1.2.物捕食
由于低效的生物转换，能量在从低营养级（细菌）向高营养级（原生动物和后生动物）的传递过程中发生损失。因此，理想状况下应该是能量损失总量最大和生物产生量最小［8］，也就是说，食物链越长，能量损失越大，那么用来合成生物体的能量越少。所以，减少生物量的另外一个方法是根据生态原理，在食物链中极大地促进捕食细菌的生物体生长。原生动物是活性污泥中最常见的细菌捕食者，可分为游离型、爬行型和附着型三种，约占生物体总量的5%，其中70%的原生动物是纤毛虫（Ciliate）；后生动物通常为线虫和轮虫。有几个因素影响原生动物捕食细菌：纤毛虫大小、停留时间（考虑到纤毛虫的最大生长速率）、细菌状况（密度、死活）和进水的BOD.在常规活性污泥法中，生物处理在一个曝气池中进行，由于微生物群的复杂性，原生动物和后生动物的存在抑制了分散细菌的生长，但有利于结团细菌或成膜细菌的生长（它们不易被捕食者掠夺），这意味着在常规活性污泥法中产生的大部分细菌不能被捕食者消灭，从而导致污泥产率高。因此，为了克服常规活性污泥法微生物的选择压力，目前最常用的是两段法，第一阶段为分散细菌阶段，目的是促进分散细菌（Dispersed bacteria）的生长。该阶段具有如下操作特点：曝气、完全混合、生物体不滞留和污泥龄很小，它的关键设计参数是水力停留时间（HRT）等于固体停留时间（SRT），水力停留时间必须足够长以避免冲走分散细菌，又必须足够短以防止细菌结团和捕食者的生长，该阶段的反应器为恒化器（Chemostat）。第二阶段为捕食者阶段，目的是促进原生动物和后生动物的生长，其特点是污泥龄较长，该阶段的反应器可为活性污泥、生物膜或膜生物反应器等。
Ratsak等采用两段法进行了纤毛虫（Tetrahymena Pyriformis）捕食细菌（Pseudomonas Fluorescens）的小试研究，发现其生物体产生量比没有纤毛虫捕食的减少了12%～43%.Lee和Welander进行了类似的研究，第二段设计为生物膜反应器，原生动物和后生动物可减少生物体产生量的60%～80%.采用两段法处理5种不同制浆和造纸废水，第二阶段采用活性污泥和生物膜反应器（悬浮填料和固定填料），小试结果表明，常规活性污泥法的污泥产率为0.2～0.4kgSS/kgCOD，而两段法的污泥产率为0.01～0.23kgSS/kgCOD，其中固定填料的生物膜反应器污泥产率最低。Rensink和Rulkens在一个装有填料的活性污泥中试系统中，接种后生动物—Tubificidae蠕虫，污泥产率从不接种蠕虫的0.4 kgMLSS/kgCOD降到接种蠕虫的0.15 kgMLSS/kgCOD.王宝贞采用固体填料增加原生动物和后生动物在曝气池中的数量，小试表明浸没式生物膜的剩余污泥产量是常规活性污泥法的1/10～1/5［9］。Ghyoot和Verstraete采用两段法处理人工配制废水，第二阶段分别采用浸没式膜生物反应器和活性污泥反应器，并对这两种工艺进行了比较，在相同的SRT和有机负荷下，两段MBR法的污泥产率比两段活性污泥法的低20%～30%，但前者出水的溶解性氮、磷高于后者，并且两段MBR法的硝化能力有明显的降低。张绍园采用两段抽吸浸没式膜生物反应器处理生活污水，发现有蠕虫（Worm）存在时，其污泥产率低于常规活性污泥法污水处理系统；当蠕虫浓度保持100个/mL以上时，污泥产率为0.1 kgSS/kgCOD，约为常规活性污泥法的1/4；蠕虫对高污泥浓度的膜生物反应器的处理效果无太大影响，在蠕虫繁殖高峰，有一定的氮、磷释放。上述研究表明，两段法适于不同废水的处理，但存在两点不足：①氧消耗量的增加导致曝气费用上升；②营养物的释放影响出水水质。
2.于解偶联生长的污泥减量技术
三磷酸腺苷（ATP）是键能转移的主要途径，是能量转移反应的中心。一般情况下，微生物的合成代谢通过呼吸（速率控制）与底物的分解代谢进行偶联，当呼吸控制不存在，生物合成速率成为速率控制因素时，解偶联新陈代谢就会发生，并且在微生物新陈代谢过程中产生的剩余能量没有被用来合成生物体，因此，这种现象称为解偶联生长（Uncoupled growth）。Russel和Cook对解偶联的定义是：化学渗透氧化磷酸化作用不能产生以ATP为形式的最大理论能量，即解偶联的氧化磷酸化作用［10］。这表明ATP在分解代谢中的产生速率大于其在合成代谢中的消耗速率，这样便会减少生物体的产生量。
微生物从厌氧过程转移到好氧过程会发生解偶联新陈代谢，并且其产率系数会降低，据此，Chudoba等设计了一个OSA（Oxic-Settling-Anaerobic）小试系统处理人工配制废水，并将其与常规活性污泥法进行比较，前者和后者的污泥产率分别是0.13～0.29和0.28～0.47 kgSS/kgCOD［5］。解偶联剂能起到解偶联氧化磷酸化作用，限制细胞捕获能量，从而抑制细胞的生长，故能减少污泥产量。Strand等比较了12种解偶联剂，小试结果表明：三氯苯酚（TCP）最有效，在开始阶段投加TCP的污泥产率是不投加的50%；但80d后，微生物适应了TCP［3］。虽然解偶联剂能大大降低污泥产量，但长期运行产生的生物适应将给解偶联剂的使用带来负面影响。
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