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圖1 2007年下半年污泥負(fù)荷變化趨勢

    由圖1可知，實際運行的單位MLS的SBOD5污泥負(fù)荷在0.05～0.08kg/(kg·d)之間。根據(jù)A/V假說，伸展于活性污泥絮體之外的絲狀菌的比表面積要大大超過菌膠團微生物的比表面積。當(dāng)微生物處于基質(zhì)限制和控制的狀態(tài)時，比表面積大的絲狀菌在取得底物能力方面強于菌膠團微生物，結(jié)果在曝氣池內(nèi)絲狀菌的生長占優(yōu)勢，而菌膠團微生物的生長則將受到限制。由于廢水處理廠污泥負(fù)荷極低，絮凝體中的菌膠團細(xì)菌得不到足夠的營養(yǎng)，而交織于絮凝體中的球衣菌卻形成長的絲狀體伸出絮體，以增加表面積，充分吸收環(huán)境中的低濃度的營養(yǎng)物質(zhì)。因此過低的污泥負(fù)荷是污水處理廠污泥膨脹的主要原因之一。

    1.2 硫化物

    廢水處理廠進水pH值在9～12，用廢硫酸調(diào)節(jié)pH值至8.5左右，大量的硫酸根經(jīng)厭氧水解處理后，轉(zhuǎn)化為硫化氫（H2S）。另原印染廢水中也含有較高的S2-，經(jīng)混凝沉淀去除部分S2-，好氧池進水的S2-質(zhì)量濃度在10～30mg/L。研究資料表明，從H2S對不同微生物的毒性及絲狀菌和菌膠團細(xì)菌生長條件的差異來看，S2-主要在2個方面對污泥膨脹產(chǎn)生影響:①H2S對菌膠團細(xì)菌的抑制毒害作用大于對絲狀菌的。S2-的抑制作用主要取決于水中游離H2S的濃度，因為細(xì)胞一般帶負(fù)電，只有電中性的H2S才能接近并穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁進入細(xì)菌體內(nèi)發(fā)生毒害作用。而絲狀菌一般對毒性物質(zhì)具有更高的承受能力，因而H2S的大量存在會造成絲狀菌在與菌膠團細(xì)菌的生長競爭中占據(jù)優(yōu)勢；②還原態(tài)S2-的存在為絲狀菌的繁殖提供能源。嗜硫菌基本都是絲狀菌，在硫底質(zhì)豐富時，此類絲狀菌大量繁殖，易引起污泥膨脹。所以S2-質(zhì)量濃度較高為廢水處理廠污泥膨脹的原因之一。

    1.3 溶解氧

    活性污泥在溶解氧（DO）低的條件下大部分好氧菌幾乎不能繼續(xù)生長繁殖，而具有較長菌絲，比表面積大的絲狀菌更易奪得DO進行生長繁殖，所以DO質(zhì)量濃度太低容易發(fā)生污泥膨脹。廢水處理廠好氧生化系統(tǒng)采用的延長曝氣法，處于低負(fù)荷運行狀態(tài)，DO控制相對比較容易，其質(zhì)量濃度一直保持在2.5mg/L以上。因此可以認(rèn)為DO不是引起污泥膨脹的主要原因。為了抑制絲狀菌生長，曾提高DO，曝氣池出水口DO質(zhì)量濃度在3.0mg/L以上，連續(xù)運行一段時間發(fā)現(xiàn)：系統(tǒng)中，充足的DO不能抑制絲狀菌的生長。

    1.4 水溫

    溫度是影響微生物生長與生存的重要因素之一，不同的絲狀菌具有各自適宜生長的溫度范圍。如：球衣菌的適宜生長溫度在30℃左右，絲硫菌、貝氏硫菌的適宜穩(wěn)定在30～36℃之間。

    圖2為2007年下半年水溫變化曲線。每天測定1次，半年連續(xù)測定183次，結(jié)果表明：水溫非常適宜絲狀菌生長。當(dāng)水溫超過39℃時，SVI值呈下降的趨勢，水溫下降后SVI值逐漸上升到150mL/g以上。說明絲狀菌的生長繁殖受溫度的影響大于菌膠團。

圖2 2007年下半年水溫變化曲線

    1.5 pH值

    據(jù)國內(nèi)外研究報道，在活性污泥法運行中，菌膠團生長適宜的pH值范圍是6.5～8.0，而絲狀菌確是在4.5～6.5之間能夠較好的生長。所以pH值低于6時易引起絲狀菌的大量繁殖，而菌膠團的生長受到抑制[6]。處理廠運行以來pH值一直保持在7.2～8.0之間，因此pH值不是引起廢水處理廠污泥膨脹的原因。

    1.6 氮和磷

    很多方面的研究表明，許多絲狀菌對營養(yǎng)物質(zhì)N，P有著較強的親和力，這可能就是缺乏營養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致污泥膨脹的原因。通常認(rèn)為，N與P的合適比例為ρ（BOD5）∶ρ（N）∶ρ（P）=100∶5∶1。當(dāng)污水中N，P不足時，易引起污泥膨脹發(fā)生。廢水處理廠ρ（BOD5）∶ρ（N）∶ρ（P）約為100∶4.5∶1.2，營養(yǎng)比基本合適，其中的氮元素稍有不足，即在好氧系統(tǒng)進水口滴加尿素溶解液，將ρ（BOD5）∶ρ（N）調(diào)整至100∶5，連續(xù)運行超過100d，未發(fā)現(xiàn)SVI有明顯變化，可以認(rèn)為N,P元素不是引起廢水處理廠污泥膨脹的主要因素。

    綜上分析，長期低污泥負(fù)荷運行，廢水中S2-質(zhì)量濃度高和水溫適宜絲狀菌生長是處理廠污泥易發(fā)生膨脹的主要原因。而DO和N缺乏不是其造成污泥膨脹的主要原因。

    2 防止污泥過度膨脹的控制方法

    通過以上的分析，污泥負(fù)荷低、原水中S2-質(zhì)量濃度高和適宜絲狀菌生長的水溫是引起污泥膨脹的原因，其中由于水量大，水溫難以控制，針對另外2點引起污泥膨脹的成因，現(xiàn)場采取的措施依次為：

    2.1 增大剩余污泥的排放量

    當(dāng)SVI有升高趨勢時，增大剩余污泥的排放量，縮短污泥泥齡（SRT），從而加快了污泥更新。由于剩余污泥的排放量，使好氧池內(nèi)MLSS降低，從而增大污泥負(fù)荷，向有利于菌膠團生長的方向發(fā)展[7]，SVI值會明顯降低，進而污泥膨脹則會得到一定程度的抑制。通過鏡檢觀察，工藝調(diào)整后絲狀菌的數(shù)量在活性污泥中已不占主要地位。

    2.2 投加次氯酸鈉

    在實踐運行中，上述辦法一般情況下均能控制住污泥的過度膨脹。當(dāng)上述辦法控制不住絲狀菌過度膨脹時，可在好氧池內(nèi)投加有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的次氯酸鈉（NaCLO），投加比例根據(jù)實驗小試確定，張玉梅等[8]在唐山某污水處理廠以投加量0.5～1.0mg/L有效的控制了絲狀菌的膨脹。參照此法每次均取得很好的效果，投加NaCLO后，絲狀菌得到了一定的控制，其SV30在投加后持續(xù)下降，并且在投加后的一段時間內(nèi)相對穩(wěn)定在較低范圍內(nèi)，出水CODCr質(zhì)量濃度有升高的趨勢，但未超出排放標(biāo)準(zhǔn)。

    2.3 在好氧池出水處投加絮凝劑

    上述2種控制方法有時見效較慢，為了二沉出水不漂泥，從而影響出水水質(zhì)，可在好氧池出水處投加混凝劑的改善污泥沉降性能，可選用的混凝劑有聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鐵（PFC）、三氯化鐵（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM）等，通過混凝沉淀作用來提高污泥的沉降性能。1992年，CBUDOBA[9]在實驗中發(fā)現(xiàn)無機絮凝劑的應(yīng)用，特別是它們的水解產(chǎn)物Fe(OH)3，Al(OH)3和SiO2是一種可行的改善活性污泥性質(zhì)的方法。研究采用在好氧池出水處滴加PAC的方法，有效的控制了污泥過度膨脹問題。

    3 污泥微膨脹時水質(zhì)分析

    絲狀菌是形成活性污泥絮體的骨架，菌膠團細(xì)菌等微生物產(chǎn)生多聚糖附著在上面，形成了凝膠基質(zhì)架，膠體物質(zhì)和其他微生物附著在其上�；钚晕勰嘀羞m當(dāng)數(shù)量的絲狀菌對于維持污泥的絮體結(jié)構(gòu)非常重要，且絲狀菌有巨大的比表面積，很強的吸附能力，降解低有機污染物濃度的能力強于菌膠團�？刂凭�膠團細(xì)菌和絲狀菌之間有個合適的比例關(guān)系，達到某個共生平衡，有助于使活性污泥處于微膨脹狀態(tài)，可有效地網(wǎng)捕出水中細(xì)小的懸浮物，使出水清澈,CODCr質(zhì)量濃度更低。

    2007年下半年SVI和出水CODcr質(zhì)量濃度變化趨勢如圖3所示。據(jù)2007年下半年和2008年上半年觀察，污泥微膨脹時出水清澈，SS質(zhì)量濃度小于5mg/L。

    圖3 2007年下半年SVI和出水ρ（CODCr）變化趨勢圖中顯示每天測定1次，半年連續(xù)試測定183次。由上圖分析可知：當(dāng)SIV在160～260mL/g之間時，污泥處于絲狀菌微膨脹狀態(tài)，出水水質(zhì)比污泥非膨脹狀態(tài)時好。

    4 結(jié)論

    （1）氮元素缺乏不是造成廢水處理廠污泥膨脹的主要原因,在其他條件不變的情況下,只投加氮源并不能使膨脹污泥的性能得到恢復(fù),而調(diào)整污泥負(fù)荷則可使絲狀菌污泥膨脹得到有效控制。原水中S2-質(zhì)量濃度高和水溫適宜絲狀菌生長，是其污泥膨脹的影響因素。

    （2）在好氧系統(tǒng)進水水質(zhì)水量波動不大的情況下，控制MLSS從而調(diào)整污泥負(fù)荷，是防止污泥絲狀菌過度膨脹的重要手段；

    （3）水溫高于39℃后，SVI急劇下降，說明溫度高于39℃不利于絲狀菌的生長繁殖；

    （4）絲狀菌污泥膨脹控制得當(dāng)，使污泥長期處于微膨脹狀態(tài)下，出水清澈，懸浮物少，CODcr質(zhì)量濃度低于非污泥膨脹時值。

    來源:印染在線  作者：李穩(wěn)，宋偉，鄭瑞印