精良立體網(wǎng)狀填料廠家連續(xù)流好氧顆粒污泥形成影響因素及應(yīng)用研究進(jìn)展

　　精良立體網(wǎng)狀填料生產(chǎn)廠家連續(xù)流好氧顆粒污泥形成影響因素及應(yīng)用研究進(jìn)展。活性污泥法是我國(guó)污水處理廠(WWTP)對(duì)污廢水生物處理應(yīng)用最廣泛的工藝。但該工藝存在占地面積大的問(wèn)題，應(yīng)用范圍受到限制。

　　好氧顆粒污泥(AGS)是微生物在特定條件下相互聚合形成的結(jié)構(gòu)緊湊、外形規(guī)則的微生物聚合體，與傳統(tǒng)的活性污泥法相比更具優(yōu)勢(shì)，如占地面積小、沉降性能良好、生物量濃度高、耐有機(jī)負(fù)荷高且不易發(fā)生污泥膨脹等，有望取代運(yùn)行百年的活性污泥法，是目前最具潛力的污廢水生物處理技術(shù)。

　　過(guò)去幾十年中的中試研究與實(shí)際應(yīng)用案例主要集中在SBR反應(yīng)器。但該反應(yīng)器為間歇性進(jìn)水排水，不能連續(xù)運(yùn)行，曝氣時(shí)間長(zhǎng)、能耗大，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)污泥解體，同時(shí)處理水量較少，不適于大規(guī)模污水處理工程應(yīng)用。

　　相比之下，連續(xù)流反應(yīng)器具有更簡(jiǎn)單的操作控制系統(tǒng)，安裝成本低，同時(shí)其連續(xù)流動(dòng)模式處理水量大、運(yùn)行成本低，且目前大多數(shù)大型污水廠采用連續(xù)流工藝，對(duì)連續(xù)流狀態(tài)下的AGS研究具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

　　國(guó)內(nèi)外研究者已對(duì)連續(xù)流AGS的培養(yǎng)方法、形成過(guò)程、顆�；�影響因素、應(yīng)用進(jìn)行研究并取得一定成果。

　　筆者對(duì)連續(xù)流AGS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行綜述與討論，并提出未來(lái)研究方向，以期為今后連續(xù)流AGS工藝的工程化應(yīng)用與推廣提供一定理論基礎(chǔ)。

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　　連續(xù)流好氧顆粒污泥的培養(yǎng)及形成

　　1.1連續(xù)流好氧顆粒污泥培養(yǎng)

　　K. MISHIMA等首次在連續(xù)流好氧升流式污泥床反應(yīng)器(AUSB)中接種活性污泥成功培養(yǎng)出AGS，但運(yùn)行條件極其苛刻，必須在純氧條件下運(yùn)行，且培養(yǎng)出的顆粒污泥不具備脫氮除磷能力。

　　研究者隨后對(duì)AGS的培養(yǎng)方法和形成機(jī)理進(jìn)行研究，但未得出統(tǒng)一結(jié)論。AGS形成過(guò)程復(fù)雜、反應(yīng)器構(gòu)型差異及運(yùn)行穩(wěn)定性限制了連續(xù)流AGS的進(jìn)一步發(fā)展。連續(xù)流系統(tǒng)中AGS的培養(yǎng)條件如表1所示。

　　表1　不同類型連續(xù)流系統(tǒng)中好氧顆粒污泥的培養(yǎng)

　　由表1可見(jiàn)，大部分研究采用人工配水進(jìn)行AGS的培養(yǎng)，且接種污泥類型、實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)控制條件及反應(yīng)器構(gòu)型差別很大。值得注意的是，連續(xù)流AGS對(duì)進(jìn)水基質(zhì)有較高的有機(jī)物降解能力，可能是由于配水中的有機(jī)物容易被微生物吸收利用。

　　1.2好氧顆粒污泥顆�；�形成過(guò)程

　　在連續(xù)流反應(yīng)器中AGS的形成是一個(gè)復(fù)雜的傳質(zhì)過(guò)程，與傳統(tǒng)AGS相比最主要的區(qū)別在于進(jìn)水方式及反應(yīng)器構(gòu)造不同，但本質(zhì)上AGS都是微生物在特定情況下發(fā)生的自凝聚。

　　因此大多數(shù)情況下都基于SBR模型進(jìn)行解釋，主要有胞外多聚物假說(shuō)、絲狀菌假說(shuō)、誘導(dǎo)核假說(shuō)、自凝聚假說(shuō)、金屬陽(yáng)離子假說(shuō)、信號(hào)分子假說(shuō)、選擇壓驅(qū)動(dòng)假說(shuō)。目前AGS培養(yǎng)形成機(jī)理中認(rèn)可度較高的是Yu LIU等提出的四步階段形成假說(shuō)，如圖1所示。

　　圖1　好氧顆粒污泥的顆粒化形成過(guò)程

　　首先，微生物在重力或水流推動(dòng)力等的作用力下相互接觸、碰撞形成聚合體;

　　聚合體在物理、化學(xué)或生物作用力下使微生物發(fā)生相互吸附;

　　微生物分泌胞外多聚物(EPS)產(chǎn)生生物凝膠作用，形成微生物聚集體;

　　最后在水流剪切力作用下顆粒污泥的三維結(jié)構(gòu)更加成熟穩(wěn)定，AGS形成。AGS階段形成假說(shuō)綜合了多種假說(shuō)的研究成果，考慮多種因素之間的作用效果，未限于單方面的實(shí)驗(yàn)研究成果，但沒(méi)有解釋完整的AGS形成過(guò)程。

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　　主要影響因素

　　開(kāi)發(fā)連續(xù)流生物反應(yīng)器已成為好氧顆粒污泥研究的新趨勢(shì)，但在連續(xù)系統(tǒng)中很難獲得穩(wěn)定的好氧顆粒污泥。

　　以往的AGS參數(shù)優(yōu)化研究集中在SBR 反應(yīng)器中，因此有必要研究連續(xù)流反應(yīng)器中好氧顆粒污泥形成主要影響因素，以確定最佳培養(yǎng)方法。

　　影響好氧顆粒污泥形成及維持穩(wěn)定的關(guān)鍵影響因素有水力剪切力、HRT、微生物飽食-饑餓期、反應(yīng)器的構(gòu)型與運(yùn)行方式等。

　　2.1水力剪切力

　　在連續(xù)流AGS形成過(guò)程中，水力剪切力起到重要作用。水力剪切力一方面可促進(jìn)絮狀污泥相互碰撞進(jìn)行凝聚，同時(shí)加速AGS中的微生物分泌大量EPS加速顆粒化形成進(jìn)程，另一方面能夠吹脫顆粒污泥表面多余的絲狀菌，減少污泥發(fā)生膨脹的幾率。

　　侯典訓(xùn)等發(fā)現(xiàn)表面氣速(SUAV)為0.8 cm/s時(shí)，連續(xù)運(yùn)行條件下可形成AGS，平均粒徑在1~2 mm，對(duì)COD 的去除率達(dá)到90%以上，連續(xù)水力剪切力對(duì)連續(xù)流中AGS的形成起到關(guān)鍵促進(jìn)作用。

　　Jiaheng ZHOU等在一種改進(jìn)的連續(xù)流反應(yīng)器中提供較低的表面上流空氣速度，運(yùn)行40 d后好氧造粒平均粒徑>1 mm，沉降速度在40 m/h，對(duì)COD和NH4+-N去除率分別約為96%、94%。該研究認(rèn)為在連續(xù)流系統(tǒng)中，EPS對(duì)于維持固定化細(xì)胞群落的結(jié)構(gòu)完整性起到至關(guān)重要的作用，而EPS的產(chǎn)生與剪切力密切相關(guān)。盡管該連續(xù)流系統(tǒng)具有很好的有機(jī)物降解能力，但這種改進(jìn)的連續(xù)流裝置操作流程較復(fù)雜，不適于實(shí)際工程中的應(yīng)用推廣。

　　綜上可見(jiàn)，水力剪切力主要影響AGS的穩(wěn)定性。在連續(xù)流中培養(yǎng)AGS，液體流動(dòng)提供的推動(dòng)力、顆粒之間的碰撞剪切和氣泡提供的剪切力是AGS形成的關(guān)鍵因素。

　　2.2水力停留時(shí)間(HRT)

　　在連續(xù)流AGS反應(yīng)器中，HRT很大程度決定顆粒污泥的穩(wěn)定性以及造粒能否成功，主要原因在于連續(xù)流反應(yīng)器有內(nèi)部沉降區(qū)時(shí)，HRT與基于沉降速度的選擇壓力直接相關(guān)。只有顆粒污泥的沉降速度大于水流上升速度時(shí)，顆粒污泥才會(huì)沉降并保留在反應(yīng)器內(nèi)。因此，HRT是實(shí)現(xiàn)泥水分離的關(guān)鍵控制因素。

　　張?chǎng)┑妊芯苛薍RT對(duì)CSTR連續(xù)流反應(yīng)器中AGS穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)HRT>4 h時(shí)微生物生態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的平衡;當(dāng)HRT由4 h提高至15 h時(shí)反應(yīng)器的硝化性能增強(qiáng)，而HRT減少會(huì)加速AGS的形成，并最終確定最佳HRT為8 h。

　　魯磊等在合建式連續(xù)流反應(yīng)器中以實(shí)際生活污水為進(jìn)水基質(zhì)，研究HRT對(duì)AGS脫氮除磷與顆粒污泥穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)HRT對(duì)污泥硝化有影響，HRT為7.5 h時(shí)對(duì)有機(jī)物的去除率最高。

　　李冬等采用缺氧/好氧兩級(jí)連續(xù)流系統(tǒng)，以實(shí)際生活污水為進(jìn)水基質(zhì)，研究曝氣強(qiáng)度和HRT對(duì)連續(xù)流AGS系統(tǒng)的影響，發(fā)現(xiàn)HRT對(duì)連續(xù)流系統(tǒng)的影響更大。

　　Chunli WAN等考察連續(xù)流好氧顆粒污泥床中HRT對(duì)部分硝化速率的影響，發(fā)現(xiàn)在HRT分別為7.2、12 h的2個(gè)反應(yīng)器中氨氮和亞硝酸鹽的去除率均超過(guò)90%，HRT為2.4 h時(shí)反應(yīng)器性能惡化，去除率較低，同時(shí)發(fā)現(xiàn)HRT對(duì)微生物群落也有顯著影響。

　　根據(jù)上述研究結(jié)果，可得出HRT是影響連續(xù)流系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定和有機(jī)物降解率的重要因素。

　　盡管也有報(bào)道指出在連續(xù)流系統(tǒng)中較低HRT能夠形成AGS，可能是由于過(guò)短的HRT會(huì)抑制懸浮微生物的生長(zhǎng)，但根據(jù)水力選擇壓理論，HRT過(guò)短時(shí)會(huì)不可避免地造成接種污泥無(wú)法在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)充分沉降而出現(xiàn)跑泥現(xiàn)象，使得沉降性能良好的絮狀污泥被沖出反應(yīng)器，系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度降低，有機(jī)物降解率下降，難以聚集形成AGS。

　　若選擇的HRT較長(zhǎng)則可能導(dǎo)致污泥處于內(nèi)源呼吸階段而降低污泥生長(zhǎng)速度，因此需選擇和控制合適的HRT，以保障微生物的生長(zhǎng)與繁殖。

　　2.3微生物飽食-饑餓期

　　微生物以外部基質(zhì)進(jìn)行生長(zhǎng)的階段稱為飽食期，以內(nèi)部基質(zhì)生長(zhǎng)的階段則稱為饑餓期。傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器中基質(zhì)濃度處于貧富交替的環(huán)境，表現(xiàn)為反應(yīng)器運(yùn)行剛開(kāi)始處于基質(zhì)豐富狀態(tài)，此時(shí)微生物迅速繁殖;

　　隨著微生物的消耗，基質(zhì)濃度開(kāi)始降低并轉(zhuǎn)變?yōu)樨毞�狀態(tài)。在這種飽食-饑餓交替的條件下微生物會(huì)分泌大量EPS，這些EPS保留在反應(yīng)器內(nèi)有利于顆粒的聚集吸附并加速顆粒污泥的形成。

　　飽食-饑餓條件的交替會(huì)抑制絲狀微生物的繁殖，而有利于絮凝細(xì)菌的生長(zhǎng)。

　　但連續(xù)流反應(yīng)器培養(yǎng)AGS時(shí)很難創(chuàng)造這種飽食-饑餓期，主要是由于連續(xù)流系統(tǒng)的底物常被微生物消耗，因此整個(gè)進(jìn)水基質(zhì)濃度處于相對(duì)較低的底物濃度水平。如何在連續(xù)流反應(yīng)器中創(chuàng)造該條件成為技術(shù)難點(diǎn)。

　　S. F. CORSINO等在連續(xù)流膜生物反應(yīng)器中培養(yǎng)AGS并研究顆粒污泥的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)微生物飽食-饑餓期是維持連續(xù)流系統(tǒng)中AGS穩(wěn)定性的必須保證的關(guān)鍵因素。接種成熟AGS到反應(yīng)器內(nèi)，在連續(xù)流操作下顆粒污泥很快失去結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，絲狀菌使污泥變得松散，不穩(wěn)定聚集體形成，通過(guò)間歇喂養(yǎng)后AGS的穩(wěn)定性顯著提高。

　　Jiaheng ZHOU等在改性連續(xù)流系統(tǒng)中采用塞流工藝，通過(guò)“從左到右”和“從右到左”的流動(dòng)模式來(lái)創(chuàng)造飽食-饑餓期，成功實(shí)現(xiàn)了好氧造粒，其認(rèn)為飽食-饑餓期對(duì)污泥顆�；�起到重要作用。

　　同樣地，Yewei SUN等設(shè)計(jì)了一種具有10個(gè)串聯(lián)擋板塞流生物反應(yīng)器，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水由高到低的底物濃度，提供飽食和饑餓階段，在連續(xù)流動(dòng)中成功實(shí)現(xiàn)好氧造粒。J. H. TAY等研究發(fā)現(xiàn)周期性的飽食-饑餓方式是顆粒污泥形成的關(guān)鍵因素。其認(rèn)為飽食-饑餓期會(huì)引起微生物表面特性的變化，促進(jìn)微生物聚集形成大的微生物聚集體，然后在水力剪切力條件下形成顆粒狀污泥。

　　微生物飽食-饑餓期在污泥顆�；�過(guò)程中具有十分重要的作用，在連續(xù)流系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)微生物飽食-饑餓期成為好氧制粒及穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

　　2.4反應(yīng)器的構(gòu)型及運(yùn)行方式

　　近年來(lái)有研究報(bào)道了連續(xù)流AGS反應(yīng)器的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，但其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式復(fù)雜且穩(wěn)定性差，設(shè)計(jì)思路也基于傳統(tǒng)培養(yǎng)AGS的關(guān)鍵因素進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用仍有挑戰(zhàn)性。

　　牛姝等以城市實(shí)際污水為進(jìn)水基質(zhì)接種絮狀污泥，采用逐級(jí)遞增負(fù)荷的運(yùn)行方式在連續(xù)流氣提式好氧顆粒污泥流化床反應(yīng)器(CAFB)中馴化培養(yǎng)AGS，反應(yīng)器運(yùn)行6 d可觀察到AGS形成;但運(yùn)行32 d時(shí)大量絲狀菌生長(zhǎng)繁殖發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象，僅運(yùn)行36 d反應(yīng)器關(guān)閉。由此看出CAFB反應(yīng)器雖然能基于三相分離器提供選擇壓力實(shí)現(xiàn)泥水分離和高剪切力驅(qū)動(dòng)生物顆�？焖傩纬�，但也存在運(yùn)行不穩(wěn)定等問(wèn)題。

　　CAFB反應(yīng)器示意圖如圖2所示，主要由升流區(qū)、降流區(qū)及氣液固三相分離區(qū)組成。

　　升流區(qū)底部安裝曝氣裝置向升流區(qū)混合液提供水力剪切力，使升流區(qū)混合液向上流動(dòng)，降流區(qū)混合液向下流動(dòng)，且混合液流至反應(yīng)器底部經(jīng)過(guò)三相分離區(qū)時(shí)，曝氣氣體、污泥及液體在此處分離，氣體從裝置口溢出，上清液從出水口排出，污泥隨升流區(qū)至降流區(qū)的循環(huán)過(guò)程在降流區(qū)沉降并回流至升流區(qū)，混合液又自升流區(qū)—降流區(qū)—升流區(qū)循環(huán)流動(dòng)。

　　此類連續(xù)流反應(yīng)器能夠造粒的關(guān)鍵在于以持續(xù)的液相剪切力代替SBR 反應(yīng)器的氣相剪切力強(qiáng)化顆粒快速聚集，同時(shí)基于三相分離器實(shí)現(xiàn)良好的泥水分離，避免造粒過(guò)程中污泥大量流失。

　　圖2　連續(xù)流氣提式好氧顆粒污泥流化床反應(yīng)器

　　賀鵬鵬采用連續(xù)流網(wǎng)板反應(yīng)器歷經(jīng)30 d成功培養(yǎng)出平均粒徑為2.5 mm的AGS，發(fā)現(xiàn)連續(xù)流網(wǎng)板反應(yīng)器可加快顆粒化污泥形成并維持穩(wěn)定運(yùn)行。反應(yīng)器示意圖如圖3所示。

　　原水從反應(yīng)器底部進(jìn)水，在水流和上升氣流作用下由好氧區(qū)進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，之后在重力作用下進(jìn)入好氧及缺氧區(qū)，最后進(jìn)入AGS形成與處理區(qū)。實(shí)現(xiàn)連續(xù)流AGS造粒的關(guān)鍵主要在于網(wǎng)板反應(yīng)器能夠改善水力條件。

　　網(wǎng)板為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供載體，在表面形成生物膜，隨著網(wǎng)孔面積的逐漸減小，水流穿過(guò)網(wǎng)板的速度增大，進(jìn)而導(dǎo)致水流剪切力逐漸增加。

　　在水力剪切力作用下生物膜破碎成微生物碎片，之后成為AGS核心，從而促使AGS形成。但運(yùn)行到43 d時(shí)，AGS因絲狀菌過(guò)度生長(zhǎng)出現(xiàn)解體現(xiàn)象，此后通過(guò)階梯式提升進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷可有效抑制絲狀菌膨脹。

　　圖3　連續(xù)流網(wǎng)板反應(yīng)器

　　Jinte ZOU等設(shè)計(jì)了一種雙區(qū)沉淀池，采用真實(shí)低強(qiáng)度城市廢水作為進(jìn)水基質(zhì)，以氣提回流污泥方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)流AGS造粒，如圖4所示。

　　原水從進(jìn)水口進(jìn)入到曝氣池，混合液在第一沉淀區(qū)和第二沉淀區(qū)進(jìn)行污泥選擇和泥水分離。反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，沉降性能較好、密度較大的AGS在第一沉淀池得到有效沉降，并經(jīng)氣提式回流系統(tǒng)完整保留在曝氣池內(nèi)繼續(xù)生長(zhǎng)，而沉降性能較差、密度較小的絮狀輕污泥則被選擇至第二沉淀區(qū)內(nèi)進(jìn)行泥水分離，從出水口排出。

　　整個(gè)污泥經(jīng)過(guò)雙區(qū)沉淀池“生長(zhǎng)—選擇—生長(zhǎng)”的循環(huán)，逐步實(shí)現(xiàn)污泥顆�；�。雙區(qū)沉淀池的污泥篩選機(jī)制為AGS的形成提供了需要的選擇壓，促進(jìn)雙區(qū)沉淀池連續(xù)流反應(yīng)器中AGS的顆粒化。

　　同時(shí)，氣提式污泥回流系統(tǒng)很好地避免了傳統(tǒng)機(jī)械污泥回流泵對(duì)顆粒污泥結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的破壞，通過(guò)設(shè)置外部沉淀池實(shí)現(xiàn)泥水分離，對(duì)于連續(xù)流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和應(yīng)用有重要參考價(jià)值。

　　圖4　雙區(qū)沉淀池連續(xù)流反應(yīng)器

　　反應(yīng)器的運(yùn)行方式對(duì)連續(xù)流系統(tǒng)培養(yǎng)AGS也有很大影響。張瑞環(huán)等研究了進(jìn)水運(yùn)行模式對(duì)AGS污泥特性的影響，發(fā)現(xiàn)運(yùn)行模式從序批式變?yōu)檫B續(xù)流時(shí)，污泥含量降低、沉降性能下降，優(yōu)勢(shì)種群也發(fā)生演替。

　　明爐發(fā)考察了連續(xù)流動(dòng)態(tài)生物膜反應(yīng)器(DMBR)中進(jìn)水運(yùn)行方式(間歇進(jìn)水、連續(xù)進(jìn)水)對(duì)AGS特性的影響，發(fā)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水條件下絲狀菌生長(zhǎng)旺盛，顆粒污泥結(jié)構(gòu)出現(xiàn)松散;在有機(jī)物去除方面，間歇運(yùn)行方式對(duì)TN和TP的去除率高于連續(xù)運(yùn)行模式，但對(duì)于COD的去除2種運(yùn)行模式相差不大。

　　沈耀良等在連續(xù)流完全混合反應(yīng)器(CSTR)中培養(yǎng)AGS，發(fā)現(xiàn)不同進(jìn)水方式下有機(jī)物的去除效果相差不大，但采用重力流進(jìn)水方式時(shí)較早出現(xiàn)AGS，且運(yùn)行效能高于恒定流進(jìn)水方式。

　　Shuai LI等評(píng)估了時(shí)間與空間的間歇運(yùn)作模式對(duì)同步硝化、反硝化和除磷連續(xù)流顆粒系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明，在時(shí)間間歇運(yùn)作模式下脫氮除磷的性能優(yōu)于空間間歇運(yùn)作模式。

　　2.5其他因素

　　影響連續(xù)流AGS顆�；�進(jìn)程及穩(wěn)定性的因素很多，還包括有機(jī)負(fù)荷(OLR)、溶解氧濃度(DO)、接種污泥類型等。

　　OLR不僅可表征污水處理設(shè)施的處理能力，還是影響連續(xù)流AGS反應(yīng)器穩(wěn)定性與顆粒污泥形成時(shí)間的重要運(yùn)行參數(shù)之一。低OLR下微生物生長(zhǎng)緩慢，高OLR下微生物會(huì)快速生長(zhǎng)繁殖，但過(guò)高的OLR不利于加速顆粒化進(jìn)程。

　　宋澤洋考察了進(jìn)水OLR對(duì)連續(xù)流AGS反應(yīng)器的影響，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器運(yùn)行到40 d、進(jìn)水COD增至1 600 mg/L時(shí)，連續(xù)流系統(tǒng)會(huì)因絲狀菌膨脹而失去穩(wěn)定性，并認(rèn)為該連續(xù)流反應(yīng)器極限承受COD的負(fù)荷為4.51 kg/(m3·d)。

　　Bei LONG等研究了AGS在循環(huán)好氧顆粒反應(yīng)器(CAGR)中對(duì)OLR的耐受性，發(fā)現(xiàn)OLR<15 kg/(m3·d)時(shí)AGS能保持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;OLR增至18 kg/(m3·d)時(shí)AGS逐漸解體，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰;并從實(shí)驗(yàn)中觀察到AGS解體主要?dú)w因于顆粒內(nèi)核的不穩(wěn)定。

　　DO是影響連續(xù)流系統(tǒng)中顆粒污泥穩(wěn)定性和粒徑的重要影響參數(shù)，一方面是因?yàn)镈O可提供顆粒污泥中微生物生長(zhǎng)繁殖所需的條件，另一方面DO對(duì)顆粒化反應(yīng)器運(yùn)行性能、顆粒粒徑、脫氮效率、硝化能力、種群群落分布等都有一定影響。

　　在低DO條件下，AGS因粒徑較大、結(jié)構(gòu)致密存在DO傳質(zhì)限制，導(dǎo)致顆粒內(nèi)部微生物死亡，最終出現(xiàn)AGS解體，因此低DO可能會(huì)限制AGS的生長(zhǎng)，進(jìn)一步影響AGS結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性。傳統(tǒng)SBR培養(yǎng)AGS的結(jié)果表明，較高的DO有利于好氧造粒，主要是因?yàn)楦邼舛菵O會(huì)使菌膠團(tuán)細(xì)菌與絲狀菌相互競(jìng)爭(zhēng)，絲狀菌生長(zhǎng)繁殖受到抑制。

　　也有報(bào)道指出，DO<2.5 mg/L時(shí)傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器中不會(huì)出現(xiàn)AGS，原因主要是較低DO下絲狀菌會(huì)大量繁殖，導(dǎo)致顆粒污泥解體。但Xiangjuan YUAN等在低DO條件下(0.3~0.6 mg/L)于連續(xù)流反應(yīng)器中經(jīng)過(guò)27 d成功培養(yǎng)出平均粒徑在2.5 mm的顆粒污泥。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，高曝氣量會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行成本增加，這也是限制AGS技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)重要原因。

　　研究者培養(yǎng)連續(xù)流AGS的接種污泥一般為絮狀污泥、厭氧污泥、成熟AGS等。接種污泥類型主要影響連續(xù)流AGS顆�；�進(jìn)程時(shí)間，但一定程度上也會(huì)影響顆粒污泥的理化性質(zhì)。

　　Xin XIN等采用連續(xù)流反應(yīng)器處理低碳氮比城市污水，接種反硝化細(xì)菌TN-14污泥，40 d后成功培養(yǎng)出平均粒徑在0.5~2.0 mm的棕黃色AGS。

　　接種反硝化細(xì)菌TN-14污泥具有較高的合成胞外蛋白PN的能力，能進(jìn)一步增加微生物分泌EPS的含量。對(duì)于接種微生物種類多的污泥，反應(yīng)器開(kāi)始運(yùn)行階段能夠快速適應(yīng)污廢水的生長(zhǎng)條件，且培養(yǎng)出的AGS具有該微生物種類豐富的多樣性。

　　3

　　連續(xù)流好氧顆粒污泥的應(yīng)用及技術(shù)差距

　　3.1應(yīng)用情況

　　連續(xù)流AGS技術(shù)在污廢水處理領(lǐng)域受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。一方面是因?yàn)檫B續(xù)流處理污廢水仍是我國(guó)絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠選擇的進(jìn)水運(yùn)行方式，另一方面，連續(xù)流AGS培養(yǎng)運(yùn)行成本低、經(jīng)濟(jì)效益高。目前連續(xù)流AGS技術(shù)已在多種實(shí)際污廢水中開(kāi)展試驗(yàn)研究，如氯化芐廢水、實(shí)際生活污水、黃連素廢水等，具體處理效果如表2所示。

　　表2　連續(xù)流好氧顆粒污泥在實(shí)際污廢水處理中的應(yīng)用

　　由表2可見(jiàn)，在連續(xù)流反應(yīng)器中成功培養(yǎng)AGS處理實(shí)際污廢水的應(yīng)用報(bào)道目前尚處于中試水平。

　　連續(xù)流AGS工藝可以處理不同類型的污廢水，具有處置難處理實(shí)際工業(yè)廢水的潛力。

　　雖然在連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行條件下，整個(gè)反應(yīng)器的基質(zhì)濃度通常低于實(shí)際進(jìn)水濃度，避免進(jìn)水高有機(jī)負(fù)荷對(duì)顆粒污泥的沖擊，但仍存在反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)、能耗高，絲狀菌大量繁殖，污泥解體等突出問(wèn)題，若應(yīng)用到實(shí)際工程還需進(jìn)一步探索。

　　3.2技術(shù)差距

　　連續(xù)流AGS技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。實(shí)現(xiàn)連續(xù)流AGS一直是研究者追求的目標(biāo)，但目前連續(xù)流AGS技術(shù)大多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室階段。

　　限制該技術(shù)發(fā)展的瓶頸主要有以下幾點(diǎn)：

　　(1)較多學(xué)者嘗試在連續(xù)流中培養(yǎng)AGS，但大部分使用的是人工配水。與配水不同，來(lái)自市政或工業(yè)的污水成分復(fù)雜，有機(jī)負(fù)荷波動(dòng)較大，會(huì)導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)受限，對(duì)于顆粒污泥培養(yǎng)、反應(yīng)器啟動(dòng)及運(yùn)行穩(wěn)定都有挑戰(zhàn)性。

　　AGS在連續(xù)流反應(yīng)器處理實(shí)際污廢水的中試和應(yīng)用將成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

　　(2)連續(xù)流系統(tǒng)中的AGS培養(yǎng)和系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性經(jīng)驗(yàn)缺乏，尤其是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)流運(yùn)行下AGS的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步考量。

　　目前絕大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用報(bào)道的連續(xù)流AGS都是在SBR中培養(yǎng)成熟，隨后接種到CFR內(nèi)，因而難以評(píng)價(jià)反應(yīng)器的可行性與可靠性。盡管能夠減少生物反應(yīng)器的啟動(dòng)時(shí)間，但操作較復(fù)雜、去除效果較差，連續(xù)運(yùn)行幾天后普遍觀察到顆粒污泥解體現(xiàn)象。AGS作為一種稀缺資源大量接種對(duì)于實(shí)際工程的應(yīng)用似乎不經(jīng)濟(jì)。

　　連續(xù)流與SBR工藝最大的區(qū)別在于進(jìn)水方式及反應(yīng)器構(gòu)造不同。與傳統(tǒng)的AGS在SBR中培養(yǎng)反應(yīng)器的單一性相比，連續(xù)流培養(yǎng)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的構(gòu)型設(shè)計(jì)呈現(xiàn)多樣性，但大多數(shù)設(shè)計(jì)還是基于SBR反應(yīng)器的特點(diǎn)，如設(shè)置沉淀選擇壓、創(chuàng)造微生物的飽食-饑餓期、實(shí)現(xiàn)良好的泥水分離機(jī)制等。這些設(shè)計(jì)理念的差異導(dǎo)致連續(xù)流反應(yīng)器構(gòu)型千差萬(wàn)別，無(wú)規(guī)律可循，難以重復(fù)和推廣。

　　目前還沒(méi)有學(xué)者比較現(xiàn)有連續(xù)流AGS反應(yīng)器的運(yùn)行性能，指出最適培養(yǎng)AGS的連續(xù)流反應(yīng)器。設(shè)計(jì)適合AGS長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的連續(xù)流反應(yīng)器也是該技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)。

　　(3)盡管近幾年研究者從連續(xù)流AGS形成的主要影響因素出發(fā)，尋求反應(yīng)器最佳運(yùn)行工況，以期找出短時(shí)間內(nèi)培養(yǎng)出性能優(yōu)良AGS的方法，但有關(guān)連續(xù)流AGS的形成機(jī)理尚不明確，影響因素眾多。在連續(xù)進(jìn)水條件下維持顆粒污泥穩(wěn)定及反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)仍是該技術(shù)的發(fā)展瓶頸。

　　同時(shí)，能否調(diào)控AGS的形成、信號(hào)分子在污泥顆粒化中的作用機(jī)理尚未明確，如何表征連續(xù)流中造粒成功顆粒粒徑及微生物的特性等未得到深入研究。反應(yīng)器運(yùn)行到后期出現(xiàn)絲狀菌導(dǎo)致的污泥解體問(wèn)題亟待解決。

　　對(duì)于未來(lái)工程化的應(yīng)用，必須在基于反應(yīng)器長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定和快速啟動(dòng)這2個(gè)基礎(chǔ)條件下，對(duì)整個(gè)連續(xù)流系統(tǒng)綜合考量，且未來(lái)連續(xù)流反應(yīng)器的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能基于現(xiàn)有污水廠處理設(shè)施進(jìn)行改造，以降低造價(jià)成本。

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　　結(jié)語(yǔ)與展望

　　連續(xù)流AGS技術(shù)已成為污廢水處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，但該技術(shù)在工業(yè)化連續(xù)流反應(yīng)器中尚未應(yīng)用。

　　最主要的限制原因?yàn)檫B續(xù)流系統(tǒng)中培養(yǎng)AGS的影響因素多且不易有效控制、造粒時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)際運(yùn)行很難長(zhǎng)時(shí)間保持反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性。

　　如何有效控制培養(yǎng)影響因素，改良連續(xù)流反應(yīng)器的構(gòu)造設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)AGS反應(yīng)器處理實(shí)際污廢水，并保持長(zhǎng)期運(yùn)行穩(wěn)定，是該技術(shù)工程化推廣必須解決的關(guān)鍵。

　　相信隨著研究的不斷深入，研究者能設(shè)計(jì)出適合AGS長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的連續(xù)流反應(yīng)器。

　　未來(lái)不僅能實(shí)現(xiàn)連續(xù)流AGS工藝在城鎮(zhèn)污水處理工程中的應(yīng)用，還能實(shí)現(xiàn)污水變廢為寶，著眼于資源利用與回收。

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