纤维填料引起红线虫爆发对好氧池硝化效果影响

活性污泥法污水处理厂好氧池中常采用填料以提高处理效率以及处理效果，这是基于填料对生物膜细胞固定相对于传统活性污泥法，具有较多优点。采用纤维填料处理废水时，可以起到增加生物挂膜量，具有物理截留和生物氧化絮凝作用，除磷脱氮效率增加并促进难降解物质去除 [1]。污水处理生物体系中原生动物和微型后生动物在污水中数量庞大，并处于污水生态系统生物链顶端，同时具有一定的除污能力[2]。其中，颤蚓属于底栖类环节动物门，寡毛纲，又名红线虫比较适于在氧气浓度高的好氧池生存 [3]。固定纤维填料是适合好氧池这种低负荷水质条件运用的特定型号填料，可以实现了较好的拦截污染物的作用，富集硝化反应生物膜，但同时也将这些处于初生状态的小红线虫拦截下来，成为红线虫生长繁殖的温床，红线虫爆发会导致填料表面生物挂膜量受损，引起硝化效果降低，增加污水处理厂出水超标风险[4]。

广东省某市 A 污水处理厂占地面积约 3 万平方米，日处理生活污水4 万吨，采用AAO- 接触氧化生物处理工艺，其中好氧池中悬挂纤维填料，出水指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A 标准。2023 年至2024 年A 污水处理厂陆续出现出水氨氮居高不下，临近排放标准，严重威胁污水处理厂稳定运行。对此，实验研究纤维填料引起的红线虫繁殖与 A 厂进水水质原因对出水氨氮的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2 L 玻璃容器、充氧泵、显微镜、便携式溶解氧检测仪、4 L 玻璃容器，A 厂进水水样、好氧池挂膜填料，好氧池混合液，纤维填料如图1 所示，当地B 厂活性污泥。

1.2 试验方法

实验探究分为三组，相互对照，设置如下。

第一组实验：取 A、B 厂好氧池活性污泥混合液各 3L ，A 厂污泥浓度约 2000mg/L ，B 厂约 2500mg/L ，静置沉淀，撇去上清液，加入 A厂好氧池进水上清液清洗污泥两次，撇去上清液。向清洗完成的 A、B厂污泥加入 A 厂好氧池进水上清液，进行曝气硝化反应，控制溶解氧4-6mg/L，每隔 30 分钟取水样测定氨氮含量（纳氏试剂比色法）。

第二组实验：向 A 厂活性污泥 +A 厂好氧池进水上清液反应中增加A 厂好氧池纤维填料一片，填料挂有生物膜及红线虫，如图 2。刚取下来的填料吸付有较多污泥，为不影响实验，实验前需要将填料清洗干净后，放入清水进行曝气预备，防止红线虫死亡。

第三组实验：为排除 A 厂进水水质特殊原因造成的氨氮难降解，增加 B 厂好氧污泥 +A 厂进水曝气硝化反应，实验步骤与第一组实验相同，每 24 小时将反应器中的上清液更换为新的进水，连续进行三次，并在实验过程中进行污泥镜检，观察污泥状态，A厂进水水质数据如表1。

2 结果与讨论

2.1 A 厂好氧池进水氨氮去除效果

图 3 为 A、B 两厂活性污泥 +A 好氧池进水曝气硝化反应氨氮去除随时间效果图。A 厂好氧池进水氨氮浓度为 12.10mg/L ，从氨氮变化曲线可以看出，反应前一小时内，两组实验氨氮去除效果相似，反应到达90 分钟后，两组氨氮去除效果拉开差距。曝气 120 分钟，A 厂活性污泥实验组对氨氮去除效果达到拐点，继续曝气氨氮变化并不明显，最终A 厂污泥对氨氮浓度达到 3.714mg/L ，氨氮去除率为 69.3% 。B 厂污泥曝气 120 分钟后氨氮继续下降，最终氨氮浓度达到 2.289mg/L ，氨氮去除率为 81.1% 。A、B 两厂污泥对水样中氨氮均有一定硝化作用，B 厂活性污泥硝化效果要优于A 厂活性污泥，推测是B 厂污泥浓度高于A 厂，硝化细菌数量更多，导致对氨氮去除效果更佳。

2.2 挂膜填料对好氧池进水氨氮去除效果

图 4 所示 A 厂活性污泥 + 挂膜填料对 A 厂好氧池进水氨氮去除效果随时间变化曲线。纤维填料表面附着于红线虫，平均密度约 20 条 /cm2。在曝气 60 分钟后，纤维填料组氨氮降到最低 7.712mg/L ，氨氮去除率最高仅为 36.3% 。继续曝气填料组氨氮并没有明显降低，持续 120分钟后，氨氮浓度呈现上升趋势，在曝气结束时达到 9.137mg/L_⨀ 。挂有红线虫纤维填料的投加明显抑制了原有活性污泥中硝化菌对氨氮的去除，研究表明寡毛类后生生物大量繁殖会捕食生物膜及活性污泥 [5]，并且颤蚓的生命活动会引起水体沉积营养盐释放 [6]，这也是投加挂有红线虫填料实验组在曝气后期氨氮不降反升的主要原因。

图 5 为 7 月份 A 厂进水与好氧池氨氮对比图。7 月份 A 厂出现出水氨氮居高不下现象，检测分析进水与好氧池氨氮可以发现，好氧池氨氮水平与进水氨氮变化趋势一致，氨氮进水月均值为 7.16mg/L ，好氧池均值 8.2mg/L ，好氧池氨氮水平甚至略高于进水值，这与第二组实验结果相类似，因此，纤维填料导致的红线虫爆发引起出水氨氮居高不下。

图 6 为投加填料的曝气前后照片，曝气停止后填料表面吸附大量污泥絮体，量筒底部沉降剩余污泥明显减少。红线虫一端有“触手”，可以捕捉污泥絮体为食，这也成为一种有效的污泥减量方法 [5]，并且红线虫的排泄物中含有各类氨基酸[6]，也会导致出水氨氮有所上升。

2.3 A 厂进水 ^+B 厂污泥氨氮去除效果

为排除 A 厂进水中存在难降解氨氮类或抑制硝化菌的物质，取 A厂进水与 B 厂活性污泥进行曝气硝化实验。图 7 为连续三轮 A 厂进水+B 厂活性污泥曝气硝化实验，氨氮与 COD 变化曲线。可以看出在曝气8 小时后氨氮与 COD 就得到了明显去除，三次曝气结束，平均出水氨氮 0.234mg/L ，平均氨氮去除率 97.1% ，平均出水 COD34.7mg/L ，平均COD 去除率 78.9%_⨀ 。可以推断混合液中异养菌与硝化菌均处于活跃状态，并没有被抑制。

图8、9所示为曝气前后混合液镜检图片。曝气前污泥絮体结构密实，微生物种类丰富，可以检出较多活性良好的盾纤虫、钟虫、及轮虫，这是运行正常的污水处理设施的活性污泥生物相。曝气 16 小时，污泥絮体结构密实，微生物种类依然丰富，可以检出较多活性良好的累枝虫、锤吸虫、钟虫及摩门虫[7]，说明活性污泥状良好，生化反应未受到影响，因此，A 厂水质不存在难降解氨氮及抑制硝化菌相关物质。

2.4 低成本应对措施

红线虫属于好氧后生动物，需要在富含氧气的水体生存 [3]。A 厂在确定是由纤维填料表面附着大量红线虫导致的出水氨氮较高后，首先采取的措施停止一组好氧池曝气，2 天后填料表面红线虫大量消失。但停止一组好氧池曝气会使污水厂产能下降，污水处理量减少，并且不能避免往后红线虫再次爆发。投加化学药剂，如次氯酸钠、二氧化氯、盐酸、过氧化氢 [8]，一方面增加污水处理厂运行成本，另一方面导致出水环境负担。因此，拆除纤维填料成为最低成本解决红线虫爆发导致出水氨氮较高的办法。图 10 为拆除填料后次月 A 厂运行进水氨氮与好氧池氨氮对比图，好氧池氨氮明显低于进水值，月均值为 4.9mg/L ，低于填料拆除前的 8.2mg/L_⨀

3 结论

广东省某市 A 污水处理厂好氧池投加的纤维填料会附着红线虫，纤维填料提供了良好的栖息环境，促进红线虫爆发，抑制好氧池硝化效果，造成出水氨氮升高，好氧池停止曝气 2 天可以临时减少填料表面红线虫数量，拆除纤维填料后的好氧池氨氮要显著低于有填料时，因此从低成本应对考虑，拆除填料可以避免红线虫对硝化作用的抑制。

参考文献

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[2] 宗兆伟，邢树威，王俊才，等 . 大伙房水库的指示生物水蚯蚓和摇蚊幼虫 [J]. 环境科学，2009，35（2）： 86- 88.

[3] 李超，曝气生物滤池中红线虫生长环境因子及爆发预警研究[D].山东建 筑大学，2013.

[4] 柳利魁，填料强化 Bardenpho 工艺对城市污水脱氮除磷的研究[D]. 河北农业大学，2017.

[5] 诸晖，魏源送，王亚炜，等. 颤蚓对活性污泥沉降性能的影响[J].环境科学学报，2008，5（28）： 911- 915.

[6]Nogaro G， Mermillod- Blondin F， Montuelle B， etal. Do tubificid worms influence organic matter proces ing and fate of pollutants in stormwater sediments deposited at the surface of infiltration systems？ [J]. C hemosphere， 70（2）： 315- 328.

[7] 顾夏生，胡洪营，文湘华 . 水处理生物学 [M]. 第四版 ： 北京中国建筑工业出版社，2006.

[8] 李程，熊仁久，陈同辉 . MBBR 活性污泥法处理城市污水时红线虫的爆发性生长及其控制措施 [J]. 环境工程，2017，35（Z）：177-179，203.

孙和临（1994.08- ），助理工程师，环境工程专业。