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有很多讀者在后臺問我，普通運行的污水廠要怎么對聚糖菌GAO進行監(jiān)測，并采取相應(yīng)的措施來降低聚糖菌在夏季高溫期間對生物除磷的影響呢？這周我們就圍繞這個話題繼續(xù)展開討論。
一 污水廠內(nèi)如何進行GAO的測定
在污水處理廠的實際運行中，不太可能有條件做昂貴的基因測序(如FISH或qPCR)，但是可以通過化驗室的日常監(jiān)測的水質(zhì)指標和指標降解的變化值來進行判斷，這是污水廠內(nèi)比較有效而且適用的診斷法。
結(jié)合GAO和PAO的生物機理，利用污水廠內(nèi)可以具備的化驗?zāi)芰ΓO(shè)計出針對GAO存在的化驗方法，來確定生化系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)的GAO是否已經(jīng)過多，影響PAO的除磷功能。
1、厭氧釋磷與碳源吸收比值（）
這是日常監(jiān)測中最實用、成本最低的診斷指標。由于PAO吸收碳源必須排磷，而GAO吸收碳源“只吃不排”，通過計算兩者的比例，能直接看出碳源被誰搶走了。
a.化驗方法
分別采集厭氧段起點(進水與回流污泥充分混合后)和厭氧段終點(進入缺氧或好氧池前)的過濾水樣。
測定兩點的溶解性正磷酸鹽以及揮發(fā)性脂肪酸(VFAs)或溶解性易降解COD(rbCOD),由于rbCOD的監(jiān)測方法相對較為繁瑣，推薦污水廠化驗室采用VFAs作為碳源消耗的監(jiān)測值。
計算公式：
比值=(厭氧終點磷-厭氧起點磷)/(厭氧起點碳源-厭氧終點碳源)
b.診斷標準（以醋酸鈉/VFA計）
ΔP/ΔVFA比值(mg P/mg乙酸)> 0.40,PAO絕對優(yōu)勢。除磷狀態(tài)極佳，碳源幾乎全被聚磷菌利用。
ΔP/ΔVFA比值(mg P/mg乙酸)在0.20 ~ 0.40區(qū)間，GAO開始混雜競爭。系統(tǒng)有惡化趨勢，GAO 搶占了一部分碳源。ΔP/ΔVFA比值(mg P/mg乙酸)< 0.15，GAO占主導。進水碳源大半被 GAO 偷走，即使延長厭氧時間，釋磷量也極低，除磷效率滑鐵盧。附：VFAs的化驗室簡易監(jiān)測方法：
·先用酸滴定至pH 3.0(或4.0)，記錄酸消耗量a。
·煮沸或曝氣去除CO?后，用堿(可選用NaOH)滴定回pH6.5(或7.0)，記錄堿消耗量b。
VFAs≈b×堿濃度×1000/水樣體積(mmol/L，再換算為mg/L乙酸)
堿度≈(a–b)×濃度×1000/水樣體積
2、污水廠化驗室燒杯釋磷/吸磷速率試驗
如果現(xiàn)場工藝受到工業(yè)廢水波動或反硝化夾帶的干擾，導致前面兩個指標看不清，可以直接在化驗室做一個燒杯批試驗，把污泥拉到“標準環(huán)境”下測它的極限戰(zhàn)斗力。【簡易試驗流程】
a.操作步驟
取樣與清洗
：從好氧池末端或二沉池回流污泥取2L混合液，在化驗室曝氣30分鐘以消耗掉殘余碳源。然后靜沉，撇去上清液，用清水洗滌一次以排除水中有干擾的磷。
厭氧試驗（測釋磷速率sPRR）
：將泥樣放入密閉燒杯，加入過量的醋酸鈉(使其初始COD達到100~150mg/L)，攪拌開啟厭氧模式。在第0、5、10、20、40、60分鐘分別取樣，測定過濾后的磷濃度和COD濃度。
好氧試驗（測吸磷速率sPUR）
：厭氧1小時后，開啟充氧泵強力曝氣(維持DO>2.5mg/L)，在第10、20、40、60、90、120分鐘取樣測磷濃度。
將測得的磷濃度隨時間的變化畫成曲線，計算其斜率(即比速率，單位：mgP/(g VSS·h))：
特征一：厭氧曲線“吸碳快、釋磷慢”在活性污泥中的PAO占據(jù)主導地位時，在系統(tǒng)內(nèi)有過量碳源時，釋磷曲線非常陡峭。如果系統(tǒng)內(nèi)的GAO占據(jù)主導地位，在曲線上可以看到COD在前20分鐘快速下降，但在這20分鐘內(nèi)磷的上升曲線非常平緩，這說明活性污泥的碳源吸收速率雖然很高，但主要是GAO對碳源的吸收，不是PAO的吸收。
特征二：好氧曲線“平緩無力，無法歸零”正常除磷污泥的好氧吸磷斜率（sPUR）很大，能在60-90分鐘內(nèi)把水中的磷吸到接近0mg/L。而GAO數(shù)量占據(jù)主導的活性污泥，由于厭氧段根本沒釋放多少磷，好氧段的吸磷曲線近乎一條平線，即使延長曝氣，水中的剩余磷也居高不下。污水廠在化驗室設(shè)計這兩種針對GAO和總磷消解的曲線監(jiān)測以后，就可以在污水廠內(nèi)形成完整的聚糖菌GAO的多重的監(jiān)測機制：
一重機制（宏觀表象）
：夏季水溫超 25℃，進水 C/P 比明明大于 40(碳源理論上很足)，但二沉池總磷開始無故超標。
二重機制（日常化驗）
：厭氧段△P/△COD吸收比值跌破0.2mgP/mg COD。
三重機制（確診主導）
：化驗室燒杯試驗中，污泥比釋磷速率（sPRR）相對于正常時段的速率嚴重下降。
污水廠運行管理人員一旦通過這三重機制確定了，必須立刻采取工藝干預(yù)(如拉高厭氧段 pH 至 7.5 以上、加大剩余污泥排放以縮短泥齡)，通過工藝調(diào)控手段對系統(tǒng)內(nèi)的聚糖菌GAO的進行調(diào)整。
二 污水廠針對GAO的工藝調(diào)整措施
污水廠現(xiàn)階段大量使用的傳統(tǒng)的AAO(厭氧-缺氧-好氧)工藝中，脫氮（硝化菌）與除磷（聚磷菌PAO/抑制聚糖菌GAO）對泥齡（SRT）的要求是完全對立的：硝化菌增殖極慢，需要長泥齡防止流失；而壓制GAO、促進PAO則需要通過頻繁排泥來實現(xiàn)短泥齡。
對于這種不同生物處理功能對污泥泥齡的不同需求，工藝調(diào)整上不能采取一成不變的做法，而是要通過時間上的動態(tài)切換和空間上的靈活調(diào)整來實現(xiàn)精細化平衡。下面我們來從幾個方面來談?wù)効刂艷AO的精細化調(diào)控策略工藝：
1.污泥齡調(diào)整：季節(jié)性的污泥泥齡動態(tài)調(diào)控
硝化細菌和GAO的生長速率都高度依賴水溫。工藝管理者可以利用水溫變化導致的動力學差異，在一年中動態(tài)調(diào)整泥齡，尋找兩者的“黃金交叉點”。
冬季（低溫期，水溫<15°C）——全面偏向脫氮
工藝現(xiàn)狀
：低溫下硝化菌活性極低，稍不注意就會被在調(diào)整污泥齡過程中排出系統(tǒng)；但研究表明GAO在低溫下代謝幾乎停滯，無法對PAO構(gòu)成威脅。
調(diào)整策略
：低溫下可以將泥齡拉長至15~25天。而不用考慮GAO的數(shù)量增殖，低溫期可以通過延長污泥齡確保系統(tǒng)的氨氮和總氮達標。
夏季（高溫期，水溫> 25°C）——進行GAO的排放
工藝現(xiàn)狀
：高溫下GAO增殖速率反超PAO，如果不縮短泥齡，GAO會迅速增加成為厭氧段的主導微生物。但同時，高溫下硝化菌的生長速率也呈指數(shù)級上升，其極限生存泥齡()大幅縮短。
調(diào)整策略
：進行所短泥齡的工藝調(diào)整策略，將泥齡壓縮至10天以內(nèi)。因為在25°C以上，硝化菌只需要3~5天左右的泥齡就能安全存活。這個極短的泥齡既能保住硝化系統(tǒng)不崩潰，又能利用PAO厭氧段搶食更快的爆發(fā)力，強行把GAO從系統(tǒng)中排出。
2.：工藝升級：引入MBBR工藝
如果僅靠調(diào)節(jié)排泥無法同時滿足極高標準的脫氮和除磷要求，最徹底的解決辦法是從空間上把兩類細菌“分家”，即空間分離。
工藝做法
：在AAO工藝的好氧區(qū)（Oxic）投加懸浮填料(即升級為活性污泥和生物膜的泥膜法復合工藝)。
解耦原理
長泥齡的生物膜進行脫氮
：具有附著生長、繁殖慢的硝化細菌會生存在填料內(nèi)部的生物膜上，不隨剩余污泥排出，其等效泥齡可以達到幾十天甚至上百天，脫氮能力拉滿。
短泥齡的活性污泥進行除磷
：負責除磷的PAO則以懸浮活性污泥的形式存在于混合液中。此時，污水廠可以盡可能加大排泥，將懸浮污泥的泥齡控制在5~10天的較短水平。
效果
：系統(tǒng)同時擁有了“長泥齡的膜”和“短泥齡的泥”，在徹底壓制GAO的同時，總氮和總磷同時達標。
3.功能分區(qū)切換：動態(tài)好氧/缺氧區(qū)域調(diào)整
泥齡的本質(zhì)是SRT=污泥總量/每日排泥量。在排泥量固定的情況下，可以通過調(diào)整系統(tǒng)內(nèi)的好氧體積(兼性區(qū)域)來精準控制硝化菌的實際停留時間。
工藝做法
：將好氧池的前1/3或1/4設(shè)計為可變區(qū)域，配備微孔曝氣裝置和攪拌/推流器。
調(diào)控策略
：
在夏季，關(guān)閉該區(qū)域的曝氣，開啟攪拌，使其變成缺氧段(拓展反硝化容積)。這樣實際的好氧體積減小了，在維持整體排泥量(短泥齡壓制GAO)的同時，由于夏天硝化速率高，縮小的好氧容積依然能完成硝化。
在冬季，重新開啟曝氣，擴大好氧體積，為慢速生長的硝化菌提供充足的反應(yīng)時間。
4.輔助加藥：化學除磷協(xié)同與側(cè)流碳源優(yōu)化
如果由于工藝、污泥脫水能力的限制，污水廠的活性污泥泥齡在8~12天范圍內(nèi)變化的這種中間態(tài)(既無法完全壓制GAO，又勉強維持硝化)，則需要利用外部加藥的方式彌補系統(tǒng)內(nèi)PAO的不足，也就是運維人員通用的化學除磷的方式。
外加化學除磷分擔壓力
：允許泥齡稍微拉長以絕對優(yōu)先保證總氮達標。對于因GAO競爭而導致的生物除磷效率下降，在好氧池末端或二沉池前精準投加鐵鹽或鋁鹽進行化學輔助除磷，作為系統(tǒng)的安全底線。
厭氧段引入“丙酸”傾向碳源
：在厭氧段前置初沉池引入污泥發(fā)酵液，或者外加人工碳源時選擇丙酸鈉。因為GAO對丙酸的利用率極低，而PAO會快速利用。通過可利用碳源種類微調(diào)，可以在長泥齡下也可以保持PAO快速繁殖能力。
在污水處理廠中，針對GAO的控制是精細化管理的體現(xiàn)，也是污水廠進行藥劑成
本管控的工藝控制手段，在面對脫氮與除磷的泥齡沖突時，污水廠的工藝管理人員進行的精細化決策順序可以從下面的途徑進行：
水溫監(jiān)測(冬季)<15℃：泥齡長控制(15-20d)→保氮為主；(夏季)>25℃：泥齡極限縮短(5-10d)→兼顧氮磷，排出GAO。
如果常年無法平衡，應(yīng)優(yōu)先考慮在好氧段投加填料進行MBBR工藝改造、對好氧段進行兼性區(qū)域的設(shè)定，這樣可以從根本上解決泥齡矛盾、同時兼顧脫氮除磷的工藝改造。
這一期的話題其實也是為污水廠的管理提出一些新的思路，對于一些難以實現(xiàn)精準的檢測的過程指標，我們可以通過生物機理和處理過程得宏觀表現(xiàn)和選擇合理的過程參數(shù)得檢測實現(xiàn)對該指標的處理工藝效果確定，從而對工藝運行實現(xiàn)更精細化的管理。
原標題：夏季除磷的微生物競爭控制
