隨著高速工業化、人口劇增和城市化，自然環境和自然資源面臨著難以承受的巨大壓力。當前世界的環境問題已呈現出環境污染范圍擴大、危害加重、難以防范的特點。水作為自然環境的重要組成元素，是人類賴以生存，社會可持續發展的重要基礎。中國的“水”主要存在兩大問題：一是水資源短缺，二是水污染嚴重，其中水污染形勢尤為嚴峻。由于環境保護意識的缺乏，使得大量有危害的工業廢水以及氮磷含量較高的農業廢水、生活污水進入水體，造成嚴重的環境污染，日趨加劇的水污染，已經嚴重影響到了人們的日常生活與生產，是當前亟需解決的重大環境問題。

工業廢水因排放量大、組成復雜及污染物濃度高、毒性大等特點，在實際中面臨處理難度高、效率低等問題。生物處理法作為二級處理在廢水處理中應用非常廣泛，也是大多數學者研究的熱點。目前常見的生物處理技術有厭氧生物處理法、活性污泥法和生物膜法。其中厭氧生物處理法主要用于處理污水中沉淀污泥的消化，也用于處理高濃度的有機廢水，但它存在反應緩慢、周期長的缺點。 

永續環境在紡織印染、造紙制漿、皮革制造、醫藥化工、食品釀造、煤化工、園區污水處理廠、城鎮污水處理廠130多個案例實際操作中也碰到了同樣的困難和問題：1.物化絮凝產泥量大；2.高級氧化（芬頓、電解、臭氧）投資大，系統難控制、操作不方便且產泥量大；3.膜系統如（UF、MBR、R/O、STR/O等）因生化系統效率低，容易堵膜，清洗麻煩，投資大、成本高，使用壽命短。綜合以上水處理困擾，我司團隊及在各方面智囊團的幫助下，潛心研究生物增效明顯、抗毒性、抗沖能力強；微生物含量高，同步硝化和反硝化和無需外加濾料優勢的顆粒化污泥。我們的愿望是讓污水處理時的危廢固廢減少大部分，讓膜系統順暢出水，讓生化系統效率顯著增強，讓污水處理系統穩定達標且操作方便，為出水水質達到適合當前要求的更高標準如：GB3838-2012四類水、三類水水質，讓水處理行業的同仁們在愉快、簡便的工作中達到適合當代又能永續發展的凈水環境。

2.污泥顆粒化形成機理：

以永續生物增效載體為基核，通過投入抗逆性極強的復合微生物，在高效厭氧、兼氧、好氧微生物孵化系統獨特的擠壓螺旋設計作用下，微生物大量富集，掛膜后形成的一種相對規則，結構緊密并且具有多層結構的微生物聚集體的顆粒化污泥（外部好氧、中部兼氧、孔隙內部厭氧）。該過程包括物理、化學及生物（投入微生物和原池內微生物)等多種作用及合理協同的因素下，形成了結構緊密，抗水力、擴散力、重力、泵力、機械摩擦剪切，形成高強度、高密度、抗逆性強、菌膠團壯實、粒徑大的多元化顆粒污泥。

生物增效載體、復合生物菌劑、高效厭氧、兼氧、好氧孵化器促進顆粒化污泥形成的機理。

只有高濃度的COD、氨氮、TP、TN、高MLSS污廢水，才能形成顆粒化污泥。

 圖(a)為放大 150 倍的顆粒污泥外觀形態圖,圖(b)為放大5000倍顆粒污泥表面構成圖，圖（c）放大10000倍顆粒內部結構剖面圖。

 3.顆粒化污泥特征：

好氧顆粒污泥外觀規則，一般為球形或橢球形，有清晰的邊界，結構緊實，其粒徑一般為1-25mm 而活性污泥的粒徑一般小于0.15mm，好氧顆粒污泥力徑影響著基質傳輸溶解氧傳遞效果，如粒徑太大顆粒內部的微生物得不到足夠的營養源，而顆粒力徑太小不易形成厭氧或缺氧區，所含的反硝菌及聚磷菌較少，達不到去TN和TP的效果。

顆粒污泥沉降性能是指泥分離的速率，顆粒污泥沉降性好 一般沉降速度35-80m/h之間，遠大于絮狀活性污泥的沉降速度（8-10m/h）SV1值低, 一般在10-50ml/g，其遠低于普通活性污的120-150ml/g ，出色的沉降性能有利于微生物的大量富集，同時大大提升沉淀池的效率節省土地及建造成本。

顆粒化好氧污泥的結構比較緊實，密度通常為1.004-1.025g/cm³，含水率一般為94%左右，以生物增效載體為基核的顆粒化污泥強度高于97% 具有較強的抗摩擦與剪切作用，發達的多孔隙結構構成了基質和氧的傳遞阻礙，以厭氧、兼氧、好氧孵化器獨特的結構設計可以將基質和氧均勻的傳遞。

顆粒污泥的化學特性主要有三個：①細胞表面疏水性②胞外聚合物（EPS)③比耗氧速率（SOUR)。

①疏水性越強 微生物之間的相互吸引聚集的作用就越強，通過加大DO可以縮短沉降時間，提高細胞的疏水性，從而促使顆粒化的形成。

②胞外聚合物（EPS)是微生物在特定環境條件下細胞代謝分泌的包裹在細胞壁外的高分子聚合物。主要由蛋白質（PN)多糖物質（PS)核酸，磷脂和腐植酸等組成，EPS具有增強聚合物的反應，轉移細胞表面的負電荷進而加強相鄰細胞間的連接作用，合理調節蛋白質（PN)多糖物質（PS)可以解決疏水性問題。

SOUR比耗氧速率通常用來衡量污泥的生物活性，是指單位重量的微生物在單位時間內的耗氧量。微生物的比耗氧越大其活性越高，顆粒化污泥的SOUR(比耗氧速度）是普通活性污泥的幾倍，普通污泥SOUR一般為48mg/(g.ss.h),顆粒化污泥的SOUR一般為86-135.5mg/(g.ss.h)且在有毒廢水中仍保持較高的活性。

顆粒化污泥重點在于微生物的種類，富集的數量，其中主要微生物由異養菌、自養菌、硝化細菌、反硝化細菌、聚磷菌、聚糖菌和真菌組成。

當系統內DO高于0.5mg/L時即可形成顆粒化污泥，DO≤0.5mg/L 時，即使提供較好的條件污泥仍無法形成顆粒化，DO濃度較高時，顆粒污泥結構緊湊密實，隨著DO飽和度從20%升高到50%，脫氮效率隨之提升，如DO飽和度提的過高時脫氮效率隨之下降，普通曝汽設施DO和基質的傳遞一般在50-1000um，所以我司研發高效厭氧、兼氧、好氧孵化器提高DO和基質的傳輸效率。

普通活性污泥法微生物的****溫度（15℃-35℃)，低于下限或高于上限微生物的活性都呈下降趨勢，如果溫度條件再惡劣的情況下嚴重的會導致生化系統癱瘓，在顆粒污泥馴化過程中已投入了抗逆性超強的（復合COD菌、復合脫氮菌、復合聚磷菌、復合脫硫菌）此微生物的耐溫，耐鹽和活菌數量的優勢使生化系統增效的有力保障。如北方天氣的原因冬季氣溫很低，所以我公司在厭氧、兼氧、好氧孵化器中配制微生物卵化器和加溫裝置來保障顆粒化污泥的抗溫度的沖擊性。

4.顆粒污泥馴化基材：

4.1生物增效載體是一種不同規則不同規格具有發達孔隙的微孔材料，作為顆粒化污泥的基核，具有超大的比表面積超強的吸附與富集微生物的能力，改變普通活性污泥法以絲狀菌作為橋架連接體，解決了有益菌的連接橋為非生命體的微孔固體材料，顆粒污泥耐水力剪切擴散力、重力、泵體剪切、抗機械耐磨性大大增強，形成高強度、高密實的顆粒污泥，所以能大大提高MLSS MLVSS 不斷拉長污泥的總泥齡，不用擔心細狀菌污泥膨脹，污泥老化等普通活性污泥法的困擾。

4.2復合生物菌劑(COD、脫氮、聚磷、脫硫、除油、光化）

復合微生物菌劑：不同的自然環境中篩選出來，經過復配后形成活菌數大于800億，抗逆性顯著提高，可以適應6℃-55℃的溫度環境，45000ppm以下的鹽度，生化池中微生物數量在短期內以幾千億的數量增加細菌之間相互碰撞，細菌之間相互搶奪（C:N:P)過程中大量向吸附了COD的生物增效載體富集，微生物細胞外壁存在大量多糖物質(PS)蛋白蛋（PN)作為起初附著的粘性體，因碰撞而聚集的微生物保持穩定的生物聚集體，微生物持續生長，繁殖、聚集、優勝劣汰的搶奪，一般一周掛膜一圈，四周掛膜后形成結實緊密的生物膜， 促使顆粒污泥形成微生物的作用包括（微生物分泌的胞外聚合物、細菌菌群的生長、由環境引起的微生物生理代謝的改變和搶奪營養源的競爭，隨著微生物的富集數量增多，微生物表面疏水性同時增強，細菌分泌的胞外聚合物EPS也隨之增多，從而形成更大的聚集體，在特制厭氧、兼氧、好氧反應器的特殊造粒，沖氧水力剪切的作用下顆污泥更加緊密結實。

4.3特制反應器

該設備可為系統引入光化菌，厭氧光化培養器可提供光化菌所需要的生育光線。厭氧光化培養條件下，厭氧光化菌能利用低級脂肪酸、多種二羧酸、醇類、糖類、芳香族化合物等低分子有機物作為光合作用的電子受體，進行光能異養生長，降解水中的亞硝酸鹽、硝酸鹽和硫化物。好氧光化菌可以提高好氧池的溶解氧。好氧光化培養器可為所有好氧微生物提供生育光線，促進微生物生長、代謝與繁殖、提高微生物活性，實現微生物的處理效能增量，實現高效生化去除污染物。

5顆粒化污泥技術優勢：

（1）污泥沉降速度

污泥沉降性能是指泥分離的速率，HJDL污泥沉降性好，污泥沉降性一般在35 – 80 m.h-1 (15-50 m.h-1)之間，遠大于絮狀活性污泥的沉降速度。出色的沉降性能有利于微生物的大量富集，同時提升沉淀池效率，節省土地建造成本。

（2）MLSS和MLVSS

市政污水處理廠污泥齡達到90天，工業污水污泥齡達180天，未發現污泥膨脹現象，在同一進出水指標、同一達標排放標準、同一進水量的情況下，生化段污泥減量可達20-40%，相對可減少污泥處理系統負荷。

（3）污泥體積指數（SVI）

HJDL工藝的SVI值一般在20-60ml/g，其遠低于其他工藝的120-150ml/g，沒有絲狀菌、污泥膨脹、污泥老化等困擾。

（4）顆粒化污泥的密度（SDI）

HJDL工藝好氧污泥的結構比較緊實，密度通常為1-1.5g/cm3,含水率一般為85%-94%左右；發達的多孔隙結構構成了基質和氧的良好的傳遞通道，以厭氧、兼氧、好氧孵化器獨特的結構設計可以將基質和氧均勻的傳遞。

（5）顆粒化污泥強度

以生物增效載體為基核的顆粒化污泥強度高于97%，具有極強的抗摩擦及剪切作用。

（6） 比耗氧速度（SOUR）

HJDL工藝污泥的SOUR是普通活性污泥的幾倍，普通工藝SOUR一般為48mg/（g.ss.h），HJDL工藝的SOUR一般為86-135.5mg/（g.ss.h），且在有毒廢水中仍保持較高的活性。

7）溫度（T）

利用從自然界中篩選的抗逆性極強的復合微生物菌（復合COD菌、復合脫氮菌、復合聚磷菌、復合脫硫菌、復合耐鹽菌、復合除油菌），此微生物的耐溫，耐鹽和活菌數量的優勢使生化系統增效的有力保障，具有耐8℃—55℃的極端條件，遠遠強于普通工藝運行的****溫度（15℃-35℃）。

（8）毒物及抑制物質

生物增效載體的微孔結構可提高吸附有毒有害物質的能力，可以吸附COD、BOD、苯胺、氰化物、重金屬等物質，幫生化系統解毒，特別是對銻、鉻、鎳、銅、鉛、苯胺類效果最為顯著。

（9）可全線縮短水力停留時間HRT（調節池、生化池、沉淀池）。

6. 顆粒化污泥脫氮除磷優勢

傳統生物脫氮是通過硝化和反硝化實現的，生物脫氮工藝是在 20 世紀 60 年代幵發出來的，到目前為止已經形成了多種處理方法。傳統廢水生物脫氮過程如圖所示。

傳統活性污泥法因氧與基質傳輸受阻，無法形成顆粒化污泥的原因如圖所示

顆粒污泥類似球狀的結構導致了溶解氧濃度在其表面和內部分布不均，從而將顆粒分成了好氧區、缺氧區和厭氧區，其中好氧亞硝酸鹽菌（AOB）在好氧區內先將氨氮氧化為亞硝態氮再經過硝酸鹽菌（NOB）氧化為硝態氮，兼性細菌和厭氧細菌(包括反硝化細菌)在缺氧區內將亞硝態氮或硝態氮還原為氮氣。

傳統生物脫氮除磷工藝在廢水脫氮除磷方面起到了一定的作用，但仍存在著一些無法克服的問題和矛盾：

（1）硝化菌群增殖速度慢且難以維持較高生物濃度，因此造成系統總水力停留時間較長，有機負荷較低，增加了基建投資和運行費用；

（2） 硝化階段的曝氣過程去除了大部分COD，使得后置反硝化階段需要外加碳源，因此導致運行費用較高；

（3）為維持較高的生物濃度及獲得良好的脫氮除磷效果，必須同時進行污泥回流和硝化液回流，增加了動力消耗及運行費用；

（4）系統抗沖擊能力弱，硝化菌的生長易受到抑制；

（5）為中和硝化過程中產生的酸度，需要加堿，增加了處理費用。

    顆粒化污泥在脫氮除磷中，解決了傳統脫氮除磷處理工藝的問題和矛盾：

（1）顆粒化污泥具有高生物濃度，有機負荷高，水力停留時間短，減少了基建投資和運行費用。

（2）硝化和反硝化同時進行，碳源來源于來水和三合一菌劑及被淘汰的微生物，節省了外加碳源費用。

（3）顆粒化污泥利用高效厭氧、兼氧、好氧反應器獨特的回流設計，節省動力消耗40%以上。

（4）顆粒化污泥抗毒、抗沖擊能力強，微生物濃度高，新陳代謝快。

（5）顆粒化污泥硝化和反硝化同步進行，利用微生物自行調節酸堿度，無需額外加酸堿。

案例賞析——黑山縣垃圾滲濾液污水處理廠

本次黑山縣垃圾滲濾液處理項目進水水質特點為：垃圾滲濾液中CODcr平均濃度5600mg/L 左右，BOD,平均濃度1500mg/L，大多是老齡化的垃圾滲濾液，內含如苯、萘、菲等雜環芳烴化合物、多環芳烴、酚、醇類化合物、苯胺類化合物等難降解有機物，受雨水影響填埋廠垃圾滲濾液產生量大。B0D5/CODcr為0.6左右，可生化性好。垃圾滲濾液總氮濃度和氨氮濃度均很高，屬于典型的難處理高濃度廢水，而且隨著季度性降雨量和氣溫的變化，水質水量變化幅度很大。本項目垃圾滲濾液經過處理后，使排放水質指標達到《生活垃圾填埋場污染物排放控制標準》(GB16889-2008)中表2的要求。

其進水主要指標必須達到以下標準:

6月1日，永續環境黑山縣垃圾滲濾液處理項目部已經就位，運維調試部、

微生物部還有水質化驗部正在現場有條不紊的進行著調試。

6月10日，永續黑山縣垃圾滲濾液處理項目部使用HJDL工藝技術目前各類檢測項目去除率如下：總氮（TN）去除率99.14%，氨氮（NH3-N）去除率99.33%，化學需氧量（COD）去除率96.77%，總磷（TP）去除率94.55%。

永續環境，讓事實數據說話說話，調試數據如下：

永續環境，讓事實數據說話！