1 前言

　　利用微型动物对生物污泥进行减量，虽然减量程度有限、稳定性有待加强，但由于能耗低、不产生二次污染，作为一种生态工程技术受到关注^[1-3]。

　　目前有关利用微型动物对污泥进行减量的研究存在两个争论：一个是微型动物在城市污水处理中对污泥减量效果是否明显^[4-7]，另一个是具体哪些微型动物对污泥具有显著的减量效果^[8-10]。这两个争论均源于缺乏微型动物对污泥的摄食速率这一关键数据。而测量微型动物对污泥减量速率的困难在于体型较小的微型动物摄食量微小，实验室常用的万分之一天平不能达到精确称量的要求，同时微型动物和污泥分离困难，而利用放射性元素进行示踪试验比较复杂， 因此，需要建立一种简单准确的微型动物对污泥减量速率的测量方法。本文从微型动物对污泥减量的原理出发，提出非固态C产生速率法并用目前相关研究中采用的直接测量法和间接测量法进行佐证。

　　2 试验原理与试验方法

　　2.1试验原理

　　所谓污泥减量，从物质形态来看，是将系统中的固态物质转化为气体和液体，从物质形态上达到减量目的。考察污泥中所占比例最大的C元素（50％）形态的转变，如图1，作为固态的活性污泥被微型动物摄食后，一部分转化为微型动物自身（固态的C），另一部分则由于微型动物排泄、呼吸作用，形成溶解在水中的液态C和气态C，从而达到污泥减量的效果。

　　图1 各种形态的C在食物链中转化

　　在相对封闭系统中微型动物摄食灭菌污泥（防止活菌代谢产生非固态C干扰），导致污泥中固态C向非固态C的转化，通过测量非固体C转化速率得到微型动物对污泥减量速率。预备试验验证，红斑顠体虫等微型动物对活菌并没有选择性摄食。

　　2.2 试验方法

　　试验流程如图2，从活性污泥曝气池中分离并经过消毒（包括0.4％NaCl催吐、0.005％NaOCl和0.1％青霉素和链霉素消毒）的不同数量的微型动物置于已经消毒的安瓿瓶中（装置见图3），其中约1/3是灭菌污泥，其余是气体（如图3中左图）。

　　通过气相色谱（TC-14, SHIMADZU, 中国）测定安瓿瓶中的CO2；VOC分析仪（VOC detector, PGM7240, RAE System, Sunnyvale, 美国）测定气体中VOC （由于VOC测定仪是在线检测，所以在测定VOC时使用的装置如图3中右图，其中瓶体积为500ml，远远大于连接管路的体积，忽略由于连接管路体积带来的误差，干燥剂可以防止水分对VOC测定的影响），同时用TOC仪（TOC-5000A, SHIMADZU, KYOTO, 日本）测定水中TOC。

　　图2 实验流程

　　图3 实验装

　　2.3 污泥减量计算方法

　　微型动物对污泥减量速率RS计算如等式（1），

　　RS = RNS-C / 0.5 = (RIC + ROC) / 0.5 = (RIC-G + RIC-S + ROC-G + ROC-S) / 0.5, (1)

　　其中，RS单位：mg-VSS/(mg-microfauna.d)，RNS-C为系统中非固态C增加速率，单位mg-C/(mg-microfauna.d)，RNS-C分为非固态无机C增加速率RIC和非固态有机C增加速率ROC，其中RIC和ROC又各分别包括气体和液体中C的增加速率：RIC-G、RIC-S、ROC-G、ROC-S。

　　2.3.1 系统中RIC的确定

　　系统内气体中无机C（即CO2）和污泥中无机C（包括H2CO3、HCO3-和CO32-）满足Henry定律，如图4，虽然当CO2在浓度较低时在水中和污泥溶液中有一些差异，但在浓度较高(>5000ppm)呈线性关系，且相对斜率非常接近，这主要是由于CO2浓度较低时，污泥溶液类似于缓冲溶液，可以通过污泥絮体过量吸附CO2，而当这类吸附达到饱和以后CO2和液体中的无机C就满足Henry定律。这样就可以只测量气体中CO2的增加速率，而后通过Henry常数得到无机C增加速率，即RIC = RIC-G / 0.555。

　　图4 污泥中无机C平衡

　　2.3.2 系统中ROC的确定

　　系统中气体有机C的增加即是VOC的增加，如图3中右图装置，在线测量系统中CO2浓度的同时测量其中VOC的浓度，当CO2的浓度从1000增加到20000ppm时，VOC的浓度仅从400增加到700ppb，其浓度以及增加速率均不及CO2的0.1%，完全可以忽略系统中由于微型动物摄食导致VOC增加部分，即ROC ≈ ROC-S，ROC-S可以通过测量污泥溶液中TOC得到。

　　这样，微型动物对污泥减量速率可以如下公式计算：

　　RS = (RIC-G / 0.56 + ROC-S) / 0.5 (2)

　　3 试验结果与讨论

　　3.1 通过CO2测定确定微型动物代谢产生无机C速率

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