一、什么是“活性污泥”?

活性污泥法自 1914 年由 E.Arden 和 W.T.Lokett在英國(guó)曼徹斯特開創(chuàng)以來(lái), 廣泛被應(yīng)用于生活污水和工業(yè)廢水的處理。所謂活性污泥, 就是由細(xì)菌、原生動(dòng)物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起而形成的具有很強(qiáng)吸附分解有機(jī)物能力的絮狀體顆粒, 這種絮狀結(jié)構(gòu)具有良好的沉降性能, 使處理水與污泥分開, 終達(dá)到廢水凈化的目的。活性污泥法中的關(guān)鍵是活性污泥, 其沉降性能的好壞直接影響到出水水質(zhì),

二、什么是“污泥膨脹”?

發(fā)生污泥膨脹是活性污泥處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常情況之一,其表觀現(xiàn)象是活性污泥絮凝體的結(jié)構(gòu)與正常絮凝體相比要松散一些, 體積膨脹,含水率上升,不利于污泥底物對(duì)污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收降解, 微生物大量消失, 并且影響后續(xù)構(gòu)筑物的沉淀效果。

三、污泥膨脹的測(cè)定指標(biāo)

評(píng)價(jià)污泥沉降性能常用指標(biāo)有下列幾種: ①污泥沉降比 : 取活性污泥反應(yīng)器中的混合液靜置30min后所形成的沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分比。正常的活性污泥沉靜 30min 后, 一般可接近其大密度, 反映沉淀池中活性污泥的濃縮情況,即 SV30。②污泥容積指數(shù): 曝氣池出口處的混合液, 在經(jīng)過(guò)了 30min 靜沉后, 每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積。可表示活性污泥中菌膠團(tuán)結(jié)合水率的高低。③污泥成層沉降速度: 混合液靜置一段時(shí)間后, 形成清晰的泥水分界線, 此后進(jìn)入成層沉淀階段, 分界線將以勻速下降。 ④絲狀菌長(zhǎng)度: 活性污泥單位體積內(nèi)絲狀菌的長(zhǎng)度, 該量用來(lái)表示絲狀菌含量。

四、污泥膨脹的誘因

目前, 對(duì)污泥膨脹的研究可以分為兩個(gè)方面, 一方面從工藝運(yùn)行的角度來(lái)研究。 比如: 調(diào)整污水的pH 值、溶解氧、泥齡等; 另一方面是對(duì)引起污泥膨脹的微生物進(jìn)行研究。這兩個(gè)方面是相互影響、相互、相互制約的。從目前已有的研究成果來(lái)看, 活性污泥膨脹的發(fā)生與以下幾種因素有關(guān)。

1.進(jìn)水水質(zhì)(1) 進(jìn)水中氮和磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏: 當(dāng)進(jìn)水中氮和磷含量不足時(shí),會(huì)使低營(yíng)養(yǎng)型微生物如: 貝氏硫細(xì)菌、浮游分枝球衣菌等絲狀菌過(guò)量繁殖, 出現(xiàn)絲狀菌污泥膨脹。比較近的研究表明,當(dāng)磷充足而氮缺乏時(shí),由于營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào),會(huì)出現(xiàn)非絲狀菌污泥膨脹。因此, 要嚴(yán)格控制常規(guī)性污泥法BOD∶N∶P=100∶5∶1, 如果發(fā)生污泥膨脹, 應(yīng)加入氨水、尿素、硫胺等。

(2) 進(jìn)水中碳水化合物含量高, 含有大量可溶性有機(jī)物: 在導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹的微生物中, 具有代表性的是球衣菌屬, 它能將葡萄糖、乳糖等糖類物質(zhì)直接作為能源利用, 同時(shí)分泌出高粘性物質(zhì), 覆蓋在膠團(tuán)菌表面, 大大提高污泥的水結(jié)合率,導(dǎo)致非絲狀菌污泥膨脹。此外, 活性污泥中的絲狀菌與其他細(xì)菌相比,對(duì)高分子物質(zhì)的水解能力弱,也難吸收不溶性物質(zhì)。所以, 當(dāng)進(jìn)水中含可溶性有機(jī)物較多時(shí), 絲狀菌就易利用自身繁殖, 導(dǎo)致絲狀菌膨脹。

(3) 進(jìn)水中硫化物含量高, 腐敗或早期消化的污水: 正常的活性污泥中硫代謝絲狀菌含量不多, 若污水儲(chǔ)存或在排水管道、初沉池中停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng), 底物中硫化物含量偏高, 容易引起硫化菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌的過(guò)量繁殖, 引起污泥的膨脹。

(4) 進(jìn)水波動(dòng):進(jìn)水波動(dòng)是指進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器的原水在流量以及有機(jī)物濃度、種類方面的改變,曝氣池中有機(jī)物濃度突然增加。由于微生物的呼吸迅速, 溶解氧量降低, 絲狀菌和絮凝性菌膠團(tuán)爭(zhēng)奪溶解氧, 絲狀菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)而引起膨脹。

2.pH 值污水中的有機(jī)物由厭氧兼氧水解酸化而降解為低分子化合物, 如揮發(fā)性的有機(jī)酸、氨基酸、單糖、醇類等, 同時(shí)導(dǎo)致 pH 值降低, 這種環(huán)境有利于某些絲狀菌的繁殖。有報(bào)道說(shuō)在pH≤5 的情況下, 易引起真菌絲狀菌的膨脹。

3.溫度溫度是影響微生物生長(zhǎng)與生存的重要因素之一, 每種微生物都有各自的適宜生長(zhǎng)溫度。在某溫度范圍內(nèi), 若浮游球衣菌、發(fā)硫菌屬等占優(yōu), 可能引起污泥膨脹。 有人通過(guò)觀察引起絲狀菌膨脹的主要原因, 細(xì)菌在 5℃、12℃和20℃下的生長(zhǎng)情況, 認(rèn)為低溫有利于絲狀菌的生長(zhǎng)。也有研究表明, 在其他條件等同的情況下, 10℃時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的污泥膨脹, 如將反應(yīng)器溫度提高到 22℃時(shí), 不再產(chǎn)生污泥膨脹。這也是大多數(shù)活性污泥在冬季會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹的原因之一。

4.溶解氧溶解氧作為構(gòu)成活性污泥混合液三要素 ( 氣、水、泥) 之一,是許多生物降解反應(yīng)的必要條件,保持一定的溶解氧( DO) 含量, 是控制反應(yīng)器的很重要因素之一。在DO較低的情況下 ,某些絲狀菌( 如Sphaerotilusnatans, 1701 型) 因其飽和常數(shù) Ko 較小, 對(duì)低濃度DO 有很大的親合力而增殖迅速。 但是,DO 在 “ 膨脹”與 “ 非膨脹”之間的臨界值并不是固定的, 這是因?yàn)檫@個(gè)值還依賴于反應(yīng)器中活性污泥負(fù)荷 Bx 的實(shí)際值。

5.BOD-污泥負(fù)荷BOD-污泥負(fù)荷是設(shè)計(jì)活性污泥反應(yīng)池和控制其運(yùn)行的重要指標(biāo)。不少學(xué)者研究發(fā)現(xiàn), 污泥負(fù)荷在0.25～ 0.45kg BOD/kgMLSS.d 范圍時(shí)沉降性能好, 超出這個(gè)范圍會(huì)導(dǎo)致 SVI 值升高。

此外, 泥齡過(guò)長(zhǎng), 有機(jī)物濃度梯度小也會(huì)引起污泥膨脹。

6.進(jìn)水中含有毒物質(zhì)

不利于絮體形成的有毒有害物質(zhì)如: H2S、 酚、醛、酮等會(huì)使SVI 升高。據(jù)報(bào)道城市污水中, H2S 濃度超過(guò)1～ 2mg/L, 就可能發(fā)生污泥膨脹, 控制這一類型的膨脹可以采用預(yù)曝氣, 或采用重金屬鹽類形成沉淀去除 H2S 等。

此外, 排泥不暢通也是引起非絲狀菌污泥膨脹的一個(gè)誘因。

五、污泥膨脹的控制措施

1.臨時(shí)控制措施臨時(shí)控制措施有活性污泥加重助沉法和滅菌法。

( 1) 活性污泥加重助沉法是指向發(fā)生膨脹的污泥中加入有機(jī)或無(wú)機(jī)混凝劑, 如: 聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺等有機(jī)高分子絮凝劑, 增加活性污泥的比重,使之在沉淀池內(nèi)易于分離。助凝劑投加量不可太多, 否則易破壞細(xì)菌的生物活性, 降低處理效果。助沉法一般用于控制非絲狀菌污泥膨脹。

( 2) 滅菌法指向發(fā)生絲狀菌膨脹的污泥中投加化學(xué)藥劑, 殺滅抑制絲狀菌 。 常用的滅菌劑有NaClO、ClO2、Cl2、H2O2 和漂白劑等。但是, 氯等滅菌劑對(duì)微生物是無(wú)選擇性的殺傷劑, 既能殺死絲狀菌, 也能殺傷菌膠團(tuán)細(xì)菌。 H2O2 可破壞伸出絮體很大的絲狀菌, 但不能破壞存在于絮體之內(nèi)絲狀菌屬。

臨時(shí)控制方法由于運(yùn)行控制不好掌握, 且無(wú)法解決污泥膨脹問(wèn)題, 還會(huì)帶來(lái)出水水質(zhì)惡化的不良后果, 故不建議使用。

2.工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)控制措施工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)控制措施用于運(yùn)行控制不當(dāng)產(chǎn)生的污泥膨脹。例如, 對(duì)已消化污水產(chǎn)生的污泥膨脹,可對(duì)其進(jìn)行曝氣, 或沉淀池中污泥應(yīng)及時(shí)刮除; 對(duì)N、P 等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)缺乏引起的污泥膨脹, 可及時(shí)補(bǔ)充投加尿素、銨鹽等或使其與生活污水混合進(jìn)行處理, 使 N、P 控制在 BOD5∶ N∶ P=100 ∶ 5 ∶ 1 左右?？刂圃撉闆r下產(chǎn)生的污泥膨脹時(shí), 適當(dāng)?shù)脑黾游勰嘭?fù)荷, 可加快污泥的恢復(fù)速度; 由于 DO 低導(dǎo)致的污泥膨脹, 可以增開鼓風(fēng)機(jī), 用提高供氧來(lái)解決;由于 pH 低導(dǎo)致的污泥膨脹可以調(diào)節(jié)進(jìn)水水質(zhì); 由于低負(fù)荷導(dǎo)致的污泥膨脹, 可以在不降低處理功能的前提下, 適當(dāng)提高負(fù)荷。

3.環(huán)境調(diào)控控制法環(huán)境調(diào)控控制法出發(fā)點(diǎn)是通過(guò)曝氣池中生態(tài)環(huán)境的改變, 造成有利于菌膠團(tuán)細(xì)菌生長(zhǎng)的環(huán)境條件,應(yīng)用生物競(jìng)爭(zhēng)的機(jī)制抑制絲狀菌的過(guò)度生長(zhǎng)和繁殖, 將絲狀菌控制在合理的范圍內(nèi), 從而控制污泥膨脹的發(fā)生。

環(huán)境調(diào)控控制法還包括改變反應(yīng)器的形式, 將完全混合式曝氣池改為推流式曝氣池, 連續(xù)進(jìn)水改為間歇進(jìn)水。

在曝氣池首端加填料, 使絲狀菌固著于填料上,得到充分生長(zhǎng), 但不進(jìn)入活性污泥絮體中。