王少芳 王 琳 杜 姗
（中国海洋大学环境科学与工程学院，山东 青岛 266100）
【摘 要】研究了低高径比SBR反应器中颗粒污泥的快速启动。以缩短好氧颗粒污泥的形成时间为目的，研究好氧颗粒污泥的形成过程及其特性。以醋酸钠为基质，以絮状活性污泥为接种污泥，在前期驯化和培养实验阶段中，COD负荷为2.47~3.84kg/（m3·d），C：N：P=100：5：1，形成的细小颗粒，呈黄褐色细砂状外观，反应器内为颗粒状污泥和絮状污泥混合存在。
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关键词 好氧颗粒污泥；快速启动；SBR反应器
好氧颗粒污泥与传统活性污泥相比，具有更好的沉降性能[1]。好氧颗粒污泥是非常具有发展潜力的新型污水生物处理技术，但是由于目前实验多在小试规模，且采用的SBR反应器高径比均较大[2]。中试规模低高径比反应器中好氧颗粒污泥的培养鲜有报道。好氧颗粒污泥技术推广的一个重要制约因素是培养时间长，操作条件要求高[3]。本实验在中试规模下采用低高径比的SBR反应器，利用人工配水培养好氧颗粒污泥。
1 材料与方法
1.1 实验装置
圆柱形的反应器由有机玻璃制成，有效容积251.2L，内径40cm，有效高度200cm，超高50cm。反应器进水、曝气、沉淀、出水和闲置的时间，根据不同实验需要设定，均由电磁阀和电磁继电器控制。进水采用大流量离心泵提升，可在6min以内完成进水。曝气采用的是反应器底部微孔曝气方式。实验装置见图1。
1.2 进水水质与接种污泥
实验采用人工配水作为反应器进水，浓度为：NaAc 1000~2000mg/L； （NH4）2SO4 250~450mg/L；KH2PO4 30~70mg/L；在实验的不同阶段和不同运行周期下，调整进水中碳源、氮源和磷源的浓度。实验接种的污泥来自青岛市团岛污水处理厂的回流污泥。取泥后检测的污泥性质MLSS为4750mg/L，MLVSS为2670mg/L，SVI为136.84ml/g。
1.3 分析项目及方法
实验运行中定期取进水及出水，保存于洗净并具有磨口塞的玻璃瓶中。COD采用重铬酸钾法，氨氮采用纳氏试剂分光光度法，硝氮采用酚二磺酸光度法，亚硝氮采用N-（1-萘基） -乙二胺光度法，总磷采用钼锑抗分光光度法，混合液悬浮固体（MLSS）、挥发性悬浮固体（MLVSS）和污泥体积指数（SVI）采用标准方法测定[4]。
1.4 反应器运行方式
反应器运行周期为进水6min，曝气192min，沉淀12min，排水30min，一个周期为240min，一天运行6个周期。曝气量由气体流量计控制在240L/h，反应装置在室温下运行。在运行过程中，逐渐减少沉降时间，12min（1~5d），10min（6~10d），8min（11~15d），12min（16~30d）。
2 结果与讨论
2.1 污泥浓度与污泥特性
反应器中污泥初始浓度为2375mg/L。本阶段实验中颗粒污泥的培养方法为选择压法。国内外许多研究者都是利用选择压法促使污泥颗粒化，例如王强[5]等。第1d~5d污泥浓度无明显变化；第6d开始沉淀时间减少为10min，污泥MLSS呈下降趋势，一度达到1658mg/L；培养一段时间后，污泥量缓慢上升，但在第11d沉淀时间进一步缩短，污泥浓度持续下降；第15d时，MLSS低至1260mg/L，污泥大量流失。由于系统中污泥浓度降低，会严重影响好氧颗粒污泥的培养。因此放弃使用选择压法，在第28d，MLSS达到1806mg/L。污泥的SVI值虽然在运行期间一直有变化，但整体呈下降趋势，由于采用选择压法，结构松散，沉降性能较差的细小的絮状污泥随出水排出系统，在污泥量下降的同时，SVI值逐渐降低：接种污泥初始SVI值为136.84 ml/g，沉降性能较差，运行到第6d降至89ml/g。在每次降低沉淀时间后，SVI值都略有上升，表明污泥对新环境需要一个适应的过程，第30d时SVI值为58ml/g。
2.2 反应器对污染物的去除效果
2.2.1 反应器对COD的去除效果
启动初期，COD去除率较低，最低为35%，最高为44%，主要是由于污泥适应新的环境和基质。但本实验的配水为易降解的醋酸钠，所以微生物对基质的适应能力较快。随着反应器的运行，对COD的去除逐渐增强。在反应器运行到一周左右，COD去除率已达到80%，反应器启动成功，COD也由进水的1076mg/L下降至出水的245mg/L。当采用选择压法进行好氧颗粒污泥的培养时，由于沉降时间的突然降低，造成了一部分污泥的流失。污泥量的减少，致使COD的去除率下降至60%，出水中COD一度增加至457mg/L。随着放弃选择压法，污泥量逐渐得到了恢复。出水的COD逐渐降低，降到200mg/L以下，实验后期出水中的COD为143mg/L，而去除效率也达到了85.61%。
2.2.2 反应器对氨氮的去除效果
在运行初期，絮状接种污泥在适应新的环境后，氨氮的去除效果较好，出水中氨氮一般在9mg/L以下。但每次减少沉降时间后，随着MLSS的降低，氨氮的去除效果显著下降，出水中浓度一般大于10mg/L，去除率在80%以下。这可能是因为大量的氨氧化细菌被排出了SBR反应器。停止使用选择压法之后，出水中氨氮缓慢降低到了4mg/L左右，去除率达90.48%。
2.2.3 反应器对TP的去除效果
在初期反应器内污泥对TP去除非常不稳定，几乎没有去除能力。去除效果上下波动，去除率在35%附近波动，出水中TP的含量大于6mg/L。在后期对TP的去除效果出现了相对稳定的增长，去除率达64.82%。
在实验进行到第24d，反应器中出现直径大约在400um的颗粒状污泥，颜色为土黄色，反应器中颗粒污泥与絮状污泥混合存在。
3 结论
1）在中试SBR反应器中，以絮状活性污泥为接种污泥，采用实验室配水，经过30余天的培养，形成平均粒径在400um的好氧颗粒污泥。污泥性能得到了较大的改善。
2）采用选择压法培养颗粒污泥，MLSS由接种时2375mg/L下降至1260mg/L，导致了反应器运行不稳定。在调整运行周期后，反应器正常运行。因此要在颗粒污泥培养的不同阶段，逐渐降低沉降时间。
3）系统对COD、氨氮、总磷能保持较好的去除率，分别为85.61%、90.48%、64.82%。
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参考文献
［１］贺延龄.废水的厌氧生物处理[M].北京：中国轻工业出版社，1998.
［２］Liu Y，Tay J H.The essential role of hydrodynamic shear force in the formation of biofilm and granular sludge[J].Water Research，2002，36（7）：1653-1665.
［３］王建龙，张子健，吴伟伟.好氧颗粒污泥的研究进展[J].环境科学学报，2009（3）：449-473.
［４］国家环境保护局.水和废水监测分析方法[M].4版.北京：环境出版社，2002：105-107，210-213.
［５］王强，陈坚，堵国成.选择压法培育好氧颗粒污泥的试验[J].环境科学，2003，24（4）：99-104.
［责任编辑：邓丽丽］