解读：好氧颗粒污泥技术

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水进展

发布时间: 2021-4-12 08:46

正文摘要:

如何提高传统活性污泥法的效率是目前全球范围内污水处理领域最前沿和紧迫的问题之一。随着人口增长以及土地价格不断提升，如何在更小的占地范围内实现更高的污水处理效率同时降低能耗成为了一个全球性的问题，在这种 ...

牡丹花都 发表于 2021-4-24 16:52:54

好氧颗粒污泥的应用

好氧颗粒污泥具有同时脱氮除磷、去除有机污染物、去除重金属等作用，且去除效果良好。在城市污水和工业废水处理中已经有相关应用。

01 脱氮

由于颗粒污泥的结构特征，溶解氧在污泥的不同部位存在差别。因为颗粒污泥外部生存的活性细胞层消耗了大部分氧，所以颗粒污泥核心处没有氧。污水中脱氮所需要的好氧条件和缺氧条件都能够在颗粒污泥内实现。因此，好氧颗粒污泥能够实现良好的生物脱氮效果，从而用于实际的污水脱氮。

好氧颗粒污泥在处理主流工艺污水以及合成废水时均显示出良好的脱氮性能。Y. Liang等采用机械混合和曝气技术将全程自养脱氮工艺（CANON）颗粒污泥培养40 d，运行期间处理合成污水、主流污水的平均氮去除速率（NRR）分别为3.22、1.11kgN/（m3·d）。出水硝酸盐浓度低，未发现硝酸盐积聚。

此外，也可通过控制其他因素达到良好的脱氮效果。影响颗粒污泥同步硝化反硝化的因素包括污水中的溶解氧、污泥的颗粒大小、电子供体可用性以及微生物活性等，例如，微碱性条件有利于亚硝化的进行。

低氧浓度条件下氮的去除效率更高，但无法维持好氧颗粒污泥的结构稳定。不同培养条件下产生的硝化细菌也会导致不同的脱氮效果。好氧颗粒污泥的结构及大体脱氮过程见图1。

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图1 好氧颗粒污泥结构及大体脱氮过程

02 除磷

污泥中的聚磷菌在好氧条件下过量地摄取磷，在厌氧条件下释放磷。好氧颗粒污泥表面溶解氧含量大，颗粒内部可以达到缺氧甚至厌氧状态。基于这一原理，好氧颗粒污泥可以实现污水除磷的功能。

温度、pH、盐分、有机负荷、废水底物类型和曝气都对好氧颗粒污泥除磷效果具有影响。

O. Henriet等通过差异选择含有高比例聚磷菌的颗粒来改进SBR中好氧颗粒污泥的除磷性能。

结果表明，沉降时间的增加与污泥床的均匀净化相结合，规模和密度分布更为广泛，这导致改进后的磷去除率超过90%，同时保持良好的氮和COD去除。通过对工艺的不断改进和完善，好氧颗粒污泥可以取得良好的除磷效果。

03 有毒物质及难降解物质的去除

好氧颗粒污泥具有致密的核结构，对外部粒子具有较高的防扩散性，因此细胞整体对有毒物质具有很高的耐受能力。A. F. Duque等研究表明，好氧颗粒污泥可有效去除合成废水中有毒的2-氯苯酚。

也有研究表明好氧颗粒污泥可以去除2，4-二硝基甲苯。此外，磷酸三丁酯的水解产物正丁醇可以被好氧颗粒污泥快速生物降解。石油化合物的去除效果可高达90%。好氧颗粒污泥具有优异的生物营养物质去除能力以及有毒或顽固污染物的生物降解性能。

好氧颗粒污泥相关工艺是常规活性污泥工艺的替代工艺，用于去除营养物、持久性污染物和水回用。未来应致力于进一步研究好氧颗粒污泥的形成机制，改善低强度污水中的好氧颗粒污泥形成。

现阶段，有关好氧颗粒污泥的研究大多仍在模拟废水的反应器中进行，今后应着力于在实际污水和工业废水处理中运用研究。

同时，关注运行条件对好氧颗粒污泥稳定性的影响，防止如溶液中含盐量不当导致颗粒污泥失稳解体等问题的出现；另外，也要着重研究如何加速好氧颗粒污泥的培养、强化同步高效脱氮除磷措施等。

总结

（1）表面光滑、粒径大、性能良好的好氧颗粒污泥能够实现较好的污水处理效果，可以同时高效脱氮和除磷，并保持良好的有机物去除效果，还可以去除有毒有害物质；好氧颗粒污泥在不同种类废水处理过程中的效能、去除微污染物的机理方面需要进一步研究。

（2）好氧颗粒污泥的形成是在多种机制共同影响下的结果，目前还缺乏能够准确完整描述其形成的假说，对其形成机理还需要进一步研究，特别是其形成过程中胞外聚合物的功能及调控措施。

（3）好氧颗粒污泥的培养过程中，污泥颗粒化以及颗粒污泥的各种特性受多因素的影响，任一因素的改变都可能导致颗粒污泥的解体、粒径大小的改变；今后应着重对于好氧颗粒污泥内各微生物之间的协作和生态位及其影响因素进行研究。

（4）对于好氧颗粒污泥的培养研究大多仍处于实验规模，未来应逐渐向实际污水发展；好氧颗粒污泥在实际应用中的稳定性仍然是一个挑战，今后需要对好氧颗粒污泥系统的稳定维持、节能和回收资源方面的影响因素及控制策略进行研究；另外，如何加速好氧颗粒污泥形成仍将是一个研究热点。