好氧顆粒污泥在化工污水處理中的應(yīng)用研究

摘要：工業(yè)、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，城鎮(zhèn)人口的增長(zhǎng)產(chǎn)生了大量的工業(yè)污水和生活廢水，很多的污水尤其是工業(yè)廢水不經(jīng)過(guò)加工處理或者處理的達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，就直接排放到河流湖泊當(dāng)中，造成水資源的嚴(yán)重污染。通過(guò)專家、學(xué)者的不斷研究，發(fā)現(xiàn)采用生物膜法來(lái)處理化工污水比活性污泥法達(dá)到的效果更好，好氧顆粒污泥就是生物膜的一種特殊形態(tài)，是目前處理污水所采取的措施中最有發(fā)展前途且效果最好的生物技術(shù)之一。本文對(duì)好氧顆粒污泥的形成原理以及在化工污水處理過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行了闡述分析。

關(guān)鍵詞：好氧顆粒污泥；化工污水處理；特點(diǎn)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(jié)構(gòu)嚴(yán)密有規(guī)律，具有較強(qiáng)的沉降性能，在處理污染物方面能達(dá)到非常明顯的效果。因?yàn)槲⑸锉旧砉逃械淖怨潭ㄐ缘男阅芴攸c(diǎn)，即便是在動(dòng)態(tài)的條件下也能夠很好進(jìn)行凝固，形成團(tuán)聚的生物體，而且不會(huì)出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，也不會(huì)降低水質(zhì)。1980年，在污水處理的研究上發(fā)現(xiàn)了厭氧顆粒污泥，在采用厭氧顆粒污泥進(jìn)行污水處理時(shí)發(fā)現(xiàn)其在處理污水的過(guò)程中會(huì)發(fā)生很高的溫度反應(yīng)，而且時(shí)間特別長(zhǎng)，對(duì)于低碳類、氮磷含量高的污水達(dá)不到很好的去除效果。專家們?cè)?0世紀(jì)90年代發(fā)現(xiàn)了好氧顆粒污泥，并且將其在污水處理過(guò)程中進(jìn)行使用，結(jié)果表明，好氧顆粒污泥能夠?qū)⒏邼舛鹊挠卸居袡C(jī)物質(zhì)，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(dá)到很好的效果，于是好氧顆粒污泥技術(shù)成為環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

2 好氧顆粒污泥的特點(diǎn)

好氧顆粒污泥的培養(yǎng)比較困難，受到的條件限制很多，而且不同狀況下培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥的大小、顏色以及相應(yīng)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(guī)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(huì)不斷地變大，隨著直徑的增加，污泥的下沉速度也會(huì)跟著加快，污泥的密度和疏水性也會(huì)隨之加大，這時(shí)顆粒污泥的體積是在逐漸減小的。當(dāng)顆粒污泥的直徑超過(guò)4㎜之后阻力加大，對(duì)微生物的繁殖生長(zhǎng)以及多聚物的分泌就會(huì)產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致顆粒污泥的表皮破裂，逐漸形成絮狀活性污泥。所以在應(yīng)用好氧顆粒污泥技術(shù)對(duì)化工污水進(jìn)行處理時(shí)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(shù)以及污泥的沉降比指數(shù)綜合數(shù)值都在最佳狀態(tài)值范圍，雖然含水率較高超過(guò)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(fù)載很強(qiáng)的環(huán)境下依然具有非常高的運(yùn)行狀態(tài)和效率。

2.3 微生物多樣性

顆粒污泥內(nèi)部形成分為很多的區(qū)域，有好氧區(qū)、缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，微生物的有氧代謝能降解有機(jī)污染物，還可以氧化污水中含有氨氮的物質(zhì)。氧化后的氨氮成分逐漸擴(kuò)散到缺氧區(qū)和厭氧區(qū)，在這里微生物作為電子受體對(duì)其進(jìn)行代謝，從而降低污水中的氮元素。同時(shí)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(duì)占地面積的需求。

3 好氧顆粒污泥的形成

培養(yǎng)好氧顆粒污泥受到的條件限制特別多，必須控制好對(duì)其產(chǎn)生影響的各類因素，最為重要的影響因素有：污泥種泥的來(lái)源、反應(yīng)器、底物成分、有機(jī)負(fù)荷、進(jìn)水方式以及污泥沉淀的時(shí)間、在水里的剪切力。好氧顆粒污泥培養(yǎng)過(guò)程中，影響污泥顆?；氖欠N泥的來(lái)源、底物成分和SBR，只有控制好這三項(xiàng)影響因素才能保證污泥的顆?；?。通過(guò)反復(fù)的研究和實(shí)踐得出，培養(yǎng)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(lái)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(yǎng)出來(lái)，其沉降的性能就更強(qiáng)。在培養(yǎng)顆粒污泥的過(guò)程中，正二價(jià)、三價(jià)的離子和帶負(fù)電的細(xì)菌結(jié)合之后，形成微生物細(xì)胞核。通過(guò)這些正負(fù)離子結(jié)合的方式培養(yǎng)好氧顆粒污泥過(guò)程比較繁瑣，而且要求的技術(shù)水平較高，一定要對(duì)各類因素的掌握要恰到好處，一些相關(guān)的正、負(fù)離子以及時(shí)間和器具的掌握必須嚴(yán)格的按照參數(shù)操作執(zhí)行，確保培養(yǎng)出的顆粒污泥的穩(wěn)定性能。

4 好氧顆粒污泥的應(yīng)用

好氧顆粒污泥應(yīng)用到化工污水處理中，因?yàn)槠漭^強(qiáng)的沉降性能，EPS所具有的耐沖擊和耐毒性，通過(guò)對(duì)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(guān)鍵。

4.1 有毒有機(jī)廢水的處理

基于好氧顆粒污泥的密度和密實(shí)性結(jié)構(gòu)，對(duì)有毒物質(zhì)的抵抗能力非常強(qiáng)，化工污水中會(huì)含有大量的微量元素物質(zhì)，有些是具有一定的毒性的，如苯酚、硝基酚等含有酚類物質(zhì)的污水，這些酚類對(duì)水中的生物具有非常強(qiáng)的毒性，濃度很低的苯酚排放到河流湖泊中都會(huì)導(dǎo)致微生物死亡。好氧顆粒污泥應(yīng)用到含有苯酚物質(zhì)的污水中，對(duì)苯酚的比降解速率是非常高的，即便是苯酚濃度達(dá)到每升1900㎎時(shí)，仍然能達(dá)到降解效果，好氧顆粒污泥對(duì)苯酚的比降解速率最高可達(dá) 1. 18 g 苯酚/g VSSd。對(duì)硝基酚產(chǎn)生的作用也是一樣的。除了含有酚類物質(zhì)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(zhì)的廢水以及三級(jí)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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，人們把過(guò)多的對(duì)污水、廢水處理的研究精力都傾注于人工有機(jī)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(chuàng)了新的研究焦點(diǎn)。把好氧顆粒污泥用在乳制品工廠排放的污水當(dāng)中，當(dāng)充水比達(dá)到50%時(shí)，去除COD的概率仍然能夠達(dá)到90%，對(duì)于氮的去除率可以達(dá)到80%，總磷達(dá)到67%。

4.3 對(duì)重金屬燃料廢水的處理

采用生物技術(shù)處理污水、廢水時(shí)會(huì)添加一些添加劑來(lái)促進(jìn)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?yàn)槠渚哂胁环€(wěn)定性、吸附后不容易分離和再生困難等弊端，對(duì)重金屬?gòu)U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(wèn)題，強(qiáng)大的吸附能力能夠處理高濃度重金屬?gòu)U水，同時(shí)對(duì)陽(yáng)離子和染料、熒光劑都有很強(qiáng)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(duì)于鈾的吸附能力會(huì)根據(jù)鈾的pH值的變化隨之加強(qiáng)或減弱，好氧顆粒污泥吸附鈾的同時(shí)還會(huì)釋放出金屬陽(yáng)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(xué)方法都達(dá)不到的。

5 結(jié)論

綜上所述，好氧顆粒污泥技術(shù)和傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)相比，對(duì)污水處理的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的活性污泥技術(shù)。好氧顆粒污泥技術(shù)所具有的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)和對(duì)污水、廢水處理取得的效果，已經(jīng)引起了相關(guān)部門的重視，成為當(dāng)今污水處理方法研究的焦點(diǎn)。但是好氧顆粒污泥培養(yǎng)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(shù)學(xué)模型存在不完整性，研究方面也沒(méi)有規(guī)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(yōu)勢(shì)。通過(guò)不斷地研究發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)好氧顆粒污泥的培養(yǎng)方法，采用這項(xiàng)處理技術(shù)可以提高廢水中污染物的負(fù)荷，縮短有害物質(zhì)的停留時(shí)間。同時(shí)由于好氧顆粒污泥的自身的密度和結(jié)構(gòu)，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(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，開啟了污水處理的新篇章，不但有效地緩解了環(huán)境污染的嚴(yán)重事態(tài)，也促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，為保護(hù)水資源做出了巨大的貢獻(xiàn)。

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收稿日期：2018-05-13

作者簡(jiǎn)介：陳翔（1981-），男，南京林業(yè)大學(xué)碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)獒t(yī)藥化工廢水處理。