好氧顆粒污泥在化工污水處理中的應用研究

摘要：工業、農業的快速發展，城鎮人口的增長產生了大量的工業污水和生活廢水，很多的污水尤其是工業廢水不經過加工處理或者處理的達不到排放標準要求，就直接排放到河流湖泊當中，造成水資源的嚴重污染。通過專家、學者的不斷研究，發現采用生物膜法來處理化工污水比活性污泥法達到的效果更好，好氧顆粒污泥就是生物膜的一種特殊形態，是目前處理污水所采取的措施中最有發展前途且效果最好的生物技術之一。本文對好氧顆粒污泥的形成原理以及在化工污水處理過程中的應用進行了闡述分析。

關鍵詞：好氧顆粒污泥；化工污水處理；特點；應用

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）07-0112-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.07.065

Application of aerobic granular sludge in chemical wastewater treatment

Chen Xiang

（Zhejiang Tianzheng Design Engineering Co.， Ltd.， Hangzhou Zhejiang 310000，China）

Abstract： With the rapid development of industry and agriculture， the growth of urban population has produced a large amount of industrial sewage and domestic wastewater. Many wastewaters， especially industrial wastewater， are discharged directly into rivers and lakes without meeting the discharge standards without being processed or treated ， causing serious pollution of water resources. Regarding the consequences of pollution， several serious chemical waste waters have been continuously studied by experts and scholars in processing methods. It has been found that the use of biofilms to treat chemical waste water is more effective than activated sludge， and aerobic granular sludge is a biofilm. A special form is one of the most promising biotechnologies for the treatment of sewage. In this paper， the principle of formation of aerobic granular sludge and its application in the treatment of chemical wastewater are described.

Key words： Aerobic granular sludge； Chemical wastewater treatment； Characteristics； Application

1 好氧顆粒污泥概述

好氧顆粒污泥英文縮寫為AGS，是一種比較特殊的顆粒狀的生物組合體，它主要是利用生物自凝聚的特性而形成的一種顆粒狀活性污泥。好氧顆粒污泥結構嚴密有規律，具有較強的沉降性能，在處理污染物方面能達到非常明顯的效果。因為微生物本身固有的自固定性的性能特點，即便是在動態的條件下也能夠很好進行凝固，形成團聚的生物體，而且不會出現膨脹現象，也不會降低水質。1980年，在污水處理的研究上發現了厭氧顆粒污泥，在采用厭氧顆粒污泥進行污水處理時發現其在處理污水的過程中會發生很高的溫度反應，而且時間特別長，對于低碳類、氮磷含量高的污水達不到很好的去除效果。專家們在20世紀90年代發現了好氧顆粒污泥，并且將其在污水處理過程中進行使用，結果表明，好氧顆粒污泥能夠將高濃度的有毒有機物質，以及氮磷含量非常高的污水處理得非常干凈，一些重金屬和乳制品廢水也能達到很好的效果，于是好氧顆粒污泥技術成為環境工程領域內的研究熱點和焦點。

2 好氧顆粒污泥的特點

好氧顆粒污泥的培養比較困難，受到的條件限制很多，而且不同狀況下培養出的好氧顆粒污泥的大小、顏色以及相應的性能都不相同。

2.1 色澤和顆粒

好氧顆粒污泥的外形非常有規則，一般為圓形或橢圓形，表面顏色為淺黃色或者橘黃色并且有豐富的孔隙。顆粒污泥的顆粒直徑會不斷地變大，隨著直徑的增加，污泥的下沉速度也會跟著加快，污泥的密度和疏水性也會隨之加大，這時顆粒污泥的體積是在逐漸減小的。當顆粒污泥的直徑超過4㎜之后阻力加大，對微生物的繁殖生長以及多聚物的分泌就會產生影響，最終導致顆粒污泥的表皮破裂，逐漸形成絮狀活性污泥。所以在應用好氧顆粒污泥技術對化工污水進行處理時必須要掌握好顆粒污泥的顆粒大小和生物活性特征。

2.2 沉降性能

好氧顆粒污泥的密度、體積指數以及污泥的沉降比指數綜合數值都在最佳狀態值范圍，雖然含水率較高超過了97%，但是并不影響沉降速率，好氧顆粒污泥的沉降速度是絮狀污泥沉降速度的5～6倍，所以即便是水力負載很強的環境下依然具有非常高的運行狀態和效率。

2.3 微生物多樣性

顆粒污泥內部形成分為很多的區域，有好氧區、缺氧區和厭氧區，微生物的有氧代謝能降解有機污染物，還可以氧化污水中含有氨氮的物質。氧化后的氨氮成分逐漸擴散到缺氧區和厭氧區，在這里微生物作為電子受體對其進行代謝，從而降低污水中的氮元素。同時顆粒污泥中的含有的微生物能有效地去除污水中的COD、BOD和TN。還能夠降低污水池中的污染物體積，從而降低了污水處理廠對占地面積的需求。

3 好氧顆粒污泥的形成

培養好氧顆粒污泥受到的條件限制特別多，必須控制好對其產生影響的各類因素，最為重要的影響因素有：污泥種泥的來源、反應器、底物成分、有機負荷、進水方式以及污泥沉淀的時間、在水里的剪切力。好氧顆粒污泥培養過程中，影響污泥顆?；氖欠N泥的來源、底物成分和SBR，只有控制好這三項影響因素才能保證污泥的顆?；Ｍㄟ^反復的研究和實踐得出，培養好氧顆粒污泥最好的種泥是活性污泥?；钚晕勰嘀泻写罅康奈⑸锶郝?，這是形成好氧顆粒污泥的重要條件。在排放出來的化工污水中含有的微生物有親水性的也有疏水性的，親水性微生物不容易被污泥絮體吸附，因此種泥中含有的疏水性微生物自然是越多越好，好氧顆粒污泥也就更加容易成功的培養出來，其沉降的性能就更強。在培養顆粒污泥的過程中，正二價、三價的離子和帶負電的細菌結合之后，形成微生物細胞核。通過這些正負離子結合的方式培養好氧顆粒污泥過程比較繁瑣，而且要求的技術水平較高，一定要對各類因素的掌握要恰到好處，一些相關的正、負離子以及時間和器具的掌握必須嚴格的按照參數操作執行，確保培養出的顆粒污泥的穩定性能。

4 好氧顆粒污泥的應用

好氧顆粒污泥應用到化工污水處理中，因為其較強的沉降性能，EPS所具有的耐沖擊和耐毒性，通過對微生物原理的利用，微生物的自固定化所具備的可生物添加性，是處理污水的關鍵。

4.1 有毒有機廢水的處理

基于好氧顆粒污泥的密度和密實性結構，對有毒物質的抵抗能力非常強，化工污水中會含有大量的微量元素物質，有些是具有一定的毒性的，如苯酚、硝基酚等含有酚類物質的污水，這些酚類對水中的生物具有非常強的毒性，濃度很低的苯酚排放到河流湖泊中都會導致微生物死亡。好氧顆粒污泥應用到含有苯酚物質的污水中，對苯酚的比降解速率是非常高的，即便是苯酚濃度達到每升1900㎎時，仍然能達到降解效果，好氧顆粒污泥對苯酚的比降解速率最高可達 1. 18 g 苯酚/g VSSd。對硝基酚產生的作用也是一樣的。除了含有酚類物質的廢水外，好氧顆粒污泥還能有效地處理嘧啶類廢水、含有甲基叔丁基醚類元素物質的廢水以及三級及甲醇類污水。

4.2 乳制品廢水的處理

乳制品廢水中含有很多營養物質，人們把過多的對污水、廢水處理的研究精力都傾注于人工有機污水處理的研究上，而好氧顆粒污泥用于乳制品廢水的處理上則開創了新的研究焦點。把好氧顆粒污泥用在乳制品工廠排放的污水當中，當充水比達到50%時，去除COD的概率仍然能夠達到90%，對于氮的去除率可以達到80%，總磷達到67%。

4.3 對重金屬燃料廢水的處理

采用生物技術處理污水、廢水時會添加一些添加劑來促進生物的吸附能力，常用做生物吸附劑的有藻類、真菌、活性污泥等，目前采用的生物吸附劑多是懸浮微生物，但因為其具有不穩定性、吸附后不容易分離和再生困難等弊端，對重金屬廢水和染料廢水的處理效果不是很好。好氧顆粒污泥則能有效地解決這些問題，強大的吸附能力能夠處理高濃度重金屬廢水，同時對陽離子和染料、熒光劑都有很強的吸附能力。

4.4 核廢料廢水的處理

好氧顆粒污泥作為新型的生物材料可以有效地去除水中溶解性的鈾，對于鈾的吸附能力會根據鈾的pH值的變化隨之加強或減弱，好氧顆粒污泥吸附鈾的同時還會釋放出金屬陽離子，具有離子交換能力，因此處理廢水中低濃度鈾的效果是其他物理化學方法都達不到的。

5 結論

綜上所述，好氧顆粒污泥技術和傳統的活性污泥技術相比，對污水處理的效果遠遠高于傳統的活性污泥技術。好氧顆粒污泥技術所具有的強大優勢和對污水、廢水處理取得的效果，已經引起了相關部門的重視，成為當今污水處理方法研究的焦點。但是好氧顆粒污泥培養上所受到的條件限制因素太多，不容易做好控制工作，所以好氧顆粒污泥在污水處理上存在一定的難度。雖然好氧顆粒污泥的數學模型存在不完整性，研究方面也沒有規律性和可操作性，然而其在污水尤其是化工污水處理上有明顯效果和優勢。通過不斷地研究發現，加強好氧顆粒污泥的培養方法，采用這項處理技術可以提高廢水中污染物的負荷，縮短有害物質的停留時間。同時由于好氧顆粒污泥的自身的密度和結構，還能夠有效地降低污水處理池的占地面積。好氧顆粒污泥工藝技術的研發和應用，開啟了污水處理的新篇章，不但有效地緩解了環境污染的嚴重事態，也促進了相關行業的發展，為保護水資源做出了巨大的貢獻。

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收稿日期：2018-05-13

作者簡介：陳翔（1981-），男，南京林業大學碩士研究生，工程師，研究方向為醫藥化工廢水處理。