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活性污泥膨胀的控制

来源: 作者: 发布时间:2007-10-07  

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。

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:

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/Lμmax-----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KSμmax值比菌胶团的低,所以,按照以上Monond方程,具有低KSμmax值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KSμmax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,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,

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