氧化沟工艺污泥膨胀及出水水质影响因素的研究

氧化沟工艺污泥膨胀及出水水质影响因素的研究

1912年Clark向瓶中的污水通入空气使污水净化,这是活性污泥法工艺最早的雏形,至今已有100年的历史,其中应用较为广泛的工艺有A-B,AAO?AO?氧化沟?SBR?MSBR?UNITANK 和CASS 等.

氧化沟是活性污泥法应用中一种常见的工艺,自从1954年Pasveer氧化沟出现以来,其发展已经历了三代,处理能力也得到了大幅提升,但实际运行中污泥膨胀发生频率依然较高,其中丝状菌过度生长引发污泥膨胀频率最高.

丝状菌污泥膨胀危害大,会急速恶化泥水分离效果,大幅降低出水水质,且预防及处理较为困难.因此,污泥膨胀一直是活性污泥法研究的热点,同时也是氧化沟工艺改良和优化运行研究中的重要内容.

目前,氧化沟工艺运行中丝状菌污泥膨胀的研究主要集中在其发生机理?影响因素和预防控制方法.据现有研究表明,水中营养缺乏?高负荷低溶解氧?低负荷?长污泥龄?冲击负荷和溶解性有机废水等因素会导致丝状菌污泥膨胀的发生,其发生机理主要和污泥微生物生理活动有关.

而控制方法主要分为预防和补救两类措施,在控制措施中主要以加入混凝剂?消毒剂和设置生物选择池来控制丝状菌污泥膨胀的发生,这些措施虽然能取到较好的效果,但是成本高且难掌握,容易复发.

抑制污泥膨胀本质是要调整工艺运行状态,形成有利于菌胶团的生长环境,但是此种方法依赖于工艺中各因素与污泥膨胀的关系,本研究通过研究活性污泥溶解氧?进水水质?环境温度?污泥膨胀和出水水质的关系,为改良Carrousel 式氧化沟工艺实际运行中污泥丝状菌膨胀治理提供参考.

一、材料与方法

1. 仪器与试剂

仪器:pH计( pHs-25C) ?四联电炉(DK-98一II 1KW) ?磁力搅拌器( CJJ-4 ) ?灭菌锅(YXQ—LS-30SII)?马弗炉(SX2-4 —10) ?生物显微镜(XSP-2CA) ?紫外可见光分光光度计(752) ?电热恒温干燥箱( DHG-9202—1) 和生化培养箱( SHP-250 ) .

试剂:-二氯化汞?碘化钾?氢氧化钾?酒石酸钠?硫代硫酸钠?硫酸锌?氢氧化钠?硼酸?过硫酸钾?磷酸二氢钠?氯化铵?硫酸镁?葡萄糖?谷氨酸?硝酸汞?重铬酸钾?硫酸银?硫酸?硫酸汞?硫酸亚铁铵和钼酸铵.

2. 试验材料与方法

实验材料取自赣州市某污水处理厂,设计水量为20000m?/天,采用改良的Carrousel工艺,处理流程如图1所示.粗格栅进水口和紫外消毒池出水口,实验污泥取自氧化沟工艺好氧段,取样时间2011年3月1日至12月31日,取样频率为1次/d,污水COD、BOD,TN、NH_{3}-N、SS、TP和pH的测定使用《水和废水监测分析方法》(第四版)中分析方法,活性污泥的MLSS?DO和沉降比的测定使用CJ/T221---2005《城镇污水处理厂污泥检验方法》中分析方法,每次实验重复 3 次,实验数据以3 次平均值表示.

 

二、结果和讨论

1 .进水水质对SVI的影响

污水进水水质发生变化,污水中BOD,N和P的含量不均衡,不能满足活性污泥菌的正常生长,削弱其摄取养分和溶解氧的能力,显微镜显示氧化沟好氧区污泥中存在大量丝状菌,造成丝状菌污泥膨胀.

（1）水质变化对SVI 的影响

图2所示的是COD、BOD5、NH,-N、TN和TP值的变化对污泥SVI值的影响，从图2(a)中可以看出，

污水的C0D.从36(mg·L1)增加到287(mg·L-1),SVI值在250上下波动，相关性分析可知SVI和C0D.之间无关联.

在厂外部排水管网收集污水水质不稳定情况下，污水COD的变化不能准确反映污水中有机质含量的变化，需要进一步考虑B0D值的变化对SVI的影响，如图2(b)所示，B0D3在37.5(mg·L-1)至87.5(mg·L)之间，SVI较大值出现的天数要大于其它值区段，

从其相关性分析来看，B0D与SVI之间不存在明显的相关性.除了污水中碳类有机质外，污水中氨也会影响污泥SVI值，

从图2(c)和2(d)可以看出，污水中氮含量变化与SVI不存在明显的相关性，但与B0D,相比，其与SVI关联度要高，TN大于40(mg·L1)和NH-N大于10(mg·L)时SVI呈下降趋势，

这说明污泥指数的升高可能是由于污水中缺少N所致.另外污水中的磷含量变化也会引起SVI值的变化，

图2(e)所示污水中P含量主要分布在3~4(mg·L),SVI值在250上下波动，TP和SVI之间无相关性，这说明污水中P含量变化对SVI的影响很弱.

 

（2）水质结构变化对SVl 的影响

影响污泥SVI变化的因素除污水中C、N和P含量值变化外，其含量比例的变化也是重要的因素.污水中B/C值(B0D,与COD的比值)代表了污水可生化性程度，一般来讲，污水B/C大于0.3被认为可生化，B/C大于0.5被认为易生化，实验污水的B/C平均值为0.52，属于易生化的污水.从图3(a)中可以看出，B/C与SVI的R值为0.0148，说明它们之间几乎无关联，值得一提的是B/C小于平均值时，SVI的值为200.5;高于平均值时，SVI的值为194.7，这说明高B/C时对污泥膨张的影响要比低B/C时大，但并不显著.

图3(b)和图3(c)所示的是污水中碳与氮磷含量之比对SVI的影响，虽然BODs/TN和BOD5/TP与SVT之间不存在明显的相关性，但可以看出，BOD,/TN与SVI的关联度略高于BOD,/TP,这说明TN对SVI的影响要高于TP.理论上当污水的BOD/TKN大于2.86时，工艺可正常脱氮，由于污水中大部分氮为凯氏氮，实验中用BODs/TN代替BOD5/TKN.实验污水的BOD3/TN的平均值为2.76，总体上满足工艺正常脱氮的要求.当B0D5/TN大于2.76时，SVI值为187.6；当B0D5/TN小于2.76时，SVI值为205.4，这说明高污水BOD5/TN时发生污泥膨胀的概率要远小于低污水BODs/TN时.

在氧化沟生物除磷时，要求厌氧段污水中BODs/TP大于20，由于此工艺预处理工序对污水的BOD5/TP值影响较小，氧化沟反应池的进水端设置在厌氧段，实验中用进水BOD3/TP代替厌氧段污水中BOD,/TP进行分析.实验污水的BOD5TP的平均值为23.0，满足生物除磷的要求，当BOD5/TP大于平均值时，SVI值为189.7;当B0Ds/TP小于于平均值时，SVI值为204.6，这说明高污水B0D3/TP时发生污泥膨胀的概率要远小于低污水BODs/TP时.

（3） 污水pH值对SVI 的影响

污水中pH值剧烈变化会影响活性污泥菌的生长,也会导致丝状菌的繁殖,工艺正常运行要求pH 值在 6 - 9 中,实验污水的pH值在7 —8 之间,满足正常运行要求,从图4 中可以看出,污水pH 在7 —8 之间变化 时,SVI 值不受其影响,说明pH在正常范围内波动,不会导致丝状菌的繁殖和抑制活性污泥菌的生长.

 

2. DO 对SVI 的影响

从上面分析可知，在工艺运行过程中进水水质变化与SVI的关联性不强，需要进一步分析好氧段污泥中溶解氧与SVI的关系.从图5中可以看出，SVI与D0之间存在一定的关联性，总体上随D0的溶解增加而降低；改良卡式氧化沟工艺运行过程中好氧段的溶解氧要求大于2(g·L),实验污泥的溶解氧平均值为0.73,中值为0.2，大大低于好氧段正常碳降解、氨氮消化和聚磷的溶解氧要求.当D0小于0.73时，SVI的平均值为215.7；当D0大于0.73时，SVI的平均值为169.8，由此可见好氧段污泥的D0值变化对SVI有显著影响。

 

3.温度对SVI的影响

活性污泥菌和丝状菌的生长速率会随环境的温度改变而变化，因而温度是工艺正常运行的重要外部条件，也是影响SVI值变化的因素之一，实验污水的平均温度为23.8℃，满足工艺正常运行要求.图6所示，污泥SVI值随温度的上升而减小，二项式回归分析表明SVI与温度无明显的相关性.当温度大于23.8℃时，SVI值为212.2；当温度小于23.8℃时，SVI值为190.0，这说明温度变化对SVI存在较大影响.

 

4.  SVI对出水的影响

当氧化沟中有大量丝状菌繁殖时，会导致污泥沉降性下降，恶化二沉池泥水分离的效果，影响出水水质，在工艺运行过程中，对出水COD.、B0D5、SS、pH、NH,-N、TN和TP进行测定，其值分别在10.5~50.3(mg·L-1)、3.1~14.2(mg·L-1)、1~18(mg·L1)、6.96~7.68(mg·L-1)、0.29~9.56(mg·L1)、4.6~14.8(mg·L1)和0.08~3.74(mg·L-1)之间波动，这说明SVI的变化对出水C0D、B0D5、SS、pH、NH3-N和TN影响较弱，均能达标；对出水TP影响较强，导致其超标，

三、结束语

污水水质条件、溶解氧浓度和温度环境对活性污泥菌生长至关重要.进水水质、溶解氧和温度变化对SVI的影响分析研究表明，污水中COD。、BODg、pH、TN、TP、T变化与SVI变化的关联不是十分显著，其中COD。、BODs、pH、TP值对SVI变化设有影响，TN和T值对SVI变化有略微影响，好氧段DO、进水NH3-N变化与SVI之间有较强的关联，DO和NH3-N高时SVI低，D0和NH,-N低时SVI高.SVI对出水水质影响分析显示，SVI的升高对出水COD.、B0D5、SS、pH、NH3N和TN影响不大，其值均在GB18918一2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B限值内，SVI的升高对出水水质影响最大的是TP,导致其超标。

曹名帅 ,涂剑成 ,马丹丹  南昌工程学院学报  第31卷第3 期   文章编号:1674 - 0076(2012) 03 —0051 —04