好氧顆粒污泥技術的研究與應用

周匯 張文豪 蔣碩顏

近幾年，水體污染和水資源短缺問題越來越突出。傳統的活性污泥技術由于剩余污泥量大等缺點，給后續的處理帶來了較大的負擔。隨著厭氧可以污泥技術的發展，好氧顆粒污泥技術克服了剩余污泥量大的缺點，并且能夠有效的去除污水中的有機物、氮磷等污染物，所以逐漸被應用到污水處理過程中。本篇文章主要闡述了近幾年國內外學者對好氧顆粒污泥技術的研究現狀，好氧顆粒污泥形成過程中的影響因素，以及該技術在污水處理中的應用的情況等。

1 好氧顆粒污泥技術

厭氧顆粒污泥技術已經發展成熟并成功地應用到污水處理的過程中，好氧顆粒污泥技術在此基礎上也逐漸的發展起來，好氧顆粒污泥中，微生物的結構緊密，污泥的沉降性能良好，能較好地進行泥水分離。另外，好氧顆粒污泥技術還可以抵抗不良的水利因素和有毒物質對污水處理的影響。好氧顆粒污泥技術剩余污泥量小，污水處理過程中不需要在設置二沉池和污泥回流等設備，所以，該技術有占地面積小，基建費用低，運行費用少等優點。該技術還能較穩定的處理低濃度有機廢水。該技術也引起了國內外學者的廣泛關注。

2 好氧顆粒污泥技術的研究現狀

Mishima K等在20世紀90年代初，污泥的顆粒化現象被第一次發現。這種現象出現在連續流AUSB（Aerobic Upflow Sludge Blanket）的反應器內。在研究過程中發現該技術中污泥的顆粒化形成條件比較苛刻，并且培養出來的當時污泥也不能有效的去除污水中的氮磷等污染物質。

清華大學的盧然超等研究了有關SBR反應器中污泥的脫氮除磷效果和污泥的沉降性能，在反應器中形成了能夠實現同步的脫氮除磷的好氧顆粒污泥。在該反應器中，污泥對水中的有機物質和總磷的去除效率都比較高，同時對水中的氮的去除效率也達到了80%以上，反應器的出水的水質也比較好。

3 好氧顆粒污泥形成的影響因素

3.1 進水的基質和有機負荷率

好氧顆粒污泥的培養需要一定的碳源等物質作為培養基質，好氧顆粒污泥對培養基質的要求不高，很多培養基質如葡萄糖，乙醇等物質都能夠成功地培養出好氧顆粒污泥，不同的培養基質對好氧顆粒污泥的微生物系統產生不同的影響，會影響到好氧顆粒污泥表面的微生物的微觀結構和微生物的類型。

3.2 接種污泥

不同的接種污泥對于好氧顆粒污泥的培養也有一定的影響，目前主要的接種污泥有絮狀污泥，厭氧顆粒污泥和好氧顆粒污泥及其混合物等。一部分學者，直接以一定的比例混合絮狀污泥和好氧顆粒污泥，也能夠順利的培養出好氧顆粒污泥。楊麒等在研究中，投加了85%的普通絮狀污泥和15%的好氧顆粒污泥在反應器中，經過一點時間的培養，成功地培養出了好氧顆粒污泥。

3.3 胞外多聚物（EPS）

胞外多聚物在污泥顆粒的形成與穩定過程中占據著相當重要的位置。EPS具有黏結作用，能夠黏結污泥表面的細菌使其形成三維的微生物聚合體，另外受反應器中的水利剪切力的影響并伴隨著細菌的進一步生長團結壯大，污泥逐漸發展成顆粒狀。由此說明，EPS對于好氧顆粒污泥的顆粒化過程和其結構的穩定都具有很大的作用。如圖所示為EPS的作用機理。

3.4 水力剪切力

水力剪切力，也是好氧顆粒的污泥形成過程中較為主要的影響因素。有研究表明，在較高的表面氣體流速下（0.041m/s），污泥表面多余的絲狀菌脫落，顆粒泥的表面逐漸變得光滑，最終形成表面光滑的好氧顆粒污泥。脫落下來的絲狀菌由于沉速較慢而被洗出反應器。研究表明，水力剪切力比較低時，顆粒泥表面絲狀菌較多，易脫落。當把水力剪切力提高到一定程度時，顆粒泥表面的絲狀菌脫落，顆粒泥的數量逐漸增多，粒徑也逐漸增大，顆粒泥的表面變得光滑。

4 好氧顆粒污泥技術的應用

隨著好氧顆粒污泥技術的發展，以及該技術具有較為明顯的優點，如剩余污泥量小，微生物活性強，多樣性較好，對于污水的處理能力較強，能夠有效的去除水中的氨氮，磷等物質，因此，在實際的生產和污水處理過程中也有一定的應用。

4.1 處理工業廢水

Adav等利用好氧顆粒污泥處理高濃度有機廢水（含苯酚），處理結果顯示，當苯酚濃度為500mg/L時，好氧顆粒污泥的最大比降解速率為73mg/（g·h）。由此可見，好氧顆粒污泥技術處理工業廢水效率較高，方法較為便捷，可以被應用到工程實際中。

4.2 處理含氮、磷等污水

對于含有氮、磷等污染物的廢水，目前使用較多的是傳統的活性污泥法，但是，活性污泥法的剩余污泥量較大，對于氮、磷等污染物的去除效率較低，占地面積大等缺點，已經無法滿足污水處理的新的要求。因此，好氧顆粒污泥技術隨著其發展逐漸被應用到含氮、磷等污染物的處理中。

4.3 處理城市污水

城市污水的主要成分有生活污水和少量的工業廢水，利用傳統的活性污泥法的處理這種廢水時，對于水中的氮磷的去除效率較低，并且運行成本較高。而采用厭氧顆粒污泥技術，由于城市污水中有機物的濃度較低，無法形成厭氧顆粒污泥，因此，一些專家學者嘗試著將好氧顆粒污泥技術應用到城市污水的處理中。

（作者單位：華北水利水電大學）