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好氧颗粒污泥处理城市生活污水 Aerobic granular sludge treating municipal wastewater 摘要 好氧颗粒污泥是在好氧废水处理系统中培养出来的颗粒状微生物自凝聚体。与传统的活性污泥法处理废水相比，好氧颗粒污泥微生物结构紧密，沉降性能良好，生物存留量较大，出水分离纯化过程简单，反应器结构紧凑，可以省去二沉设备和回流设备的使用，占地面积小。与厌氧颗粒污泥相比，好氧颗粒污泥在处理低浓度有机废水时比较稳定。 利用好氧颗粒污泥处理城市生活污水是基于在SBAR反应器中培养出成熟好氧颗粒污泥的基础上，将其应用于处理实际城市生活污水。为了研究好氧颗粒污泥的稳定性，在SBAR反应器中接种传统污水处理厂的活性污泥，用模拟生活污水培养出成熟好氧颗粒污泥的基础上，逐渐加入实际生活污水作为进水。在完成全部由实际生活污水进水后，通过提高有机负荷来研究好氧颗粒污泥的稳定性。 关键词：好氧颗粒污泥；城市生活污水；颗粒稳定性 引言： 好氧颗粒污泥是近几年发现的在好氧条件下自发形成的细胞自身固定化颗粒，具有良好的沉淀性能、较高的生物存留量和在高有机负荷条件下降解高浓度有机废水的良好生物活性。 1，好氧颗粒污泥的理化特性与形成 1．1 理化特性 成熟的好氧颗粒污泥一般呈球形或椭球形，成熟的颗粒表面光滑，污泥大体呈淡黄 色或白色，由于培养条件的不同，颗粒粒径范围比较广，从零点几毫米到几毫米。好氧 颗粒污泥的大小对其性能有重要的影响，颗粒太小，容易被冲刷出反应器，并且由于不 能形成厌氧或缺氧区，所含的微生物种类减少，影响对废水的处理效果，尤其影响对总 氮和磷的去除效果；如果颗粒太大，传质效果差，结构松散，不稳定，而且当达到一定 程度时，由于传质作用的限制，颗粒内部微生物数量减少，内部形成空洞，承受水力冲 击能力下降，导致颗粒的解体。有研究认为【l】好氧颗粒污泥的最佳粒径大小为不大于1．6 mma与活性污泥相比，好氧颗粒污泥的密度大，SVI(污泥容积指数)值小，含水率低，因 此在相同体积下，所含生物量大大增加，并且具有很好的沉降性能。好氧颗粒污泥与普 通活性污泥理化特性的比较如表1．1所示【2】。 表1.1好氧颗粒污泥与普通絮状污泥理化特性的比较 类别 比重（g/cm3 ） 含水率（%） SVI值（ml/g） 好氧速率（mg/g.min） 颗粒污泥 1.0068-1.0072 97-98 20-45 1.27 絮状污泥 1.002-1.006 99 100-150 0.8 颗粒污泥有良好的沉降性能。单个好氧颗粒污泥沉降速率在18～35 m／h。颗粒污泥 反应器中曝气停止时，迅速形成明显的泥水分界面，污泥以上为澄清层，以下为污泥层( 受阻沉淀层)【2】。颗粒直径和沉降速率间呈正相关【3】。好氧颗粒污泥的含水率一般 为97％～98％，低于普通活性污泥(含水率99％以上)，即采用好氧颗粒污泥比普通活性污 泥的污泥量至少减少一半。耗氧速率(OURw)是指单位质量的微生物在单位时间内对氧气的吸收量，反映了微生物新陈代谢过程的快慢，即微生物活性的大小、微生物对有机物的降解能力。从上表可见，好氧颗粒污泥的生物学活性明显高于普通活性污泥。 1．2 好氧颗粒污泥的形成机理 目前对于颗粒污泥形成机理的研究主要是针对生物膜以及UASB系统中厌氧颗粒污泥进行的，对于SBR系统内好氧颗粒污泥形成过程的研究还很少。颗粒污泥的形成是一个包含物理、化学和生物作用的复杂过程，这个过程可以看作是在流体动力条件下，微生物自固定作用所形成的生物体团聚现象。国内外学者提出的微生物吸附污泥颗粒化的模型主要分为两大类【4】：(1)基于颗粒污泥结构分析的结构模型，其中包括惰性核模型、二价阳离子架桥模型、胞外聚合物键联模型、Capetown模型、spaghetti模型以及互氧微菌落模型等； (2)基于细菌细胞间相互作用的热力学考虑的模型，包括二级最小粘附模型、局部脱水模型、表面张力模型等。虽然上述模型在某种程度上能部分解释微生物吸附污泥颗粒化过程，但总的来说，颗粒污泥的形成是包括水力剪切力、温度、pH值等外界控制条件和细胞疏水性、胞外聚合物EPS(Exopolysaccharides)、微生物相中共生作用等多因素共同作用下的复杂过程，不能认为是某一个或几个因素单独作用的结果。 2 好氧颗粒污泥的底物组成 好氧颗粒污泥已经在多种底物中成功培养出来，其中包括葡萄糖、乙酸钠、乙醇、苯和合成废水【5.6.7.8.9.10】，然而，颗粒的微观结构和种类与碳源有关。正如前面提到过的蔗糖和乙酸钠碳源培养出来的好氧颗粒污泥在优势菌种和外表形态上都有很大区 别。好氧颗粒污泥也曾经用硝化细菌和无机碳源培养出来【11.12】(Tay et a1．2003b；Tsun