污泥颗粒化技术的应用介绍

污泥颗粒化技术的应用研究进展
一、前言
污水的生物处理方法，按照废水处理过程中微生物体的聚合状态，可将生物处理工艺分为三种主要类型：悬浮型生物处理系统、附着型生物处理系统和颗粒型生物处理系统[1]。

颗粒型生物处理系统是近年来发展起来的新型生物处理法，它以颗粒化污泥作为生物相，克服了悬浮絮体型和附着型系统的缺点，其研究与应用日益受到人们的重视，是一种很有前途的高效生物处理系统。

二、污泥颗粒化技术的应用
⑴厌氧颗粒污泥技术的应用
①处理中、高浓度废水
1999年，Nunez等人[2]研究了中温条件下EGSB反应器中厌氧颗粒污泥处理屠宰场废水的情况。

屠宰场废水含有大量可生物降解有机物，其总COD浓度为1440－4200mg/L，其中可溶解部分占40％－60％，不可溶解物质包括悬浮物和胶体，例如脂肪﹑蛋白质和纤维素等。

Nunez等人的实验结果表明，在有机负荷为15kgCOD·m-3·d-1,HRT为5h的运行条件下，COD去除率达到67％，总悬浮固体去除率为90％，脂类去除率为85％，在颗粒污泥上没有脂类物质的积累。

②处理含硫酸盐废水
含硫酸盐废水的厌氧生物处理是近年来的一个重要课题，味精、糖蜜酒精及青霉素等制药废水都含有大量的有机物和高浓度的硫酸盐。

Dries等人[3]通过试验，在以乙酸为基质的情况下采用EGSB反应器中的厌氧颗粒污泥对含硫酸盐废水进行处理,获得了较好的效果，硫酸盐转化率和COD去除率分别高达94％和96％。

③处理有毒性﹑难降解废水
荷兰的一座化工厂Calidic Europoort采用EGSB反应器用厌氧颗粒污泥处理该厂的废水，获得了很好的效果[4]。

该厂原废水COD为40000mg/L，其中甲醛为10000mg/L，甲醇为20000mg/L,甲醛和甲醇在高浓度下对微生物具有很强的毒性。

进入反应器前原水被稀释了30倍，反应器在HRT为1.8h,上升流速为9.4m/h,容积负荷为17kgCOD·m-3·d-1的运行条件下，出水中COD浓度从未超过800mg/L,COD的去除率高于98％，出水中甲醇和甲醛的浓度平均为20mg/L，去除率高达99.8％。

④处理含重金属废水
韩剑宏﹑倪文等人[5]研究厌氧颗粒污泥在常温条件下处理含铅废水。

在配制的20 mg/L 浓度的含铅实验用水中，加入取自实验室UASB装置中培养好的厌氧颗粒污泥进行的除铅实验表明，厌氧颗粒污泥对含铅试水中的铅具有高效的去除作用。

在初步优化的污泥加入,pH 值和沉降时间等条件的组合下，铅的最高去除率可达到99.9%。

在比较经济的组合条件下，铅的去除率可达到95%以上，达到了国家规定的一级排放标准。

⑵好氧颗粒污泥技术的应用
污水生物系统的处理能力及效果主要取决于反应器中所含的活性生物浓度，总生物降解能力，反应器结构和进料及通氧速率。

而好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能、较高的生物相浓度、良好的耐冲击负荷能力及丰富的微生物种类和独特的结构特征，所以其应用潜力很大。

我们可以将好氧颗粒污泥作为大型污水处理系统的工作介质，提高其处理能力，加速泥水分
离。

另外，针对不同的负荷，我们可以通过调整颗粒污泥量来提高反应系统的处理能力。

而对于含不同污染组分的污水，我们可以通过在系统加入相应经事先专门筛选培养的颗粒污泥，而获得迅速、高效而稳定的系统处理效果。

①高浓度有机废水的处理
研究发现，当对应的SBR运行体积交换率为50%，颗粒污泥的存在可以使得反应器中污泥浓度高达6.0—12.0g/L；当反应器中的有机负荷逐渐升高时，好氧颗粒污泥系统可以处理的有机负荷每天高达15kgCOD/m3。

②有机物和氮的同时去除
污水的生物处理中，氮的完全去除涉及硝化和反硝化两个反应过程。

Yang et al.和Qin et al.研究了用颗粒污泥同时去除有机物和氮的可能性，反应器中异养、硝化和反硝化细菌被发现并存在与同一好氧颗粒污泥中，且发现底物中N/C比的变化导致三种菌相对含量在颗粒污泥中发生显著变化。

Beun et al.的实验也证明，在单一颗粒污泥系统中实现有机物和氮的同时去除是可能的。

由此我们可以根据污水中污染物的组成，来调控底物中的N/C比，从而达到同时、高效的去除有机物和氮。

③磷的去除
1999年，清华大学的苎建荣和刘纯新[6]利用厌氧-好氧交替工艺中培养出了好氧颗粒污泥，对生活污水中磷的去除率达到90%以上。

2003年Lin et al.[7]经过不断尝试，在P/COD比为1/100至10/100条件下，与SBR反应器中成功培养出了集磷颗粒污泥。

所有这些研究成果都表明好氧颗粒污泥对污水中磷的去除具有良好的应用前景。

④含酚废水的处理
苯酚具有剧毒，具有生物抑制性，但其同时也可以被微生物活动用做碳源，苯酚在污水中的存在可引起生物系统的不稳定性，进而导致工艺操作失败。

Jiang et al.[8]研究用好氧颗粒污泥处理含酚废水的可能性。

研究发现，因颗粒污泥的特殊紧凑的结构而提供的屏蔽作用，使颗粒污泥中的相当数量的微生物不需直接接触反应器中高浓度的有毒成分,颗粒污泥作为一种生物介质用来处理高浓度含酚废水是可行的。

⑤对重金属离子的生物吸附
重金属离子是工业中常见的污染物，而对其的排放要求也越来越严格。

好氧颗粒污泥物理结构相对结实，表面积较大，且具多孔性，适合作为吸附用途，吸附后的重金属很容易随颗粒污泥实现泥水分离。

对Zn2+和Cd2+的生物吸附研究已经获得阶段性成果。

好氧颗粒污泥相比普通活性污泥的优越性，以及利用好氧颗粒污泥获得的研究成果都表明，好氧颗粒污泥作为一种新型的生物处理技术，其在污水处理领域的很多方面都有很好的应用前景。

三、结论
厌氧颗粒污泥在处理高浓度废水、含硫酸盐废水、有毒难降解废水、含重金属废水等废水上能够达到非常好的处理效果。

而好氧颗粒污泥在处理高浓度有机废水、磷的去除、含酚废水、重金属离子废水的处理也有非常好的处理效果，并且能够达到有机物和氮的同时去除。

颗粒污泥改变了传统活性污泥结构松散、沉降性能差、反应器中生物量低等的缺点，为高效生物处理技术的研究和应用开辟了新领域。

参考文献：
[1] 卢刚，郑平．废水生物处理中的污泥颗粒化．东北农业大学学报，2004，35(4)：249－
253
[2] Nunez L A, et al. Anaerobic treatment of slaughterhouse wasterwater in an expended
granular sludge bed (EGSB) reactor. Wat. Sci. Tech., 1999, 40(8): 99－106
[3] Dries J. et al. High rate biological treatment of sulfate-rich wastewater in an acetate-fed EGSB
reactor. Biodegradation. 1998, 9: 103-111
[4] 左剑恶，王妍春，陈浩．膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的研究进展．中国沼气，2000，
18(4)：3－8
[5] 韩剑宏，倪文，宋存义，延克军，王荣辉．常温条件下颗粒污泥处理含铅废水．北京科
技大学学报，2004，26(2)：122—124
[6] 竺建荣，刘纯新，何建中，等．厌－好氧交替工艺的生物除磷特性研究．环境科学学报，
1999，19(4)：394－398
[7] Lin YM, Liu Y, Tay JH. Development and characteristics of phosphorous-accumulating granules
in sequencing batch reactor. Appl Microbiol Biotchnol, 2003, 62: 430-435
[8] Jiang HL, Tay JH, Tay STL. Changes in structure, activity and metabolism of aerobic granules as
a microbial response to high phenol loading. Appl microbial Biotechnol, 2004, 63: 602-608。