水青腾飞 |【科技讲堂】刘喆：好氧颗粒污泥概述

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9月20日，“水青腾飞”项目承担人、西安建筑科技大学刘喆教授受邀在上海城投水务集团科技讲堂做了题为《好氧颗粒污泥概述》的报告。本次会议以线上形式举办。

报告背景

好氧颗粒污泥与普通活性污泥相比，具有占地面积小、不易污泥膨胀、抗冲击能力强和集脱氮除磷功能于一体等特点，国际旗舰期刊Science两次撰文赞誉其在污水处理和资源回收、污水处理厂升级改造中的巨大潜力。在当前双碳背景和污水减污降碳协同增效需求引领下，好氧颗粒污泥因其高效、低碳优势为污水处理过程节能降碳、污水资源化以及未来绿色低碳污水处理标杆厂建设提供了重要的选项，该技术受到也值得受到学界和产业界的（重新）广泛关注。

鉴于科研人员与产业应用之间存在脱节，理论体系与工程经验未形成良好结合和有效互补。作为主要报道市政给排水、工业水处理与水环境领域相关技术与工程案例的国内科技核心期刊，《净水技术》一直注重对水处理技术的工程应用及技术推广，并对好氧颗粒污泥技术在国内外的研究进展与工程实践案例十分关注，并发布“水青腾飞”项目。AGS造粒师公众号成员刘喆博士、何秋来博士和刘俊博士长期关注AGS技术发展，三人组建了调研小组与《净水技术》合作，初步完成了好氧颗粒污泥国内外研究进展与工程实践的调研报告，以期助力好氧颗粒污泥技术在国内的发展与工程实践。

报告摘要

本次报告中，刘喆教授围绕“水青腾飞”项目研究成果，分别从好氧颗粒污泥的基本概念、好氧颗粒污泥的研究与应用、国内外工程实例分析进行了详细的分享。

1 好氧颗粒污泥的基本概念

好氧颗粒污泥（Aerobic Granular Sludge,AGS）是一种在好氧条件下形成的颗粒状生物污泥，颗粒直径在0.5~5毫米之间，AGS内部的微生物由活性菌、细菌和真菌组成，是通过自聚集形成的多层次结构。AGS具有沉降速率快、平均粒径大、单位体积污泥生物量浓度高、颗粒内部存在氧气传质限制等优异特性。同时，进水基质、环境影响因素、操作条件对好氧颗粒污泥的影响较大。关于好氧颗粒污泥形成机理目前有诱导核假说、微生物自凝聚假说、选择压驱动假说、丝状菌假说、胞外聚合物假说、吉布斯自由能假说等。

图1 好氧颗粒污泥的研究与试验时间轴

2 好氧颗粒污泥的研究与应用

2.1 去除污水中的氮和磷

好氧颗粒污泥发生同步硝化反硝化，耦合反应更加高效节能。厌氧（无氧、无硝酸盐）条件下：EPS生成，伴随底物降解与发酵过程，生成氨基酸和VFA等小分子物质；PAOs和GAOs发挥代谢作用。好氧（有氧）或缺氧（有硝酸盐）条件下：捕食和裂解、途径相似的底物降解；硝化和反硝化脱氮，聚磷菌除磷。

2.2 高盐废水的处理

利用活性污泥法处理含盐废水时，盐度胁迫下：（1）硝化细菌和异养菌的活性均受到明显抑制，硝化速率下降30%~50%，颗粒污泥则基本不受影响；（2）对COD和氨氮的去除负荷明显减少；（3）进行盐度驯化时，较其他驯化时间增加了1倍，而好氧颗粒污泥基本不受影响；（4）含盐废水水质波动较大，活性污泥法耐冲击能力差，好氧颗粒污泥生物活性相对稳定，不会出现污泥解絮现象。综上，盐胁迫下AGS系统能够表现出良好的耐冲击能力并保持稳定运行；对氨氮和COD具有满足标准去除效果。

2.3 高浓度有机废水的处理

高浓度有机废水通常是指COD浓度大于2000mg/L的废水。普通活性污泥在处理高浓度有机废水时受水质冲击大、去除率低，难以满足处理要求；AGS工艺和AGS-SBR工艺在处理石油废水和石化废水方面表现出色，具有高效、稳定、环保等优点，为解决废水问题提供了有力的支持！

2.4 有毒/难降解有机废水的处理

AGS具有致密的结构、较高的生物活性和稳定的微环境。多种细菌通过共代谢作用可以分解难降解的有机物。

2.5 菌藻好氧颗粒污泥（ABGS）

通过在好氧颗粒污泥系统中引入菌藻互作概念构建而成的菌藻好氧颗粒污泥系统，有望通过细菌和藻类之间的气体交换作用，减少额外的机械氧气供应，其形成过程依赖于水力剪切力、细菌与藻类的共生作用、多层结构的形成以及EPS的增加。

2.6 菌丝球好氧颗粒污泥

与好/厌氧颗粒污泥相似，菌丝球也是一种微生物颗粒，即微生物在适当的条件下，会相互团聚形成一种体积较大且致密的微生物聚集体。不同于好/厌氧颗粒污泥，菌丝球是丝状真菌的一种特殊发酵形态，是由单一菌种凝聚而成的。

3 国内外工程案例分析

介绍了南非Gansbaai市政污水厂、美国Wolf Greek污水处理厂、荷兰Epe污水处理厂、荷兰Utrecht污水处理厂、瑞士Glarnerland污水厂、美国科罗拉多州JD再生水厂、浙江龙游县城南工业污水处理厂、浙江盐仓污水处理厂等10余个国内外应用AGS工艺的工程案例。

报告结束后，刘喆教授还与参会人员进行了互动交流。

专家简介

刘喆，男，九三学社社员，西安建筑科技大学环境与市政工程学院教授，博士生导师，院长助理，陕西省“高层次人才特殊支持计划-青年拔尖人才”，陕西省青年科技新星，西安建筑科技大学优秀青年学者。研究领域为污水生物处理及资源化利用、煤化工废水无害化处理与资源回收、新型环境功能材料开发。近 3 年发表科研论文近 20 篇，其中 10 余篇发表在SCI检索的国际期刊。目前主持国家自然科学基金 2 项，陕西省自然科学基金 2 项，中国博士后科学基金 1 项，参与国家科技部“惠民计划”子项目 1 项，获得陕西省高等学校科学技术奖2 项，陕西省高校科协青年人才托举计划，校优秀博士学位论文获得者。国际水协中国青年委员会委员，陕西省生态协会会员，陕西省微生物学会会员，《Water Research》、《Bioresource Technology》、《Journal of water process engineering》等国际期刊审稿人。

关于水青腾飞

“水青腾飞”项目是由上海《净水技术》杂志社设立，以服务我国城镇供排水行业技术工艺发展为目标，同时服务《净水技术》青年编辑委员会和我国广大城镇供排水行业青年科研和技术人员个人成长需要的项目计划。“水青腾飞”项目自2023年启动，不定期发布批次项目申报通知，由上海《净水技术》杂志社提供项目研究资金资助，邀请《净水技术》青年编委牵头的研究团队参与相关课题项目的研究，形成具有行业指导性、借鉴性的专题技术报告，并拟通过《净水技术》期刊华东地区优秀栏目“大家之言”、专题线上报告会等方式发布宣传，以期为行业的发展提供推动力。

欢迎更多的企业、科研院所、高校参与到水青腾飞项目中。

项目联系方式

联系人：李佳佳

电话：13661654179

邮箱：ljj@jsjs.net.cn

关于《净水技术》

《净水技术》创刊于 1982年，由上海市科学技术协会主管，上海市净水技术学会和上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司联合主办，上海市政工程设计研究总院(集团) 有限公司和同济大学环境科学与工程学院提供学术支持的中国科技核心期刊，华东地区优秀期刊。《净水技术》2023年复合影响因子为1.348，综合影响因子为0.875。

排版：李佳佳

校对：李佳佳

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