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1、利用好氧顆粒污泥實現(xiàn)同步硝化反硝化摘要：在活性污泥工藝中，通過控制水力停留時間、溶解氧、曝氣量培養(yǎng)出沉降性能良好的好氧顆粒污泥，它可明顯提高曝氣池的處理能力、有效改善固液分離效果并實現(xiàn)同步硝化反硝化。對實現(xiàn)同步硝化反硝化的途徑、顆粒污泥的培養(yǎng)方法及構成顆粒污泥的微生物進行了闡述。關鍵詞：好氧顆粒污泥同步硝化反硝化1 生物脫氮與同步硝化反硝化 在生物脫氮過程中，廢水中的氨氮首先被硝化菌在好氧條件下氧化為NO-X，然后NO-X在缺氧條件下被反硝化菌還原為N2(反硝化)。硝化和反硝化既可在活性污泥反應器中進行，又可在生物膜反應器中進行，目前應用最多
2、的還是活性污泥法。硝化菌和反硝化菌處在同一活性污泥中，由于硝化菌的好氧和自養(yǎng)特性與反硝化菌的缺氧和異養(yǎng)特性明顯不同，脫氮過程通常需在兩個反應器中獨立進行(如Bardenpho、UCT、雙溝式氧化溝工藝等)或在一個反應器中順次進行(如SBR)。當混合污泥進入缺氧池(或處于缺氧狀態(tài))時，反硝化菌工作，硝化菌處于抑制狀態(tài)；當混合污泥進入好氧池(或處于好氧狀態(tài))時情況則相反。顯然，如果能在同一反應器中使同一污泥中的兩類不同性質(zhì)的菌群(硝化菌和反硝化菌)同時工作，形成同步硝化反硝化(SimultaneousNitrificationDenitrificati
3、on簡稱SND)，則活性污泥法的脫氮工藝將更加簡化而效能卻大為提高。此外從工程的角度看，硝化和反硝化在兩個反應器中獨立進行或在同一個反應器中順次進行時，硝化過程的產(chǎn)堿會導致OH-積累而引起pH值升高，將影響上述兩階段反應過程的反應速度，這在高氨氮廢水脫氮時表現(xiàn)得更為明顯。但對SND工藝而言，反硝化產(chǎn)生的OH-可就地中和硝化產(chǎn)生的H+，減少了pH值的波動，從而使兩個生物反應過程同時受益，提高了反應效率。2 實現(xiàn)同步硝化反硝化的途徑 由于硝化菌的好氧特性，有可能在曝氣池中實現(xiàn)SND。實際上，很早以前人們就發(fā)現(xiàn)了曝氣池中氮的非同化損失(其損失量隨控制
4、條件的不同約在10%～20%左右)，對SND的研究也主要圍繞著氮的損失途徑來進行，希望在不影響硝化效果的情況下提高曝氣池的脫氮效率。 ①利用某些微生物種群在好氧條件下具有反硝化的特性來實現(xiàn)SND。研究結果表明，Thiosphaera、Pseadonmonasnautica、Comamonossp.等微生物在好氧條件下可利用NOX-N進行反硝化。如果將硝化菌和反硝化菌置于同一反應器(曝氣池)內(nèi)混合培養(yǎng)，則可達到單個反應器的同步硝化反硝化。盡管這些微生物的純培養(yǎng)結果令人滿意，但目前普遍認為離實際應用尚有距離，主要原因是實際污泥中這些菌群所占份額太小
5、。3 ?、诶煤醚趸钚晕勰嘈躞w中的缺氧區(qū)來實現(xiàn)SND。通常曝氣池中的DO維持在1～2mg/L，活性污泥大小具有一定的尺度，由于擴散梯度的存在，在污泥顆粒的內(nèi)部可能存在著一個缺氧區(qū)，從而形成有利于反硝化的微環(huán)境。以往對曝氣池中氮的損失主要以此解釋，并被廣泛接受。如果污泥顆粒內(nèi)部厭氧區(qū)增大，反硝化效率就相應提高。 大量研究結果表明，活性污泥的SND主要是由污泥絮體內(nèi)部缺氧產(chǎn)生。要實現(xiàn)高效率的SND，關鍵是如何在曝氣條件下(不影響硝化效果)增大活性污泥顆粒內(nèi)部的缺氧區(qū)以實現(xiàn)反硝化。要達到這一目的，有兩種途徑可供選擇，即減小曝氣池內(nèi)混合液的DO濃度和
6、提高活性污泥顆粒的尺度。 降低曝氣池的DO濃度，即減小了O2的擴散推動力，可在不改變污泥顆粒尺度的條件下在其內(nèi)部形成較大的缺氧區(qū)。丹麥BioBalance公司發(fā)明的SymBio工藝即建立在此理論基礎之上(曝氣池DO維持在1mg/L以下)，但在低DO濃度下硝化菌的活性將會降低，且極易形成諸如Sphaeroticulenatans/1701和H.Hydrossis之類的絲狀菌膨脹。因此，提高SND活性污泥顆粒的尺度，在不影響硝化效率的前提下達到高效的SND可能是最佳選擇。然而，由于曝氣池中氣泡的劇烈擾動作用，活性污泥顆粒在曝氣條件下很難長大，因此限
7、制了活性污泥法SND效率的提高。 實現(xiàn)活性污泥法的高效同步硝化反硝化，必須在曝氣狀態(tài)下滿足以下兩個條件： ?、偃肓髦械奶荚磻M可能少地被好氧氧化； ?、谄貧獬貎?nèi)應維持較大尺度的活性污泥。 在連續(xù)流好氧條件下硝化發(fā)生在碳氧化之后，入流中的碳源被碳氧化或合成為細胞物質(zhì)，只有當BOD濃度處于較低水平時硝化過程才開始。此時，即使污泥尺度較大也能形成有利于反硝化的微環(huán)境，但外源碳已消耗殆盡，只能利用內(nèi)源碳進行反硝化，而內(nèi)源水平反硝化的反應速率小，因此SND效率就低。在非連續(xù)條件下微生物的代謝模式則截然不同，入流中的碳源可在很短的時間內(nèi)被微生物大量吸
8、收，并以聚合物或原始基質(zhì)的形態(tài)儲藏于體內(nèi)，從而使曝氣池中的碳源濃度迅速降低，為硝化創(chuàng)造良好條件。如果顆粒污泥較大，形成有利
