好氧颗粒污泥技术的研究与应用

周汇 张文豪 蒋硕颜

近几年，水体污染和水资源短缺问题越来越突出。传统的活性污泥技术由于剩余污泥量大等缺点，给后续的处理带来了较大的负担。随着厌氧可以污泥技术的发展，好氧颗粒污泥技术克服了剩余污泥量大的缺点，并且能够有效的去除污水中的有机物、氮磷等污染物，所以逐渐被应用到污水处理过程中。本篇文章主要阐述了近几年国内外学者对好氧颗粒污泥技术的研究现状，好氧颗粒污泥形成过程中的影响因素，以及该技术在污水处理中的应用的情况等。

1 好氧颗粒污泥技术

厌氧颗粒污泥技术已经发展成熟并成功地应用到污水处理的过程中，好氧颗粒污泥技术在此基础上也逐渐的发展起来，好氧颗粒污泥中，微生物的结构紧密，污泥的沉降性能良好，能较好地进行泥水分离。另外，好氧颗粒污泥技术还可以抵抗不良的水利因素和有毒物质对污水处理的影响。好氧颗粒污泥技术剩余污泥量小，污水处理过程中不需要在设置二沉池和污泥回流等设备，所以，该技术有占地面积小，基建费用低，运行费用少等优点。该技术还能较稳定的处理低浓度有机废水。该技术也引起了國内外学者的广泛关注。

2 好氧颗粒污泥技术的研究现状

Mishima K等在20世纪90年代初，污泥的颗粒化现象被第一次发现。这种现象出现在连续流AUSB（Aerobic Upflow Sludge Blanket）的反应器内。在研究过程中发现该技术中污泥的颗粒化形成条件比较苛刻，并且培养出来的当时污泥也不能有效的去除污水中的氮磷等污染物质。

清华大学的卢然超等研究了有关SBR反应器中污泥的脱氮除磷效果和污泥的沉降性能，在反应器中形成了能够实现同步的脱氮除磷的好氧颗粒污泥。在该反应器中，污泥对水中的有机物质和总磷的去除效率都比较高，同时对水中的氮的去除效率也达到了80%以上，反应器的出水的水质也比较好。

3 好氧颗粒污泥形成的影响因素

3.1 进水的基质和有机负荷率

好氧颗粒污泥的培养需要一定的碳源等物质作为培养基质，好氧颗粒污泥对培养基质的要求不高，很多培养基质如葡萄糖，乙醇等物质都能够成功地培养出好氧颗粒污泥，不同的培养基质对好氧颗粒污泥的微生物系统产生不同的影响，会影响到好氧颗粒污泥表面的微生物的微观结构和微生物的类型。

3.2 接种污泥

不同的接种污泥对于好氧颗粒污泥的培养也有一定的影响，目前主要的接种污泥有絮状污泥，厌氧颗粒污泥和好氧颗粒污泥及其混合物等。一部分学者，直接以一定的比例混合絮状污泥和好氧颗粒污泥，也能够顺利的培养出好氧颗粒污泥。杨麒等在研究中，投加了85%的普通絮状污泥和15%的好氧颗粒污泥在反应器中，经过一点时间的培养，成功地培养出了好氧颗粒污泥。

3.3 胞外多聚物（EPS）

胞外多聚物在污泥颗粒的形成与稳定过程中占据着相当重要的位置。EPS具有黏结作用，能够黏结污泥表面的细菌使其形成三维的微生物聚合体，另外受反应器中的水利剪切力的影响并伴随着细菌的进一步生长团结壮大，污泥逐渐发展成颗粒状。由此说明，EPS对于好氧颗粒污泥的颗粒化过程和其结构的稳定都具有很大的作用。如图所示为EPS的作用机理。

3.4 水力剪切力

水力剪切力，也是好氧颗粒的污泥形成过程中较为主要的影响因素。有研究表明，在较高的表面气体流速下（0.041m/s），污泥表面多余的丝状菌脱落，颗粒泥的表面逐渐变得光滑，最终形成表面光滑的好氧颗粒污泥。脱落下来的丝状菌由于沉速较慢而被洗出反应器。研究表明，水力剪切力比较低时，颗粒泥表面丝状菌较多，易脱落。当把水力剪切力提高到一定程度时，颗粒泥表面的丝状菌脱落，颗粒泥的数量逐渐增多，粒径也逐渐增大，颗粒泥的表面变得光滑。

4 好氧颗粒污泥技术的应用

随着好氧颗粒污泥技术的发展，以及该技术具有较为明显的优点，如剩余污泥量小，微生物活性强，多样性较好，对于污水的处理能力较强，能够有效的去除水中的氨氮，磷等物质，因此，在实际的生产和污水处理过程中也有一定的应用。

4.1 处理工业废水

Adav等利用好氧颗粒污泥处理高浓度有机废水（含苯酚），处理结果显示，当苯酚浓度为500mg/L时，好氧颗粒污泥的最大比降解速率为73mg/（g·h）。由此可见，好氧颗粒污泥技术处理工业废水效率较高，方法较为便捷，可以被应用到工程实际中。

4.2 处理含氮、磷等污水

对于含有氮、磷等污染物的废水，目前使用较多的是传统的活性污泥法，但是，活性污泥法的剩余污泥量较大，对于氮、磷等污染物的去除效率较低，占地面积大等缺点，已经无法满足污水处理的新的要求。因此，好氧颗粒污泥技术随着其发展逐渐被应用到含氮、磷等污染物的处理中。

4.3 处理城市污水

城市污水的主要成分有生活污水和少量的工业废水，利用传统的活性污泥法的处理这种废水时，对于水中的氮磷的去除效率较低，并且运行成本较高。而采用厌氧颗粒污泥技术，由于城市污水中有机物的浓度较低，无法形成厌氧颗粒污泥，因此，一些专家学者尝试着将好氧颗粒污泥技术应用到城市污水的处理中。

（作者单位：华北水利水电大学）