水务热点 | 把污泥龄从24天拉长到43天，污水处理厂换来了什么？|丰度|污水处理厂|污泥龄|硝化菌

导语

一座污水处理厂里真正"干活"的，是活性污泥中数以亿计的微生物——而它们能端多久饭碗，由一个叫污泥龄（SRT）的参数说了算：污泥龄越长，微生物在系统里的"平均工龄"就越长。上海城投污水处理有限公司的研究者选取华东两座工艺相同、进水同源，但污泥龄差异显著（B厂约24天、C厂约43天）的城镇污水处理厂，开展了长达11个月的对比研究。结果有点出人意料：污泥龄从24天拉到43天，COD、氨氮、总氮、总磷去除率几乎没有变化，两厂出水都稳定达到一级A标准；但菌群内部早已物是人非——C厂微生物丰富度和多样性全面占优，两厂菌群结构显著分离，硝化菌属丰度明显增加，而丝状菌在短泥龄厂更占上风。给出的运行建议很具体：出水达标前提下，把污泥龄控制在30~45天，用连续或分次排泥减少波动。

先认识两个关键词

污泥龄（SRT）：活性污泥在系统里的平均停留时间，可以理解为微生物的"平均工龄"。污水厂每天排掉一部分污泥（排泥），再靠曝气池里的微生物不断繁殖补位——排泥排得越勤，工龄就越短。污泥龄像一道筛选题：生长慢的"慢工型"细菌（如硝化菌、聚磷菌）还没攒够人数就被排走了，短泥龄的系统里永远是长速快的异养菌唱主角；泥龄拉长，慢生菌才能安家落户、开枝散叶。但它还通过另一个杠杆起作用：污泥龄决定池里污泥浓度，进而改变食物与微生物的比值（F/M），底物环境一变，谁被选中、谁被淘汰就跟着重排——这就是对菌群的"环境筛选"。
AAO工艺：厌氧—缺氧—好氧三段式生物处理，是城镇污水厂脱氮除磷的主力工艺。聚磷菌在厌氧段"发力"、反硝化菌在缺氧段"吃"硝酸盐、硝化菌在好氧段把氨氮氧化成硝酸盐——三班倒的流水线，每一环都依赖特定菌群在岗。B、C两厂工艺完全相同（预处理+AAO二级生物处理+深度处理），进水来自同一片区，污泥负荷同为0.08千克BOD₅/（千克SS·天），MLSS均为3500毫克/升，总水力停留时间分别为15.66和16.13小时——唯一的显著差别，就是用工制度。

同一套工艺，两种"用工制度"

B厂设计处理能力80万立方米/天，污泥龄长期维持在平均24天；C厂设计能力70万立方米/天，通过调节排泥方式并结合污泥系统运行工况，把污泥龄控制并延长至平均43天——目的很实在：增强系统对降雨等冲击负荷的适应能力，换取运行稳定性。

一个24天，一个43天，差出近一倍的"工龄"，会带来什么？研究者跟踪了2023年8月至2024年6月共11个月的实际运行数据，从出水水质、污泥性质一路查到微生物群落，把这笔账算了个底朝天。

第一本账：出水几乎没差别

先看最关心的出水。B厂进水COD为（266.6±67.9）毫克/升，出水降至（9.6±3.5）毫克/升，去除率（96.1±1.7）%；C厂从（216.6±52.9）毫克/升降到（10.2±3.7）毫克/升，去除率（95.1±2.3）%。氨氮去除更是两厂的"王牌项目"：B厂从（23.5±4.0）毫克/升降到（0.1±0.1）毫克/升，去除率高达（99.5±0.5）%；C厂从（25.5±5.1）毫克/升降到（2.0±0.2）毫克/升，去除率（97.8±2.1）%。总氮方面，B厂、C厂分别从（32.3±6.4）、（31.7±5.8）毫克/升降至（7.4±1.4）、（5.3±1.3）毫克/升，去除率（76.3±6.3）%和（81.6±11.0）%；总磷分别从（3.46±1.02）、（2.80±0.63）毫克/升降至（0.09±0.05）、（0.14±0.09）毫克/升，去除率（97.1±1.8）%和（93.2±12.4）%。

图1 B厂11个月进、出水污染物浓度及去除率：COD、氨氮、TN、TP四项指标去除曲线始终平稳，出水稳定优于一级A限值

对照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准（COD不超过50毫克/升、氨氮不超过5(8)毫克/升、总氮不超过15毫克/升、总磷不超过0.5毫克/升），两厂四项指标全部稳定达标，COD、氨氮和总氮甚至达到地表水Ⅳ类水水平，TP达标保证率分别为99.4%和96.7%。结论干脆利落：污泥龄的差异，并没有对主要污染物去除率产生显著影响。

第二本账：43天没把污泥"养老"

泥龄翻倍，最常见的担心是污泥老化。实测数据给出了否定答案。两厂污泥粒径分别为（106.6±36.5）微米和（98.9±34.7）微米，虽有月度波动——B厂最大173.9微米出现在1月、最小56.1微米出现在6月，C厂分别出现在12月（192.0微米）和9月（70.6微米）——但趋势一致，都是冬季（约15摄氏度）絮体明显增大，受季节温度主导，与污泥龄关系不大。表征絮体结构的分形维数，B厂、C厂分别为1.19±0.07和1.20±0.07，都落在1.07~1.73的常规区间，结构稳定密实。

沉降与脱水性能同样在线：污泥容积指数（SVI）B厂（81.3±25.9）毫升/克、C厂（98.6±25.3）毫升/克，均处理想范围，沉降性能良好；毛细吸水时间（CST）分别为（7.1±1.8）秒和（8.0±1.5）秒，整体处于较低水平，脱水性能优良。43天的C厂，污泥没有变老变差，只是"体积指数"略高一些，仍在舒适区。

第三本账：菌群早已物是人非

出水相同、污泥相当，变化藏在看不见的地方。高通量测序显示，较高污泥龄显著提高了微生物群落的丰富度和多样性：表征丰富度的Ace指数，B厂为1818±365，C厂升到2071±394；Chao指数从1767±334升至2017±364；表征多样性的Shannon指数从6.15±0.61增至6.35±0.16——"老员工"更多的C厂，菌种家底更厚。

图2 两厂微生物Venn图：共鉴定40646种ASVs，仅3726种为两厂共有（占9.2%），C厂独有19853种、多于B厂的17067种

更有说服力的是"户口本"：两厂共观察到40646种扩增子序列变体（ASVs），但只有3726种为两厂共有，仅占总数的9.2%——干同一份工的两座厂，九成以上的"户口"互不相同；C厂独有ASVs达19853种，多于B厂的17067种，印证长泥龄在富集和保留微生物上的优势。非度量多维尺度（NMDS）分析进一步显示，两厂菌群结构显著分离（stress=0.111，R=0.59，P=0.001）——R值处于中高水平、P值显著，污泥龄对群落组装的环境筛选作用得到统计学确认。

图3 两厂微生物NMDS分析：B厂与C厂样本各自聚成独立集群，菌群结构显著分离，环境筛选效应明确

谁上台，谁下台

落到具体菌属，这场"人事变动"的规律清晰可见。共鉴定出10个优势功能菌属，分属硝化菌属、反硝化菌属和丝状菌属三类。硝化菌是长泥龄的最大赢家：以Ellin6067和硝化螺旋菌属（Nitrospira）为代表的硝化菌属相对丰度，从B厂的1.15%和0.76%增至C厂的1.41%和1.05%——硝化菌生长缓慢，只有泥龄足够长才留得住，这与C厂优异的氨氮去除效果相呼应。

反硝化菌属则整体退居二线：B厂中Ferruginibacter、OLB17、土生单胞菌属、候选种竞争聚磷菌、硝化肉菌属、独岛菌属的相对丰度分别为2.05%、1.63%、1.04%、1.28%、0.57%和0.34%，C厂总体有所降低。但C厂的总氮去除率反而更高（81.6%对76.3%）——研究者给出的解释是：长泥龄增强了硝化过程的稳定性，为后续反硝化持续提供硝酸盐底物，整体脱氮反而更稳。丝状菌则是短泥龄的受益者：以毛球菌属和Kouleothrix为代表的丝状菌属，在B厂丰度更高。

图4 两厂10个优势功能菌属相对丰度对比：硝化菌属（Ellin6067、Nitrospira）在C厂增加，多数反硝化菌属与丝状菌属在B厂更占优

多级物种差异判别分析（LEfSe）为这场变动盖了章：在LDA阈值3.2下，B厂、C厂分别有13个和18个显著差异物种。B厂的标志物种包括候选种竞争聚磷菌、Kouleothrix（丝状菌骨架）、Mycobacterium（异养硝化+降解大分子有机物）和Ferruginibacter；C厂的标志则是Dokdonella、Denitratisoma和Nitrospira——两个反硝化属加一个硝化属。清单背后是同一个结论：污泥龄通过重塑脱氮相关功能菌群结构，改写了系统的运行特征。

图5 LEfSe分类学差异分析：红色为B厂标志物种，蓝色为C厂标志物种，C厂显著差异物种达18个、多于B厂的13

结论

这项基于两座全规模污水厂11个月运行数据的研究，把污泥龄的作用机制说清楚了：SRT主要通过调控污泥性质和重塑微生物群落结构影响系统运行稳定性，而不是直接提升污染物去除率。两座厂在24天与43天两种泥龄下出水均稳定达到一级A标准，COD、氨氮、总氮去除率未受泥龄显著影响；但长泥龄显著提高了菌群丰富度与多样性（Ace 2071对1818、Shannon 6.35对6.15），促进硝化菌富集（Nitrospira 1.05%对0.76%）、抑制丝状菌，两厂共有物种仅占9.2%。对运行者的启示同样具体：在保障出水达标前提下，建议将污泥龄控制在30~45天，并通过连续或分次排泥减少泥龄波动——但别忘了除磷的敏感脾气，聚磷菌同样讲究工龄，排泥策略需要在脱氮与除磷之间找平衡。对全国数千座AAO工艺污水厂，这项研究提供了一个低成本的内优化思路：不动工艺、不加药剂，只调排泥节奏，就能让脱氮系统更抗冲击。

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引用信息

吕燕. 污泥龄对城镇污水处理厂微生物群落结构及运行效能的影响[J]. 净水技术, 2026, 45(7): 86-93.

DOI: 10.15890/j.cnki.jsjs.2026.07.010

来源：本文内容为AI改编，原文出自《净水技术》论文《污泥龄对城镇污水处理厂微生物群落结构及运行效能的影响》，作者吕燕（上海城投污水处理有限公司）

编辑：黄智恒

排版：李滨妤

审核：孙丽华

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