污泥中含有大量有毒物質(zhì)（蟲卵、病原微生物、合成有機(jī)物及重金屬離子等），如果處理或處置不當(dāng)，會(huì)對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
對一般污水處理廠而言，污泥的處理與處置已經(jīng)成為污水處理系統(tǒng)中運(yùn)行復(fù)雜、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高的一部分。其處置費(fèi)用約占污水廠運(yùn)行費(fèi)用的60％，甚至更多。目前，隨著國家城鎮(zhèn)化和工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)廢水和生活污水逐年增加，污泥產(chǎn)量也隨之急劇增加。這不僅增加了水廠運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)也限制了污泥處理方法的選擇。常規(guī)處理剩余污泥的方法是先通過濃縮脫水處理，再經(jīng)過焚燒、衛(wèi)生填埋和土地利用等方式對其進(jìn)行最終處置。但傳統(tǒng)處置方式所需要的資金投入量過高，導(dǎo)致污水處理廠難堪重負(fù)。
無論是填埋還是焚燒，都會(huì)遇到選址困難和二次污染等問題。因此，尋找有效的辦法減少污泥產(chǎn)量，是必須的，也是急迫的。
污泥減少速率與有活力的細(xì)胞數(shù)量成正比。
因此，促進(jìn)細(xì)菌死亡和分解、提高反應(yīng)器中的污泥濃度，都有利于污泥產(chǎn)量的減少。
1、臭氧接觸，改變微生物的生存環(huán)境：
從事污水處理的朋友估計(jì)都曾利用改變水溫、pH、外加氧化劑的方法使處理系統(tǒng)的生物環(huán)境發(fā)生變化達(dá)到減少污泥量的目的。
當(dāng)然，通過污泥與臭氧接觸來促使細(xì)胞溶解，也能達(dá)到了類似的效果。臭氧是極活潑的氧化劑，溶于水后的臭氧氧化能力更強(qiáng)，臭氧對水中的化合物可以產(chǎn)生直接或間接的氧化作用，2 種反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。在臭氧化的環(huán)境中，微生物的細(xì)胞壁、細(xì)胞膜首先受損而導(dǎo)致細(xì)胞新陳代謝受阻，臭氧進(jìn)而穿透細(xì)胞膜，影響細(xì)胞通透性，最終細(xì)胞溶解、死亡。
同時(shí)，污泥中不易水解的大分子類物質(zhì)被臭氧氧化分解成可被微生物降解的可溶性的小分子物質(zhì)。污泥經(jīng)過臭氧處理后回流到曝氣池中，為微生物代謝分解，從而降低了污泥產(chǎn)量。在臭氧溶胞過程的同時(shí)，臭氧直接將 1/3 左右的污泥氧化成 CO2、NO3 - 、H2O 等無機(jī)物，進(jìn)而提高污泥減量效果。值得一提的是，這方法往往存在生產(chǎn)投資大、能耗高、影響因素難以控制等缺點(diǎn)，需額外增加費(fèi)用。但在某些條件下，這種缺點(diǎn)依然可以彌補(bǔ)，如處理的污水溫度較高、pH偏高或偏低。
2、強(qiáng)化污泥在反應(yīng)池內(nèi)的停留：
相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，在人工合成污水中加入鐵磁粉，并借助磁力強(qiáng)制沉淀。此后運(yùn)行的30天內(nèi)，污泥濃度維持恒定，同時(shí)沒有剩余污泥產(chǎn)生。
但在大規(guī)模污水處理中，使用鐵磁引力輔助沉淀顯示不符合實(shí)際。采用漸多的SBR工藝中的靜止沉淀也是一種有效方法。強(qiáng)化污泥在池中的停留，主要措施是增加污泥濃度MLSS及停留時(shí)間。這是目前工程設(shè)計(jì)上常采用的方法，大大減少污泥產(chǎn)量，并促進(jìn)污泥中有機(jī)污染物被充分降解達(dá)到部分穩(wěn)定（也常常被稱為延時(shí)曝氣）。這需要大量的污泥參與到生化反應(yīng)中去，因而需要較大的池容去接納這些污泥；另外由于停留時(shí)間較長耗氧量增多，所以采用這種工藝存在如何降低土建和曝氣費(fèi)用的問題。因此，為減少回流污泥的電耗及提高反應(yīng)池的實(shí)際停留時(shí)間應(yīng)最大限度地提高回流污泥濃度。有部分研究人員認(rèn)為，將污泥濃縮后再進(jìn)行回流以改善上述問題。
3、原后生動(dòng)物捕食代謝：
額外的代謝還可以通過高級微生物的捕食來完成，這些高級微生物包括原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等。
如果把污廢水生物處理過程看作一個(gè)小型生態(tài)系統(tǒng)，那么原后生動(dòng)物則處在這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的最頂端（吞噬細(xì)菌等微小生物）。當(dāng)能量從食物鏈底端進(jìn)行傳遞，生態(tài)系統(tǒng)食物鏈就越長，損失的能量也就越大，進(jìn)而促進(jìn)污泥產(chǎn)生量減少。因此，通過這個(gè)原理就可以達(dá)到污泥減量的目的。大量研究、實(shí)踐表明，原后生動(dòng)物捕食污泥減量不僅運(yùn)行費(fèi)用低，能耗少，而且?guī)缀醪粫?huì)產(chǎn)生二次污染，因此該工藝是污泥減量技術(shù)中最環(huán)保、最綠色的工藝。但原后生動(dòng)物捕食污泥減量工藝對污水中總氮和總磷的去除效率不佳，因此同步脫氮除磷也必不可少。
4、污泥消化：
污泥消化其原理主要依靠好氧或厭氧消化的內(nèi)源代謝作用。
內(nèi)源代謝主要是指當(dāng)外部可利用的基質(zhì)消耗殆盡時(shí)，一部分細(xì)胞出現(xiàn)死亡和溶解，其細(xì)胞內(nèi)存儲(chǔ)的有機(jī)物被活細(xì)胞利用來維持生命的現(xiàn)象。好氧消化是在有氧的條件下，通過細(xì)胞的內(nèi)源代謝作用，將污泥轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，以實(shí)現(xiàn)污泥減量。厭氧消化是在無氧條件下，通過細(xì)胞的內(nèi)源代謝作用，將污泥轉(zhuǎn)化為甲烷，以實(shí)現(xiàn)污泥減量。
一般厭氧消化應(yīng)用比較普遍。厭氧消化的水解過程非常緩慢，為此需要提高初始階段的污泥水解作用，加快反應(yīng)進(jìn)度，需要在厭氧消化前設(shè)置預(yù)處理工藝來克服。主要的預(yù)處理工藝有：酶水解技術(shù)、機(jī)械破解、超聲波破解技術(shù)、熱解處理、臭氧氧化技術(shù)、 化學(xué)和熱化學(xué)水解、強(qiáng)氧化劑氧化技術(shù)、電處理技 術(shù)等。厭氧消化污泥減量的主要工藝流程為，剩余污泥先經(jīng)過污泥濃縮池，進(jìn)行泥水分離濃縮，提升污泥濃度，再經(jīng)過預(yù)處理工藝提高初始階段污泥的水解作用和污泥降解速率，然后再進(jìn)入?yún)捬跸?，通過內(nèi)源代謝作用降低污泥產(chǎn)量，最后經(jīng)過污泥脫水機(jī)脫水，降低污泥含水率。
5、好氧—沉淀—厭氧工藝（OSA工藝）：
OSA工藝應(yīng)用成本較低，工藝簡單，耗能低，無二次污染，適合大型生產(chǎn)。
好氧—沉淀—厭氧（OSA）工藝是在常規(guī)活性污泥（CAS）工藝的污泥回流過程中設(shè)置一段厭氧處理設(shè)施。使微生物在好氧條件下合成的ATP在底物匱乏的厭氧環(huán)境下只能優(yōu)先用于生命維持，幾乎沒有多余能量用于生物生長。
當(dāng)污泥再次回流到底物充足的好氧池中，微生物會(huì)開始大量的對有機(jī)底物進(jìn)行氧化分解，所生成的能量不會(huì)立刻進(jìn)行細(xì)胞物質(zhì)的合成，而是優(yōu)先用于合成ATP儲(chǔ)備，從而有效地降低了污泥的增長速率。OSA 工藝與其他減量技術(shù)相比優(yōu)勢明顯。從工藝改造的方面看，只需在原有工藝的污泥回流過程中插入?yún)捬醭丶纯?，方便管理，且運(yùn)行成本進(jìn)一步較低。此外，OSA 工藝具有污泥產(chǎn)量低、無二次污染等特點(diǎn)。若減少排泥量至一定程度，就無法保證良好的除磷效果，而生物除磷是通過排除富含磷的污泥來實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，如果對細(xì)胞溶解物質(zhì)進(jìn)一步代謝，氮又會(huì)釋放到水中；減少污泥產(chǎn)率將導(dǎo)致其它污染物（氮、磷等）的去除效率降低。為了滿足出水指標(biāo)，需要增加相應(yīng)的處理措施。2、沉淀性能：
常規(guī)的活性污泥工藝要求形成具有良好沉淀效果的菌團(tuán)，以保證良好的出水效果及較高的回流污泥濃度。但污泥的沉淀性能受反應(yīng)池中的生物種類及表面的化學(xué)特性變化的影響。因此，采用任何一種減少污泥產(chǎn)量的辦法都很可能引起微生物種類的變化，改變表面化學(xué)特性，使得細(xì)菌凝聚性變差及絲狀菌過度繁殖，結(jié)果導(dǎo)致污泥膨脹，最終影響了污泥的沉淀效果。減少污泥產(chǎn)量的同時(shí)往往需增加曝氣量。而曝氣所耗費(fèi)的電能約占全廠能耗的50%，這必須引起足夠的重視。
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