好氧颗粒污泥的研究进展

一、污水生物处理三大工艺

污水生物处理三大工艺：活性污泥法、生物膜法和厌氧生物处理，诞生至今均已有百年时光。

 

其中活性污泥法发展的最早，因为它实现起来最为简单，只需要一个曝气池、沉淀池，再用管道把它们连接起来，组成回流污泥系统。所以，在1914年的时候，就已经具备了相应的理论基础和工程技术条件。

生物膜法的的崛起，要追溯到20世纪50年代，因为当时出现了新型的人工合成填料，就是我们今天最熟悉的塑料。

而厌氧生物处理，由于涉及到的微生物种类多、代谢类型复杂，所以它的正式起步，还要再晚大约20年。

之所以要交代这个工艺演化的背景，是想和大家分享我的一个体会：

污水处理这个行业，还有它所使用的处理技术，是处于不断更新演化中的。我们今天称之为经典的AO工艺，在百年前也是一个刚刚降生的婴儿。类似的，比如我们今天要说的好氧颗粒污泥（AGS）工艺。

 

二、同步去除COD和氨氮

好氧颗粒污泥具有独特的微生态环境，可以同时去除COD和脱氮除磷。

 

它是特定工艺条件下形成的一种立体分层的微生物群落结构。它的分层结构，使得溶解氧浓度在其表面和内部分布不均，形成好氧、缺氧以及厌氧层。

这种微环境有利于不同微生物群落的协同作用，具有极其丰富的生物相。其中包含聚磷菌、氨氧化菌、亚硝酸盐氧化菌、反硝化异养菌，甚至还有厌氧氨氧化菌，因此可以同时实现对COD以及氮磷的去除，提高了污水处理效率。

 

三、沉降能力和形成标志

好氧颗粒污泥还具有出色的沉降性能，SVI值通常在50mL/g以下，沉降速度在15m/h以上，可以短时间内完成泥水分离，因此不用设置二沉池，能够显著减少污水处理系统的占地面积，运行能耗也更低。

那好氧颗粒污泥形成的标志是什么呢？

除了用肉眼观察，污泥有没有形成致密的球状或椭圆形颗粒。

我们还可以用SV₅和SV₃₀的值来判断。如果它们的比值接近1，就认为是污泥颗粒化成功的标志。因为颗粒化后的污泥，能在很短的时间内迅速沉降，且沉降速度相对稳定，所以它们的值非常接近。

四、2种实现方式

好氧颗粒污泥的实现方式有两种：第一种是序批式反应器（SBR）。

现在市面上的好氧颗粒污泥工艺，主要都是通过SBR工艺的形式实现的。这是因为它的可操控性更强，能通过调整曝气时间、强度和沉淀时间等来培养颗粒污泥。比较典型的是Nereda工艺，它由荷兰的一家公司研发，截止目前已经有100个污水厂的应用案例。

 

这个工艺只有一个进水泵和鼓风机，不需要在污泥沉淀、回流、混合液循环、缺氧和厌氧搅拌等环节消耗能量。用于脱氮除磷，能耗可减少约30%。

颗粒污泥的第二种实现方式是连续流反应器，但由于缺乏污泥选择压，一直难以实现。最近，清华大学环境学院的研究团队，采用了一种新型连续流反应器，在河北一家市政污水厂成功实现好氧污泥颗粒化，且运行稳定，出水水质优良。我总结了其中的关键点来分享给大家。

研究团队将系统中原本的缺氧池改造成微氧池，并且在好氧池内设置了一个三相分离器。

 

在运行时，原水由前端的配水渠进入微氧池，溶解氧控制在0.2-0.5mg/L之间。微氧池的主要作用是通过控制微量曝气，充分利用原水中的碳源，来实现同步硝化反硝化。

接着污水再进入好氧池，溶解氧控制在1.0-3.0mg/L之间。同时采取气提把内、外回流合二为一，降低了运行能耗。

好氧池内部的三相分离器，相当一个沉淀分离装置。与曝气产生的气提作用相配合，驱动混合液的上升和下降，在好氧池内形成一个稳定的内循环。

增加水力剪切力的作用效果，从而促进颗粒污泥的形成和增长。

在内循环的作用下，污泥颗粒化过程可以分为3个阶段：

① 微生物之间先形成小的聚集体；

②这些小的聚集体作为“核”，不断吸附微生物在其表面生长繁殖，逐渐形成致密的颗粒污泥;

③成熟的颗粒污泥继续长大，内部形成缺乏基质的厌氧核心，解体后的碎片，成为新的“核”再次参与颗粒化过程。

虽然序批处理模式应用于好氧颗粒污泥已经有十余年，但由于连续流可以直接在传统A2O工艺基础上升级改造，所以仍然有很好的市场前景。作为污水处理行业研究的一个重要方向，好氧颗粒污泥的新进展值得我们关注。也期待新技术的出现，可以助力祖国的绿水青山早日实现。