·1382 工程科学学报，第42卷，第10期 high activity,good sludge settling performance,and vigorous growth of microorganisms.Therefore,SBR is expected to discharge aged particles,control the quality proportion of granular sludge >75%,and maintain the required proportion of flocculent sludge and granular sludge of 10%-25%.At the same time,the particle size range is controlled at 0.45-3.00 mm.Two way sludge discharge is used to remove particles larger than 3.0 mm together with excess flocculent sludge.The reactor has excellent organic matter removal performance.It can realize the long-term stable operation,effectively remove the granular sludge,and solve the problem of granular sludge disintegration. KEY WORDS tomato paste processing wastewater;aerobic granular sludge:flocculent sludge;mixed sludge:degradation efficiency 好氧颗粒污泥(Aerobic granular sludge,AGS) 1试验材料及方法 作为普通活性污泥中微生物自凝聚的一种特殊形 1.1试验装置、接种污泥及试验方法 式，具有沉降性能好，抗冲击负荷能力和去污能力 强等优点山.目前，对AGS的研究主要集中在2个 以人工模拟番茄酱加工废水为培养基质，在SBR 方面：一是颗粒污泥的物理、化学和生物特性，二 反应器中运行周期包括进水、曝气、沉降和出水 是影响制粒时间及稳定特性的工艺参数和环境条 4个阶段，共240mim山.前期试验接种污泥来自番 件近些年，有很多学者开始研究颗粒污泥微生 茄酱厂二沉池絮体污泥，平均粒径小于20um,在 物的演替作用，并取得了一定的进展，但在实际 SBR反应器中培养好氧颗粒污泥的试验持续进行 的好氧颗粒污泥处理系统中絮体污泥的存在不容 了180d,直至系统解体2沉降时间由初始的30min 忽视，颗粒污泥系统实际上是一个“双泥”混合系 逐渐调整至5min,相应地逐渐增加曝气时间 统可，在运行过程的延续中，颗粒化过程的实质是 后续试验的接种污泥为絮体污泥和颗粒污 系统产生的絮体污泥不断向颗粒污泥转化，从而 泥，均来自SBR反应器)试验分为A、B、C三组 使颗粒污泥的粒径不断变大的过程两种污泥的 进行，每组又分三批作为对照试验，每批的三组试 质量分数处于动态变化中，且影响着系统的除污 验结果的平均值作为本试验结果.试验采用1000mL 效能冈研究絮体污泥与颗粒污泥的最佳质量分 的锥形瓶作为反应器模型（实验组数较多，便于操 数，可以为系统的运行控制提供参考 作)，执行SBR工艺的序批运行模式，进水l0min、 在颗粒污泥形成过程中，宏观上絮体污泥始 曝气213min、沉降15min和出水2min,此为一个 终存在并影响颗粒化过程的进行，由于颗粒污泥 周期，共240min.溶解氧(D0)由曝气泵输入的空 和絮体污泥传质、扩散和微生物数量的不同，两者 气提供，维持在约8mgL.pH值在7.3~7.8之 存在利用营养物质的竞争关系).大多数研究者在 间.温度在15~22℃之间.颗粒污泥的来源：先用 培养颗粒污泥时，都没有将颗粒污泥培养到彻底 清水冲洗SBR反应器培养的沉淀污泥，排出上清 解体，但颗粒污泥解体依然是技术应用存在的致 液保留沉淀污泥，再用0.45mm至3mm孔径的标 命问题.随着颗粒污泥泥龄和粒径增加到一定程 准筛筛分出足够的颗粒污泥.取0.45mm孔径的 度，大颗粒污泥由于受到营养物质传质受限而率 标准筛筛分出絮体污泥，按照试验设计的比例进 先解体，导致系统的水质恶化四因此，运行中有 行混合.试验按照絮体污泥和颗粒污泥的不同体 必要将大颗粒的颗粒污泥在解体前排出系统，保 积占比进行.颗粒污泥粒径为0.45~3mm之间. 持一定量的絮体污泥作为形成颗粒污泥的“后 粒径小于0.45mm的为絮体污泥.污泥总体积占 援”，若絮体污泥和颗粒污泥能够达到一个动态平 反应器有效体积的30%不变，絮体污泥与颗粒污 衡，老化的颗粒污泥排出反应池，新生的污泥重新 泥湿体积占比如表1所示 颗粒化，如此循环更替，那么有望实现颗粒污泥的 1.2试验进水 长期稳定运行且不存在颗粒污泥解体问题本 污水处理对象为番茄酱加工废水，进水水质 研究以番茄酱加工废水为培养基质，以SBR 为人工模拟番茄酱加工废水，以番茄鲜果为原材 (Sequencing batch reactor)反应器的运行模式探讨颗 料榨汁提供碳源，COD浓度为1000~1300mgL, 粒化过程中的颗粒污泥粒径变化和对化学需氧量 N、P元素由NH,CI和Na2HPO4提供，质量浓度分 (COD)、N、P的去除能力的影响；并分析颗粒污 别为50mgL和10mgL.pH值采用无水碳酸 泥和絮体污泥以不同比例共存时对番茄酱加工废 钠(Na2CO3)调节，PH值在7.3~7.8之间.常量元 水的降解能力和混合污泥系统的污泥最佳比例 素和微量元素成分和浓度参照表2high activity, good sludge settling performance, and vigorous growth of microorganisms. Therefore, SBR is expected to discharge aged particles, control the quality proportion of granular sludge ≥75%, and maintain the required proportion of flocculent sludge and granular sludge of 10%–25%. At the same time, the particle size range is controlled at 0.45 –3.00 mm. Two way sludge discharge is used to remove  particles  larger  than  3.0  mm  together  with  excess  flocculent  sludge.  The  reactor  has  excellent  organic  matter  removal performance. It can realize the long-term stable operation, effectively remove the granular sludge, and solve the problem of granular sludge disintegration. KEY WORDS    tomato paste processing wastewater；aerobic granular sludge；flocculent sludge；mixed sludge；degradation efficiency 好氧颗粒污泥（Aerobic granular sludge, AGS） 作为普通活性污泥中微生物自凝聚的一种特殊形 式，具有沉降性能好，抗冲击负荷能力和去污能力 强等优点[1] . 目前，对 AGS 的研究主要集中在 2 个 方面：一是颗粒污泥的物理、化学和生物特性，二 是影响制粒时间及稳定特性的工艺参数和环境条 件[2] . 近些年，有很多学者开始研究颗粒污泥微生 物的演替作用，并取得了一定的进展[3−4] ，但在实际 的好氧颗粒污泥处理系统中絮体污泥的存在不容 忽视，颗粒污泥系统实际上是一个“双泥”混合系 统[5] ，在运行过程的延续中，颗粒化过程的实质是 系统产生的絮体污泥不断向颗粒污泥转化，从而 使颗粒污泥的粒径不断变大的过程[6] . 两种污泥的 质量分数处于动态变化中，且影响着系统的除污 效能[7] . 研究絮体污泥与颗粒污泥的最佳质量分 数，可以为系统的运行控制提供参考. 在颗粒污泥形成过程中，宏观上絮体污泥始 终存在并影响颗粒化过程的进行，由于颗粒污泥 和絮体污泥传质、扩散和微生物数量的不同，两者 存在利用营养物质的竞争关系[8] . 大多数研究者在 培养颗粒污泥时，都没有将颗粒污泥培养到彻底 解体，但颗粒污泥解体依然是技术应用存在的致 命问题. 随着颗粒污泥泥龄和粒径增加到一定程 度，大颗粒污泥由于受到营养物质传质受限而率 先解体，导致系统的水质恶化[9] . 因此，运行中有 必要将大颗粒的颗粒污泥在解体前排出系统，保 持一定量的絮体污泥作为形成颗粒污泥的“后 援”，若絮体污泥和颗粒污泥能够达到一个动态平 衡，老化的颗粒污泥排出反应池，新生的污泥重新 颗粒化，如此循环更替，那么有望实现颗粒污泥的 长期稳定运行且不存在颗粒污泥解体问题[10] . 本 研 究 以 番 茄 酱 加 工 废 水 为 培 养 基 质 ， 以 SBR （Sequencing batch reactor）反应器的运行模式探讨颗 粒化过程中的颗粒污泥粒径变化和对化学需氧量 （COD）、N、P 的去除能力的影响；并分析颗粒污 泥和絮体污泥以不同比例共存时对番茄酱加工废 水的降解能力和混合污泥系统的污泥最佳比例. 1    试验材料及方法 1.1    试验装置、接种污泥及试验方法 以人工模拟番茄酱加工废水为培养基质，在 SBR 反应器中运行周期包括进水、曝气、沉降和出水 4 个阶段，共 240 min[11] . 前期试验接种污泥来自番 茄酱厂二沉池絮体污泥，平均粒径小于 20 μm，在 SBR 反应器中培养好氧颗粒污泥的试验持续进行 了 180 d，直至系统解体[12] . 沉降时间由初始的 30 min 逐渐调整至 5 min，相应地逐渐增加曝气时间. 后续试验的接种污泥为絮体污泥和颗粒污 泥，均来自 SBR 反应器[13] . 试验分为 A、B、C 三组 进行，每组又分三批作为对照试验，每批的三组试 验结果的平均值作为本试验结果. 试验采用 1000 mL 的锥形瓶作为反应器模型（实验组数较多，便于操 作），执行 SBR 工艺的序批运行模式，进水 10 min、 曝气 213 min、沉降 15 min 和出水 2 min，此为一个 周期，共 240 min. 溶解氧（DO）由曝气泵输入的空 气提供，维持在约 8 mg·L−1 . pH 值在 7.3～7.8 之 间，温度在 15～22 ℃ 之间. 颗粒污泥的来源：先用 清水冲洗 SBR 反应器培养的沉淀污泥，排出上清 液保留沉淀污泥，再用 0.45 mm 至 3 mm 孔径的标 准筛筛分出足够的颗粒污泥. 取 0.45 mm 孔径的 标准筛筛分出絮体污泥，按照试验设计的比例进 行混合. 试验按照絮体污泥和颗粒污泥的不同体 积占比进行. 颗粒污泥粒径为 0.45～3 mm 之间， 粒径小于 0.45 mm 的为絮体污泥. 污泥总体积占 反应器有效体积的 30% 不变，絮体污泥与颗粒污 泥湿体积占比如表 1 所示. 1.2    试验进水 污水处理对象为番茄酱加工废水，进水水质 为人工模拟番茄酱加工废水. 以番茄鲜果为原材 料榨汁提供碳源，COD 浓度为 1000～1300 mg·L−1 ， N、P 元素由 NH4Cl 和 Na2HPO4 提供，质量浓度分 别为 50 mg·L−1 和 10 mg·L−1 . pH 值采用无水碳酸 钠（Na2CO3）调节，PH 值在 7.3～7.8 之间. 常量元 素和微量元素成分和浓度参照表 2 [14] . · 1382 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期