污水处理厂活性污泥的培养研究

张 胜

（山西天脊潞安化工有限公司，山西 长治 046000）

0 引言

当前部分地区水污染问题仍然较为突出，根据相关调查显示，在这些水污染问题中，氨氮类化合物的污染问题相对更为突出。当前针对氨氮类化合物的处理多采用A2O 工艺或传统SBR 工艺等，但以上工艺方法普遍存在着反应器容积负荷低、抗冲击负荷能力差等不足，由此，应用好氧颗粒污泥进行氨氮废水处理则是可行之策。当然，由于好氧颗粒污泥自身在理化性质上的特殊性，因此需要对其培养工作作进一步探究。

1 实验材料与方法

根据合成氨废水处理的实际需要，本次采用序批式反应器（以下简称为SBR）作为主要实验装置，用于活性污泥培养和污水处理实验测试，其整体装置如图1 所示。

图1 SBR 反应装置示意图

在确定整体实验装置后，进一步选择实验材料。本次实验材料中，实验用水选择某污水处理厂进水口处的实际生活污水，其水质指标如表1 所示。

表1 实验用水的水质指标

同时，本次实验材料中的污泥选用该污水处理厂A2/O 二沉池污泥，该污泥为灰黑色，沉降性能相对较差。在实验培养前，首先对所选取的污泥材料在SBR反应器内进行1 h 的曝气处理，此时反应器中的污泥进入到急需营养的阶段，且自身生长活性随之加快，由此对其进行好氧颗粒污泥培养[1]。

2 好氧颗粒污泥的快速培养研究

为探究好氧颗粒污泥培养的优化参数，本次选用4 个规格完全一致的SBR 反应器进行实验，反应器编号为R1～R4，运行方式均为间歇式运行，每天运行2 个周期，单个实验周期为230 min，包括进水5 min，缺氧50 min，好氧150 min，逐渐减小反应器沉淀时间5～20 min（随周期数增加而降低），最后为排水时间5 min。

在本次实验中，所有反应器均在前期人工补充含有机碳源乙酸钠的人工配水，而后在颗粒污泥基本成熟后对其添加生活污水。以上反应器的差异化之处在于：反应器R1按照上述常规流程进行；反应器R2的生活污水添加量随周期变化梯度增加，按照每6 个周期增加20%的比例进行；反应器R3不添加粉末状活性炭；反应器R4的环境温度控制在15 ℃（其他3 个反应器均为25 ℃）。

基于以上培养流程，从以下几个方面对培养效果进行探究。

一是分析污泥沉降速度的变化，该指标是判定是否形成颗粒污泥的关键因素。根据相关测定，获得4 组反应器的污泥培养阶段沉降速度变化如图2 所示。

图2 四组反应器在污泥培养阶段的沉降速度变化

根据图2 可见，随着培养周期数的增加，各组反应器中污泥的沉降速度均呈现先增加后稳定的态势。当培养进入第56 周期时，R1和R3中的污泥沉降基本稳定，速度分别为57.9 m/h 和55.3 m/h，可判定好氧颗粒污泥已经在2 个反应器中形成，而R2反应器则需要在第72 周期达到稳定，此时其沉降速度为60.4 m/h，表明水质变化对颗粒污泥形成时间存在一定差异。此外，在低温反应器R4中，其沉降速度虽然在第56 周期中达到稳定，但速度值相对较低，仅为50.5 m/h，这表明低温条件下成熟颗粒污泥形成的时间较长[2-3]。

二是分析颗粒污泥培养阶段中对COD 的去除效果，经过检测后得到的数据如图3 所示。

图3 四组反应器中污泥培养对COD 的去除效果分析

根据图1 可推断出以下几方面的内容：当R1反应器在第35 周期使用生活污水进行处理后，其进水COD 波动加剧，其与污泥中细菌需要对新环境进行适应有关；此后随着反应周期数的继续增加，COD出水值开始下降，并趋于稳定，最终去除率为84.5%；在R2反应器中，出水COD 值持续下降，且在第47 周期即达到稳定，最终去除率为83.6%，耗时明显低于R1反应器，初步推断其与微生物可逐步适应浓度增加的污水有关；在R3反应器的条件下，进水COD 值未出现明显波动，出水COD 值随着反应周期的增加而逐渐降低，最终降低至31.60mg/L，达到了85.4%的去除率，从时间层面来看，其出水COD 达到稳定的时间相对长于R1和R2，其主要原因可能是因R3未添加活性炭而导致絮凝效果不良；在R4反应器中存在着出水COD 波动较为剧烈的情况，且出水COD 值偏高，达到稳定的时间也更长，初步推断，造成这种情况的原因是低温抑制了污泥的活性[4]。

三是对不同反应器中污泥的氨氮处理效果进行分析，分析结果如图4 所示。

图4 4 组反应器中污泥对氨氮的去除效果分析

根据图4 可得出以下几方面的内容：在R1反应器中，反应初期出水氨氮浓度较高，且波动幅度较大，随着时间推移，出水氨氮浓度降低，波动幅度减小，去除率逐渐升高，但在水质切换后出水氨氮浓度再次出现波动，而后再继续下降，最终达到98.9%的去除率；在R2反应器中，出水氨氮浓度在小幅波动中逐渐下降，与微生物逐步适应新环境的情况基本对应，最终该反应器的氨氮去除率在36 周期后趋于稳定，并最终达到95.4%的去除率；在R3反应器中，出水氨氮浓度整体呈现持续下降的态势，在第54 周期达到稳定，最终去除率为96.5%，略低于R1，其原因可能是未添加活性炭导致微生物难以聚集，进而导致污泥颗粒中的微生物种类数量偏少；在R4反应器中，出水氨氮浓度在波动幅度和整体浓度两项指标上均较高，其主要原因是温度偏低导致微生物体内的酶活性不足[5]，最终其去除效率为92.6%，在4 组实验中处于最低水平。

根据以上几方面的实验研究后获知，R1和R2两个实验组可获得较高的COD 和氨氮去除率，且R2的实验条件下更加有利于颗粒污泥的生成，因此决定采用反应器R2的条件进行后续实验。

3 实际应用测试

在确定反应器R2的实验条件为最优参数后，对其实际应用进行测试。在实际测试环节中，将本次制备得到的好氧颗粒污泥置于污水处理工艺当中，首先使用含乙酸钠的人工配水对其进行培养，而后随着周期数的增加，使用生活污水逐步替换人工配水（1～8周期为人工配水，9～16 周期人工配水占4/5，17～24 周期人工配水占比为3/5，24～30 周期人工配水占比为1/5，30 周期后进水完全为生活污水），反应器温度则控制为25 ℃，在一定时间后对其处理效果进行测试，结果显示，COD 和氨氮的最终处理效率分别为和83.6%和95.9%，去除效率相对较高，具有一定的实际应用价值。

4 结语

整体来看，在本次研究工作中，对污水处理厂的好氧颗粒污泥培养实验流程进行了初步探究。在此基础上，对SBR 反应器的相关条件参数进行调整，得到了好氧颗粒污泥培养实验的最优参数。最后将最优参数条件下的污泥用于实际测试，结果显示，该污泥的处理效果相对较优，具有一定的应用价值。