大型城市污水處理廠活性污泥法污泥膨脹防控對策
摘要:詳細(xì)解析了倒置A2 / O 工藝污泥膨脹發(fā)生前后的運(yùn)行狀況及活性污泥性狀, 通過水質(zhì)數(shù)據(jù)對比和運(yùn)行參數(shù)比較, 探討在大型城市污水處理廠建立污泥膨脹預(yù)警評價(jià)體系的可能性。利用工藝參數(shù)對典型工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控, 提前預(yù)防污泥膨脹或在污泥膨脹初期進(jìn)行防控。
關(guān)鍵詞:城市污水處理廠,活性污泥法,污泥膨脹,預(yù)警,絲狀菌
污泥膨脹是活性污泥法處理系統(tǒng)較為嚴(yán)重的異，F(xiàn)象之一, 它直接影響出水水質(zhì), 并危害整個(gè)生化系統(tǒng)的運(yùn)行, 自好氧活性污泥法產(chǎn)生以來一直在困擾著工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。污泥膨脹發(fā)生后可實(shí)施控制措施較少, 化學(xué)藥劑投加法成本較高。本文通過研究北京清河污水處理廠發(fā)生污泥膨脹的前后工況、調(diào)控思路及對污泥膨脹的控制效果比較分析, 試著建立一種污泥膨脹預(yù)警機(jī)制和評價(jià)體系, 以在污泥膨脹初期進(jìn)行工藝參數(shù)及時(shí)調(diào)控, 使污泥膨脹發(fā)生在萌芽狀態(tài)時(shí)被抑制。
1 清河污水處理廠污泥膨脹現(xiàn)象
清河污水處理廠規(guī)劃總處理規(guī)模為40 萬m3 / d。其中一期工程采用倒置A2 / O 工藝( 20 萬m3 / d) , 二期工程采用A2 / O 工藝( 20 萬m3 / d) , 均具有脫氮除磷功能。為保證二期工程再生水水質(zhì), 二期采用恒水量運(yùn)行; 一期工程水量有波動(dòng), 尤其是在春節(jié)期間水量波動(dòng)較大, 給運(yùn)行造成了很大困難, 尤其是近兩年接連發(fā)生污泥膨脹。
清河污水處理廠一期工程自2009 年起連續(xù)兩年發(fā)生嚴(yán)重的污泥膨脹, 第一次為2009 年2 月, 4 月恢復(fù); 第二次為2009 年12 月, 2010 年2 月恢復(fù)。2007~ 2009 年污水處理廠SVI 數(shù)據(jù)如圖1 所示。可見2 月污泥膨脹嚴(yán)重時(shí), SVI 平均值大約在 350 mL/ g , 同時(shí)曝氣池布滿黃色泡沫, 二沉池沉降性能極差, 出水絮體很多。
 |
2 污泥膨脹的分析結(jié)果與討論
2. 1 活性污泥種群分析
對膨脹污泥進(jìn)行了革蘭氏染色和納氏染色分析, 具體檢測結(jié)果見圖2、圖3。
 |
從革蘭氏染色結(jié)果可見, 活性污泥中主要為兩種形態(tài)不同的絲狀菌, 圖2a 為一種呈細(xì)絲狀、彎曲盤繞的革蘭氏陽性菌屬。圖2b 除了彎曲纏繞的細(xì)絲狀微生物外, 還有少量直徑較大, 較粗的呈強(qiáng)藍(lán)色陽性的絲狀菌。
納氏染色的結(jié)果也表明, 活性污泥中的優(yōu)勢絲狀菌主要為兩種。占優(yōu)勢的是彎曲纏繞的細(xì)絲狀微生物( 圖3a) , 呈納氏陽性; 其次是圖3b 中較粗的絲狀菌。納氏染色也能觀測到活性污泥絮體內(nèi)有較好的除磷菌存在。
利用熒光染色對污泥膨脹前后的活性污泥進(jìn)行了鏡檢分析。鏡檢結(jié)果顯示, 在污泥膨脹期, 主要優(yōu)勢絲狀菌形態(tài)為獨(dú)立無分支, 菌體細(xì)長。當(dāng)污泥膨脹結(jié)束后, 污泥中絲狀菌形態(tài)發(fā)生明顯變化。利用特異性引物對絲狀菌種群進(jìn)行了定性, 污泥膨脹期的優(yōu)勢絲狀菌種群為Mi crothr ix p ar vi cel la。通過染色和形態(tài), 初步鑒定導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重生物泡沫的優(yōu)勢絲狀菌為諾卡氏菌屬和微絲菌, 這兩種絲狀菌的優(yōu)勢繁殖很容易導(dǎo)致生物泡沫的出現(xiàn)。此外, 也不排除有少量的0092 型菌屬存在于系統(tǒng)中。兩次污泥膨脹原因均為低溶解氧導(dǎo)致, 且低溫下菌膠團(tuán)活性細(xì)菌增長速率降低, 污泥沉降性能惡化導(dǎo)致菌膠團(tuán)中絲狀菌和微絲菌急劇增殖破壞了原有的平衡, 伴有大量泡沫并導(dǎo)致出水惡化。
2. 2 污泥膨脹前后污水處理廠控制參數(shù)變化
圖4、圖5 為污泥膨脹發(fā)生前后污水處理廠常規(guī)運(yùn)行參數(shù)的變化。
 |
從圖4 與圖5 可看出, 污泥膨脹前后進(jìn)水水量、污泥負(fù)荷及DO 變化并不明顯, 污泥濃度降低了 10% 左右, 從這些參數(shù)變化趨勢上看不出明顯差距。
2. 3 控制措施對比
2009 年初的污泥膨脹引起原因主要是曝氣頭堵塞, 溶解氧低造成的。應(yīng)對策略首先采用提高曝氣池溶解氧, 降低污泥濃度來緩解。經(jīng)過一個(gè)泥齡的調(diào)整效果不佳。接著讓員工用高壓水噴灑曝氣池出水泡沫, 用于減少二沉池出水的泡沫效果不明顯; 然后采用投加化學(xué)藥劑( 次氯酸鈉溶液) 進(jìn)行對菌群的抑制, 同時(shí)對曝氣池出水進(jìn)行噴水減少泡沫的產(chǎn)生。經(jīng)過十幾天的工作, 曝氣池表面泡沫減少, 通過鏡檢分析, 絲狀菌菌絲斷裂, 曝氣池表面泡沫略有減少; 在停止投加次氯酸鈉溶液后, 泡沫又恢復(fù)到原狀, 因此投加次氯酸鈉也不能從根本上解決; 2010 年初又發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象后, 采用降低污泥濃度到2 800 mg / L 以內(nèi), 同時(shí)把兩段進(jìn)水改為一段進(jìn)水, 提高進(jìn)水負(fù)荷, 1 周后見效, 曝氣池表面泡沫減少, 鏡檢絲狀菌豐度在C 級以下, SVI 降到300 mL/ g 以內(nèi), 依然很高。
3 污泥膨脹預(yù)警評價(jià)
在污泥膨脹問題的早期研究中, 常用的評價(jià)指標(biāo)有塞里奧爾特( T heriault ) 指標(biāo)、唐納森( Donaldson) 指標(biāo)、哈茲爾延( Haselt ine) 指標(biāo)和莫爾曼 ( Mohliman) 指標(biāo)。其中, 由德國人莫爾曼于1914 年提出的污泥容積指數(shù), 至今仍是常用測定指標(biāo)。目前, 評價(jià)污泥沉降性能常用指標(biāo)有: ①污泥沉降比 ( SV) ;②污泥容積指數(shù)( SV I) ; ③污泥成層沉降速度; ④絲狀菌長度: 活性污泥單位體積內(nèi)絲狀菌的長度, 該量用來表示絲狀菌含量。
經(jīng)過對比清河污水處理廠污泥膨脹發(fā)生前后出現(xiàn)的各種情況, 結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)和查閱相關(guān)資料, 初步建立的預(yù)警評價(jià)體系主要包括以下幾個(gè)方面:
( 1) 曝氣池污泥臭味、泡沫顏色和數(shù)量。正常運(yùn)行的城市污水處理廠處理系統(tǒng), 活性污泥一般呈黃褐色。在曝氣池溶解氧不足時(shí), 厭氧微生物會(huì)相應(yīng)滋生, 含硫有機(jī)物在厭氧時(shí)分解釋放出H2S, 污泥發(fā)黑、發(fā)臭。當(dāng)曝氣池溶解氧過高或進(jìn)水濃度過低、負(fù)荷過低時(shí), 污泥中微生物可因缺乏營養(yǎng)而自身氧化, 污泥色澤轉(zhuǎn)淡。良好的新鮮活性污泥略帶有泥土味。在充氧過程中, 正常的曝氣泡沫是少量細(xì)小地散布在曝氣池, 總面積約占1/ 10, 能聽到曝氣的沙沙聲, 泡沫顏色是灰白色; 膨脹初期泡沫發(fā)黃, 個(gè)體增大, 有鵝蛋大小, 同時(shí)數(shù)量增多, 占到池面 30% ~ 50%; 膨脹后泡沫急劇增加, 而且厚度增加, 有20~ 30 cm 厚, 覆蓋池面90%以上。
( 2) 二沉池觀察與污泥性狀；钚晕勰嘈誀畹暮脡目蓮亩脸丶捌貧獬氐倪\(yùn)行狀況中顯示出來, 因此管理中應(yīng)加強(qiáng)對現(xiàn)場的巡視, 定時(shí)對活性污泥處理系統(tǒng)的“臉色”進(jìn)行觀察。二沉池的液面狀態(tài)與整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與否有密切關(guān)系, 在巡視二沉池時(shí), 應(yīng)注意觀察二沉池泥面的高低、上清液透明程度和飄泥的多少、飄泥泥粒大小等。正常時(shí)二沉池上清液清澈透明, 活性污泥沉淀性狀良好; 膨脹初期上清液混濁, 泥位上升、出水有少量SS 帶出; 膨脹后二沉池出水絮體很多, 表面有大量泡沫形成的泥塊浮在上面, 污泥沉降性能很差。
( 3) 班組日；(yàn): 主要包括SV、SVI 和污泥沉降速率；钚晕勰喾ㄊ欠癜l(fā)生污泥膨脹能簡單從這三個(gè)方面判斷: 正常的活性污泥法運(yùn)行一般污泥濃度在2 000~ 5 000 mg/ L 之間浮動(dòng), SV 在60%以下, SVI 在200 mL/ g 以下, 成層沉降速度大于 1 m/ h; 膨脹初期SV 為60% ~ 80%, SVI 為200~ 250 mL/ g , 成層沉降速度為0. 5~ 1 m/ h; 膨脹后 SV 在80%以上, SV I 在250 mL/ g 以上, 成層沉降速度降至0. 5 m/ h 以下。
( 4) 絲狀菌分析。絲狀菌長度是指活性污泥單位體積內(nèi)絲狀菌的長度, 該指標(biāo)用來表示絲狀菌含量( 見圖6) 。一般將絲狀菌長度大于104 m/ g 的污泥劃為膨脹污泥。
 |
4 結(jié)論
( 1) 污泥膨脹的發(fā)生是有前兆的, 包括絲狀菌數(shù)量的變化, 曝氣池表面泡沫數(shù)量和顏色變化以及沉降比和污泥體積指數(shù)變化, 是可以預(yù)警的, 在分析產(chǎn)生原因后采取合理有效措施, 污泥膨脹是可控的。
( 2) 清河污水處理廠污泥膨脹主要發(fā)生在冬春交替階段, 基本原因主要是溶解氧長期供應(yīng)不足, 且低溫下菌膠團(tuán)活性細(xì)菌增長速率降低, 污泥沉降性能惡化導(dǎo)致菌膠團(tuán)中絲狀菌和MP 菌急劇增殖破壞了原有的平衡, 伴有大量泡沫并導(dǎo)致出水惡化。
( 3) 投加化學(xué)藥劑( 次氯酸鈉) 能有效減少絲狀菌的數(shù)量, 并使微絲菌的菌絲明顯出現(xiàn)彎曲和變細(xì)的現(xiàn)象; 同時(shí)對硝化菌也能抑制, 并使出水氨氮升高; 但對抑制污泥膨脹不能起到立竿見影的效果。
( 4) 對清河污水處理廠產(chǎn)生的污泥膨脹, 采取提高進(jìn)水負(fù)荷, 把倒置A2 / O 工藝調(diào)整為A/ O 工藝并降低曝氣池污泥濃度能有效緩解污泥膨脹發(fā)生。
總之, 污泥膨脹的發(fā)生是生物系統(tǒng)平衡受到破壞而產(chǎn)生的, 通過科學(xué)合理的工藝調(diào)控讓生物系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)從而抑制污泥膨脹的發(fā)生是可行的, 比通過加藥等更有效。
參考文獻(xiàn)
1 張相忠, 王淑瑩, 陳瀅等. 污泥膨脹的研究. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) ( 自然科學(xué)版) , 2002, 18( 4) : 464~ 467
2 丁來保, 施英喬, 李萍, 等. 活性污泥法工藝污泥膨脹的主要原因及控制研究. 江蘇造紙, 2006, ( 3) : 44~ 48
3 王鳳祥, 龍騰銳, 郭勁松. 活性污泥膨脹的影響因素及調(diào)控措施研究. 重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào), 2007, 29( 1) : 117~ 121
4 王暉, 邵青, 黃海峰. 淺談活性污泥膨脹及共誘因. 西南給排水, 2004, 26( 1) : 6~ 9
5 劉培, 張雁秋. 淺析污泥膨脹的特性與控制. 對策能源環(huán)境保護(hù), 2006, 20( 3) : 7~ 9
6 Jenkins D, Ri chard M G, Daigger G TM anu al on the caus es and cont rol of act ivated sludge bulk ing, foaming, and oth er solids separat ion p rob lem s. IWA Publis hing, 2003
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
