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(tǒng)的活性污泥技術(shù)由于剩余污泥量大等缺點，給后續(xù)的處理帶來了較大的負(fù)擔(dān)。隨著厭氧可以污泥技術(shù)的發(fā)展，好氧顆粒污泥技術(shù)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(yīng)用到污水處理過程中。本篇文章主要闡述了近幾年國內(nèi)外學(xué)者對好氧顆粒污泥技術(shù)的研究現(xiàn)狀，好氧顆粒污泥形成過程中的影響因素，以及該技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用的情況等。

1 好氧顆粒污泥技術(shù)

厭氧顆粒污泥技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟并成功地應(yīng)用到污水處理的過程中，好氧顆粒污泥技術(shù)在此基礎(chǔ)上也逐漸的發(fā)展起來，好氧顆粒污泥中，微生物的結(jié)構(gòu)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(shù)還可以抵抗不良的水利因素和有毒物質(zhì)對污水處理的影響。好氧顆粒污泥技術(shù)剩余污泥量小，污水處理過程中不需要在設(shè)置二沉池和污泥回流等設(shè)備，所以，該技術(shù)有占地面積小，基建費用低，運行費用少等優(yōu)點。該技術(shù)還能較穩(wěn)定的處理低濃度有機廢水。該技術(shù)也引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

2 好氧顆粒污泥技術(shù)的研究現(xiàn)狀

Mishima K等在20世紀(jì)90年代初，污泥的顆?；F(xiàn)象被第一次發(fā)現(xiàn)。這種現(xiàn)象出現(xiàn)在連續(xù)流AUSB（Aerobic Upflow Sludge Blanket）的反應(yīng)器內(nèi)。在研究過程中發(fā)現(xiàn)該技術(shù)中污泥的顆?；纬蓷l件比較苛刻，并且培養(yǎng)出來的當(dāng)時污泥也不能有效的去除污水中的氮磷等污染物質(zhì)。

清華大學(xué)的盧然超等研究了有關(guān)SBR反應(yīng)器中污泥的脫氮除磷效果和污泥的沉降性能，在反應(yīng)器中形成了能夠?qū)崿F(xiàn)同步的脫氮除磷的好氧顆粒污泥。在該反應(yīng)器中，污泥對水中的有機物質(zhì)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(yīng)器的出水的水質(zhì)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(zhì)和有機負(fù)荷率

好氧顆粒污泥的培養(yǎng)需要一定的碳源等物質(zhì)作為培養(yǎng)基質(zhì)，好氧顆粒污泥對培養(yǎng)基質(zhì)的要求不高，很多培養(yǎng)基質(zhì)如葡萄糖，乙醇等物質(zhì)都能夠成功地培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，不同的培養(yǎng)基質(zhì)對好氧顆粒污泥的微生物系統(tǒng)產(chǎn)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(jié)構(gòu)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(yǎng)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(xué)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(yǎng)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(yīng)器中，經(jīng)過一點時間的培養(yǎng)，成功地培養(yǎng)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(wěn)定過程中占據(jù)著相當(dāng)重要的位置。EPS具有黏結(jié)作用，能夠黏結(jié)污泥表面的細(xì)菌使其形成三維的微生物聚合體，另外受反應(yīng)器中的水利剪切力的影響并伴隨著細(xì)菌的進一步生長團結(jié)壯大，污泥逐漸發(fā)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(yīng)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(dāng)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(shù)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(shù)的應(yīng)用

隨著好氧顆粒污泥技術(shù)的發(fā)展，以及該技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)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(zhì)，因此，在實際的生產(chǎn)和污水處理過程中也有一定的應(yīng)用。

4.1 處理工業(yè)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(jié)果顯示，當(dāng)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(shù)處理工業(yè)廢水效率較高，方法較為便捷，可以被應(yīng)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(tǒng)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(jīng)無法滿足污水處理的新的要求。因此，好氧顆粒污泥技術(shù)隨著其發(fā)展逐漸被應(yīng)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(yè)廢水，利用傳統(tǒng)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(shù)，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(xué)者嘗試著將好氧顆粒污泥技術(shù)應(yīng)用到城市污水的處理中。

（作者單位：華北水利水電大學(xué)）