凌琪，刘明亮，伍昌年，张贤芳，唐玉朝，潘法康，曾麒峰，方涛，赵秋燕，鲍超

(安徽建筑大学 水污染控制与废水资源化实验室 安徽省重点实验室，安徽 合肥 230601)

A2/O 工艺是典型的活性污泥法工艺，具有同步脱氮除磷、结构简单、总水力停留时间短、运行费用低和不易产生污泥膨胀等特点，广泛应用于城市污水处理［1-3］。活性污泥性能会直接影响A2/O 工艺脱氮除磷的效果和降解有机物的能力，是A2/O 工艺稳定高效运行的关键。目前活性污泥培养分为自然培养和接种培养，自然培养所需时间较长，不利于实际应用，接种培养是目前污水处理厂启动调试优先考虑的方法。

活性污泥是一种集复杂性与生物多样性于一体的微生物生态系统，接种培养条件会影响污泥性能和对污水的处理效果［4］。但工艺条件不同的接种培养污泥，对污泥性能及去除污水中的污染物效率的研究未见文献报道。

本文根据A2/O 工艺运行特点，分别采用间歇式和连续式培养污泥，对污泥培养至A2/O 工艺运行的全过程进行比较，考察污泥性能(MLSS、MLVSS、SV30和微生物相)和对污染物(COD、TN 和TP)的去除效能，以期为实际应用提供指导。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

氯化铵、碳酸氢钠、磷酸二氢钾、六水氯化镁、二水氯化钙、五水硫酸铜、硼酸、七水硫酸亚铁、六水二氯化钴、四水氯化锰等均为分析纯;蔗糖，市售;模拟污水，水质(mg/L)COD 300 ～550，NH3-N 26 ～35，TP 5.4 ～6.5，MgSO4·7H2O 180，CaCl2·2H2O 14，NaHCO3适 量，pH 6.8 ～8.5，微 量 元 素 混 合 液0.3 mL/L［5］;接种污泥，取自合肥某污水厂好氧池，污泥浓度(MLSS)为5 400 mg/L，SV30为32%，污泥活性良好，含有大量钟虫、线虫和少量轮虫。

HACH HQ 30d 溶氧仪;PHS-3C 型pH 计;XSP-2008CA 光学显微镜;T6 新世纪紫外可见分光光度计;TU1901 双光束紫外可见分光光度计;MS104S 电子天平。

1.2 实验方法

实验装置见图1，由水箱、厌氧池、缺氧池、好氧池和沉淀池组成，属于常规的A2/O 工艺。反应器总有效容积120 L，厌氧池、缺氧池、好氧池的容积比为1 ∶1 ∶2，沉淀池的容积为36 L。缺氧池和好氧池安装曝气装置供氧，厌氧池和缺氧池安装搅拌装置混合液体。

图1 实验装置图Fig.1 Digram of experimental setup

采用两套相同的装置进行实验，分别编号为1#(间歇式)和2#(连续式)，向两个反应器好氧池中各加入15 L 经过1 d 闷曝后的污泥接种。1#反应器加入污水至60 L，按照进水、曝气、静沉和排水(排出体积为好氧池有效容积的1/3)的过程运行，培养的污泥将用于A2/O 工艺运行。2#反应器加入污水至60 L 处，通过蠕动泵对泥水混合液进行分配，好氧池保留30 L 的混合液，连续进出水，按照A2/O 工艺运行。污泥培养完成后，逐渐增加污水处理量，直至满负荷运行。A2/O 工艺运行参数如下:总HRT 为12 h，厌氧池、缺氧池和好氧池水力停留时间比为1∶1 ∶2，污泥回流比为60%，硝化液回流比200%。

1.3 分析方法

溶解氧用溶氧仪测定，pH 用pH 计测定，微生物用光学显微镜镜检，COD、TN 和TP 均采用分光光度法测定，MLSS 和MLVSS 用重量法测定［6］。

2 结果与讨论

2.1 活性污泥性能的变化

实验历时44 d，系统MLSS、MLVSS 和SVI 的变化情况见图2。实验分为A、B 和C 3 个阶段:污泥培养阶段(第1 ～19 d)、启动阶段(19 ～29 d)和运行阶段(29 ～44 d)。

图2 活性污泥性能的变化Fig.2 The variation of activated slduge performance

由图2 可知，A 阶段1#和2#的MLSS、MLVSS 和SVI 随时间逐渐增加，第19 d，两个反应器(1#和2#)MLSS、MLVSS 和SVI 分别为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 增长速度比2#快，由于稳定的好氧环境(1#)与厌氧、缺氧和好氧(2#)不断交替变化的环境相比，更有利于微生物增殖。B 阶段时，逐步提高进水量至有机负荷，F/M(有机负荷)从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，而进水量增加后，污泥浓度降低，但污泥总量增加。第29 d 时，两个反应器(1#和2#)MLSS、MLVSS 分别为3 700 mg/L，2 030 mg/L 和3 520 mg/L，2 000 mg/L。C 阶段时，反应器进入运行阶段，受F/M 和DO 限制，MLSS 和MLVSS 分别在3 400～3 800 mg/L 和2 000 ～2 400 mg/L，MLSS 及MLVSS增加缓慢。B、C 阶段，1#的SVI 一直增加至155 mL/g左右，2#的SVI 缓慢降低后趋于稳定，维持在82 mL/g 左右。SVI 的巨大差异是由于活性污泥是一种种群丰富的微生物生态系统，活性污泥培养符合“选择与适应”的原理，不同的培养条件会导致微生物的群落的不同，最终导致污泥的性能的不同［4，7-8］。

图3 是污泥镜检照片。

图3 C 阶段污泥镜检照片(×400)Fig.3 Photos of sludge in C stage (×400)

由图3 可知，1#丝状菌菌丝伸出菌胶团外，将菌胶团串联在一起，形成片状污泥，微型动物以游泳型纤毛虫、钟虫和少量轮虫组成。2#污泥以菌胶团为主体，少量丝状菌穿插其中，形成絮粒大、边缘清淅、结构紧密、呈球状的污泥，固着行纤毛虫清晰可见。镜检结果表明，2#污泥比1#污泥更密实，丝状菌菌丝更短，生物相更丰富，反映2#沉降性能更好。

2.2 对污染物(COD、TN 和TP)的去除效果

活性污泥在间歇式和连续式培养条件下培养19 d 后，用于A2/O 工艺运行，经过25 d 的运行，发现两者对污染物(COD、TN 及TP)有较好的去除能力，见图4。

图4 活性污泥对污染物去除情况Fig.4 Effect of activated sludge on the pollutants removal a.COD;b.TN;c.TP

由图4 可知，A 阶段，活性污泥对COD、TN 和TP 的去除率逐渐增加，中间有波动;在B 和C 阶段，污泥对COD、TN 和TP 的去除效果随着运行时间逐渐增加至稳定。污泥培养到第19 d，COD、TN 和TP的去除率分别为90%，60%和85%，表明污泥培养驯化完成。B 和C 阶段，改变污泥负荷F/M:0.18 ～0.31 kg COD/(kg MLSS·d)，1#和2#反应器中污泥对COD 的去除效率分别为89.5%和91.2%，此时出水COD 分别为44.5，43.2 mg/L，说明分别以间歇式和连续式方式培养的污泥用于A2/O 工艺运行，对COD 均有高的去除率。1#和2#的TN、TP 的去除率分别为72%，87%和83%，92%，出水TN、TP分别为8.3 ～9.2，0.76 ～1.05，3.9 ～5.5，0.38 ～0.7 mg/L。两个反应器对TN、TP 的去除率相差较大，2#的脱氮除磷效果更好。

在相同曝气量和底物浓度的条件下，间歇式污泥培养会引入大量与硝化细菌竞争DO 和有机物的微生物，进而表现为间歇式培养的污泥脱氮除磷效果不如连续式培养得到的污泥。相同曝气量条件下，1#和2#好氧池中DO 分别为1.4 ～2.2 mg/L 和2～2.8 mg/L，Rusulr 等［9］研究认为，好氧区DO 在1.5 ～2.5 mg/L 时，硝化细菌能快速完成硝化。吴昌永等［10］研究表明，DO 在1 ～4 mg/L 时，硝化效果随DO 降低而降低。1#的脱氮效率低于2#，是由于DO 偏低，硝化不完全导致的。吴昌永等［10］研究也表明，DO ＜2 mg/L 的条件下运行A2/O，将导致除磷效率下降，本次实验研究的结果与吴昌永等的研究结论相一致。

3 结论

(1)接种培养污泥的工艺条件对MLSS 和MLVSS 的增长速度有明显影响，间歇式的污泥增长速度大约是连续式的2 倍，培养完成时，MLSS、MLVSS 分别为5 400，2 850，3 580，2 100 mg/L。

(2)A2/O 工艺运行表明，连续式工艺条件培养的污泥的沉降性能优于间歇式，两者SVI 相差近1倍，分别为82，155 mL/g。在除污效果上，两种方式对COD、TN 和TP 都有良好的去除效果，但连续式脱氮除磷效果优于间歇式，其中COD 的去除率分别为89.5%和91.2%，TN 去除率分别为72%，83%，TP 的去除率分别为87%和92%。结合间歇式和连续式的特点，先间歇后连续培养污泥能缩短污水厂的启动时间，提高对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］ 王荣昌，欧阳琛，司书鹏.改良型A2/O-MBR 工艺的反硝化除磷性能研究［J］.环境工程学报，2014，8(2):401-407.

［4］ 朱铁群，李凯慧，张杰.活性污泥驯化的微生物生态学原理［J］.微生物学通报，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］ 国家环境保护总局，水和废水监测分析方法编委会.水和废水监测分析方法［M］.4 版.增补版.北京:中国环境科学出版社，2002.

［7］ 王伟，徐艳，侯昭牧，等.Ni2+对活性污泥活性及群落多样性的影响［J］.环境工程学报，2014，8(1):138-143.

［8］ 于凤庆，孙宝盛，陈谊，等.MBR 活性污泥培养驯化过程中生物多样性研究［J］.环境科学学报，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］吴昌永，彭永臻，王然登，等.溶解氧浓度对A2/O 工艺运行的影响［J］.中国给水排水，2012，28(3):5-9.