顆粒污泥培養(yǎng)方法及影響顆粒污泥性能的因素

張玉娥 白媖 張慶芳

摘要：微生物通過自凝聚作用相互聚合形成的一種微生物聚集體叫顆粒污泥，在UASB工藝中起凈化污水作用的污泥顆粒，它的生物活性良好、沉淀性能優(yōu)良。目前，顆粒污泥工藝已經(jīng)是污水處理領域的推薦技術之一，在某些特種廢水的處理中得到一定的應用。本文主要介紹了厭氧、好氧顆粒污泥的培養(yǎng)方法及影響其性能的因素。

關鍵詞：厭氧顆粒污泥;好氧顆粒污泥;培養(yǎng)

Abstract： Microorganism through self-coagulation mutual polymerization of a microbial aggregate called granular sludge， in the UASB process plays a role in the purification of sewage sludge particles， its biological activity is good， excellent precipitation performance. At present， granular sludge process has been one of the recommended technologies in the field of sewage treatment， and has been applied in some special wastewater treatment. This paper mainly introduces the cultivation methods of anaerobic and aerobic granular sludge and the factors affecting its performance.

Key words： anaerobic granular sludge， aerobic granular sludge， culture

顆粒污泥技術是新型的污水生物處理技術，具有污泥量大、沉降速度快、微生物種類豐富、抗有機負荷沖擊能力強等特點。能很好的去除有毒、重金屬污染物，現(xiàn)在，這項技術逐漸得到了廣泛的關注和研究。顆粒污泥主要分為厭氧顆粒污泥和好氧顆粒污泥。

1.厭氧顆粒污泥

厭氧顆粒污泥是厭氧微生物依靠自我固定化而不依賴惰性載體形成的一種結(jié)構(gòu)緊密的污泥聚集體，是一個擁有自我平衡能力的微生物系統(tǒng)，其主要組成元素為C、H、N，所占總重比例分別為40%-50%，7%，10%，微量元素為P， S， Ni， Fe， Zn， Co， Ca等，其中Fe和Ca的含量最大。

厭氧顆粒污泥的形成機理是粒化過程，分為積累階段、顆?；A段、成熟階段;它的形成有四個階段[1]：（1）細菌向惰性物質(zhì)或其他菌體表面移動;（2）通過理化作用，細菌以可逆的形式吸附在一起或吸附在惰性物質(zhì)上;（3）微生物附屬物（如ECP）讓細菌不可逆地粘附在一起或粘附在惰性物質(zhì)上;（4） 細菌倍增、顆粒污泥增大。

1.1厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)方法

厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的主要步驟包括污泥馴化階段和污泥顆粒化階段。

污泥馴化：首先將污泥菌種投加到厭氧反應器中，連續(xù)注入丙烯酸廢水，控制進水COD濃度在1500～2000mg/L，pH值在6.5～7.5， 溫度在32～37℃，進水上升流速小于等于0.3m/h，有機負荷小于等于1.0kgCOD/（m3·d），并投加氮、磷等營養(yǎng)元素，保證達到厭氧微生物的需求。為確保厭氧反應器內(nèi)的污泥濃度，使出水懸浮物濃度降低，出水的污泥需要進行回流，因為微生物在適應水質(zhì)的過程中會有死亡，同時還會有部分活微生物被水帶出。隨著出水COD去除率逐漸提高，出水懸浮物濃度也會隨之降低，當出水COD去除率達到60%以上時表明污泥馴化階段完成，就可以進入污泥顆?；A段。

污泥顆?；A段：在保證出水COD去除率大于60%、最終進水COD濃度小于等于5000mg/L、有機負荷小于等于5kgCOD/（m3·d）時，逐步提高進水COD濃度和有機負荷兩個參數(shù)。在污泥顆粒粒徑的增大的同時，逐步提高上升流速;在進水中投加陽離子聚丙烯酰胺 （PAM）并補充微量元素Ca2+、Mg2+、Fe2+，控制進水pH值在6.5～7.5，溫度在 32～37℃，COD/堿度的比值在2～4之間，并投加氮、磷等營養(yǎng)元素，加速顆粒污泥的增長。當顆粒污泥的顆粒比增長速率急劇下降，出水COD去除率穩(wěn)定大于70%時即進入顆粒污泥的成熟階段，表明厭氧顆粒污泥培養(yǎng)完成。

1.2厭氧顆粒污泥的沉降性能及影響因素

厭氧顆粒污泥的性能：厭氧顆粒污泥的外形一般呈球形或橢球型，測量發(fā)現(xiàn)顆粒污泥的直徑一般在0.14-5.00?mm，最大直徑可達7.0?mm。培養(yǎng)出來的顆粒污泥，肉眼能觀察到的顏色大多數(shù)為黑色，也有發(fā)現(xiàn)在反應器內(nèi)呈白色和黃色的[2-5]。明顯地，顆粒污泥的沉降速度比絮狀污泥快得多，沉降速度一般在50m*h-1?（良好）左右，沉降速度大于100?m*h-1表明該顆粒污泥沉降性能很好，沉降速度小于18?m*h-1的顆粒污泥，表明其沉降性能較差。一般情況下，培養(yǎng)成熟的顆粒污泥，要確保它的SS.VSS-值大于70%[6]。

影響因素：在培養(yǎng)顆粒污泥時，培養(yǎng)液中COD：N：P=110～200：5：1，要在適宜的溫度下進行培養(yǎng)。對于PH，厭氧處理過程中，水解產(chǎn)酸菌對pH值有較大的適應范圍，而產(chǎn)甲烷菌則對pH值的變化敏感，最適pH值的范圍是6.8-7.2;

另外要求進水水質(zhì)中堿度通常應在1000mg/L（以CaCO3計）左右;微量元素對微生物良好的生長有重要作用，其中Fe，Co，Ni，Zn等對提高污泥活性，促進顆粒污泥形成是有益的;硫酸鹽存在時，由于硫酸鹽還原菌對氫的快速利用，使反應器無法建立高的氫分壓，從而不利于形成顆粒污泥;最后要確保污泥的沉降性能好、厭氧微生物種類豐富、活性高，對加快顆粒污泥的形成是相當有利的，推薦的濃度范圍是10-20kgVSS/m3[7，8]。

2 好氧顆粒污泥

好氧顆粒污泥（AGS）是微生物在好氧環(huán)境下通過自我固定的過程形成的結(jié)構(gòu)緊湊、外形規(guī)則的密集生物聚合體，它具有相對結(jié)實的微觀結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的沉淀性能、較高濃度的污泥載留、混合多樣的微生物種群。好氧顆粒污泥可以進行較好的泥水分離，有較高的生物反應器單位體積處理能力，可以承受較高濃度的沖擊負荷，能減少對二沉池的體積要求，同時去除有機物和營養(yǎng)物質(zhì)，對高濃度有毒廢水有獨特適應和處理能力。好氧顆粒污泥的?；且粋€逐漸的演化過程：接種污泥 — 結(jié)構(gòu)緊湊的聚合體 — 顆粒狀的污泥 — 成熟的顆粒污泥[9]。

好氧顆粒污泥培養(yǎng)時大多采用絮狀污泥，也有學者[10]直接全部接種厭氧顆粒污泥進行好氧顆粒污泥的培養(yǎng)，但向絮狀污泥中加入部分厭氧顆粒污泥的培養(yǎng)研究較少[11]。

2.1 SBR反應器培養(yǎng)顆粒污泥的具體步驟：

（1）取經(jīng)預處理后的生活污水處理廠活性污泥作為接種污泥，用高徑比小于6的常規(guī)SBR反應柱作為反應器，用模擬廢水對活性污泥進行培養(yǎng)馴化3～5d，在污泥SVI為95～100mL/g時，視為培養(yǎng)馴化結(jié)束;

（2）將進水CODCr濃度從150mg/L逐步提高至800mg/L、進水氨氮濃度從30mg/L逐步提高至60mg/L、沉降時間從15min逐步縮短至3min，逐步增大好氧顆粒污泥粒徑，完成污泥顆?；?

（3）在污泥顆粒化完成后，控制反應柱的運行參數(shù)，進水CODCr濃度保持在100mg/L以上、進水氨氮濃度保持在5mg/L以上、總磷濃度保持在3mg/L以上、曝氣量保持在2L/min以上、沉淀時間控制在3～5min，保持好氧顆粒污泥穩(wěn)定運行，不出現(xiàn)好氧顆粒污泥大規(guī)模解體現(xiàn)象，則表明好氧顆粒污泥培養(yǎng)完成[12-14]。

2.2好氧顆粒污泥性能的影響因素：COD負荷的變化影響活性污泥的積累。高負荷下的好氧顆粒污泥的沉降性能較好，顆粒密實、含水率低，低負荷下的則密度小、含水率高，沉降性能差，后期還會出現(xiàn)污泥膨脹的現(xiàn)象;當溶解氧（DO）濃度過低，會抑制污泥顆粒的進一步增大;較高的水力剪切力有利于形成結(jié)構(gòu)緊湊的顆粒污泥;較短的沉降時間有利于顆粒污泥的形成;系統(tǒng)維持一定的污泥齡（MCRT）對顆粒污泥的形成和穩(wěn)定性具有非常關鍵的作用;水力停留時間（HRT）過長，微生物會失去選擇作用，絮體在反應器中堆積，難以形成顆粒污泥，而時間過短，形成顆粒太小，顆粒增長緩慢;在每個周期內(nèi)一定時段內(nèi)的營養(yǎng)匱乏期時有利于顆粒的形成和穩(wěn)定;陽離子的存在對活性污泥的性能有正面效應;周期性“沖擊式”加料有利于結(jié)構(gòu)緊湊厚實的顆粒污泥的形成;反應器具有較大高度/直徑比值（H/D）的柱狀反應器有利于顆粒污泥的形成[15]。

隨著污泥顆粒化研究的不斷深入，我們了解并掌握了很多顆粒污泥培養(yǎng)和形成的條件，但同時也有更多的問題等待著我們進一步去探索和研究，在污水生物處理方面，繼續(xù)加強對顆粒污泥的探索是必不可少的。

參考文獻：

[1]高曉峰，厭氧顆粒污泥形成因素研究[A]，黑龍江環(huán)境通報，1674-263X （2018） 01-0050-03

[2]王成，升流式微氧反應器處理低C/N比養(yǎng)豬廢水效能[D].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學，2016.

[3]徐宏英，厭氧顆粒污泥的吸附特性及工程應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

[4]袁雨珍，肖利平，劉傳平等，pH對餐廚垃圾厭氧發(fā)酵產(chǎn)氫過程的影響[J]，生態(tài)環(huán)境學報，2017.?04：?687-692.

[5]王良杰，不同添加劑對培養(yǎng)厭氧顆粒污泥促進作用的試驗研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學，2017.

[6]王昊昱，陶或，任南琪，底物類型對產(chǎn)甲烷效能及微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J，哈爾濱工業(yè)大學學報，2016，?48（02）：9-14.

[7]劉一山，厭氧顆粒污泥的結(jié)構(gòu)及馴化培養(yǎng)[A]，環(huán)保與綜合利用，1001-6309（2020）02-0034-05

[8]吳正杰、成凌，厭氧顆粒污泥的形成及其應用的研究進展[A]，山東化工，1008 -021X（ 2020） 09 -0100 -02

[9]蘇海佳、王陸璽，好氧顆粒污泥技術及研究進展[A]，化工進展，1000–6613（2016）06–1914–09

[10]胡林林，王建龍，文湘華，等.?SBR中厭氧顆粒污泥向好氧顆粒污泥的轉(zhuǎn)化[J].環(huán)境科學，2004?.25（4）：74-77.

[11]HULL.?WANGJ?L.?WEN?X?H.et?al.?The?formation?and?characteristics?of?aerobie?granules?in?sequencing?batch?reactor（SBR）?by?seeding?anaerobic?granulesLJ.ProcessBiochemistry，2005.40（1）：5-11.

[12]常笑麗、何士龍，好氧顆粒污泥快速培養(yǎng)的方法研究[A]，水污染防治，2015：27-31

[13]王曉艷、買文寧，好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及其對污染物去除特性研究[A]，環(huán)境污染與防治，2019.09.012

[14]在SBR反應柱中培養(yǎng)好氧顆粒污泥的方法，中國污水處理工程網(wǎng)

[15]劉清、暴瑞玲，好氧顆粒污泥培養(yǎng)影響因素研究[A]，當代化工，1671-0460（2020）05-0973-04

蘭州理工大學石油化工學院 甘肅 蘭州 730050