剩余污泥转化为SCFAs及用于增强生物除磷的研究进展_冀周英

废水中营养物（如氮、磷）的去除直接与易于微生物利用的外碳源有关，目前普遍认为以短链脂肪酸（Short-chainfattyacids，SCFAs）形式存在的溶解性基质是最适合微生物的此类碳源[1]。SCFAs包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等，其中乙酸和丙酸是废水中最主要的SCFAs。有报道称生物法处理1mg磷需要6～9mgSCFAs[2]。然而，我国许多南方城市污水厂的进水中普遍存在溶解性COD（包含SCFAs）含量不足，难以为生物除磷提供所需碳源的情况。这种情况下，可以通过添加化学药剂（如，乙酸钠、葡萄糖）或者通过开发系统的内碳源满足所需，但是添加药剂的费用较高，目前研究较多的则是通过发酵初沉污泥或剩余污泥（Wasteactivatedsludge，WAS）中能够缓慢降解的颗粒性或溶解性有机成分获得SCFAs。SCFAs通常是污泥发酵产酸的主要产物，乙酸、丙酸、丁酸和异丁酸能够由碳水化合物、蛋白质和脂质发酵直接形成，高分子的戊酸和异戊酸大部分与蛋白质的发酵有关[3]。考虑到当进水中的SCFAs或初沉污泥发酵产生的SCFAs不充足时，添加剩余污泥产生的SCFAs将非常有益处，近年来有学者利用城市污水厂的大量剩余污泥发酵产酸，并在实验室中应用于增强生物除磷（Enhancedbiologicalphosphorusremoval，EBPR），取得了一定进展，为解决城市污水厂碳源不足的问题提供了理论指导意义。本文就剩余污泥污泥发酵产酸及发酵产物作为EBPR外碳源的情况进行综述。1剩余污泥发酵产SCFAs一般认为污泥厌氧消化包括三个连续过程：水解，酸化和甲烷化，也有学者将厌氧消化细分为水解、酸化、乙酸化和甲烷化四个过程[4]。水解是指不溶性有机物和高分子有机物（如，脂肪、多糖、蛋白质和核酸）转化为溶解性有机物（如，氨基酸和脂肪酸）的过程；这些物质会在随后的酸化过程中被产酸菌进一步分解为大分子挥发性脂肪酸（Volatilefattyacids，VFA），并伴随着NH3、CO2、H2S及其他副产物；厌氧消化的第三步是乙酸化，即上一步酸化形成的大分子有机酸在产乙酸菌的作用下转化为以乙酸为主的SCFAs、CO2和H2；这些物质最终在两种产甲烷菌的作用下转化为甲烷。现普遍认为颗粒性有机物初步水解为溶解性基质是污泥厌氧消化的限制性步骤[5]。污泥发酵产酸目的则是通过一定措施在提高污泥水解速率的同时抑制甲烷菌的活性，提高SCFAs的产量。剩余污泥的主要成分是带有惰性细胞膜和细胞壁的微生物细胞，必须通过自溶或水解才能将内部的细胞质释放出来，随后被酸化菌在厌氧条件下转化为有剩余污泥转化为SCFAs及用于增强生物除磷的研究进展冀周英，陈银广（同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092)摘要：发酵城市污水处理厂的剩余污泥可产生易于生物利用的短链脂肪酸（SCFAs），针对某些城市污水处理厂进水中所含溶解性有机物不能满足生物法需求的情况，可采用投加污泥发酵液作为外碳源来解决。SCFAs是增强生物除磷（EBPR）中聚磷菌厌氧合成聚羟基烷酸（PHAs）的重要基质，其浓度与类型对除磷效果有重要影响。本文就剩余污泥发酵产酸、SCFAs对EBPR的影响及剩余污泥发酵液用于EBPR的研究进行了综述。关键词：短链脂肪酸；剩余污泥；发酵；增强生物除磷中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1000-3770(2009)06-001-05收稿日期：2008-12-29作者简介：冀周英（1978-），女，博士，研究方向为污泥处理及水处理技术联系电话：13761925978；Email：jizhouying@yahoo.com.cn。第35卷第6期2009年6月水处理技术TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTVol.35No.6Jun.,20091DOI:10.16796/j.cnki.1000-3770.2009.06.001废水中营养物（如氮、磷）的去除直接与易于微生物利用的外碳源有关，目前普遍认为以短链脂肪酸（Short-chainfattyacids，SCFAs）形式存在的溶解性基质是最适合微生物的此类碳源[1]。SCFAs包括乙酸、丙酸、异丁酸、丁酸、异戊酸和戊酸等，其中乙酸和丙酸是废水中最主要的SCFAs。有报道称生物法处理1mg磷需要6～9mgSCFAs[2]。然而，我国许多南方城市污水厂的进水中普遍存在溶解性COD（包含SCFAs）含量不足，难以为生物除磷提供所需碳源的情况。这种情况下，可以通过添加化学药剂（如，乙酸钠、葡萄糖）或者通过开发系统的内碳源满足所需，但是添加药剂的费用较高，目前研究较多的则是通过发酵初沉污泥或剩余污泥（Wasteactivatedsludge，WAS）中能够缓慢降解的颗粒性