楊冬梅

(山西省永濟(jì)市污水處理有限責(zé)任公司,山西永濟(jì)044500)

1 引言

百樂(lè)克工藝是一種適宜于城市污水處理廠的具有脫氮除磷功能的多級(jí)活性污泥處理系統(tǒng),通過(guò)多級(jí)A/O懸浮鏈移動(dòng)曝氣,使污水中的C、N、P能夠在多次的缺氧與好氧過(guò)程中通過(guò)微生物得到降解,它具有占地緊湊、工藝穩(wěn)定、維護(hù)簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。

污泥膨脹問(wèn)題是活性污泥自產(chǎn)生以來(lái)一直伴隨并常常發(fā)生的一個(gè)棘手的問(wèn)題。其主要特征包括污泥結(jié)構(gòu)松散,質(zhì)量變輕,沉淀壓縮性能差;SV(沉降比)增大,有時(shí)達(dá)到90%以上,SVI(污泥體積指數(shù))達(dá)到300m L/g以上;大量污泥流失,嚴(yán)重時(shí)出水渾濁;二沉池水難以固液分離,回流污泥濃度低,經(jīng)常伴隨大量的粘性泡沫產(chǎn)生,整個(gè)生化系統(tǒng)無(wú)法維持正常工作。發(fā)生污泥膨脹是較為嚴(yán)重的生化處理現(xiàn)象之一,它具有發(fā)生率極高、發(fā)生較普遍、危害嚴(yán)重、難于控制等特點(diǎn),嚴(yán)重時(shí)影響出水水質(zhì),并危害整個(gè)生化系統(tǒng)的運(yùn)作。下面通過(guò)分析永濟(jì)市城市污水處理廠百樂(lè)克工藝系統(tǒng)產(chǎn)生污泥膨脹的原因,進(jìn)一步提出了污泥膨脹的相應(yīng)控制措施。

2 污水處理廠設(shè)計(jì)概況

永濟(jì)市污水處理廠位于永濟(jì)市振興西街,規(guī)劃規(guī)模為4萬(wàn)m3/d,處理工藝采用德國(guó)的BIOLAK生化處理技術(shù),其處理工藝流程見圖1。

圖1 污水處理工藝流程

該污水處理采用懸浮鏈移動(dòng)曝氣,工藝參數(shù)為：進(jìn)水：溫度 15～35℃,BOD5≤220m g/L;CODcr≤380mg/L;SS≤220mg/L;NH 3-N≤40m g/L總P≤4;pH 值為6～9。出水：BOD5≤30mg/L;CODcr≤100mg/L;SS≤30mg/L;NH 3-N ≤40mg/L;總P≤4;pH 6～9。出水達(dá)到“城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)”(GB18918-2002)中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3 污泥膨脹類型的判斷

活性污泥膨脹有兩種類型：絲狀菌大量繁殖引起的絲狀菌污泥膨脹;由于菌膠團(tuán)細(xì)菌大量累積高粘性物質(zhì)或細(xì)菌過(guò)量增殖引起的非絲狀菌型污泥膨脹。污泥膨脹發(fā)生后,曝氣池污泥的沉降比由30%左右上升至90%以上;SV I值由正常的100～150上升至300～500。表1是永濟(jì)市污水處理廠2008年6月發(fā)生污泥膨脹后SV、SV I的變化情況。

表1 污泥膨脹后SV、SV I的測(cè)定 g/L

6月16日開始通過(guò)剩余污泥泵大量向外排泥,污泥濃度降低,但30m in沉降比仍然繼續(xù)升高,并且膨脹污泥靜止沉淀時(shí)看不到絮體,整個(gè)活性污泥成層下沉,濃縮效果極差,對(duì)發(fā)生的膨脹污泥作鏡檢觀察,發(fā)現(xiàn)污泥中的絲狀菌數(shù)量異常增多,絲狀菌間的架橋作用干擾絮體間的接近,妨礙了絮體的沉淀和壓實(shí),使得絮體極為松散,密閉性變差,有較多的滴蟲,側(cè)跳蟲、豆形蟲等散落其中,規(guī)則的菌膠團(tuán)數(shù)量大大減少,所以斷定是絲狀菌污泥膨脹。

4 膨脹原因分析

4.1 污泥負(fù)荷率和污泥膨脹的關(guān)系

活性污泥系統(tǒng)的污泥負(fù)荷率,運(yùn)行初期小于0.042kgBOD/kgM LSS,后來(lái)升高到0.14～0.25kgBOD/kgM LSS左右。一般認(rèn)為,活性污泥法的污泥負(fù)荷大于0.13kgBOD/kgM LSS易發(fā)生污泥膨脹[1]。再對(duì)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行48h采樣化驗(yàn)分析,發(fā)現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)大,峰值期間 COD高達(dá) 1 000m g/L,已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)值,而正常情況下COD只在200～400mg/L之間。對(duì)水質(zhì)做進(jìn)一步的有機(jī)污染物成分分析,發(fā)現(xiàn)廢水中可溶性有機(jī)物含量多,廢水中碳源含量多以上游印染廠退漿成分為主。當(dāng)廢水中含可溶解性有機(jī)物多時(shí),絲狀菌就易于利用與自身繁殖,這樣就易于發(fā)生絲狀菌膨脹[2]。

4.2 溶解氧和污泥膨脹的關(guān)系

絲狀菌生長(zhǎng)時(shí)需要有太多的碳源,對(duì)氧和磷的要求較低。特別是對(duì)氧的要求與菌膠團(tuán)區(qū)別更明顯。菌膠團(tuán)要求有較多的氧(至少0.05m g/L以上)才能很好的生長(zhǎng),而絲狀菌在微氧環(huán)境中也能很好的繁殖[3]。由于該公司進(jìn)水中大量淀粉類有機(jī)物易于微生物降解,加快了曝氣池耗氧速率,造成曝氣池缺氧,絲狀菌具有在低氧環(huán)境中取得優(yōu)勢(shì)的較長(zhǎng)菌絲,比表面積大,更易于奪得溶解氧進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖,從而會(huì)引發(fā)氧的限制型污泥膨脹。在2008年6月沿流程方向在曝氣池的前中后端對(duì)溶解氧進(jìn)行測(cè)定,其結(jié)果如表2。

表2 曝氣池前中后端溶解氧的測(cè)定 mg/L

從表2中可以看出在曝氣池的前端大多DO(溶解氧)＜0.5mg/L,處于缺氧或厭氧狀態(tài),中間和后端DO大于1.0mg/L。上表也說(shuō)明進(jìn)水含有大量易降解可溶性有機(jī)污染物,造成曝氣池供氧不足,在曝氣池前端出現(xiàn)缺氧或厭氧狀態(tài)引起絲狀菌的過(guò)度生長(zhǎng),使活性污泥系統(tǒng)發(fā)生了絲狀菌污泥膨脹。此外,絲狀菌的生長(zhǎng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的可逆過(guò)程,雖然在曝氣池的中后部溶解氧逐漸上升到正常水平,但絲狀菌的增長(zhǎng)局勢(shì)已不可避免。

4.3 低負(fù)荷環(huán)境與污泥膨脹的關(guān)系

正?；钚晕勰嘣诘拓?fù)荷狀態(tài)下會(huì)發(fā)生活性污泥老化現(xiàn)象,并最終影響到活性污泥對(duì)有機(jī)物的去除效果。絲狀菌對(duì)低負(fù)荷環(huán)境有極強(qiáng)的適應(yīng)能力,依靠其巨大的比表面積維持其生長(zhǎng)繁殖。我們知道,百樂(lè)克工藝是一種低負(fù)荷活性污泥工藝,污泥濃度高,泥齡長(zhǎng),而在該廠運(yùn)行期間,由于沒有及時(shí)排泥,造成泥齡越長(zhǎng),污泥負(fù)荷越低,此時(shí)細(xì)菌分解或水解大分子物質(zhì)所需的胞外酶越少,隨著泥齡的增加,菌膠團(tuán)的衰減系數(shù)增大,發(fā)生自溶的細(xì)菌數(shù)量也會(huì)增加,多糖類物質(zhì)作為細(xì)胞物質(zhì)的重要組分之一會(huì)釋放到細(xì)胞外,將引起胞外組分中多糖含量的增加。而這種胞外聚合物的增加對(duì)活性污泥的絮凝性、沉降性有重要的影響[4]。

4.4 pH值和污泥膨脹的關(guān)系

經(jīng)采樣發(fā)現(xiàn)該廠污泥膨脹期間進(jìn)水pH值有時(shí)偏低,在4.5～6.0之間波動(dòng)。原因是上游印染廠加酸系統(tǒng)出現(xiàn)故障,外排的廢水偏酸,造成進(jìn)水pH偏低。一般認(rèn)為在活性污泥法運(yùn)行中,曝氣池的pH值應(yīng)保持在6.5～8.0范圍內(nèi)?；旌弦旱膒H低于6.0有利于絲狀菌的生長(zhǎng),而菌膠團(tuán)的生長(zhǎng)受到抑制,這也為污泥膨脹創(chuàng)造了條件。

5 污泥膨脹控制措施

5.1 污泥負(fù)荷的有效控制

停止進(jìn)水大量排泥,排泥后引進(jìn)生活污水使污泥復(fù)壯,使偏離正常值的污泥負(fù)荷回歸到正?？刂品秶鷥?nèi)。

5.2 改善污泥的沉降性能

針對(duì)系統(tǒng)中的膨脹污泥特性,采用投加脫水生污泥的方法,一方面使曝氣池污泥濃度達(dá)到2 500 m g/L以上,另一方面利用脫水污泥的比重改善污泥的沉降性能,增加污泥重量。

5.3 改善提高活性污泥的絮凝性和pH值

利用投加無(wú)機(jī)高分子絮凝劑聚合氯化鋁和Ca(OH)2相結(jié)合的方法,在曝氣池的前端投加絮凝劑與Ca(OH)2,調(diào)節(jié)pH值到7～8,經(jīng)過(guò)運(yùn)行試驗(yàn)得知,污泥SV及SVI都有大幅度降低,污泥膨脹得到了有效控制。表3為采取上述3項(xiàng)措施后污泥SV及SVI的變化情況。

表3 2008年 7月 8-7月16日污泥SV及 SVI的測(cè)定g/L

5.4 其他膨脹擬制劑

“Bulhibitor”是一種能對(duì)引起污泥膨脹的絲狀菌進(jìn)行選擇性攻擊、溶解,以徹底消除污泥膨脹的新型藥劑。Bulhibitor的添加量因污泥的膨脹狀況、M LSS濃度、絲狀細(xì)菌的種類而異,生活污水處理廠的曝氣池內(nèi)用量一般為100～250mg/L[5]。

當(dāng)膨脹污泥得到臨時(shí)有效控制后,再通過(guò)采取調(diào)控微生物環(huán)境的措施徹底控制污泥膨脹。發(fā)生污泥膨脹的時(shí)候,一般無(wú)法從工藝參數(shù)控制和曝氣方式的改變來(lái)解決,只能在正在運(yùn)行的流程基礎(chǔ)上通過(guò)改變生化池內(nèi)的微生物的生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)抑制或消除絲狀菌的過(guò)度繁殖。具體的實(shí)施措施如下。

(1)在溶解氧方面,加強(qiáng)曝氣,提高曝氣池首端的DO值,必須控制曝氣池首端的DO值大于1.0mg/L以上,改善生化系統(tǒng)環(huán)境,利用生物競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制抑制絲狀菌的過(guò)度繁殖,促使所需的菌膠團(tuán)細(xì)菌大量生長(zhǎng),成為優(yōu)勢(shì)菌群,從根本上控制污泥膨脹的發(fā)生和發(fā)展。

(2)加大回流污泥量,降低污泥在二沉池內(nèi)停留時(shí)間,以免絲狀菌在此發(fā)生厭氧環(huán)境優(yōu)勢(shì)增殖,同時(shí)調(diào)整混合液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡,即保證C∶N∶P=100∶5∶1的要求 。

(3)大多數(shù)的絲狀菌的世代周期長(zhǎng)(一般≥9d),可以通過(guò)加強(qiáng)剩余污泥排放控制,縮短污泥齡,使絲狀菌在活性污泥系統(tǒng)中逐漸減少、消失,從而使活性污泥性能逐漸恢復(fù)正常,逐漸消除膨脹[6]。

(4)尋找進(jìn)水出現(xiàn)沖擊污染負(fù)荷的原因,從源頭上,徹底防止沖擊污染負(fù)荷對(duì)污水處理系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行的破壞。

經(jīng)過(guò)采取上述措施調(diào)整運(yùn)行后,活性污泥SVI降到了150以下,活性污泥菌膠團(tuán)恢復(fù)到正常狀態(tài),二沉池的出水變澄清,污泥膨脹得到控制,并且曝氣池表面大量生物泡沫也隨之消失。

6 結(jié)語(yǔ)

由分析得知,沖擊負(fù)荷是造成該廠污泥膨脹的主要原因。污水處理在穩(wěn)定的污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行,污泥沉降比、污泥容積指數(shù)很容易控制在正常值內(nèi),而進(jìn)水負(fù)荷的巨大改變導(dǎo)致活性污泥中起主要作用的菌膠團(tuán)細(xì)菌收到?jīng)_擊而擬制,反而引起適應(yīng)能力強(qiáng)的絲狀菌過(guò)度生長(zhǎng)。因此,城市污水處理廠采用百樂(lè)克工藝處理污水應(yīng)注意：只有在運(yùn)行中保持進(jìn)水的連續(xù)性、均勻性及水質(zhì)的穩(wěn)定性,才能為后續(xù)工藝控制提供條件,為菌膠團(tuán)細(xì)菌提供適宜的生長(zhǎng)環(huán)境從而控制污泥膨脹的發(fā)生。

[1]周 利,彭永臻.絲狀菌污泥膨脹的影響因素與控制[J].環(huán)境科學(xué)進(jìn)展,1999,7(1)：1～ 2.

[2]王凱軍.活性污泥膨脹的機(jī)理與控制[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,1992.

[3]張三豐.活性污泥法工藝控制[M].北京：中國(guó)電力出版社,2007.

[4]李 鵬,周 利.藥劑法在控制絲狀菌污泥膨脹中的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理,2008(7)：17～18.

[5]龍向宇,唐 然.污泥齡對(duì)胞外聚合物組分與表面限制的影響[J].中國(guó)給水排水,2008(15)：61～ 62.

[6]田口廣.活性污泥膨脹與控制對(duì)策[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1982.