大型城市污水处理厂活性污泥法污泥膨胀防控对策
摘要:详细解析了倒置A2 / O 工艺污泥膨胀发生前后的运行状况及活性污泥性状, 通过水质数据对比和运行参数比较, 探讨在大型城市污水处理厂建立污泥膨胀预警评价体系的可能性。利用工艺参数对典型工艺进行优化调控, 提前预防污泥膨胀或在污泥膨胀初期进行防控。
关键词:城市污水处理厂,活性污泥法,污泥膨胀,预警,丝状菌
污泥膨胀是活性污泥法处理系统较为严重的异常现象之一, 它直接影响出水水质, 并危害整个生化系统的运行, 自好氧活性污泥法产生以来一直在困扰着工艺的稳定运行。污泥膨胀发生后可实施控制措施较少, 化学药剂投加法成本较高。本文通过研究北京清河污水处理厂发生污泥膨胀的前后工况、调控思路及对污泥膨胀的控制效果比较分析, 试着建立一种污泥膨胀预警机制和评价体系, 以在污泥膨胀初期进行工艺参数及时调控, 使污泥膨胀发生在萌芽状态时被抑制。
1 清河污水处理厂污泥膨胀现象
清河污水处理厂规划总处理规模为40 万m3 / d。其中一期工程采用倒置A2 / O 工艺( 20 万m3 / d) , 二期工程采用A2 / O 工艺( 20 万m3 / d) , 均具有脱氮除磷功能。为保证二期工程再生水水质, 二期采用恒水量运行; 一期工程水量有波动, 尤其是在春节期间水量波动较大, 给运行造成了很大困难, 尤其是近两年接连发生污泥膨胀。
清河污水处理厂一期工程自2009 年起连续两年发生严重的污泥膨胀, 第一次为2009 年2 月, 4 月恢复; 第二次为2009 年12 月, 2010 年2 月恢复。2007~ 2009 年污水处理厂SVI 数据如图1 所示。可见2 月污泥膨胀严重时, SVI 平均值大约在 350 mL/ g , 同时曝气池布满黄色泡沫, 二沉池沉降性能极差, 出水絮体很多。
 |
2 污泥膨胀的分析结果与讨论
2. 1 活性污泥种群分析
对膨胀污泥进行了革兰氏染色和纳氏染色分析, 具体检测结果见图2、图3。
 |
从革兰氏染色结果可见, 活性污泥中主要为两种形态不同的丝状菌, 图2a 为一种呈细丝状、弯曲盘绕的革兰氏阳性菌属。图2b 除了弯曲缠绕的细丝状微生物外, 还有少量直径较大, 较粗的呈强蓝色阳性的丝状菌。
纳氏染色的结果也表明, 活性污泥中的优势丝状菌主要为两种。占优势的是弯曲缠绕的细丝状微生物( 图3a) , 呈纳氏阳性; 其次是图3b 中较粗的丝状菌。纳氏染色也能观测到活性污泥絮体内有较好的除磷菌存在。
利用荧光染色对污泥膨胀前后的活性污泥进行了镜检分析。镜检结果显示, 在污泥膨胀期, 主要优势丝状菌形态为独立无分支, 菌体细长。当污泥膨胀结束后, 污泥中丝状菌形态发生明显变化。利用特异性引物对丝状菌种群进行了定性, 污泥膨胀期的优势丝状菌种群为Mi crothr ix p ar vi cel la。通过染色和形态, 初步鉴定导致发生严重生物泡沫的优势丝状菌为诺卡氏菌属和微丝菌, 这两种丝状菌的优势繁殖很容易导致生物泡沫的出现。此外, 也不排除有少量的0092 型菌属存在于系统中。两次污泥膨胀原因均为低溶解氧导致, 且低温下菌胶团活性细菌增长速率降低, 污泥沉降性能恶化导致菌胶团中丝状菌和微丝菌急剧增殖破坏了原有的平衡, 伴有大量泡沫并导致出水恶化。
2. 2 污泥膨胀前后污水处理厂控制参数变化
图4、图5 为污泥膨胀发生前后污水处理厂常规运行参数的变化。
 |
从图4 与图5 可看出, 污泥膨胀前后进水水量、污泥负荷及DO 变化并不明显, 污泥浓度降低了 10% 左右, 从这些参数变化趋势上看不出明显差距。
2. 3 控制措施对比
2009 年初的污泥膨胀引起原因主要是曝气头堵塞, 溶解氧低造成的。应对策略首先采用提高曝气池溶解氧, 降低污泥浓度来缓解。经过一个泥龄的调整效果不佳。接着让员工用高压水喷洒曝气池出水泡沫, 用于减少二沉池出水的泡沫效果不明显; 然后采用投加化学药剂( 次氯酸钠溶液) 进行对菌群的抑制, 同时对曝气池出水进行喷水减少泡沫的产生。经过十几天的工作, 曝气池表面泡沫减少, 通过镜检分析, 丝状菌菌丝断裂, 曝气池表面泡沫略有减少; 在停止投加次氯酸钠溶液后, 泡沫又恢复到原状, 因此投加次氯酸钠也不能从根本上解决; 2010 年初又发生污泥膨胀现象后, 采用降低污泥浓度到2 800 mg / L 以内, 同时把两段进水改为一段进水, 提高进水负荷, 1 周后见效, 曝气池表面泡沫减少, 镜检丝状菌丰度在C 级以下, SVI 降到300 mL/ g 以内, 依然很高。
3 污泥膨胀预警评价
在污泥膨胀问题的早期研究中, 常用的评价指标有塞里奥尔特( T heriault ) 指标、唐纳森( Donaldson) 指标、哈兹尔延( Haselt ine) 指标和莫尔曼 ( Mohliman) 指标。其中, 由德国人莫尔曼于1914 年提出的污泥容积指数, 至今仍是常用测定指标。目前, 评价污泥沉降性能常用指标有: ①污泥沉降比 ( SV) ;②污泥容积指数( SV I) ; ③污泥成层沉降速度; ④丝状菌长度: 活性污泥单位体积内丝状菌的长度, 该量用来表示丝状菌含量。
经过对比清河污水处理厂污泥膨胀发生前后出现的各种情况, 结合以往经验和查阅相关资料, 初步建立的预警评价体系主要包括以下几个方面:
( 1) 曝气池污泥臭味、泡沫颜色和数量。正常运行的城市污水处理厂处理系统, 活性污泥一般呈黄褐色。在曝气池溶解氧不足时, 厌氧微生物会相应滋生, 含硫有机物在厌氧时分解释放出H2S, 污泥发黑、发臭。当曝气池溶解氧过高或进水浓度过低、负荷过低时, 污泥中微生物可因缺乏营养而自身氧化, 污泥色泽转淡。良好的新鲜活性污泥略带有泥土味。在充氧过程中, 正常的曝气泡沫是少量细小地散布在曝气池, 总面积约占1/ 10, 能听到曝气的沙沙声, 泡沫颜色是灰白色; 膨胀初期泡沫发黄, 个体增大, 有鹅蛋大小, 同时数量增多, 占到池面 30% ~ 50%; 膨胀后泡沫急剧增加, 而且厚度增加, 有20~ 30 cm 厚, 覆盖池面90%以上。
( 2) 二沉池观察与污泥性状。活性污泥性状的好坏可从二沉池及曝气池的运行状况中显示出来, 因此管理中应加强对现场的巡视, 定时对活性污泥处理系统的“脸色”进行观察。二沉池的液面状态与整个系统的正常运转与否有密切关系, 在巡视二沉池时, 应注意观察二沉池泥面的高低、上清液透明程度和飘泥的多少、飘泥泥粒大小等。正常时二沉池上清液清澈透明, 活性污泥沉淀性状良好; 膨胀初期上清液混浊, 泥位上升、出水有少量SS 带出; 膨胀后二沉池出水絮体很多, 表面有大量泡沫形成的泥块浮在上面, 污泥沉降性能很差。
( 3) 班组日常化验: 主要包括SV、SVI 和污泥沉降速率。活性污泥法是否发生污泥膨胀能简单从这三个方面判断: 正常的活性污泥法运行一般污泥浓度在2 000~ 5 000 mg/ L 之间浮动, SV 在60%以下, SVI 在200 mL/ g 以下, 成层沉降速度大于 1 m/ h; 膨胀初期SV 为60% ~ 80%, SVI 为200~ 250 mL/ g , 成层沉降速度为0. 5~ 1 m/ h; 膨胀后 SV 在80%以上, SV I 在250 mL/ g 以上, 成层沉降速度降至0. 5 m/ h 以下。
( 4) 丝状菌分析。丝状菌长度是指活性污泥单位体积内丝状菌的长度, 该指标用来表示丝状菌含量( 见图6) 。一般将丝状菌长度大于104 m/ g 的污泥划为膨胀污泥。
 |
4 结论
( 1) 污泥膨胀的发生是有前兆的, 包括丝状菌数量的变化, 曝气池表面泡沫数量和颜色变化以及沉降比和污泥体积指数变化, 是可以预警的, 在分析产生原因后采取合理有效措施, 污泥膨胀是可控的。
( 2) 清河污水处理厂污泥膨胀主要发生在冬春交替阶段, 基本原因主要是溶解氧长期供应不足, 且低温下菌胶团活性细菌增长速率降低, 污泥沉降性能恶化导致菌胶团中丝状菌和MP 菌急剧增殖破坏了原有的平衡, 伴有大量泡沫并导致出水恶化。
( 3) 投加化学药剂( 次氯酸钠) 能有效减少丝状菌的数量, 并使微丝菌的菌丝明显出现弯曲和变细的现象; 同时对硝化菌也能抑制, 并使出水氨氮升高; 但对抑制污泥膨胀不能起到立竿见影的效果。
( 4) 对清河污水处理厂产生的污泥膨胀, 采取提高进水负荷, 把倒置A2 / O 工艺调整为A/ O 工艺并降低曝气池污泥浓度能有效缓解污泥膨胀发生。
总之, 污泥膨胀的发生是生物系统平衡受到破坏而产生的, 通过科学合理的工艺调控让生物系统自我调节从而抑制污泥膨胀的发生是可行的, 比通过加药等更有效。
参考文献
1 张相忠, 王淑莹, 陈滢等. 污泥膨胀的研究. 哈尔滨商业大学学报 ( 自然科学版) , 2002, 18( 4) : 464~ 467
2 丁来保, 施英乔, 李萍, 等. 活性污泥法工艺污泥膨胀的主要原因及控制研究. 江苏造纸, 2006, ( 3) : 44~ 48
3 王凤祥, 龙腾锐, 郭劲松. 活性污泥膨胀的影响因素及调控措施研究. 重庆建筑大学学报, 2007, 29( 1) : 117~ 121
4 王晖, 邵青, 黄海峰. 浅谈活性污泥膨胀及共诱因. 西南给排水, 2004, 26( 1) : 6~ 9
5 刘培, 张雁秋. 浅析污泥膨胀的特性与控制. 对策能源环境保护, 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“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
