污水处理系统中污泥膨胀成因及其控制方法
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1 污水处理系统中污泥膨胀成因及其控制方法 1、MLSS：是混合液悬浮固体浓度（mixed liquor suspended solids)的简写,它又称为混合液污泥浓度，它表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总重量（mg/L)。由于测定方法比较简便易行，此项指标应用较为普遍。混合液悬浮固体浓度MLSS是活性污泥处理系统重要的设计运行参数。生活污水一般MLVSS/MLSS=0.7,MLVSS指混合液挥发性悬浮固体。 2、SV ：是污泥沉降比,又称30min沉降率.混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分 3、SVI：污泥体积指数，是衡量活性污泥沉降性能的指标。指曝气池混合液经30min静沉后, 相应的1g干污泥所占的容积(以mL计), 即: SVI=混合液30min静沉后污泥容积(mL)/污泥干重(g) ，即SVI=SV30/MLSS。 SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能。良好的活性污泥SVI常在50～120之间，SVI值过低，说明污泥活性不够，可能是水体中营养元素缺失导致。SVI过高的污泥,，说明可能发生污泥膨胀，可通过停止曝气，让污泥沉降缺氧厌氧硝化能起到很好的作用。如因丝状菌过度繁殖所致，则应投加相应的消毒剂，必要时要抽干好氧池重新培养好氧污泥。 污水处理系统中污泥膨胀成因及其控制方法 在采用活性污泥法处理各种废水的运行管理中，由于各种原因引起怕曝气池活性污泥致毒、活性受到抑制产 2
生的微生物性质和类群的改变，有些微生物（如丝状菌）的过量增长形成泡沫或浮渣，以及运行时机械应力、挟裹气论等出现活性污泥比重降低而上浮。上浮污泥随处理水流失，不仅增加了出水的悬浮物固体量，使出水水质严重恶化。从而大大降低了活性污泥的活性和数量（MVSS）。 引起活性污泥膨胀、上浮的主要因素有如下几方面的原因： a) 、进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物； b) 、PH值的被动，当PH值的增加超过一定范围后，絮凝作用下降，形起活性污泥脱絮； c) 、碱度的偏高，由于进水碱性而调PH值，虽具中和碱性物质，但也产生了盐，盐溶液浓度增大形成渗透压发生突变，就会使其细胞脱水而死或胀破而亡而工程经验当活性污泥反应池内碱度超过通常数倍时，多时情况下就会发生污泥上浮； d) 、温度对活性污泥中微生物的影响幅度。一般好氧活性污泥适宜温度范围在15-35℃,,超过45℃大部分活性污泥就要残废而上浮； e) 、致毒性底物包括CODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等； 3
f) 、Do（溶解氧）过高，短期内污泥活性可能很好，因为新陈代谢快，有机物分解也块，但时间一久，污泥被打得又轻又碎（但天气论），象雾花片似风飘满池面，随水流走。 g) Do甚低，污泥缺氧呈灰色，若缺氧过久则呈黑色，并常常有小气泡； h) 、反硝化引起的污泥上浮，当废水中总氮或氨氮高时，在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-，如二沉池厌氧，NO3-就会还原为N2，N2被活性污泥絮凝体所吸附，使得活性污泥比重<1而上浮； i) 池底积泥引起的污泥上浮，污泥腐化产生CH4，H2S后上浮； j) 、由于废水运行工况的水温和污泥负荷不能衡定，水质微生物菌种营养源缺铁，会引起菌种兑变成微丝菌，一般称丝状菌繁生而引起活性污泥上浮。 氧化沟工艺的污水处理厂具有管理方便,流程简单,处理水质良好及工艺稳定可靠等优点,因此近几年来得到迅速发展,被越来越多的城市和地区所采用。但是与其他活性污泥法工艺类似,也同样存在一直困扰人们的最大难题---污泥膨胀现象 摘要：从污泥膨胀产生的内在因素着手，分析丝状菌过量繁殖的原因，针对几种常见的活性污泥工艺提出解决方案和思路。 4
关键词：丝状菌污泥膨胀 选择池 活性污泥工艺 污泥膨胀问题是活性污泥自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。其主要特征是：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到90%，SVI达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。污泥膨胀是生化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作。 污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近50%的城市污水厂每年都会有不同程度的污泥膨胀发生，在我国的发生率也非常高。基本上目前各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀。污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。针对污泥膨胀，各方面的理论很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，这给水处理工作者造成很大的麻烦。本文将从污泥膨胀的内在因素着手,整理出几种较为成熟且有普遍意义的观点，并归纳一下污泥膨胀控制的一般方法。 1、 污泥膨胀的原因 污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不 5
及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重，在这里就不着重研究。 丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，但我们首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。而丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。 6
1、污泥负荷对污泥膨胀的影响 一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合Monod方程的： 米-蒙方程主要描述了酶促反应过程中底物浓度与反应速度之间的关系。在实际污染物处理过程中，随着底物的降解，微生物自身的数量也在增加。因此了解微生物增长速度与底物浓度之间的关系也非常重要。Monod在葡萄糖溶液中测定大肠杆菌的比增长速率与底物浓度之间的关系，总结出如下公式 Monod方程和米-蒙方程在形式上非常类似，只不过它是由实验得到的纯经验公式。在有机废水的微生物处理中，以异养型微生物群体为主的活性污泥对底物降解，其增长速率与底物浓度关系基本符合Monod方程。同时，微生物在生化处理中既作为反应物之一，也作为反应产物，它的增长量与底物降解量之间有紧密联系。1951年Heukelekian等人通过废水生物处理中大量实验结果，提出如下方程式 式中X----生物体浓度，mg/L； S----生长限制性基质浓度，mg/L； μ----生长限制性基质浓度，mg/L； KS-----饱和常数，其值为μ=μmax/2时的基质浓度，mg/L； μmax-----在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1 研究证明大多数的丝状菌的KS和μmax值比菌胶团的低，所以，按照以上Monond方程，具有低KS和μmax值 7
的丝状菌在低基质浓度条件下具有高的增长速率，而具有较高KS和μmax值的菌胶团在高基质浓度条件下才占优势。同样认为低负荷对于丝状菌生长有利的理论还有表面积/容积比（A/V）假说。这里的表面积和容积，是指活性污泥中微生物的表面积与体积。该假说认为伸展于絮凝体之外的丝状菌的比表面积（A/V）要大大超过菌胶团细菌的比表面积。当微生物处于受基质限制和控制的状态时，比表面积大的丝状菌在取得底物方面要比菌胶团有利，结果在曝气池内丝状菌就变成了优势菌。 低负荷易导致污泥膨胀这一观点无论是在实际运行中还是在理论上都有了较为成熟的解释。但在我国，通常生化反应的负荷设计都是较高的，大量污泥膨胀却是在高负荷条件下发生的，这引起了人们对该理论的怀疑。事实上，在高负荷条件下的污泥膨胀往往是由于供氧不足、曝气池内DO浓度降低引起的。我们下面就针对溶解氧DO对于污泥膨胀的影响。 2、溶解氧浓度对污泥膨胀的影响 微生物对有机物的降解过程实质上就是对氧的利用过程。溶解氧在活性污泥法的运行中是一个重要的控制参数，曝气池中DO浓度的高低直接影响着有机物的去除效率和活性污泥的生长。低DO浓度一直被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一。丝状菌 8
由于具有较大的比表面积和较低的氧饱和常数，在低DO浓度下比絮状菌增殖得快，从而导致丝状菌污泥膨胀。根据各方面的研究反应，DO对于污泥膨胀影响的的临界值并不确定。DO浓度的要求是与污泥负荷息息相关的，负荷越高，则对应的临界值就越大。这一值的确定与工艺选择、池型及进水类型都有着密切关系，必须根据实际情况结合实验才可以得出。 3、其它方面对污泥膨胀的影响 1) 污水种类 污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常来说，那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀，例如酿酒、乳品、石化和造纸废水等。 2) 营养成分的不均衡 当污水中N、P不足时，易引起污泥膨胀的发生。通常认为，N、P的合适比例为BOD5：N：P=100：5：1。很多研究表明许多丝状菌对营养物质N、P有着较强的亲和力，这可能就是缺乏营养物质导致污泥膨胀的原因。 3) pH值与温度 一般认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖。而温度的高低对丝状菌的影响也是很普遍的。例如，冬天Microthix parvicella在丝状菌群中占优势，而温暖季节时Nocardia form、0041型或Nostocoida limnicda较易大量繁殖。 另外污水在进水处理系统前的早期厌氧消化产生的有
