凌琪，劉明亮，伍昌年，張賢芳，唐玉朝，潘法康，曾麒峰，方濤，趙秋燕，鮑超

(安徽建筑大學 水污染控制與廢水資源化實驗室 安徽省重點實驗室，安徽 合肥 230601)

A2/O 工藝是典型的活性污泥法工藝，具有同步脫氮除磷、結構簡單、總水力停留時間短、運行費用低和不易產生污泥膨脹等特點，廣泛應用于城市污水處理［1-3］?；钚晕勰嘈阅軙苯佑绊慉2/O 工藝脫氮除磷的效果和降解有機物的能力，是A2/O 工藝穩(wěn)定高效運行的關鍵。目前活性污泥培養(yǎng)分為自然培養(yǎng)和接種培養(yǎng)，自然培養(yǎng)所需時間較長，不利于實際應用，接種培養(yǎng)是目前污水處理廠啟動調試優(yōu)先考慮的方法。

活性污泥是一種集復雜性與生物多樣性于一體的微生物生態(tài)系統(tǒng)，接種培養(yǎng)條件會影響污泥性能和對污水的處理效果［4］。但工藝條件不同的接種培養(yǎng)污泥，對污泥性能及去除污水中的污染物效率的研究未見文獻報道。

本文根據(jù)A2/O 工藝運行特點，分別采用間歇式和連續(xù)式培養(yǎng)污泥，對污泥培養(yǎng)至A2/O 工藝運行的全過程進行比較，考察污泥性能(MLSS、MLVSS、SV30和微生物相)和對污染物(COD、TN 和TP)的去除效能，以期為實際應用提供指導。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

氯化銨、碳酸氫鈉、磷酸二氫鉀、六水氯化鎂、二水氯化鈣、五水硫酸銅、硼酸、七水硫酸亞鐵、六水二氯化鈷、四水氯化錳等均為分析純;蔗糖，市售;模擬污水，水質(mg/L)COD 300 ～550，NH3-N 26 ～35，TP 5.4 ～6.5，MgSO4·7H2O 180，CaCl2·2H2O 14，NaHCO3適 量，pH 6.8 ～8.5，微 量 元 素 混 合 液0.3 mL/L［5］;接種污泥，取自合肥某污水廠好氧池，污泥濃度(MLSS)為5 400 mg/L，SV30為32%，污泥活性良好，含有大量鐘蟲、線蟲和少量輪蟲。

HACH HQ 30d 溶氧儀;PHS-3C 型pH 計;XSP-2008CA 光學顯微鏡;T6 新世紀紫外可見分光光度計;TU1901 雙光束紫外可見分光光度計;MS104S 電子天平。

1.2 實驗方法

實驗裝置見圖1，由水箱、厭氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池組成，屬于常規(guī)的A2/O 工藝。反應器總有效容積120 L，厭氧池、缺氧池、好氧池的容積比為1 ∶1 ∶2，沉淀池的容積為36 L。缺氧池和好氧池安裝曝氣裝置供氧，厭氧池和缺氧池安裝攪拌裝置混合液體。

圖1 實驗裝置圖Fig.1 Digram of experimental setup

采用兩套相同的裝置進行實驗，分別編號為1#(間歇式)和2#(連續(xù)式)，向兩個反應器好氧池中各加入15 L 經過1 d 悶曝后的污泥接種。1#反應器加入污水至60 L，按照進水、曝氣、靜沉和排水(排出體積為好氧池有效容積的1/3)的過程運行，培養(yǎng)的污泥將用于A2/O 工藝運行。2#反應器加入污水至60 L 處，通過蠕動泵對泥水混合液進行分配，好氧池保留30 L 的混合液，連續(xù)進出水，按照A2/O 工藝運行。污泥培養(yǎng)完成后，逐漸增加污水處理量，直至滿負荷運行。A2/O 工藝運行參數(shù)如下:總HRT 為12 h，厭氧池、缺氧池和好氧池水力停留時間比為1∶1 ∶2，污泥回流比為60%，硝化液回流比200%。

1.3 分析方法

溶解氧用溶氧儀測定，pH 用pH 計測定，微生物用光學顯微鏡鏡檢，COD、TN 和TP 均采用分光光度法測定，MLSS 和MLVSS 用重量法測定［6］。

2 結果與討論

2.1 活性污泥性能的變化

實驗歷時44 d，系統(tǒng)MLSS、MLVSS 和SVI 的變化情況見圖2。實驗分為A、B 和C 3 個階段:污泥培養(yǎng)階段(第1 ～19 d)、啟動階段(19 ～29 d)和運行階段(29 ～44 d)。

圖2 活性污泥性能的變化Fig.2 The variation of activated slduge performance

由圖2 可知，A 階段1#和2#的MLSS、MLVSS 和SVI 隨時間逐漸增加，第19 d，兩個反應器(1#和2#)MLSS、MLVSS 和SVI 分別為5 400 mg/L，2 850 mg/L，119 mL/g，3 580 mg/L，2 100 mg/L，92 mL/g。1#的MLSS 和MLVSS 增長速度比2#快，由于穩(wěn)定的好氧環(huán)境(1#)與厭氧、缺氧和好氧(2#)不斷交替變化的環(huán)境相比，更有利于微生物增殖。B 階段時，逐步提高進水量至有機負荷，F(xiàn)/M(有機負荷)從0.18 kg COD/(kg MLSS·d)提高至0.31 kg COD/(kg MLSS·d)，活性污泥快速增加，而進水量增加后，污泥濃度降低，但污泥總量增加。第29 d 時，兩個反應器(1#和2#)MLSS、MLVSS 分別為3 700 mg/L，2 030 mg/L 和3 520 mg/L，2 000 mg/L。C 階段時，反應器進入運行階段，受F/M 和DO 限制，MLSS 和MLVSS 分別在3 400～3 800 mg/L 和2 000 ～2 400 mg/L，MLSS 及MLVSS增加緩慢。B、C 階段，1#的SVI 一直增加至155 mL/g左右，2#的SVI 緩慢降低后趨于穩(wěn)定，維持在82 mL/g 左右。SVI 的巨大差異是由于活性污泥是一種種群豐富的微生物生態(tài)系統(tǒng)，活性污泥培養(yǎng)符合“選擇與適應”的原理，不同的培養(yǎng)條件會導致微生物的群落的不同，最終導致污泥的性能的不同［4，7-8］。

圖3 是污泥鏡檢照片。

圖3 C 階段污泥鏡檢照片(×400)Fig.3 Photos of sludge in C stage (×400)

由圖3 可知，1#絲狀菌菌絲伸出菌膠團外，將菌膠團串聯(lián)在一起，形成片狀污泥，微型動物以游泳型纖毛蟲、鐘蟲和少量輪蟲組成。2#污泥以菌膠團為主體，少量絲狀菌穿插其中，形成絮粒大、邊緣清淅、結構緊密、呈球狀的污泥，固著行纖毛蟲清晰可見。鏡檢結果表明，2#污泥比1#污泥更密實，絲狀菌菌絲更短，生物相更豐富，反映2#沉降性能更好。

2.2 對污染物(COD、TN 和TP)的去除效果

活性污泥在間歇式和連續(xù)式培養(yǎng)條件下培養(yǎng)19 d 后，用于A2/O 工藝運行，經過25 d 的運行，發(fā)現(xiàn)兩者對污染物(COD、TN 及TP)有較好的去除能力，見圖4。

圖4 活性污泥對污染物去除情況Fig.4 Effect of activated sludge on the pollutants removal a.COD;b.TN;c.TP

由圖4 可知，A 階段，活性污泥對COD、TN 和TP 的去除率逐漸增加，中間有波動;在B 和C 階段，污泥對COD、TN 和TP 的去除效果隨著運行時間逐漸增加至穩(wěn)定。污泥培養(yǎng)到第19 d，COD、TN 和TP的去除率分別為90%，60%和85%，表明污泥培養(yǎng)馴化完成。B 和C 階段，改變污泥負荷F/M:0.18 ～0.31 kg COD/(kg MLSS·d)，1#和2#反應器中污泥對COD 的去除效率分別為89.5%和91.2%，此時出水COD 分別為44.5，43.2 mg/L，說明分別以間歇式和連續(xù)式方式培養(yǎng)的污泥用于A2/O 工藝運行，對COD 均有高的去除率。1#和2#的TN、TP 的去除率分別為72%，87%和83%，92%，出水TN、TP分別為8.3 ～9.2，0.76 ～1.05，3.9 ～5.5，0.38 ～0.7 mg/L。兩個反應器對TN、TP 的去除率相差較大，2#的脫氮除磷效果更好。

在相同曝氣量和底物濃度的條件下，間歇式污泥培養(yǎng)會引入大量與硝化細菌競爭DO 和有機物的微生物，進而表現(xiàn)為間歇式培養(yǎng)的污泥脫氮除磷效果不如連續(xù)式培養(yǎng)得到的污泥。相同曝氣量條件下，1#和2#好氧池中DO 分別為1.4 ～2.2 mg/L 和2～2.8 mg/L，Rusulr 等［9］研究認為，好氧區(qū)DO 在1.5 ～2.5 mg/L 時，硝化細菌能快速完成硝化。吳昌永等［10］研究表明，DO 在1 ～4 mg/L 時，硝化效果隨DO 降低而降低。1#的脫氮效率低于2#，是由于DO 偏低，硝化不完全導致的。吳昌永等［10］研究也表明，DO ＜2 mg/L 的條件下運行A2/O，將導致除磷效率下降，本次實驗研究的結果與吳昌永等的研究結論相一致。

3 結論

(1)接種培養(yǎng)污泥的工藝條件對MLSS 和MLVSS 的增長速度有明顯影響，間歇式的污泥增長速度大約是連續(xù)式的2 倍，培養(yǎng)完成時，MLSS、MLVSS 分別為5 400，2 850，3 580，2 100 mg/L。

(2)A2/O 工藝運行表明，連續(xù)式工藝條件培養(yǎng)的污泥的沉降性能優(yōu)于間歇式，兩者SVI 相差近1倍，分別為82，155 mL/g。在除污效果上，兩種方式對COD、TN 和TP 都有良好的去除效果，但連續(xù)式脫氮除磷效果優(yōu)于間歇式，其中COD 的去除率分別為89.5%和91.2%，TN 去除率分別為72%，83%，TP 的去除率分別為87%和92%。結合間歇式和連續(xù)式的特點，先間歇后連續(xù)培養(yǎng)污泥能縮短污水廠的啟動時間，提高對污水中氮磷的去除效果。

［1］ Liu Yan，Cheng Xiang，Lun Xiaoxiu，et al.CH4emission and conversion from A2/O and SBR processes in fullscale wastewater treatment plants［J］.J Environ Sci，2014，26(1):224-230.

［2］ Huang Manhong，Li Yongmei，Gu Guowei，et al.Toxicity reduction of municipal wastewater by anaerobic-anoxicoxic process［J］.Biomed Environ Sci，2010，23:481-486.

［3］ 王榮昌，歐陽琛，司書鵬.改良型A2/O-MBR 工藝的反硝化除磷性能研究［J］.環(huán)境工程學報，2014，8(2):401-407.

［4］ 朱鐵群，李凱慧，張杰.活性污泥馴化的微生物生態(tài)學原理［J］.微生物學通報，2008，35(6):939-943.

［5］ Saito T，Brdjanovic D，van Loosd recht M C M.Effect of nitrite on phosphate uptake by phosphate accumulating organisms［J］.Water Res，2004，38(17):3760-3768.

［6］ 國家環(huán)境保護總局，水和廢水監(jiān)測分析方法編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法［M］.4 版.增補版.北京:中國環(huán)境科學出版社，2002.

［7］ 王偉，徐艷，侯昭牧，等.Ni2+對活性污泥活性及群落多樣性的影響［J］.環(huán)境工程學報，2014，8(1):138-143.

［8］ 于鳳慶，孫寶盛，陳誼，等.MBR 活性污泥培養(yǎng)馴化過程中生物多樣性研究［J］.環(huán)境科學學報，2012，32(9):2084-2090.

［9］ Rusul Naseer，Saad Abualhail，Lu Xiwu.Biological nutrient removal with limited organic matter using a novel anaerobic-anoxic/oxic multi-phased activated sludge process［J］.Saudi J Biol Sci，2013，20(1):11-21.

［10］吳昌永，彭永臻，王然登，等.溶解氧濃度對A2/O 工藝運行的影響［J］.中國給水排水，2012，28(3):5-9.