好氧顆粒污泥的形成及其影響因素

    好氧顆粒污泥是微生物在特定環境下自發凝聚、增殖而形成的生物顆粒，具有結構緊密、沉降性能好、耐沖擊能力強、能承受較高有機負荷的特點。顆粒污泥結構的特殊性還表現在，它能夠在1個顆粒內同時保持多種氧濃度環境與營養環境，顆粒特有的氧濃度梯度為各種微生物提供良好的生長條件，因而具有多種代謝活性，具有同步脫氮除磷的能力。同時其在處理高濃度有機廢水、難降解廢水、有毒廢水以及吸附重金屬等方面也具有獨特的優勢。目前好氧顆粒污泥是污水處理領域的研究熱點之一，在大量理論研究基礎上，研究者進行了好氧顆粒污泥處理實際污(廢)水的小試和中試，并取得較好的處理效果。

1 好氧顆粒污泥形成機制

顆粒污泥的形成過程因培養污泥的種類及研究方法的不同而有所差異，目前公認的模型包括以下4個步驟：

    (1)在重力、擴散力、熱力學作用力(如布朗運動)、細菌自身運動和水力剪切力等作用下，發生細菌間的相互碰撞以及細菌與固體表面的黏附，得到初始的顆粒晶核;

    (2)在生物作用力(如離子鍵、氫鍵、細胞膜粘連溶融等)、物理作用力(如疏水作用、表面張力、范德華力、吸附架橋等)和化學作用力等的作用下，細胞間或細胞與固體懸浮物之間的連接會更加穩定，因而使碰撞得到的微生物聚集顆粒晶核保持穩定并進一步形成微生物聚集體;

    (3)在微生物、微生物分泌胞外多聚物(EPS)、菌群的生長與優勢競爭等作用下，生物聚集體內的微生物持續重復生長、繁殖、聚集，逐漸形成初生顆粒污泥;

    (4)在水力剪切力的強化作用下，初生顆粒污泥形成穩定的三維空間結構。微生物自凝聚是顆粒污泥形成的步驟。聚合在一起的微生物在附著點分泌EPS并增殖使污泥生長，形成顆粒污泥。

2 好氧顆粒污泥形成與穩定的影響因素

2.1 水力剪切力

一般認為水力剪切力由機械攪拌或上升水流、氣流產生的液體流、空氣流和固相粒子間的摩擦引起，該剪切力的強度與好氧污泥顆?；^程密切相關。在較低的水力剪切力下形成的顆粒污泥結構松散多孔，粒徑較大，強度差;較高的水力剪切力作用下形成的顆粒污泥光滑穩定，結構密實，機械強度高;但過高的水力剪切力容易導致顆粒失穩解體。

2.2 碳源與有機負荷

好氧顆粒污泥可在各類基質中培養成功，但不同碳源培養的顆粒污泥結構以及微生物種類存在較大差異，對廢水的降解能力也有所不同。苯酚、葡萄糖、乙酸鈉、乙醇等人工模擬廢水以及土豆加工廢水、屠宰廢水、啤酒廢水等工業廢水和實際生活污水等基質均可成功培養顆粒污泥。有機負荷量的控制對能否成功培養出好氧顆粒污泥起到關鍵性作用。相對較高的有機負荷可以增強微生物的選擇壓，對顆粒污泥的形成有一定促進作用;但過低或過高的有機負荷均容易發生絲狀菌膨脹，不利于污泥顆?；?/u>;過高的有機負荷還容易導致細菌生長過程中生成過量的胞外多聚物，附著于絮體或顆粒的表面，使污泥沉降性能惡化。