化学解偶联剂在活性污泥工艺中的污泥减量作用研究进展_1

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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果化学解偶联剂在活性污泥工艺中的污泥减量作用研究进展摘要：微生物的新陈代谢是生物化学转化的总和，它包括相关的分解代谢和合成代谢。在活性污泥培养中，化学解偶联剂能够将合成代谢和分解代谢解离，抑制合成代谢，从而达到剩余污泥减量化的目的。本文阐述了用化学解偶联剂减少剩余污泥产量的作用机理；结合国内外研究现状，分别介绍了几种常用的化学解偶联剂及其作用效果；并提出了在活性污泥工艺中加入化学解偶联剂存在的问题以及将来的研究

2、方向。关键词：活性污泥化学解偶联剂污泥减量质子载体1.绪论活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最广泛的污水生物处理技术。据统计[6]，世界上超过90％的城市污水处理都采用活性污泥法。虽然该工艺有很多的优点，如基建投资少，处理效果好，运行稳定等，但是，它也存在一个最大的缺点：在运行过程中产生大量的剩余污泥，而且剩余污泥的处理成本相当高，占到了污水厂运行总费用的25％～65％[6,15].在我国有大量的剩余污泥不经处理就直接堆放获简单填埋，这样对环境造成了严重的二次污染。因此，现在亟待解决的问题是最大程度的处理与处置剩余污泥和最大程度的降低剩余污

3、泥的产率。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果虽然当前有很多剩余污泥减量化的方法，但是，这些方法都存在一些不足。最近，在活性污泥工艺中投加适量的化学解偶联剂来减少剩余污泥产率的可行性已经得到了证明。该工艺相对以上各种方法而言，具有用量少，效果明显等优点，显示出很强的工程应用前景，具有发展推广的潜力。.作用机理探讨.1新陈代谢机理新陈代

4、谢是生物体与外界环境进行物质交换与能量交换的全过程。它包括生物体内所发生的一切合成和分解作用。合成与分解是既对立又统一的关系。微生物正常情况下的分解代谢和合成代谢通过ATP和ADP之间的转化偶联在一起，如图1所示[6].图1.分解代谢和合成代谢的关系Fig.1Therelationofcatabolicmetabolismandanabolism课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于

5、研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果ATP是细胞内的主要磷酸载体，它作为细胞的主要供能物质参与体内的许多代谢反应。微生物体内ATP的生成方式有两种[1]：作用物水平磷酸化和氧化磷酸化。通过作用物水平磷酸化生成的ATP在体内所占比例很小，大部分ATP都是以氧化磷酸化的形式生成的。在活性污泥系统中，ATP的形成主要也是以氧化磷酸化作用为主。代谢物脱下的氢经呼吸链传递给氧生成水，同时逐步释放能量，使ADP磷酸化生成ATP，这种氧化与磷酸化相偶联的过程称为氧化磷酸化。氧化过程为放能反应或称分解代谢，磷酸化则为吸能反应或称合成代谢，所以体

6、内的吸能与放能反应总是偶联进行的，一个吸能反应无法独立进行。在活性污泥工艺中，电子通过电子传输系统，电子从高能量水平的电子源转移到终端电子受体[3].微生物以废水中的污染物作为生长的碳源和能源，将污染物从废水中去除，并将其转化为新细胞质和CO2或其他形式。用化学计量方程表示如下[4]：碳源＋能源＋电子受体＋营养物→细胞生成量＋CO2＋还原后受体＋最终产物在大多数情况下，生长是平衡的，即微生物生长与基质利用是相关的，那么，去除1个单位基质就会产生Y单位微生物量。基质＋ATP→细胞物质＋ADP＋PO43-＋废弃产物在正常情况下，氧化反应和磷酸化

7、反应是偶联的，即生物将物质氧化的过程中同时伴随着ADP转化成ATP的磷酸化过程。.2代谢解偶联机理课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果.氧化磷酸化目前，关于氧化磷酸化作用是如何偶联的机理尚不清楚，主要有三种学说，即化学偶联学说、结构偶联学说和化学渗透学说。其中得到较多支持的是化学渗透学说，是英国生化学家于1961年提出的，其主要论点[

8、1]是从呼吸链存在于线粒体内膜之上，当氧化进行时，呼吸链起质子泵作用，质子被泵出线粒体内膜之外侧，造成了膜内外两侧间跨膜的化学电位差，这就是跨膜电位△ψ。它与内膜两侧形成的pH梯