Page 179 - 《精细化工》2020年第2期

第 2 期 王维红，等: 粒径对番茄酱废水好氧颗粒污泥性能的影响 ·381·

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1.6~2.0 mm granular sludge had the best degradation effect on NH 4 -N and PO 4 -P, with the removal rates
3–
of 92.7% and 99.2%, respectively. The removal effect of 0.45~1.00 mm granular sludge on PO 4 -P was
69.5%.
Key words: tomato paste processing wastewater; aerobic granular sludge; granular size; biodegradability of
organic matter; water treatment technology

传统活性污泥法污水处理技术是利用絮体状的 构、颗粒中好氧区和缺氧区大小影响显著。其中，
活性污泥所含有的微生物菌团分解水中的有机物。 粒径在 1.25~1.60 mm 的颗粒分形维数最高，较为致
而颗粒污泥技术中，污泥由絮体状变为颗粒状，微 密。最小粒径（d<0.30 mm）颗粒污泥的分形维数
生物菌团被包裹在颗粒中。相比之下，颗粒污泥降 最低，较为疏松。AN 等 [10] 以葡萄糖为基质培养
解有机物效能大大提高，好氧颗粒污泥（AGS）技 AGS ，通过 对粒径分别 为 0.5~1.0 、 1.0~1.5 和
术因其卓越的同步脱氮除磷和降解效果，且具有含 >1.5 mm 的颗粒进行活性研究发现，1.0~1.5 mm 的
水率低、耐冲击负荷强、沉降性能好、可处理高浓 颗粒对总氮（TN）的去除效率最高，活性最强。
度难降解废水等优势，成为国内外废水生物处理领 邓红娜 [11] 研究了 AGS 处理含磺胺甲唑污水的效
域的研究热点之一 [1-3] 。但是 AGS 的不稳定性限制 能。黄锐 [12] 培养 AGS 处理含油废水，表明不同基
了该技术的广泛发展与应用。不同方式下培养的 质和反应器下的 AGS 粒径与生物活性之间具有差
[4]
AGS 外观形态和降解性能存在较大差异 。目前， 异性。WANG 等 [13] 研究了不同碳源（甲醇、淀粉
关于 AGS 形成和稳定性的研究主要集中在运行条 和蔗糖）下，AGS 中微生物群落的多样性，优势菌
件的优化以及抑制颗粒内部厌氧菌或缺氧菌的活性 群变化表明，细菌群落的形成是由碳源决定的。可
[5]
等方面 ，考虑到厌氧或缺氧区的微生物活性与溶 见，不同碳源影响了污泥的形态、粒径、沉降性能
解氧（DO）和基质的传递有关，而颗粒污泥粒径的 和去除率及 AGS 中微生物群落的多样性。同一基
大小影响着 DO 和基质传递阻力，且密实度大小与 质的污水中形成的颗粒污泥在其稳定存活期内粒
污泥的沉降性能优劣有显著相关性，所以颗粒的粒 径不断增大，不同粒径占优势的阶段，其污泥特性
径、密实度更受关注。同时，颗粒粒径直接影响颗 和去污能力不同，粒径与污染物降解效能之间有一
粒内部微生物种群分布及协同与竞争优劣关系，从 定的关联性。
而决定了出水效果。 新疆作为世界三大番茄产区之一，番茄酱加工
研究发现，颗粒污泥的培养和颗粒形成及稳定 期间产生大量高浓度有机废水带来的环境问题不容
维持具有一定的条件，不同性质的污水作为处理基 小觑。本文以番茄酱加工废水为基质，在 SBR 反应
质，培养的颗粒污泥形态大小及性能都有所不同， 器里成功培养的同步脱氮除磷 AGS，粒径范围在
AGS 粒径的大小对系统维持稳定的生物量具有重 0.45~11.00 mm，实验持续时间达 185 d，再从番茄
[6]
要意义 。颗粒粒径过大，DO 及基质传递受阻， 酱废水培养的颗粒污泥中筛分出 4 种粒径范围的颗
颗粒内部缺乏营养物质从而导致微生物死亡，造成 粒进行同步序批式实验，通过研究系统中筛选的不
颗粒解体，系统崩溃；粒径太小，沉降性能差，易 同粒径颗粒的形态、理化性能和微生物分布情况及
被排出反应器，且颗粒结构不能形成厌氧区或缺氧 废水降解能力，探讨粒径大小对系统的稳定性和处
区，所含的微生物种类减少，影响对废水的处理效 理效果的影响，为推进 AGS 技术在处理食品加工类
[7]
果。李晓霜 在研究垃圾渗滤液 AGS 的培养及特性 废水中的工程化应用提供理论依据。
时发现，粒径影响颗粒中好氧区域和缺氧区域大 1 实验部分
小，进而影响硝化和反硝化速率，直接影响系统脱
[8]
氮效率。李定昌等 在研究不同粒径成熟 AGS 理化 1.1 试剂与仪器
特性和蛋白质/多糖分布中发现，蛋白质类物质有利 磷酸盐缓冲液（PBS），BR，上海研生实业有限
于污泥颗粒化形成。不同粒径 AGS 的蛋白质/多糖 公司；氯化铵（NH 4 Cl）、磷酸氢二钠（Na 2 HPO 4 ）、
在大粒径颗粒（d>1.25 mm）内分布较多，1.6~2.0 mm 无水碳酸钠（Na 2 CO 3 ）、乙醇、乙酸异戊酯，分析
范围内达到最大，且在此范围内 AGS 的 30 min 污 纯，南京化学试剂股份有限公司；戊二醛（质量分
泥容积指数（SVI 30 ）值最低，认为 1.6~2.0 mm 是 数为 2.5%），上海釜诚生物科技有限公司。
[9]
AGS 的最优粒径。张树军等 利用 SEM 和分形计 DR6000型紫外-分光光度计，美国HACA公司；Stemi
盒维数计算表征不同粒径 AGS 的密实和规则程度。 508 型体视显微镜，德国 Carl Zeiss Jena 公司；JSM-
结果表明，粒径大小对污染物去除和微生物群落结 6510 型扫描电子显微镜（SEM），日本 JEOL 公司。