好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)及穩(wěn)定化應用研究進展

王政，劉建廣，*，孫子惠，宋武昌

（1.山東建筑大學 市政與環(huán)境工程學院，山東 濟南250101；2.光大水務（濟南）有限公司，山東 濟南250032；3.山東省城市供排水水質(zhì)監(jiān)測中心，山東 濟南250014）

0 引言

顆粒污泥是具有自我平衡能力的微生物自凝聚體［1］，其特殊的生物特性對污染物具有良好的去除效果。組成顆粒污泥的微生物，根據(jù)代謝過程中接受電子受體的條件不同，可以分為好氧顆粒污泥和厭氧顆粒污泥2種。其中，好氧顆粒污泥是一種結(jié)構(gòu)緊湊、沉降性能好，且具有同步脫氮除磷效果的微生物絮凝體。與普通活性污泥相比，好氧顆粒污泥不但具有良好的沉降性，能適應較強的沖擊負荷，對難降解有機物的去除具有更好的去除效果，可有效抵御較高有機負荷和毒性物質(zhì)［2］，而且可作為生物吸附劑去除污水中的重金屬，還可將其用于印染廢水及含有重金屬的離子的廢水處理過程中［3］。好氧顆粒污泥具有良好的生物沉降性能，可在較短的時間內(nèi)泥水分離［4］，工藝選擇上，可減少工藝的占地面積。目前，序批式反應器培養(yǎng)好氧顆粒污泥已經(jīng)完成了由概念提出至技術改進再至工程應用3階段的轉(zhuǎn)化［5］，而連續(xù)流反應器培養(yǎng)好氧顆粒污泥還停留在概念提出至技術改進2階段，并沒有連續(xù)流態(tài)的好氧顆粒污泥工程建成。文章分析好氧顆粒污泥快速的培養(yǎng)的影響因素及穩(wěn)定化應用的條件，總結(jié)國內(nèi)外研究過程中存在的問題及難點所在，可為好氧顆粒污泥在工程中的應用提供理論依據(jù)。

1 好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)的影響因素

好氧顆粒污泥的研究源于厭氧顆粒污泥，Mishima等用好氧升流式污泥床AUSB（Aerobic Upflow Sludge Blanket）第一次發(fā)現(xiàn)了具有良好的沉降性能，且粒徑大小在2～8 mm之間的成熟好氧顆粒污泥［6］。Beun采用序批式反應器 SBR（Sequencing Batch Reactor），成功培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，此后利用SBR反應器培養(yǎng)顆粒污泥得以廣泛應用［7］。成熟好氧顆粒污泥在微環(huán)境下，可實現(xiàn)同步硝化反硝化、反硝化除磷，具有較高的生物脫氮除磷效果，可以有效解決污水處理廠脫氮除磷之間對碳源的競爭、污泥齡不同的矛盾，并且可以降低污水處理過程中的運行成本，但是如何能快速培養(yǎng)出成熟的顆粒污泥，是目前將其推廣于工程應用的難點之一。好氧顆粒污泥的形成過程中受到反應器的運行方式、水力條件、載體、進水基質(zhì)、胞外多聚物等因素的影響，現(xiàn)分析各因素在好氧顆粒污泥形成過程的影響程度，篩選出制約其快速形成的關鍵影響因素。

1.1 反應器運行方式

反應器的運行方式將會影響好氧顆粒污泥的形成時間。反應器連續(xù)運行、間接性運行方式為微生物提供不同的生長環(huán)境，從而影響顆粒污泥的形成時間及生化結(jié)構(gòu)。楊麒利用SBR反應器培養(yǎng)好氧顆粒污泥，從反應器的啟動到形成粒徑＞0.34 mm的好氧顆粒污泥的時間僅需15 d，成熟的顆粒污泥的平均粒徑為0.426 mm［8］。牛姝等采用連續(xù)流氣提式流化床CAFB（Continuous Airlift Fluidized Bed）培養(yǎng)好氧顆粒污泥，當裝置運行到第6 d時，基本完成絮狀污泥的顆?；湫纬傻念w粒污泥不但結(jié)構(gòu)緊密，其形態(tài)也較穩(wěn)定［9］。沈耀良等利用合建式連續(xù)流完全混合反應器CSTR（Continuous Stined Tank Reactor），以乙酸鈉作為主要碳源，以人工配水為進水，污水處理廠濃縮污泥作為反應器的接種污泥，在培養(yǎng)過程中在逐步縮短反應器的沉淀時間，反應器運行至44 d，反應器中出現(xiàn)了淡黃色的顆粒污泥，粒徑在0.5～2.0mm［10］。由此得出，不同的反應器運行方式將為污泥的顆粒化提供不同的運行條件，運行條件的不同對好氧顆粒污泥初期培養(yǎng)有一定的影響。

1.2 水力條件

反應器的水力條件將為反應器提供高度選擇的環(huán)境，將不適宜、生長極少、沉降性能差的微生物排出反應器，從而可以富集優(yōu)選出具有良好特性的微生物群體。SBR反應器可通過改變沉降時間、攪拌轉(zhuǎn)速，在反應器中形成選擇壓，當沉降時間短時，可將沉降性不好、懸浮微生物排出于反應器之外，使此類微生物得到抑制，而且SBR分階段的運行條件促使各階段運行過程中對微生物的優(yōu)選，促進顆粒污泥的形成并影響其生物脫氮除磷效果。水力停留時間不同會影響顆粒污泥內(nèi)部形態(tài)發(fā)生變化。王強等以葡萄糖為碳源，以普通絮狀活性污泥作為接種污泥，在SBR中通過控制操作條件以控制不同的選擇壓可以有效促進活性污泥的顆?；?1］?；瘜W需要量COD（Chemical Oxygen Demand）負荷、沉降時間及水流剪切力是SBR反應器中形成好氧顆粒污泥的重要影響因素，通過提高COD負荷，增大水流剪切力以改善微生物的傳質(zhì)條件，控制沉降時間造成選擇壓，不斷從反應器中排除分散污泥及沉降性差的絮狀污泥，最終促使好氧顆粒污泥的形成。王昌穩(wěn)等利用SBR反應器，采用人工模擬廢水啟動反應器，以實驗室厭氧—缺氧—好氧AAO（Anaerobic-Anoxic-Oxic）反應器的剩余污泥為種泥，在好氧顆粒污泥的培養(yǎng)過程中將開始的沉淀時間由10 min減少到7 min，再減少到3 min，污泥的顏色隨著培養(yǎng)時間的延長由褐色逐漸變?yōu)闇\黃色，最終從反應器中篩分出粒徑為0.63 mm的成熟好氧顆粒污泥［12］。Szabó等在實驗室條件下，利用SBR反應器主要研究了在啟動階段沉降時間對顆?；挠绊?，結(jié)果表明：在啟動階段及培養(yǎng)的前15 d通過逐漸控制沉降時間，可促進污泥的顆?；?3］。培養(yǎng)好氧顆粒污泥時應該將水力停留時間作為關鍵運行參數(shù)，逐漸減短的沉淀時間可有效的促進活性污泥顆?；?。

1.3 載體

基于“晶核假說”，有學者通過在反應器中投加載體，加快了好氧顆粒污泥的形成［14］。投加的無機載體可作為顆粒污泥的核心，微生物粘附于核心，從內(nèi)向外形成厭氧／缺氧／好氧區(qū)域，污泥也將從絮狀逐漸變成球狀，最終形成好氧顆粒污泥。

高景峰等在利用SBR反應器培養(yǎng)好氧顆粒污泥時，在反應器啟動初期，投加反應器有效體積1%的顆?；钚蕴?，當反應器運行至第4 d時，篩分出顆粒污泥，將其進行X射線能譜分析，結(jié)果表明：AGS（Aerobic Granular Sludge）核心炭的含量較高，推斷出AGS核心的惰性物質(zhì)為顆?；钚蕴?，并得出惰性物質(zhì)在一定程度上有助于顆粒污泥的形成的結(jié)論［15］。王亞利等在SBR反應器在不同時段在2.4 L容器中投加1 g的聚合氯化鋁，與不投加聚合氯化鋁的反應器相比，前者培養(yǎng)出的顆粒污泥具有培養(yǎng)時間短，形狀規(guī)則，粒徑分布均勻，結(jié)構(gòu)緊湊，機械強度好，對污染物去除程度高，沉降性能好的特點，提取顆粒污泥中的胞外多聚物 EPS（Extracelar Polymeric Substances），對其進行多糖及蛋白質(zhì)含量分析，結(jié)果表明：投加聚合氯化鋁有助于污泥顆粒化過程中形成EPS，其中的蛋白質(zhì)比多糖更具優(yōu)勢，進一步的促進污泥的顆?；?6］。Corsino等采用連續(xù)流膜反應器培養(yǎng)好氧顆粒污泥，污水處理廠的絮狀污泥在膜反應器中，附著在膜上，在曝氣提供的水力剪切力的條件下，污泥從膜上脫離，形成顆粒狀污泥［17］。王榮昌等利用懸浮載體生物膜反應器培養(yǎng)生物膜誘導顆粒污泥的產(chǎn)生，在反應器運行15 d時，載體上形成成熟的生物膜，當反應器運行至20 d時，反應器中形成球狀，粒徑在2～5 mm大小的白色絨毛顆粒污泥，實驗表明，載體上形成的生物膜可在一定的條件下，形成顆粒污泥［18］。Liu等采用連續(xù)流氣提式反應器研究好氧顆粒污泥，進水中投加一定量的碳酸鈣可有效改善污泥的沉降性能［19］。由此推斷，投加惰性物質(zhì)不但可以為污泥提供附著點，并能有效的改善污泥的沉降性能，促進污泥顆?；?/p>

1.4 進水基質(zhì)

進水中的氨氮（NH3－N）、COD、總磷 TP（Total Phosphorus）及其它營養(yǎng)物質(zhì)的濃度，影響培養(yǎng)初期污泥顆粒化的形成時間、顆粒污泥微生物優(yōu)勢菌種的生長、成熟顆粒污泥的運行的穩(wěn)定性，因此分析其進水水質(zhì)中各有機物的濃度，有利于顆粒污泥的形成及穩(wěn)定化的研究。

錢飛躍等利用SBR反應器，以異養(yǎng)顆粒污泥作為接種污泥，協(xié)同調(diào)控進水碳、氮負荷，先提高水中的碳氮比，再逐漸的減少水中有機碳源的量，最終成功的培養(yǎng)出了具有亞硝化功能的自養(yǎng)型顆粒污泥［20］。高景峰等分別以葡萄糖、蛋白胨、醋酸鈉、生活污水、啤酒、垃圾滲濾液等作為碳源分別培養(yǎng)顆粒污泥，從顆粒污泥的形狀來看，以葡萄糖作為碳源的顆粒污泥表面有大量的絲狀細菌，為膨脹的顆粒污泥；以醋酸鈉作為碳源，顆粒污泥結(jié)構(gòu)較密實，顆粒污泥的形狀較規(guī)則；以生活污水作為碳源，顆粒結(jié)構(gòu)非常密實，顆粒形狀較規(guī)則；以啤酒作為碳源顆粒污泥表面空隙較大，形狀規(guī)則［21］。碳源對顆粒污泥的結(jié)構(gòu)有一定的影響但并不能推斷為主要影響因素，進水基質(zhì)中的碳源濃度會影響顆粒污泥的結(jié)構(gòu)，水中的硝酸鹽濃度對污泥的顆?；瘯r間有一定的影響。Wei等以300～1000 mg／L的高濃度的氨氮為唯一氮源和能源時，可逐步的提升顆粒污泥的亞硝化能力，并可以降低反應器的啟動難度［22］。Long等采用循環(huán)流反應器，研究有機負荷率對好氧顆粒污泥的形成影響時發(fā)現(xiàn)，當水中的有機負荷為15 kg／（m3·d）時，好氧顆粒污泥能夠維持緊密的結(jié)構(gòu)，但當提高至18 kg／（m3·d）時，因為顆粒污泥的內(nèi)核不穩(wěn)，顆粒污泥發(fā)生解體現(xiàn)象［23］。Liu等在培養(yǎng)顆粒污泥的進水基質(zhì)中投加碳酸鹽，結(jié)果表明：基質(zhì)中投加了碳酸鹽的顆粒污泥的粒徑要大于不投加的顆粒污泥的粒徑［24］。

1.5 胞外多聚物

在顆粒污泥的形成過程中，胞外多聚物在絮狀污泥的凝聚過程中起很重要的影響。EPS主要由蛋白質(zhì)與多糖組成，是微生物生長過程中分泌的一種結(jié)構(gòu)復雜的的有機大分子［25］。有研究表明，依附于細胞壁上的EPS對微生物傳質(zhì)有影響，當反應器運行于無基質(zhì)條件下時，粘附于微生物細胞壁上的EPS由大分子變?yōu)樾》肿?，最終完全礦化，污泥解絮，粘附于細胞壁上的EPS具有較高的粘附力，反應器運行條件影響污泥中EPS的含量，從而影響顆粒污泥的形成時間［26］。Corsino等在研究中發(fā)現(xiàn)，將反應周期由6 h變?yōu)?2 h后，延長了反應器中的污泥的饑餓時間，可促使EPS的含量增加，較長的饑餓時間有利于提高微生物儲存能源物質(zhì)的能力［27］。以不同類型的有機物作為碳源培養(yǎng)顆粒污泥，不但會對顆粒污泥的生物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，而且影響細胞壁上EPS的酸堿性。Pronk等以醋酸鈉作為碳源，當反應器的運行溫度為35℃時，粘附于細胞壁上占主導作用的EPS呈酸溶解性［28］。

對好氧顆粒污泥研究發(fā)現(xiàn)，EPS不但影響著好氧顆粒污泥的形成時間，對難降解污染物的生物降解也起著重要的作用。Dong等將成熟的好氧顆粒污泥作用生物吸附材料用于研究EPS在其吸附過程中的作用，顆粒污泥對亞甲藍的去除率為80.72%，其中 EPS起著重要作用［29］。

對于好氧顆粒污泥，從反應器運行方式、水力條件及載體、進水基質(zhì)、胞外多聚物等主要的影響因素來看，水力停留時間和進水基質(zhì)對顆粒污泥的形成影響最大。在培養(yǎng)初期，水力停留時間影響顆粒污泥的形成時間，并有助于優(yōu)選出良好沉降性能的顆粒污泥。因此，建議在培養(yǎng)初期，可將沉降時間設計成一定的梯度，用于提供不同的選擇壓促進污泥的顆?；?；進水基質(zhì)的不同，影響微生物的聚集情況，進一步的影響污泥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此在培養(yǎng)初期可將COD容積負荷控制在高負荷，但不應高于18 kg／（m3·d），待顆粒污泥生長穩(wěn)定可逐步降低；在顆粒污泥的培養(yǎng)過程中，可以選擇惰性物質(zhì)作為微生物附著載體，進一步促進顆粒污泥的從內(nèi)到外的厭氧／缺氧／好氧的微環(huán)境的形成。EPS一直作為顆粒污泥形成機理研究的主要組成部分，基于“胞外多聚物假說”［30］，EPS根據(jù)進水基質(zhì)的不同從而形成親水性或者疏水性，這對微生物的聚集狀態(tài)有很大的影響，也對顆粒污泥的粒徑產(chǎn)生影響，EPS的分泌將會影響好氧顆粒污泥的表面結(jié)構(gòu)的空隙，從而影響營養(yǎng)物質(zhì)的傳質(zhì)。

2 好氧顆粒污泥穩(wěn)定運行研究

好氧顆粒污泥在長期運行過程中容易出現(xiàn)污泥解體的現(xiàn)象，如何使其穩(wěn)定運行，從運行方式及外加載體2個方面進行研究表明：外加載體可增強顆粒污泥內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，運行狀態(tài)實時控制影響顆粒污泥的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

從污泥本身運行穩(wěn)定性的研究來看，零價金屬離子與無機物有助于污泥的顆?；?。魏燕杰等利用SBR反應器培養(yǎng)顆粒污泥，當R1不投加粉末活性炭，而R2中投加粉末活性炭時，R2運行至40 d，反應器內(nèi)出現(xiàn)粒徑為0.36～0.69 mm且結(jié)構(gòu)緊密的顆粒污泥，與R1反應器相比，R2反應器顆粒化所需時間長且粒徑小，但是結(jié)構(gòu)緊密，且不易解絮，穩(wěn)定程度高于R1［31］。投加粉末活性炭不會改變污泥的化學性狀，但有助于顆粒污泥形成緊密的結(jié)構(gòu)。Liu等在好氧顆粒污泥穩(wěn)定化研究中發(fā)現(xiàn)，顆粒污泥長期運行易造成顆粒污泥解體，可投加聚合氯化鋁以促進污泥再聚集，再形成的污泥相比解絮前，具有粒徑更大、結(jié)構(gòu)更加緊密、對污染物的去除效果更好的特點［32］?？梢酝茢?，當顆粒污泥解體時，可以考慮投加聚合氯化鋁作為促進污泥形成的藥劑，但聚合氯化鋁的過量投加會影響污泥的生物活性，應此選擇適宜的濃度及投加方式。Xin等利用連續(xù)流生物反應器研究好氧顆粒污泥的形成機理時，投加鈣鹽，EDS顯示出鈣在顆粒污泥中有積累，利用X射線衍射分析，鈣存在的主要形式有碳酸鈣、焦磷酸鹽鈣、磷酸四鈣等，鈣在污泥中主要以無機磷酸鈣的形式存在，它能夠改善顆粒污泥的穩(wěn)定性［33］。汪浩東利用間歇式氣升內(nèi)循環(huán)反應器SBAR（Sequencing Batch Airlift Reactor），在研究顆粒污泥穩(wěn)定化運行時發(fā)現(xiàn)，進水中氨氮的濃度，對好氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)有很大的影響，好氧顆粒污泥的輪廓及結(jié)構(gòu)會隨著水中氨氮濃度的升高而變化，水中的絲狀菌數(shù)量也會隨之發(fā)生變化。進水水質(zhì)中的氨氮濃度逐漸增多，伴隨著好氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)逐漸松散，進行鏡檢，發(fā)現(xiàn)出水中絲狀細菌的量也逐漸的增多［34］。當水中的氨氮含量升至80 mg／L時，好氧顆粒污泥由原來緊密結(jié)構(gòu)開始松散，最終解體，而且出水中的絲狀細菌大量繁殖，出水由開始的澄清變?yōu)楹隣睿勰喑两敌阅軜O差。說明氨氮的濃度會影響顆粒污泥的穩(wěn)定性，過高的氨氮含量會使顆粒污泥失穩(wěn)。Lochmatter等利用SBR反應器進行顆粒污泥的穩(wěn)定化研究過程中提出：在好氧階段將DO高低濃度交替運行，保證溫度維持在20℃，pH值在適宜水平可有效保證顆粒污泥的穩(wěn)定運行［35］。Corsino等長期運行反應器，研究發(fā)現(xiàn)：EPS可影響顆粒污泥的有機物質(zhì)的傳輸，胞外多聚物可以有效的改善傳輸孔道，維持顆粒污泥對有機物的去除率的穩(wěn)定［36］。

反應器的運行過程的穩(wěn)定性控制有助于對好氧顆粒污泥的穩(wěn)定。Kishida等研究表明顆粒污泥運行的狀態(tài)的實時監(jiān)測是很有必要的，在監(jiān)測過程中通過監(jiān)測水中DO、pH值的變化來判斷硝化與反硝化階段，改變沉降時間和循環(huán)周期促使顆粒污泥形成同步脫氮除磷環(huán)境，成熟顆粒污泥可使出水水質(zhì)中氨氮、磷酸鹽、硝態(tài)氮及亞硝氮的含量在0.3 mg／L以下［37］。運行階段的實時監(jiān)測技術，能夠及時觀察反應器的運行狀態(tài)，可及時調(diào)整反應參數(shù)及周期，可從側(cè)面有助于反應器的穩(wěn)定的運行。

3 好氧顆粒污泥在污水處理過程中的應用

污水中的污染物主要依靠以一定的形態(tài)結(jié)構(gòu)聚集的微生物的新陳代謝功能從水體中去除。好氧顆粒污泥具有結(jié)構(gòu)緊密，沉降性能好，對有機物的沖擊負荷應變能力強且對有毒物質(zhì)的生物降解能力強，不會引起污泥膨脹等優(yōu)點。城市污水處理過程中，普通的活性污泥法生物脫氮除磷效果受到各方面的限制，出水水質(zhì)較難達到一級A水平，好氧顆粒污泥依靠其自身良好的好氧／缺氧／厭氧微環(huán)境，在實現(xiàn)同步硝化反硝化的同時，也可進行反硝化除磷，可有效的改善生物脫氮除磷競爭碳源及污泥齡不同的問題。好氧顆粒污泥優(yōu)良的生物降解性能及生物吸附作用可用于處理有機廢水、印染廢水、醫(yī)療廢水，好氧顆粒污泥在處理易降解有機物、難降解有機物、氨氮、磷、重金屬離子等方面都表現(xiàn)出良好的去除效果。

3.1 去除易降解和難降解有機物

對易降解或難降解有機物，成熟的好氧顆粒污泥都表現(xiàn)出良好的降解功能。France等利用SBRS反應器培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥，處理城市印染廢水中的耦氮印染廢水，結(jié)果顯示，成熟的好氧顆粒污泥對COD的去除率達80%～90%；在污泥培養(yǎng)周期的第14 d，顆粒污泥對耦氮印染廢物的生物去除率達63%，第77 d，對其生物降解率高達92%［38］。為了了解好氧顆粒污泥在有毒環(huán)境下的穩(wěn)定情況，Dai等在SBR初始運行時，投加苯胺，雖然苯胺會對顆粒污泥的結(jié)構(gòu)、生長速率產(chǎn)生一定的影響，但是，在隨后的時間里微生物通過改變自身的絮凝結(jié)構(gòu)方式可將有毒物質(zhì)生物降解，并發(fā)現(xiàn)好氧顆粒污泥對苯胺的去除率達到90%以上［39］。

3.2 去除廢水中的氨氮

普通的活性污泥對水中的氨氮具有良好的去除效果，但是反硝化性能并不是很理想，然而好氧顆粒污泥具有同程硝化反硝化能力，不但對氨氮具有良好的去除效果，而且對硝態(tài)氮及亞硝氮也表現(xiàn)出了良好的去除性能。Suja等利用SBRS反應器培養(yǎng)出好氧顆粒污泥，分析其化學特性，對水中的硝酸鹽去除率達77%～88%，氨氮去除率為66%～90%，顆粒污泥中的胞外多聚物有助于對硝態(tài)氮的去除，但水中有機物的快速去除，會使其缺乏電子供體，從而影響硝化與反硝化過程，好氧顆粒污泥對鈣的累積有助于水中磷的去除［40］。Chen等研究SBR反應器的運行方式發(fā)現(xiàn)，顆粒化污泥對于氨氮的去除率達90%以上［41］。Morales等利用SBR反應器處理豬的糞漿時發(fā)現(xiàn)，當碳氮比為 1.4～6.3 kgCOD／（m3·d）、0.5～2.5 kgN／（m3·d）和 1.9～9.49 COD／（g·N）時，好氧顆粒污泥的物理性狀保持穩(wěn)定，并且對有機物及氨的去除率達61%～73%和56%～77%［42］。Ren等利用 GSBR（Granular Sequencing Batch Reactor）反應器處理垃圾滲濾液，結(jié)果表明，顆粒污泥對氨氮的去除率達90%～100%，同程硝化反硝化在脫氮過程中起著重要作用［43］。

3.3 去除廢水中的磷

普通的活性污泥處理工藝，因為硝化菌與聚磷菌污泥齡之間的矛盾，生物除磷效果難以提高。而好氧顆粒污泥內(nèi)部厭氧、外部好氧這一特殊結(jié)構(gòu)，使得除磷效果比普通污泥得到了很大的提高。高景峰等利用SBR反應器，以污水廠剩余污泥作為種泥，實際污水作為進水培養(yǎng)顆粒污泥，磷酸鹽（）的去除率達99.68%，出水中可達0.02 mg／L［44］。張小玲利用SBR反應器培養(yǎng)出的聚磷顆粒污泥，對PO34－去除率達94.5%［45］。Olivier等利用AGS－SBR反應器，通過更改沉降時間由長到短再由短到長，聯(lián)合兩個高濃度污泥的污泥床優(yōu)選出含45%的聚磷菌，最終使得對磷的去除率達90%。由此可見，好氧顆粒污泥對磷的生物降解性能較強［46］。

3.4 對金屬離子的吸附作用

與普通絮狀相比，顆粒污泥中EPS的含量比普通污泥高，EPS的生物吸附能力也較強，可將好氧顆粒污泥作為一種生物吸附劑，用于去除水中的金屬。Xu等研究好氧顆粒污泥對溶解性銅離子（Cu2＋）及鋅離子（Zn2＋）的吸附作用，表明好氧顆粒污泥對溶解性 Cu2＋、Zn2＋的吸附量分別為 246和 180 mg／g，說明其對溶解性金屬離子具有高效的生物吸附作用［47］。好氧顆粒污泥不但可以作為生物團體降解水中污染物，還可以作為生物吸附劑吸附金屬離子，水中的金屬離子可隨剩余污泥的排放排出反應器。

3.5 在實際工程中的應用

目前，好氧顆粒污泥在實際工程中的應用較少，從已建成的水廠情況來看，工藝的選擇以間歇式的運行為主。Nereda?工藝在2005—2012年期間已在9座污水處理廠中應用，此工藝在顆粒污泥在工程中的應用起到了良好的引導作用，使得顆粒污泥在工程應用成為現(xiàn)實［3］。Pronk等分析以好氧顆粒污泥為主體工藝的序半連續(xù)反應器SFBP（Sequencing Fed Batch Process）工藝，此工藝中培養(yǎng)好氧顆粒污泥，水廠的年處理量為2700萬m3，好氧顆粒污泥工藝承擔2.86萬m3／d的處理量，占水廠日處理量的41%，根據(jù)全年數(shù)據(jù)顯示，好氧顆粒污泥對于水中總氮的去除率達83%，說明顆粒污泥在實際工程規(guī)模中運行效果良好［48］。此工藝一經(jīng)應用，從處理水質(zhì)到其經(jīng)濟效益等方面，都有極其重要的推廣價值。

4 展望

好氧顆粒污泥的培養(yǎng)已經(jīng)得到了大量的研究，但是好氧顆粒污泥的形成和穩(wěn)定化運行體系都比較苛刻。好氧顆粒污泥與普通絮狀污泥相比，對有機物、氨氮、TP都有更好的去除效果，從研究者實驗室研究狀況來看，序批式反應器更容易培養(yǎng)出顆粒污泥，間歇式培養(yǎng)式培養(yǎng)的顆粒污泥結(jié)構(gòu)較為密實、穩(wěn)定性良好，而用連續(xù)流培養(yǎng)好氧顆粒污泥的啟動時間比較長，且好氧顆粒污泥形成的顆粒污泥粒徑較小，穩(wěn)定性差。好氧顆粒污泥污泥在實驗室范圍下表現(xiàn)出了諸多優(yōu)點，日后的研究可考慮以下幾個方向：好氧顆粒污泥形成機理的確切模型；連續(xù)流反應器啟動階段的污泥嚴重的流失問題；顆粒污泥運行穩(wěn)定性差，易出現(xiàn)污泥解體的現(xiàn)象。

好氧顆粒污泥作為普通活性污泥的替換工藝，AGS可通過生化作用高效的降解或者吸附水中的污染物，與普通活性污泥法相比，處理污水時的能耗、藥耗低，但因其不能快速獲得，影響顆粒污泥的在工程中的大范圍應用。將好氧顆粒污泥用于實際工程時，采用序批式工藝時，可借鑒Nereda?工藝的運行方式。好氧顆粒污泥的快速培養(yǎng)方法還需進一步的優(yōu)化，穩(wěn)定會運行參數(shù)還在進一步的調(diào)試之中，解決這2個問題將會推動顆粒污泥在實際工程的應用。

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