王凱軍：從好氧顆粒污泥發(fā)展看科研的基因和終極目標(biāo)是什么？

時間： 2019-08-09 17:29

來源： JIEI創(chuàng)新實驗室

作者：劉秋琳

好氧顆粒污泥的技術(shù)關(guān)鍵

雖然我國也在研究好氧顆粒污泥，卻并沒能很好掌握顆粒污泥的理論精髓。本次報告之前我特意把30年前與厭氧顆粒污泥相關(guān)的資料翻出來看，荷蘭當(dāng)時總結(jié)了一些經(jīng)驗。首先，當(dāng)時荷蘭就提出厭氧顆?；男纬刹粌H僅限于產(chǎn)甲烷微生物，與甲烷菌相類似的其他緩慢生長微生物中也可發(fā)生顆?；F(xiàn)象；其次，只要采用了合適的反應(yīng)器并以正確的方式運行，其他生物處理工藝也能形成顆粒污泥，其中升流式污泥床(USB)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有利于顆粒化過程；同時形成了一些重要的理論指導(dǎo)，如沖洗淘汰理論、“Spaghetti”理論以及動力學(xué)下的絲狀菌微生物競爭理論等。

認(rèn)真分析Mark研究組好氧顆粒污泥理論的形成過程，我們可以得到很多啟示。首先，在眾多因素中如何識別關(guān)鍵因素？對Mark組的成果研究發(fā)現(xiàn)，在他們前期發(fā)表的一些論文里主要以剪貼力為主，直到2004年提出了緩慢生長的細(xì)菌的觀點，同時提出碳、氮、磷的同步去除形成顆粒污泥核心等關(guān)鍵因素后，才進(jìn)入了正確軌道。他們最終提出了好氧顆粒污泥的“豐盛-饑餓”理論。

好氧顆粒污泥的“豐盛-饑餓”理論：

首先，采用升流式厭氧進(jìn)水（特點一、二），發(fā)展厭氧的聚磷菌使緩慢成長的細(xì)菌，形成一個核心（特點三）。厭氧是豐盛階段，有很多食物，好氧是饑餓階段；其次是快速沉淀的淘汰方式(特點四)_，有利于好氧顆粒污泥的成長。以上這四點就是Mark好氧顆粒污泥理論的核心，比較這些理論也就不難理解為什么全世界3000多篇文章、300多個研究機構(gòu)，卻只有荷蘭人成功了。

在此之前用過很多種方法培養(yǎng)都沒有成功，如體外純氧供氧，加大曝氣量的方式等等。成功培養(yǎng)出的好氧顆粒污泥，能夠同時取得碳、氮、磷的同步去除。關(guān)于這一條，國內(nèi)外的一些研究者并不掌握。荷蘭一家咨詢公司到巴西做項目，跟巴西工程師交流時聽到巴西工程師說他們國家并沒有除磷需求，所以要求顆粒污泥工藝不需要設(shè)計除磷階段。由此可見，他們并沒有體會到緩慢生長細(xì)菌形成了顆粒污泥的核心這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以緩慢生長細(xì)菌為核心的好氧顆粒污泥形成之后非常穩(wěn)定，拿出來1-2個月都不會解體。如果以其他方式培養(yǎng)顆粒污泥，不到一個星期污泥就會解體。所以，一個好的理論指導(dǎo)很快發(fā)展成功了好氧顆粒污泥。如果說厭氧顆粒污泥是荷蘭人發(fā)明的是偶然（此前美國McCarty厭氧濾池也實現(xiàn)了顆粒污泥）；厭氧氨氧化顆粒的橘紅色是天生的荷蘭色也是荷蘭學(xué)者的戲謔之說；那么，好氧顆粒污泥則是歷史的必然?？赡茴w粒污泥真的特別鐘愛荷蘭人吧。對比荷蘭Lettinga教授提出的厭氧顆粒污泥培養(yǎng)的指導(dǎo)原則和荷蘭Delft大學(xué)Mark教授提出的好氧顆粒污泥“豐盛-饑餓”理論，我們不得不感嘆：科學(xué)技術(shù)也是有基因和傳承的。

總結(jié)來看，培養(yǎng)生長緩慢的微生物是核心環(huán)節(jié)，加上合適的生長形式與正確的運行方式，并借助厭氧升流技術(shù)逐步增加負(fù)荷，同時增加產(chǎn)生的沖洗淘汰方式，就可以保持厭氧絲狀菌的競爭優(yōu)勢。

在文獻(xiàn)調(diào)研階段我們非常遺憾的發(fā)現(xiàn)，近幾年國內(nèi)與好氧顆粒污泥相關(guān)文章，“快速進(jìn)水”策略、好氧剪切力為主導(dǎo)的好氧顆粒污泥理論至今仍然是國內(nèi)的主導(dǎo)方法和理論，這可能也是我們沒有解決好氧顆粒污泥應(yīng)用問題的原因所在。

編輯：趙凡

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