化學(xué)解偶聯(lián)劑在活性污泥工藝中的污泥減量作用研究進(jìn)展摘要：微生物的新陳代謝是生物化學(xué)轉(zhuǎn)化的總和，它包括相關(guān)的分解代謝和合成代謝。在活性污泥培養(yǎng)中，化學(xué)解偶聯(lián)劑能夠?qū)⒑铣纱x和分解代謝解離，抑制合成代謝，從而達(dá)到剩余污泥減量化的目的。本文闡述了用化學(xué)解偶聯(lián)劑減少剩余污泥產(chǎn)量的作用機(jī)理；結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分別介紹了幾種常用的化學(xué)解偶聯(lián)劑及其作用效果；并提出了在活性污泥工藝中加入化學(xué)解偶聯(lián)劑存在的問題以及將來的研究方向。關(guān)鍵字：活性污泥化學(xué)解偶聯(lián)劑污泥減量質(zhì)子載體TheRevviewsonSlludgeReducctionFuncttionoofCheemicallUncoouplerrAbstracct:Miicrobiialmeetabollismiistheesumofbiiochemmicalttransfformattiontthatiincluddesinnterreelateddcataaboliccandanaboolicrreactiions.Ithassbeenndemoonstraatedtthatccoupliingbeetweennanabbolismmandcatabbolismmcanbeserriousllydisssociaatedbbycheemicalluncoouplerr.Cheemicalluncoouplerrcanrestrrainaanabollicreaactionn,succhcannmakeetheexcessssluudgemminimiizatioon.Innthissthessis,tthemeechaniismofactioonofusinggthechemiicaluuncoupplerrreduciingthheexccessssludgeeprodductioonarediscuussed,,seveeralccommonnchemmicaluncouuplerandttheireffecctivennessaareinttroducced,tthepootentiialprroblemmofuusingthecchemiccalunncoupllerreeducinngtheeexcessssluudgepproducctionandtthefuurtherrreseearchdirecctionarepputfoorwardd.Keyworrds:aactivaatedssludgee,cheemicalluncoouplerr,sluudgerreducttion,pprotonnphorees1.緒論活性污泥法法是目前城市市污水處理廠廠應(yīng)用最廣泛泛的污水生物物處理技術(shù)。據(jù)據(jù)統(tǒng)計(jì)[6]]，世界上超超過90％的城市污污水處理都采采用活性污泥泥法。雖然該該工藝有很多多的優(yōu)點(diǎn)，如如基建投資少少，處理效果果好，運(yùn)行穩(wěn)穩(wěn)定等，但是是，它也存在在一個(gè)最大的的缺點(diǎn)：在運(yùn)運(yùn)行過程中產(chǎn)產(chǎn)生大量的剩剩余污泥，而而且剩余污泥泥的處理成本本相當(dāng)高，占占到了污水廠廠運(yùn)行總費(fèi)用用的25％～65％[6,155]。在我國國有大量的剩剩余污泥不經(jīng)經(jīng)處理就直接接堆放獲簡(jiǎn)單單填埋，這樣樣對(duì)環(huán)境造成成了嚴(yán)重的二二次污染。因因此，現(xiàn)在亟亟待解決的問問題是最大程程度的處理與與處置剩余污污泥和最大程程度的降低剩剩余污泥的產(chǎn)產(chǎn)率。雖然當(dāng)前有有很多剩余污污泥減量化的的方法，但是是，這些方法法都存在一些些不足。最近近，在活性污污泥工藝中投投加適量的化化學(xué)解偶聯(lián)劑劑來減少剩余余污泥產(chǎn)率的的可行性已經(jīng)經(jīng)得到了證明明。該工藝相相對(duì)以上各種種方法而言，具具有用量少，效效果明顯等優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，顯示出出很強(qiáng)的工程程應(yīng)用前景，具具有發(fā)展推廣廣的潛力。2.作用機(jī)理探探討2.1新陳代謝謝機(jī)理新陳代謝是是生物體與外外界環(huán)境進(jìn)行行物質(zhì)交換與與能量交換的的全過程。它它包括生物體體內(nèi)所發(fā)生的的一切合成和和分解作用。合合成與分解是是既對(duì)立又統(tǒng)統(tǒng)一的關(guān)系。微微生物正常情情況下的分解解代謝和合成成代謝通過ATP（三磷酸腺腺苷）和ADP（二磷酸腺腺苷）之間的的轉(zhuǎn)化偶聯(lián)在在一起，如圖圖1所示[6]。圖1.分解解代謝和合成成代謝的關(guān)系系Fig.1

ThherellationnofcaatabollicmeetabollismaandannaboliismATP是細(xì)細(xì)胞內(nèi)的主要要磷酸載體，它它作為細(xì)胞的的主要供能物物質(zhì)參與體內(nèi)內(nèi)的許多代謝謝反應(yīng)。微生生物體內(nèi)ATP的生成方式式有兩種[11]：作用物物（底物）水水平磷酸化和和氧化磷酸化化。通過作用用物（底物）水水平磷酸化生生成的ATP在體內(nèi)所占占比例很小，大大部分ATP都是以氧化化磷酸化的形形式生成的。在在活性污泥系系統(tǒng)中，ATP的形成主要要也是以氧化化磷酸化作用用為主。代謝謝物脫下的氫氫經(jīng)呼吸鏈傳傳遞給氧生成成水，同時(shí)逐逐步釋放能量量，使ADP磷酸化生成ATP，這種氧化化與磷酸化相相偶聯(lián)的過程程稱為氧化磷磷酸化。氧化化過程為放能能反應(yīng)或稱分分解代謝，磷磷酸化則為吸吸能反應(yīng)或稱稱合成代謝，所所以體內(nèi)的吸吸能與放能反反應(yīng)總是偶聯(lián)聯(lián)進(jìn)行的，一一個(gè)吸能反應(yīng)應(yīng)無法獨(dú)立進(jìn)進(jìn)行。

在活性污泥泥工藝中，電電子通過電子子傳輸系統(tǒng)（ETS），電子從從高能量水平平的電子源（底底物）轉(zhuǎn)移到到終端電子受受體（氧氣）[3]。微生物以廢水中的污染物（基質(zhì)）作為生長(zhǎng)的碳源和能源，將污染物從廢水中去除，并將其轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞質(zhì)和CO2或其他形式。用化學(xué)計(jì)量方程表示如下[4]：碳源＋能源源＋電子受體體＋營養(yǎng)物→細(xì)胞生成量量＋CO2＋還原后受受體＋最終產(chǎn)產(chǎn)物

(1)在大多數(shù)情情況下，生長(zhǎng)長(zhǎng)是平衡的，即即微生物生長(zhǎng)長(zhǎng)與基質(zhì)利用用是相關(guān)的，那那么，去除1個(gè)單位基質(zhì)質(zhì)就會(huì)產(chǎn)生Y單位微生物物量。基質(zhì)＋ATTP→細(xì)胞物質(zhì)＋ADP＋PO43-＋廢棄產(chǎn)產(chǎn)物

(2))(4)在正常情況況下，氧化反反應(yīng)（3）和磷酸化化反應(yīng)（4）是偶聯(lián)的的，即生物將將物質(zhì)氧化的的過程中同時(shí)時(shí)伴隨著ADP轉(zhuǎn)化成ATP的磷酸化過過程。2.2代謝解偶偶聯(lián)機(jī)理氧化磷酸化目前，關(guān)于于氧化磷酸化化作用是如何何偶聯(lián)的機(jī)理理尚不清楚，主主要有三種學(xué)學(xué)說，即化學(xué)學(xué)偶聯(lián)學(xué)說、結(jié)結(jié)構(gòu)偶聯(lián)學(xué)說說和化學(xué)滲透透學(xué)說。其中中得到較多支支持的是化學(xué)學(xué)滲透學(xué)說，是是英國生化學(xué)學(xué)家P.Micchell于1961年提出的，其其主要論點(diǎn)[[1]是從呼呼吸鏈存在于于線粒體內(nèi)膜膜之上，當(dāng)氧氧化進(jìn)行時(shí)，呼呼吸鏈起質(zhì)子子泵作用，質(zhì)質(zhì)子被泵出線線粒體內(nèi)膜之之外側(cè)，造成成了膜內(nèi)外兩兩側(cè)間跨膜的的化學(xué)電位差差，這就是跨跨膜電位△ψ。它與內(nèi)膜膜兩側(cè)形成的的pH梯度（△pH）共同構(gòu)成成了質(zhì)子動(dòng)力力勢(shì)△P，那么三者者的關(guān)系可用用下式表示：：△P=△ψψ-59△pH

(2)后者被膜上上ATP合成酶所利利用，使ADP與Pi合成ATP(如圖2所示)。根據(jù)化學(xué)滲滲透學(xué)說，在在生成ATP的氧化與磷磷酸化之間起起偶聯(lián)作用的的因素是H+的跨膜梯度度。氧化磷酸化化的抑制劑分分為兩大類[[1]：一類類是電子傳遞遞抑制劑（呼呼吸鏈阻斷劑劑）可抑制呼呼吸鏈的不同同部位，使作作用物氧化過過程（電子傳傳遞）受阻，偶偶聯(lián)磷酸化也也就無法進(jìn)行行，ATP生成也就隨隨之減少；另另一類是有機(jī)機(jī)質(zhì)子載體，有有很強(qiáng)的解偶偶聯(lián)能力，可可使氧化與磷磷酸化脫節(jié)，以以致氧化過程程照常進(jìn)行，但但不能生成ATP。解偶聯(lián)代謝（uuncoupplingmetabbolizee）微生物消耗耗基質(zhì)形成的的各種中間代代謝物和能量量（ATP）被用于生生物量生成、維維持和產(chǎn)物生生成，但在某某些條件下，能能量泄漏和跨跨膜的質(zhì)子的的無效循環(huán)也也可以消耗代代謝物和ATP，使分解代代謝ATP產(chǎn)生速率與與合成（生成成）利用ATP速率不一致致，在代謝物物的氧化過程程中不伴有ADP磷酸化的過過程。這樣就就不會(huì)生成新新的ATP，從生物化化學(xué)角度來講講[1]，在該該過程

就被稱為氧氧化磷酸化解解偶聯(lián)。從環(huán)境工程程的角度而言言[2]，解偶偶聯(lián)的概念是是指基質(zhì)消耗耗產(chǎn)生的能量量大于生長(zhǎng)和和維持正常生生命活動(dòng)的能能量需求，但但過剩的能量量并未被貯存存，而是以無無效的熱能形形式釋放到環(huán)環(huán)境中，導(dǎo)致致了污泥的表表觀產(chǎn)率大大大減少。然而而，Russeel等[6]對(duì)解偶偶聯(lián)的定義是是，化學(xué)滲透透氧化磷酸化化不能產(chǎn)生以以ATP形式存在的的最大理論能能量。將分解解代謝和合成成代謝解偶聯(lián)聯(lián)，降低ATP合成量或使使得ATP合成以后通通過其他途徑徑釋放（如熱熱能），而不不用于細(xì)胞合合成，降低細(xì)細(xì)胞合成量即即能減少污泥泥產(chǎn)率。在發(fā)發(fā)生代謝解偶偶聯(lián)時(shí)，氧化化反應(yīng)（3）仍可以進(jìn)進(jìn)行，而磷酸酸化反應(yīng)（4）不能進(jìn)行行。這些能使氧氧化作用和磷磷酸化作用脫脫偶聯(lián)的質(zhì)子子載體就被稱稱為解偶聯(lián)劑劑。其作用的的本質(zhì)是增大大線粒體內(nèi)膜膜對(duì)H+的通透性，促促使H+被動(dòng)擴(kuò)散通通過細(xì)胞膜，消消除H+的跨膜梯度度，使氧化釋釋放出來的能能量全部以熱熱的形式散發(fā)發(fā)，因而無ATP生成。解偶偶聯(lián)劑只影響響氧化磷酸化化而不干擾底底物水平磷酸酸化[1]。因此此，從理論上上講，加入解解偶聯(lián)劑對(duì)基基質(zhì)的去除率率影響很小。微生物在異異常條件(如存在重金金屬，剩余能能量源，反常常的溫度和營營養(yǎng)限制等)下，將發(fā)生生代謝解偶聯(lián)聯(lián)。Senezz[17]認(rèn)為為，細(xì)菌的合合成代謝通過過速率限制呼呼吸與分解代代謝相偶聯(lián)，然然而如果呼吸吸控制不存在在時(shí)，將發(fā)生生解偶聯(lián)代謝謝，而生物合合成速率受到到限制。Southhamer[[6]則認(rèn)為為發(fā)生解偶聯(lián)聯(lián)的情況有：：(1)存在影響ATP合成的物質(zhì)質(zhì)（解偶聯(lián)劑劑）；(2)存在剩余能能源(高So/Xo條件)；(3)溫度不適合合；(4)細(xì)胞所處環(huán)環(huán)境改變；(5)存在抑制化化合物。有研研究表明[113]，在這這些情況下，異異化作用異常常活躍，它與與同化作用不不再偶聯(lián)在一一起，這時(shí)，微微生物自身不不僅不增長(zhǎng)，還還可以發(fā)生萎萎縮。在解偶聯(lián)劑劑存在下[114]，微生生物是能夠過過量消耗基質(zhì)質(zhì)的，也能夠夠觀察到較高高的基質(zhì)消耗耗率，且大部部分有機(jī)物被被氧化為二氧氧化碳，產(chǎn)生生的能量只用用來驅(qū)動(dòng)能量量圈的物理循循環(huán)和以熱的的形式散失到到環(huán)境中，對(duì)對(duì)各種呼吸細(xì)細(xì)胞的研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，呼吸可可以加快1.5～3倍。Cook和Russeel的研究表明明[21,228]，在這這種條件下，即即使污泥自身身的量并不增增加，微生物物利用能量的的速度也是按按指數(shù)生長(zhǎng)的的微生物利用用基質(zhì)速度的的3倍左右。3.常見化學(xué)解解偶聯(lián)劑及其其作用效果早在19448年，Loommis等[33]首次次發(fā)現(xiàn)了一種種氧化解偶聯(lián)聯(lián)劑－2，4-二硝基苯酚酚。經(jīng)過幾十十年的研究，現(xiàn)現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)了很多種有有效的解偶聯(lián)聯(lián)劑。在活性性污泥減量化化應(yīng)用中，常常見的化學(xué)解解偶聯(lián)劑有硝硝基酚類化合合物、氯酚類類化合物、3,3′,4′,5-四氯水楊酰酰苯胺（TCS）、羰基-氰-對(duì)三氟甲氧氧基苯肼(FCCPP)、氨基酸、甲甲苯、雙香豆豆素等。下面面分別介紹國國內(nèi)外研究較較多的幾種常常見的化學(xué)解解偶聯(lián)劑的作作用效果。3.1硝基酚酚類化合物有效的硝基基酚類化合物物主要包括2,4-二硝基苯酚酚（DNP）、對(duì)硝基基苯酚（pNP）、間硝基基苯酚（mNP）、鄰硝基基苯酚（oNP）。在實(shí)驗(yàn)室規(guī)規(guī)模的活性污污泥運(yùn)行中，Low等[8,111,12,118]研究表表明，當(dāng)pNP濃度達(dá)到120mggL-1時(shí)，系統(tǒng)統(tǒng)的生物產(chǎn)量量將減少49％，總培養(yǎng)養(yǎng)基去除率下下降25％，在該條條件下，可以以達(dá)到無剩余余污泥產(chǎn)生的的效果；當(dāng)pNP濃度為100mmgL-1時(shí)，剩余余污泥產(chǎn)量可可以減少62％。用16sRNNA-PCRR放大技術(shù)和和變性梯度凝凝膠電泳技術(shù)術(shù)（DGGE）對(duì)生物種種群分析發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，加入pNP后，生物種種群的帶發(fā)生生了變化。顯顯微鏡觀測(cè)顯顯示，pNP投加之前，微微生物主要以以密集的絮體體占優(yōu)勢(shì)，很很少有絲狀菌菌，污泥絮體體中包含有徑徑的和游泳型型纖毛原生動(dòng)動(dòng)物。在投加加pNP（濃度為100mmgL-1）2天后，通過過顯微鏡觀察察不到系統(tǒng)中中有原生動(dòng)物物存在，絲狀狀菌增殖，優(yōu)優(yōu)勢(shì)種群也發(fā)發(fā)生了連續(xù)的的轉(zhuǎn)變。同時(shí)時(shí)，基質(zhì)利用用率和生物增增長(zhǎng)率有明顯顯的升高，反反應(yīng)器中有機(jī)機(jī)碳濃度增加加，平均污泥泥產(chǎn)率下降了了30％[13]。在活性污泥泥工藝中，用用DNP做解偶聯(lián)劑劑來減少污泥泥產(chǎn)量，其濃濃度為3.5mmgL-1時(shí)，平均均污泥產(chǎn)率明明顯降低，DNP加入對(duì)COD去除率影響響較小[144,31]。席席鵬鴿等[44]在對(duì)DNP的研究中發(fā)發(fā)現(xiàn)，投加DNP后，生物表表觀增長(zhǎng)率（Yobs）顯著著下降，當(dāng)其其濃度為1mgLL-1時(shí)，Yobs就降低低了16％；當(dāng)其濃濃度從0增加到20mgL-1時(shí)，相應(yīng)應(yīng)的COD去除率從88％下降到50％。Low[111]和Riverranevaares[331]等對(duì)含含有DNP的活性污泥泥分批培養(yǎng)物物研究中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，當(dāng)DNP濃度為20mggL-1時(shí)，污泥泥產(chǎn)率為零。研研究表明[44]，在不影影響處理效果果的情況下有有效降低污泥泥產(chǎn)率，DNP經(jīng)濟(jì)的投加加量為1～5mgL-1。在活性污泥泥工藝中加入入oNP作為解偶聯(lián)聯(lián)劑時(shí)，當(dāng)oNP濃度從0增加到20mggL-1時(shí)，相應(yīng)應(yīng)的污泥長(zhǎng)率率從0.65mmgMLSSSmg-1COD下降到0.0911mgMLLSSmg--1COD，且COD的去除率減減少了26％，而當(dāng)用mNP時(shí)，在相同同的條件和濃濃度下，相應(yīng)應(yīng)的污泥長(zhǎng)率率從0.5mggMLSSSmg-1COD下降到0.17mmgMLSSSmg-11COD，且COD的去除率減減少了13％。說明在在污泥減量方方面，oNP比mNP更有效[166]。3.2氯酚類類化合物到目前為止止，國內(nèi)外對(duì)對(duì)氯酚類解偶偶聯(lián)劑的研究究較少。有效效的氯酚類化化合物解偶聯(lián)聯(lián)劑主要有鄰鄰氯苯酚（oCP）、對(duì)氯苯苯酚（pCP）、間氯苯苯酚(mCP)、三氯苯酚酚（TCP）、2,4-二氯苯酚（DCP）、五氯苯苯酚（PCP）等。據(jù)Yang等[15]研究究表明，當(dāng)pCP濃度為20mgLL-1時(shí)，污泥泥產(chǎn)量下降了了58％，COD去除率降低8.9％；在相同同條件下，用用相同濃度的的mCP做解偶聯(lián)劑劑時(shí)，污泥產(chǎn)產(chǎn)量減少86.9％，COD去除率降低13.2％，說明mCP比pCP在減少污泥泥產(chǎn)量上更加加有效。葉芬芬霞[7]等在活活性污泥培養(yǎng)養(yǎng)中用oCP、mCP、DCP和TCP作為解偶聯(lián)聯(lián)劑的污泥減減量化研究中中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)MLSS約為1000mgL-11，解偶聯(lián)劑劑濃度均為20mggL-1時(shí)，污泥泥產(chǎn)率下降分分別為60.08％、46.60％、42.80％和78.40％，可見TCP的污泥減量量化效果最好好。據(jù)Wei等[16]報(bào)道道，當(dāng)TCP用量為0.5mmgL-11時(shí)，可以減減少污泥產(chǎn)量量50％，但在80天以后，反反應(yīng)器中的TCP濃度減少，污污泥產(chǎn)率開始始增加；在DCP用量為30mggL-1時(shí)，大約約能減少50％的生物量量[9,144,16]。3.3TCSSTCS是肥肥皂、洗滌劑劑和香波的組組成部分，它它在活性污泥泥中減少污泥泥產(chǎn)量上是一一種最常見、有有效的化學(xué)解解偶聯(lián)劑。根根據(jù)Chen等[10]研究究表明，TCS能有效降低低分批培養(yǎng)物物和連續(xù)培養(yǎng)養(yǎng)物中的污泥泥量，尤其時(shí)時(shí)連續(xù)培養(yǎng)物物，在30天的序批式式活性污泥運(yùn)運(yùn)行中，當(dāng)TCS濃度大于0.4mmgL-1時(shí)，它能能夠有效的減減少剩余污泥泥產(chǎn)率，當(dāng)其其濃度為0.8～1.0時(shí)mgL-1，能夠減減少污泥產(chǎn)量量40％，且在該該濃度下，基基質(zhì)去除能力力不會(huì)受到影影響。同時(shí)也也發(fā)現(xiàn)，污泥泥生長(zhǎng)減慢的的原因在于微微生物的活性性與活性細(xì)胞胞占總細(xì)胞的的比例升高相相關(guān)聯(lián)，TCS的加入使得得系統(tǒng)的比氧氧氣吸收率（SOUR）增加（在在葉芬霞等的的研究中也有有類似的結(jié)果果[5]）。TCS濃度為1.0mggL-1時(shí)，可以以提高微生物物活性42％，增加活活性細(xì)胞3-4％。葉芬霞霞等[5]在對(duì)TCS的研究中發(fā)發(fā)現(xiàn)，在60天的完全混混合活性污泥泥運(yùn)行中，當(dāng)當(dāng)TCS濃度為0.5mggL-1時(shí)，可以以減少剩余污污泥產(chǎn)量30％，運(yùn)行期期間，COD去除率和污污泥沉降性未未見明顯的變變化，但是出出水氨氮和總總氮濃度升高高。通過鏡檢檢發(fā)現(xiàn)，添加加TCS運(yùn)行60天后，生物物種群發(fā)生了了改變，絲狀狀菌增加，原原生動(dòng)物和后后生動(dòng)物的數(shù)數(shù)量和種類減減少，且污泥泥活性降低。3.4氨基酸酸氨基酸是一一種比硝基酚酚、氯酚更強(qiáng)強(qiáng)的解偶聯(lián)劑劑。但由于氨氨基酸的種類類較多，對(duì)基基質(zhì)的去除率率影響較大，所所以到目前為為止國內(nèi)外對(duì)對(duì)它的研究較較少。據(jù)Xie研究表明[115]，當(dāng)氨氨基酸濃度為為20mggL-1時(shí)，沒有有剩余污泥產(chǎn)產(chǎn)生，但是COD去除率也下下降了56％。3.5幾種化化學(xué)解偶聯(lián)劑劑作用效果的的比較通過對(duì)國內(nèi)內(nèi)外關(guān)于化學(xué)學(xué)解偶聯(lián)劑的的報(bào)道研究發(fā)發(fā)現(xiàn)[7,12～16]，雖然然這些解偶聯(lián)聯(lián)劑包括各種種不同分子結(jié)結(jié)構(gòu)的化合物物，但它們有有一個(gè)共同特特點(diǎn)就是都是是親脂性弱酸酸；在作用效效果上，硝基基酚類化合物物比氯酚類化化合物的污泥泥減量化效果果要好,最有效的解解偶聯(lián)劑是oNP，mCP，DNP和TCP；就解偶聯(lián)聯(lián)劑的毒性而而言，一般情情況下硝基酚酚類化合物大大于氯酚類化化合物，TCS最小。常見見化學(xué)解偶聯(lián)聯(lián)劑的比較具具體可用表1來表示。表1.常見化化學(xué)解偶聯(lián)劑劑的污泥減量量效果比較Tablee1.Thhecommparinngwattchoffthesludggeredductioonefffectoofcheemicalluncouupler化合物運(yùn)行參數(shù)污泥減量（%）COD去除率下下降(%)參考文獻(xiàn)oCP25℃，pH＝＝7.0，間歇式活活性污泥法，加加入oCP220mg/LL，MLSS==1000mmg/L60.0818.32[7]pCP25±1℃，ppH＝7.0，序批式活活性污泥法，加加入pCP220mg/LL，MLSS==2000mmg/L,DDO>2.00mg/L588.9[16]mCP25±1℃，ppH＝7.0，序批式活活性污泥法，加加入mCP220mg/LL，MLSS==2000mmg/L,DDO>2.00mg/L86.913.5[16]DCP25℃，pH＝＝7.0，間歇式活活性污泥法，加加入DCP220mg/LL，MLSS==1000mmg/L42.8018.70[7]TCP21℃，pH＝＝7，連續(xù)活性性污泥培養(yǎng)，加加入TCP22-2.5mmg/L，VSS/TTSS=0..83，SRT＝5.0d，HRT=55.5h，508.2[13]oNP25±1℃，ppH＝7.0，序批式活活性污泥法，加加入oNP220mg/LL，MLSS==2000mmg/L,DDO>2.00mg/L86.126[16]mNP25±1℃，ppH＝7.0，序批式活活性污泥法，加加入mNP220mg/LL，MLSS==2000mmg/L,DDO>2.00mg/L65.513.2[16]pNP20±1℃，ppH＝7.7±00.3，連續(xù)活性性污泥培養(yǎng)，加加入pNP1100mg//L，稀釋時(shí)間間＝0.29h，MLSS==0.71gg/L4925[12]DNP20℃，pH＝＝7，連續(xù)活性性污泥培養(yǎng)，加加入DNP335mg/LL，SRT＝1.5d，HRT=55.5h，MLSS==2.0g//L88.23.7[32]TCS20℃，pH＝＝7，連續(xù)活性性污泥培養(yǎng)，加加入TCS00.8-1..0mg/LL，一天一次次，SRT＝7d，HRT=88h，MLSS==2.0g//L40幾乎無影響[7,9,100,]3.6添加化學(xué)學(xué)解偶聯(lián)劑可可能存在的負(fù)負(fù)面影響通過生物化化學(xué)解偶聯(lián)的的能量消耗方方法可能是一一種有著巨大大發(fā)展?jié)摿Φ牡氖Ｓ辔勰鄿p減量化技術(shù)。在在活性污泥法法中，加入適適量的化學(xué)解解偶聯(lián)劑能不不同程度的減減少剩余污泥泥產(chǎn)量。但是是，也可能產(chǎn)產(chǎn)生其他一些些經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行行和環(huán)境等問問題。1.系統(tǒng)統(tǒng)的基質(zhì)去除除率有較小的的下降。污泥泥產(chǎn)率的下降降將導(dǎo)致污水水中COD和氨氮的去去除率下降，不不同程度的影影響出水效果果。2.污泥泥的性能發(fā)生生了改變。解解偶聯(lián)劑可能能對(duì)不同種類類的生物的生生長(zhǎng)速率影響響不同，使活活性污泥中的的種群動(dòng)力學(xué)學(xué)和優(yōu)勢(shì)種群群發(fā)生了變化化，原生動(dòng)物物和后生動(dòng)物物減少可能使使污泥凝聚能能力降低，絲絲狀菌增加會(huì)會(huì)導(dǎo)致污泥膨膨脹，沉降性性降低；3.系統(tǒng)統(tǒng)需氧量大大大增加。在傳傳統(tǒng)活性污泥泥工藝中，一一般曝氣占工工廠總能源費(fèi)費(fèi)用的50％以上。研研究表明[55]，解偶聯(lián)聯(lián)劑的加入將將使系統(tǒng)的需需氧量提高30％～50％。這樣的的話，系統(tǒng)的的運(yùn)行成本將將增加15％以上。4.大多多數(shù)化學(xué)解偶偶聯(lián)劑是異型型生物質(zhì)，它它們對(duì)環(huán)境有有潛在的危害害，解偶聯(lián)劑劑的毒性和微微生物的馴化化值得關(guān)注。4影響解偶聯(lián)聯(lián)劑作用的因因素許多因素可可以影響解偶偶聯(lián)劑減少剩剩余污泥產(chǎn)量量的效果，如如解偶聯(lián)劑濃濃度、解偶聯(lián)聯(lián)劑性質(zhì)、污污泥濃度、溫溫度、pH值和投料方方式等。此外外微生物對(duì)不不同類型的解解偶聯(lián)劑表現(xiàn)現(xiàn)出不同的生生理狀況的親親和力和不同同的生存能力力[16]。4.1解偶聯(lián)劑劑濃度大量的研究究表明[10～15]，污泥泥的表觀增長(zhǎng)長(zhǎng)率（Yobs）與解解偶聯(lián)劑的濃濃度存在擬線線性關(guān)系，也也就是污泥的的產(chǎn)率與解偶偶聯(lián)劑濃度成成反比關(guān)系，解解偶聯(lián)劑濃度度越大，污泥泥的產(chǎn)率就越越低。但是，解解偶聯(lián)劑的濃濃度存在一個(gè)個(gè)臨界值，即即當(dāng)污泥產(chǎn)率率為零時(shí)對(duì)應(yīng)應(yīng)的解偶聯(lián)劑劑濃度。當(dāng)濃濃度大于臨界界值時(shí)，污泥泥的產(chǎn)率也始始終為零。該該現(xiàn)象可以用用以下理論來來解釋。在不不加解偶聯(lián)劑劑的微生物培培養(yǎng)基中，用用于生成ATP的質(zhì)子動(dòng)力力勢(shì)（pmf）可定量如如下：pmf=△Ψ-2.3RRT△pH/F。△Ψ為膜勢(shì)，△pH是膜內(nèi)側(cè)到到外側(cè)的pH梯度，它是是一個(gè)負(fù)值。當(dāng)當(dāng)解偶聯(lián)劑加加入到培養(yǎng)基基中，由于解解偶聯(lián)劑向膜膜內(nèi)側(cè)釋放質(zhì)質(zhì)子，使△pH從負(fù)值變?yōu)闉檎担琾mf將減少，釋釋放的質(zhì)子越越多，pmf減少越多，直直到為零。使使產(chǎn)生ATP的pmf完全消失時(shí)時(shí)的解偶聯(lián)劑劑濃度即為臨臨界值[300]。在Low[111,12]等等對(duì)含有DNP的活性污泥泥分批培養(yǎng)物物研究中也證證實(shí)了該理論論，當(dāng)DNP濃度為20mggL-1時(shí)，污泥泥產(chǎn)率為零，當(dāng)DNP濃度為120mgL-1時(shí)，也沒有剩余污泥產(chǎn)生。4.2解偶聯(lián)劑劑性質(zhì)污泥產(chǎn)率的的控制效果與與解偶聯(lián)劑的的酸性強(qiáng)弱有有關(guān)（除DCP外），解偶偶聯(lián)劑的酸性性越強(qiáng)，即pKa值越低，污污泥減量化效效果越強(qiáng)[116]。低pKa值有利于氯氯酚類和硝基基酚類解偶聯(lián)聯(lián)劑中的酚羥羥基脫質(zhì)子，在在含有解偶聯(lián)聯(lián)劑在培養(yǎng)基基中，解偶聯(lián)聯(lián)劑的pKa值對(duì)△pH值的影響很很大，即低pKa值使pmf弱化，進(jìn)一一步使污泥產(chǎn)產(chǎn)量下降。Yang等[16]報(bào)道道，間氯酚（pKa＝9.10）的污泥減減量化效果好好于對(duì)氯酚（pKa＝9.10）；鄰硝基酚酚（pKa＝7.222）的污泥減減量化效果好好于間硝基酚酚（pKa＝8.360）。在葉芬芬霞等[7]]對(duì)鄰氯酚等等八種解偶聯(lián)聯(lián)劑的研究中中也有相同的的結(jié)果（如表表2）。表2化學(xué)學(xué)解偶聯(lián)劑的的酸性與污泥泥控制率的關(guān)關(guān)系Tablee2ReelatioonshippbetwweenppKaanndsluudgeyyieldcontrrolraatesoffchemmicaluncouuplerss化合物污泥減少率（％％）pKaoCP60.088.55mCP46.609.10DCP42.807.85TCP78.407.37mNP71.738.360pNP83.777.150DNP89.164.08TCS61.13-4.3pH值值活性污泥法法處理生活污污水的最適合合的pH范圍是7.0～7.5，有效pH范圍是6.5～8.5。Simon發(fā)現(xiàn)酸性條條件有利于提提高有機(jī)質(zhì)子子載體的解偶偶聯(lián)活性，在在低pH時(shí)質(zhì)子和載載體化合物結(jié)結(jié)合增強(qiáng)。Low和Chasee[18]發(fā)現(xiàn)現(xiàn)，單獨(dú)降低低pH對(duì)污泥產(chǎn)量量沒有影響，但pH降低可質(zhì)子載體誘導(dǎo)的污泥下降，在pH＝6.2時(shí)，進(jìn)水中對(duì)硝基苯酚濃度為100mgL-1，污泥產(chǎn)量下降77％。4.4溫度在活性污泥泥工藝中，溫溫度對(duì)系統(tǒng)的的影響不是很很大，溫度主主要影響微生生物活性，溫溫度過低，活活性污泥中微微生物的活性性將降低，導(dǎo)導(dǎo)致基質(zhì)去除除效果下降，從從而解偶聯(lián)劑劑的解偶聯(lián)作作用也會(huì)減弱弱。溫度過高高，則將限制制一些微生物物的生長(zhǎng)，也也會(huì)降低解偶偶聯(lián)作用。一一般溫度維持持在15～25℃的廢水原有有范圍內(nèi)。目目前，國內(nèi)外外的很多研究究都將溫度控控制在25℃左右，但對(duì)對(duì)于異常溫度度下的解偶聯(lián)聯(lián)作用報(bào)道較較少。4.4污泥濃濃度污泥的濃度度也將對(duì)解偶偶聯(lián)劑作用效效果產(chǎn)生影響響。在解偶聯(lián)聯(lián)劑濃度不變變時(shí)，隨污泥泥濃度的升高高，污泥產(chǎn)率率逐漸提高，說說明在高濃度度污泥條件下下，范圍污泥泥的解偶聯(lián)劑劑的濃度較低低，使得解偶偶聯(lián)劑的效果果下降[5,,22]。可可以看出，高高污泥濃度將將弱化解偶聯(lián)聯(lián)劑的效果。因因此，采用比比解偶聯(lián)劑濃濃度（解偶聯(lián)聯(lián)劑濃度/污泥濃度）來來表示解偶聯(lián)聯(lián)劑作用效果果更為合理。4.5投加方方式解偶聯(lián)劑投投加方式的差差異將影響污污泥的產(chǎn)率。總總的來講，固固體投加的效效果好于液體體投加，一次次性投加比分分批小劑量投投加對(duì)污泥的的減量化效果果要好。葉芬芬霞[7]等在對(duì)TCS的解偶聯(lián)作作用研究中發(fā)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)每天天投加TCS固體12mg時(shí)（相當(dāng)于1.0mggL-1左右），剩剩余污泥量比比對(duì)照減少49％，污泥的的減量化效果果明顯好于液液體投加。同同時(shí)，在對(duì)TCS投加劑量的的研究中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)[5,7]]，在相同條條件下，每天天投加12mgTTCS，污泥產(chǎn)量量比對(duì)照下降降了33％，而兩天天投加24mgTTCS，污泥產(chǎn)量量比對(duì)照下降降了55％，上升了22％。Cook等[28]報(bào)道道：當(dāng)用質(zhì)子子載體TCS處理細(xì)胞時(shí)時(shí)，細(xì)胞的電電化學(xué)質(zhì)子梯梯度被廢除，葡葡萄糖用量的的確定比值將將增加兩倍。在在該種情況下下，無論ATP是否需要，電電子傳輸可能能都以高速度度運(yùn)行。4.6解偶聯(lián)聯(lián)劑作用的模模型大量的研究究表明[111,14,221,22,,24]，污污泥表觀增長(zhǎng)長(zhǎng)率(Yobs)隨著最初基基質(zhì)濃度(S0)與最初生物物量濃度(X0)的比值的增增大而明顯下下降。也就是是說同化作用用與異化作用用在基質(zhì)充足足的情況下會(huì)會(huì)明顯地相互互分離而解偶偶聯(lián)，Cook和Russeell[7,,21]研究究發(fā)現(xiàn)，在牛牛鏈球菌（Strepptococccusboovis）對(duì)數(shù)生長(zhǎng)長(zhǎng)期培養(yǎng)物中中加入氯霉素素后，將停止止生長(zhǎng)，但仍仍然消耗葡萄萄糖，其速率率是指數(shù)生長(zhǎng)長(zhǎng)細(xì)菌消耗速速率的三分之之一，比維持持速率高10倍，熱產(chǎn)率率仍相當(dāng)高。因因此，S0/X0的比值是在在能量充足條條件下產(chǎn)能代代謝解偶聯(lián)的的重要影響因因素。Liu[222]基于基質(zhì)質(zhì)反應(yīng)平衡的的原理，發(fā)展展了以S0/X0為變量的污污泥生長(zhǎng)模型型,這種模型可可應(yīng)用于基質(zhì)質(zhì)充足的序批批式活性污泥泥處理過程。式中，(Yobs)max和(Yw)min分別是是在基質(zhì)限制制條件下最大大表觀生長(zhǎng)率率和與能量有有關(guān)的最小的的生長(zhǎng)率。Ks/x是與S0/X0有關(guān)的飽和和常數(shù)。這個(gè)個(gè)方程已被大大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)所證實(shí)。方方程（5）也表明從從能量解偶聯(lián)聯(lián)的角度來看看，合成代謝謝和分解代謝謝可以分離，S0/X0可與能量解解偶聯(lián)劑起到到同樣的作用用。另有研究究表明[2,,14],當(dāng)生物量較較高時(shí),一定濃度的的解偶聯(lián)劑的的解偶聯(lián)能力力會(huì)降低。一些研究者者利用非離子子氨與硝化細(xì)細(xì)菌的濃度的的比率來描述述非離子氨對(duì)對(duì)硝化細(xì)菌的的抑制,結(jié)果發(fā)現(xiàn)[225,26,,27]：用S0/X0比僅用非離離子氨能夠更更好的反映非非離子氨對(duì)硝硝化細(xì)菌的抑抑制程度。因因此,解偶聯(lián)劑對(duì)對(duì)單位生物量量的真正影響響強(qiáng)度應(yīng)該表表達(dá)為Cu/X0的比。因而而上述的方程程可被表述為為下面的形式式[2,133]：

(6)(Yobss)max是在沒有解解偶聯(lián)劑的情情況下最大生生長(zhǎng)率;Cu是菌群中最最初的化學(xué)解解偶聯(lián)劑的濃濃度,Ku/x是與Cu/X0有關(guān)的飽和和常數(shù)。從方方程（6）中可以得得知，化學(xué)解解偶聯(lián)劑對(duì)微微生物動(dòng)力學(xué)學(xué)的影響應(yīng)該該根據(jù)初始生生物量濃度的的增加而減少少。由于基質(zhì)質(zhì)中存在解偶偶聯(lián)劑，用于于細(xì)胞合成的的轉(zhuǎn)化能量效效率將降低。在在沒有解偶聯(lián)聯(lián)劑存在的情情況下,Cu=0，Yobs接近于(Yobs)max。很明明顯，當(dāng)Cu/X0＝0時(shí)，可以根根據(jù)1/Yobss與Cu/X0的曲線能估估計(jì)出(Yobs)max。用類類似Liu設(shè)想的圖解解法也可以確確定（Yw）min和Ku/x的值[23,,24]。到目前為止止，對(duì)于定量量描述Yobs和Cu/X0比率之間的的關(guān)系，還很很少有值得利利用的信息。方方程（6）不是嚴(yán)格格來自理論，可可看作半經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)?zāi)Ｐ停欢囼?yàn)結(jié)果果很清楚的表表明，該模型型對(duì)于在不同同Cu/X0比值條件下下得到的Yobs值能夠夠提供一個(gè)合合理的定量的的解釋。5結(jié)論在活性污泥泥工藝中加入入化學(xué)解偶聯(lián)聯(lián)劑來減少剩剩余污泥產(chǎn)率率是很有效的的。該技術(shù)具具有易控制，運(yùn)運(yùn)行穩(wěn)定，有有較強(qiáng)操作適適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)。但是解偶偶聯(lián)劑的污泥泥減量化機(jī)理理還不是很清清楚，解偶聯(lián)聯(lián)劑加入會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致運(yùn)行成本本增加，主要要包括曝氣成成本和化學(xué)解解偶聯(lián)劑成本本。化學(xué)解偶偶聯(lián)劑對(duì)環(huán)境境的危害也不不容忽視。這這些都是限制制它工業(yè)化的的主要原因。均衡污泥減減量化帶來的的運(yùn)行成本降降低和解偶聯(lián)聯(lián)劑加入導(dǎo)致致的運(yùn)行成本本增加，可知知用化學(xué)解偶偶聯(lián)劑使剩余余污泥減量化化的活性污泥泥工藝在工程程實(shí)踐中有很很強(qiáng)的應(yīng)用前前景。今后研究重重點(diǎn)應(yīng)該放在在建立更合適適的解偶聯(lián)劑劑應(yīng)用的數(shù)學(xué)學(xué)模型，改進(jìn)進(jìn)解偶聯(lián)劑投投料方式及投投加量，更深深入的分析微微生物種群變變化，提出更更加有效的解解偶聯(lián)劑選擇擇標(biāo)準(zhǔn)，尋找找更廉價(jià)、更更具有環(huán)境友友好性的解偶偶聯(lián)劑，研究究解偶聯(lián)劑長(zhǎng)長(zhǎng)期應(yīng)用對(duì)環(huán)環(huán)境的影響。參考文獻(xiàn)[1]羅羅紀(jì)盛，張麗麗萍，楊建雄雄等.生物化學(xué)簡(jiǎn)簡(jiǎn)明教程[M].北京.高等教育出出版社.19999:1533～157.[2]劉劉新文，沈東東升.污泥減量化化的生物化學(xué)學(xué)技術(shù)研究進(jìn)進(jìn)展[J].中國沼氣，2003，21(3)):18～21.[3]葉葉芬霞，潘利利波.活性污泥工工藝中剩余污污泥的減量技技術(shù)[J].中國給水排排水，2003，19(1)):25～28.[4]席席鵬鴿,陳國偉,徐得潛.解偶聯(lián)劑對(duì)對(duì)活性污泥產(chǎn)產(chǎn)率的影響及及其機(jī)理研究究[J].工業(yè)用水與與廢水，2004，35(3)):5～7.[5]葉葉芬霞，陳英英旭，馮孝善善.化學(xué)解偶聯(lián)聯(lián)劑對(duì)活性污污泥工藝中剩剩余污泥的減減量作用[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)學(xué)報(bào),20004,244(3):395～399.[6]王王啟中，宋碧碧玉.污水處理中中的污泥減量量新技術(shù)[J].城市環(huán)境與與城市生態(tài)，2003，16(6)):2955～297.[7]葉葉芬霞.解偶聯(lián)代謝謝對(duì)活性污泥泥工藝中剩余余污泥的減量量化作用[J].浙江大學(xué)博博士學(xué)位論文文.杭州.20004:366～43[8]LLowEWW，ChaseeHA..Reduucingproduuctionnofeexcesssbiomaassduuringwasteewaterrtreaatmentt[J]..WatRes，1999，33(55):11119～1132..[9]CChenGH,MooHK,,SabyyS,eetal.Minnimizaationofacctivattedslludgeproduuctionnbychhemicaallysstimullatedenerggyspiillingg[J].WatScciTecchnol,20002，42(112):189～200.[10]ChenGGH，MoHK，LiuYY.Utillizatiionoffameetabollicunncoupller3,,3′,4′,5-teetrachhlorossalicyylanillide(TTCS)ttoredducessludgeegrowwthinnactiivateddsluddgecuulturee[J].WattRes，2002，36(88):22077～2083..[11]LowEWanddChasseHAA.Theeuseofchhemicaalunccoupleersfoorredducinggbiommassprroducttiondduringgbioddegraddationn[J].WatSSciTeech-nool,19998,337(4255):3399～402.[12]LowEW，ChaseeHA，MilneerMGG,etaal.Unncoupllingoofmettaboliismtooreduucebiiomasssprodductioonintheaactivaatedslludgeproceess[J]].WattRes,,20000,34((12)::32044～3212..[13]StranndSEE,HarremGN,SttensellHD..Activvatedsludggeyieeldreeductiionussingcchemiccalunncoupllers[[J].WWatEnnvironnRes,,1999,,71((4):454～458.[14]YuLiuu.Efffectoofcheemicalluncoouplerronttheobbserveedgroowthyyieidinbaatchcculturreofaactivaativeddsluddge[J]].WattRes,,20000,34((7):22025～2030..[15]YuLiuu.Cheemicalllyreeduceddexceessslludgeproduuctionninaactivaatedssludgeeproceess[J]].Cheemopheere,22003,50(1)):1～7.[16]Xue-FFuYangg,Minn-LiXXie,YYuLiuu.Mettaboliicunccoupleersreeduceexcessssluudgepproducctioniinanactivvatedsludggeproocess[[J].PProcesssBioochemiistry,,20022,(388):13373～1377..[17]StoutthammeerA.anndBetttenhaaussennC.UUtilissationnofeenergyyofggrowthhmainntenannceinncontiinuoussandbathcultuures[JJ].Biiochimm.Bioophy.

Actaa.19773,(300):53～70.[18]LowE..W,ChhaseHH.A.RReduciingprroducttionoofexccessbbiomasssdurringwwastewwaterttreatmment[JJ].Waat.Rees.,11999,33(5)):11199～1132..[19]OOkeyRR.W,SStenseelH.DD.Unccoupleersanndacttivateedsluudge-ttheimmpactonsyynthessisanddresppiratiion[J]].Toxxicol..Enviiron.Chen,,19933,40((1):2335～254.[20]ChenGGH,LiiuY.Modelllingofennergyspilllingiinsubbstrattesuffficienntcullturess[J].EEnviroonEnggASCEE,19999,1225:(5))8～13.[21]CookG.M.andRRusselllJ.B.Ennergy--spilllingrreactiionsoofStrreptoccoccussboviisanddresisstanceeofiitsmeembrannetoprotoonconnductaance[JJ].Apppl.EEnviroon.Miicrobiiol.11994,((60):1942～1948..[22]LiuYY.BiooenerggeticiinterppretattionoontheeSo/XXorattioinnsubsstratee-suffficienntbattchcuulturee[J].WWaterRes.1996,,(30)):27666～2770..[23]LiuYY.andChenG.H..Amoodeloofeneergyuuncoupplingforssubstrrate-ssufficcientcultuure[J]].Biottechnool.Biioeng..19977,(555):5771～576.[24]LiuYY.,CheenG.H.anndPauulE.EffecctoftheSSo/Xoratioooneenergyyuncoouplinnginssubstrrate-ssufficcientbatchhculttureoofacttivateedsluudge[JJ].WaaterRRes.11998,(32)::2883～2888..[25]SutheersanSS.anddGancczarczzykJ..J.IInhibiitionofniitriteeox