活性污泥膨脹的影響因素及調控措施研究
摘要:系統(tǒng)介紹了活性污泥膨脹的概念、 類型和相關理論。從碳水化合物含量高的廢水、 陳腐或腐化的廢水、 含有毒物質的廢水、 N、 P含量不平衡的廢水、 低 PH值的廢水等方面論述進水水質對污泥膨脹的影響;從水流流態(tài)及運轉方式、 流量和水質變化、 其他環(huán)境因子 ( PH,溫度 ,營養(yǎng)成分 )等環(huán)境條件論述其對污泥膨脹的影響;和從負荷、溶解氧、 污泥齡等運轉條件來論述其對污泥膨脹的影響。提出了應急調控措施、 環(huán)境調控措施和工藝運行調控措施來控制污泥膨脹。
關鍵詞:活性污泥膨脹; 絲狀菌; 非絲狀菌; 調控措施
自從 1914年 Aldern和 Lockett首次發(fā)明活性污泥法處理污水技術以后 ,至今 ,活性污泥工藝得到了廣泛的應用 ,并產生一系列變形工藝 ,如階段曝氣、 漸減曝氣、 吸附再生、 完全混合式、 序批式等。且純氧曝氣、 深井曝氣、 粉末碳活性污泥法、 AB工藝和 A /O、 A2/O等脫氮除磷工藝以及氧化溝[ 1 ]等工藝也得到進一步發(fā)展。但是 ,不論是哪一種改進的活性污泥工藝 ,污泥膨脹是活性污泥法問世以來在運行管理中一直困擾人們的最大難題之一；钚晕勰喾ǖ年P鍵技術就是活性污泥沉降性能的好壞,它直接影響出水水質。污泥膨脹發(fā)生很普遍 ,據(jù)報道 ,在美國 60% ,德國 50% ,意大利50%的污水廠存在污泥膨脹問題。我國的絕大多數(shù)活性污泥法工藝的污水廠 ,也不同程度地存在污泥膨脹問題。
1 污泥膨脹的概念及理論
1 . 1 污泥膨脹的概念
污泥膨脹是活性污泥系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)的異，F(xiàn)象之一 ,定義為:由于某種原因活性污泥沉降性能惡化 ( SV I值不斷上升 ) ,造成二沉池中泥水分離效果差 ,污泥易隨出水流失 ,影響出水水質 ,從而破壞處理
工藝的正常運行的現(xiàn)象。
1 . 2 污泥膨脹的理論
由于污泥膨脹成因的多樣性 ,在一定程度上給人們研究污泥膨脹造成了困難。雖然有關污泥膨脹的假說很多 ,但是有些假說只能解釋特定條件下的污泥膨脹問題。自從 Chudoba于 1973年提出了選擇性理論后 ,該理論為學者們廣為接受并成為污泥膨脹研究領域中的主要理論。它是基于不同的微生物的生長動力學參數(shù)的不同而提出的。微生物的動力學參數(shù)可根據(jù)Monod方程式 (式 1)來確定。
μ =μ max S / ( KS + S ) (1)
式中:μ 、 μ max分別為微生物的實際和最大比生長速率( d- 1) ; S為限制性基質濃度, mg/L; KS為半飽和常數(shù),mg/L。
根據(jù) Chudoba提出的理論 ,具有低的 KS 和μ max值的絲狀菌在低基質濃度下,具有較高的生長速率,從而具有競爭優(yōu)勢;而在高基質濃度下,具有高的 KS 和μ max值的菌交團微生物有較高的生長速率 (如圖 1所示)。該理論可以很好地解釋基質限制、 溶解氧限制和營養(yǎng)物質缺乏引起的污泥膨脹現(xiàn)象[ 2 ]。
另外 ,關于污泥膨脹的理論還有 A /V假說、 饑餓假說理論和積累 — 再生假說理論等等。
2 污泥膨脹類型
活性污泥系統(tǒng)中的微生物處于動態(tài)平衡之中,理想的污泥絮體沉降性能良好 ,絲狀菌和菌膠團之間相互競爭 ,相互依存 ,絮體中存在的絲狀菌有利于保護絮體已經形成的結構并能增加其強度。但是在污泥膨脹誘因的誘發(fā)下就容易發(fā)生污泥膨脹。
污泥膨脹可以分為兩大類:絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。前者是由于活性污泥中大量絲狀菌繁殖而造成的 ,大量的絲狀菌從污泥絮體中伸出很長的菌絲體 ,菌絲體之間互相接觸 ,起到架橋作用 ,從而形成了一個框架結構 ,支撐著污泥絮體 ,阻止了絮體的有效沉降。后者是由于菌膠團在特定的環(huán)境條件下分泌并積累大量高粘性物質 ,而高粘性物質的結合水高達 380%,從而造成污泥比重減輕 ,壓縮性能惡化而引起膨脹[ 3 ]。
3 污泥膨脹的影響因素
從進水水質、 環(huán)境條件和運轉條件三方面來論述其對污泥膨脹的影響。
3 . 1進水水質
在大量的實踐中總結出的如下幾種廢水水質容易引起污泥膨脹:
1) 碳水化合物含量高的廢水 ,含有大量可溶性有機物的廢水。廢水水質對污泥膨脹有明顯影響 , 一般認為污水中懸浮固體少 , 而溶解性和易降解的有機物組分較多 ,特別是含低分子量的烴類、 糖類和有機酸等類型基質的污水容易發(fā)生非絲狀菌性污泥膨脹 ,例如啤酒、 食品、 乳品、 石化、 造紙等廢水[ 4 ]。
2) 陳腐或腐化的廢水 ,含有大量 H2 S的廢水。污水在下水管道、 初沉池等貯存設施中 ,停留時間過長 ,發(fā)生早期消化 , 使 pH值下降 ,產生利于絲狀菌攝取的低分子溶解性有機物和 H2 S,容易引起硫代謝絲狀菌 ,如 021N型菌、 絲硫細菌、 貝絲硫菌的過量增殖[ 5 ]，F(xiàn)有的資料一致認為,含有 H2 S的廢水易引起污泥膨脹。當城市污水中的 H2 S濃度超過 1～2 . 5 mg/L時 ,就可能發(fā)生膨脹。
污水中存在的硫化物 ,大部分是厭氧發(fā)酵過程中的一個副產物 ,在污水中厭氧發(fā)酵有大量小分子有機酸產生 ,它是曝氣池在一定運行方式和負荷情況下造成污泥膨脹的主要原因 ,而 H2 S是次要因素。
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