，对生态系统形成威胁。

9.3.2.2 解偶联工艺

好氧-沉淀-厌氧工艺(Oxic-Settling-Anaerobic，OSA)也是基于代谢解偶联理论的污泥减量工艺。其基本原理是在常规活性污泥法的污泥回流过程中设置一个厌氧段，使微生物交替进入好氧和厌氧环境，细菌在好氧阶段所获ATP不能立即用于合成新的细胞，而是在厌氧段作为维持细胞生命活动的能量被消耗。微生物分解和合成代谢相对分离，不像通常条件下紧密偶联，从而达到污泥减量的效果。

1992年研发的OSA工艺(好氧+沉淀+厌氧)，小试系统处理人工配置废水工艺流程见图9-10。OSA工艺比传统活性污泥工艺污泥产率降低20%～65%，SVI值(60mL/g)也比传统活性污泥工艺的(200mL/g)低，即OSA工艺可改善污泥的沉降性能。同时，由于OSA的流程和除磷工艺流程相似，有利于除磷菌的生长，对磷的去除优于传统活性污泥法。上海锦纶厂废水处理站采用好氧-沉淀-兼氧活性污泥工艺使得剩余污泥达到零排放。

图9-10 OSA工艺流程示意

在传统活性污泥工艺中，污泥产量随着污泥负荷增加而增加，但在OSA工艺中污泥产量反而下降，而且OSA还可以改善污泥的脱水性能，增加除磷能力，因此OSA工艺可以应用在进水有机物浓度较高的条件下，具有较广阔的发展前景。OSA工艺的不足是水力停留时间较长(是常规活性污泥法的2倍)，而且需要设置厌氧段，增加了基建费用和占地面积。

文章来源：《水处理新技术、新工艺与设备》

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