活性污泥膨胀的影响因素及调控措施研究
摘要:系统介绍了活性污泥膨胀的概念、 类型和相关理论。从碳水化合物含量高的废水、 陈腐或腐化的废水、 含有毒物质的废水、 N、 P含量不平衡的废水、 低 PH值的废水等方面论述进水水质对污泥膨胀的影响;从水流流态及运转方式、 流量和水质变化、 其他环境因子 ( PH,温度 ,营养成分 )等环境条件论述其对污泥膨胀的影响;和从负荷、溶解氧、 污泥龄等运转条件来论述其对污泥膨胀的影响。提出了应急调控措施、 环境调控措施和工艺运行调控措施来控制污泥膨胀。
关键词:活性污泥膨胀; 丝状菌; 非丝状菌; 调控措施
自从 1914年 Aldern和 Lockett首次发明活性污泥法处理污水技术以后 ,至今 ,活性污泥工艺得到了广泛的应用 ,并产生一系列变形工艺 ,如阶段曝气、 渐减曝气、 吸附再生、 完全混合式、 序批式等。且纯氧曝气、 深井曝气、 粉末碳活性污泥法、 AB工艺和 A /O、 A2/O等脱氮除磷工艺以及氧化沟[ 1 ]等工艺也得到进一步发展。但是 ,不论是哪一种改进的活性污泥工艺 ,污泥膨胀是活性污泥法问世以来在运行管理中一直困扰人们的最大难题之一。活性污泥法的关键技术就是活性污泥沉降性能的好坏,它直接影响出水水质。污泥膨胀发生很普遍 ,据报道 ,在美国 60% ,德国 50% ,意大利50%的污水厂存在污泥膨胀问题。我国的绝大多数活性污泥法工艺的污水厂 ,也不同程度地存在污泥膨胀问题。
1 污泥膨胀的概念及理论
1 . 1 污泥膨胀的概念
污泥膨胀是活性污泥系统在运行过程中出现的异常现象之一 ,定义为:由于某种原因活性污泥沉降性能恶化 ( SV I值不断上升 ) ,造成二沉池中泥水分离效果差 ,污泥易随出水流失 ,影响出水水质 ,从而破坏处理
工艺的正常运行的现象。
1 . 2 污泥膨胀的理论
由于污泥膨胀成因的多样性 ,在一定程度上给人们研究污泥膨胀造成了困难。虽然有关污泥膨胀的假说很多 ,但是有些假说只能解释特定条件下的污泥膨胀问题。自从 Chudoba于 1973年提出了选择性理论后 ,该理论为学者们广为接受并成为污泥膨胀研究领域中的主要理论。它是基于不同的微生物的生长动力学参数的不同而提出的。微生物的动力学参数可根据Monod方程式 (式 1)来确定。
μ =μ max S / ( KS + S ) (1)
式中:μ 、 μ max分别为微生物的实际和最大比生长速率( d- 1) ; S为限制性基质浓度, mg/L; KS为半饱和常数,mg/L。
根据 Chudoba提出的理论 ,具有低的 KS 和μ max值的丝状菌在低基质浓度下,具有较高的生长速率,从而具有竞争优势;而在高基质浓度下,具有高的 KS 和μ max值的菌交团微生物有较高的生长速率 (如图 1所示)。该理论可以很好地解释基质限制、 溶解氧限制和营养物质缺乏引起的污泥膨胀现象[ 2 ]。
另外 ,关于污泥膨胀的理论还有 A /V假说、 饥饿假说理论和积累 — 再生假说理论等等。
2 污泥膨胀类型
活性污泥系统中的微生物处于动态平衡之中,理想的污泥絮体沉降性能良好 ,丝状菌和菌胶团之间相互竞争 ,相互依存 ,絮体中存在的丝状菌有利于保护絮体已经形成的结构并能增加其强度。但是在污泥膨胀诱因的诱发下就容易发生污泥膨胀。
污泥膨胀可以分为两大类:丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。前者是由于活性污泥中大量丝状菌繁殖而造成的 ,大量的丝状菌从污泥絮体中伸出很长的菌丝体 ,菌丝体之间互相接触 ,起到架桥作用 ,从而形成了一个框架结构 ,支撑着污泥絮体 ,阻止了絮体的有效沉降。后者是由于菌胶团在特定的环境条件下分泌并积累大量高粘性物质 ,而高粘性物质的结合水高达 380%,从而造成污泥比重减轻 ,压缩性能恶化而引起膨胀[ 3 ]。
3 污泥膨胀的影响因素
从进水水质、 环境条件和运转条件三方面来论述其对污泥膨胀的影响。
3 . 1进水水质
在大量的实践中总结出的如下几种废水水质容易引起污泥膨胀:
1) 碳水化合物含量高的废水 ,含有大量可溶性有机物的废水。废水水质对污泥膨胀有明显影响 , 一般认为污水中悬浮固体少 , 而溶解性和易降解的有机物组分较多 ,特别是含低分子量的烃类、 糖类和有机酸等类型基质的污水容易发生非丝状菌性污泥膨胀 ,例如啤酒、 食品、 乳品、 石化、 造纸等废水[ 4 ]。
2) 陈腐或腐化的废水 ,含有大量 H2 S的废水。污水在下水管道、 初沉池等贮存设施中 ,停留时间过长 ,发生早期消化 , 使 pH值下降 ,产生利于丝状菌摄取的低分子溶解性有机物和 H2 S,容易引起硫代谢丝状菌 ,如 021N型菌、 丝硫细菌、 贝丝硫菌的过量增殖[ 5 ]。现有的资料一致认为,含有 H2 S的废水易引起污泥膨胀。当城市污水中的 H2 S浓度超过 1～2 . 5 mg/L时 ,就可能发生膨胀。
污水中存在的硫化物 ,大部分是厌氧发酵过程中的一个副产物 ,在污水中厌氧发酵有大量小分子有机酸产生 ,它是曝气池在一定运行方式和负荷情况下造成污泥膨胀的主要原因 ,而 H2 S是次要因素。
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