废水处理新主角：好氧颗粒污泥与絮状污泥的“分工合作”

废水处理新主角：好氧颗粒污泥与絮状污泥的“分工合作”

活性污泥法，是我们熟悉的工艺路线，绝大部分的污水处理都包含这种工艺。

另外一种叫生物膜法，例如：生物转盘、滤池等，一般用于低浓度污水处理。因为低浓度污水难以培养活性污泥。

活性污泥法与生物膜法均有优点也有缺点。然而，各路教授、学者、专家们想方设法把活性污泥法与生物膜法揉合在一起，达到扬长避短的目的。广泛应用的成功案例就是MBBR工艺，典型的泥膜混合；挂膜的材料已衍生繁多。近年来推广的HPB工艺，采用硅胶土作为载体的泥膜法。泥膜法都需要载体，有没有不需要额外增加载体的工艺呢？有，现在就介绍一种新工艺：

1.好氧颗粒污泥法（AGS）

其实，颗粒污泥在厌氧处理高浓度废水非常常见，比如：UASB反应器、IC反应器等。但是，颗粒污泥在好氧环境中处理污染物浓度相对较低的生活污水，还是很少见。

存在的形态有以下几种：

好氧颗粒污泥（AGS）技术作为近年来兴起的高效废水处理工艺，已在全球多地小型污水处理站成功应用；其实，它并不是独自完成污水处理，而是颗粒污泥与絮状污泥之间的巧妙共存与协同分工。如果成功应用，该技术不仅能节省75%的占地，还可降低40%的能耗，为环保领域带来了突破性进展。这就是专家们日思夜想的目标。

1.好氧颗粒污泥工艺并非依赖单一污泥形态，而是由颗粒污泥与絮状污泥组成的“黄金组合”。

颗粒污泥呈结构紧密的球状团聚体，粒径介于0.2毫米至数毫米之间，表面光滑、沉降迅速；絮状污泥则为松散微絮体，粒径通常小于0.2毫米，沉降性能较弱，却拥有极大的比表面积。在模拟实际运行条件的实验室环境中，二者能够稳定共存，其中絮状污泥约占生物总量的17%，与真实污水处理厂中的数据高度吻合。

2.这对“搭档”在净化污水时分工明确。

（1）絮状污泥堪称“硝化专家”，凭借其高比表面积和较低的传质阻力，承担了约60%的硝化功能，可高效将氨氮转化为硝酸盐。其微生物群落富含氨氧化细菌（如亚硝化单胞菌）和发酵型聚磷菌（如四球菌），擅长降解含氮污染物。

（2）颗粒污泥则是“除磷主力”，其中大颗粒部分可完成约60%的磷吸收任务：在厌氧段释磷，在好氧段过量吸磷并储存于体内，从而实现高效脱磷。这一过程主要依靠聚磷菌（如聚磷菌属）和糖原积累菌（如竞争菌属）等关键微生物。

2.二者之间的协同机制是什么？

（1）有一项研究：

当系统采用底部进水方式时，沉降较快的颗粒污泥率先接触污水中的有机底物并大量储存；絮状污泥则专注于分解剩余复杂底物，通过水解发酵产生挥发性脂肪酸，支撑系统物质循环。

（2）在供氧方面：颗粒污泥内部形成缺氧区，可进行反硝化作用，将硝酸盐转化为氮气释放，同步硝化反硝化效率可达到35%；絮状污泥则在好氧环境下持续高效硝化，但是同步硝化反硝化效率为0。

3.微生物群落差异是二者分工的基础：

宏基因组与宏蛋白质组分析表明，颗粒污泥中聚磷菌和糖原积累菌丰度较高，而絮状污泥则以氨氧化细菌和发酵菌为主。这种分化源于长期环境选择：颗粒污泥停留时间更长、优先获取底物；絮状污泥则依靠高比表面积在传质竞争中占据优势，从而形成互补的生态位。专家们为了获得颗粒污泥，利用离心机分离的技术，将絮状污泥分离出去，通过剩余污泥的方式排出系统；通过长期的环境选择，获得颗粒污泥为主的工艺。

4.好氧颗粒污泥技术的成功，打破了传统污水处理中“追求单一污泥形态”的误区。但是只保留颗粒污泥而通过分离系统去除絮状污泥，是否可行？

研究显示，过大的颗粒污泥会因传质限制而降低处理效率。

絮状污泥在饱和及2mg/L溶解氧的状态下，硝化速率保持不变；颗粒污泥在饱和溶解氧状态下的硝化速率是2mg/L溶解氧状态下的2倍。反向说明了传质限制的影响。

维持颗粒污泥与絮状污泥的平衡共存，才是优化营养物去除的关键。犹如建立了一个小型生态系统。充分发挥每一种生物的功能，至关重要。

这一认识为实际污水厂运行提供了重要指导：通过调控进水方式与沉降时间，维持不同粒径污泥的适宜比例，即可实现碳、氮、磷的高效同步去除。