化纤污水处理过程中活性污泥膨胀原因初探谢福岭

摘要：分析了化纤污水处理过程中活性污泥膨胀的原因，初步分析表明：丝状菌、污水种类、营养盐、DO、pH、水温等是膨胀产生的重要原因。关键词：化纤污水活性污泥膨胀原因分析污泥膨胀是活性污泥工艺运行中常常发生的一个棘手问题。主要特征是：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；沉降比（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，还伴随大量泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。1活性污泥的评价指标对活性污泥的评价，主要有以下几个指标。a）MLSS：污泥浓度，是1L曝气池混合液中所含悬浮固体干重，它是衡量反应器中活性污泥数量多少的指标。它包括微生物菌体、微生物自生氧化产物、吸附在污泥絮体上不能被微生物所降解的有机物和无机物。由于MLSS在测定上比较方便，所以工程上往往以它作为估量活性污泥中微生物数量的指标。一般反应器中污泥浓度控制在2000～6000mg/L。b）SV：污泥沉降比，是曝气池混合液在量筒中静止30min后，污泥所占体积与原混合液体积的比值。正常的活性污泥沉降30min后，可接近其最大的密度，故在正常运行时，SV大致反映了反应器中的污泥量，可用于控制污泥排放。一般曝气池中SV正常值为20%～30%。SV的变化还可以及时反映污泥膨胀等异常情况。所以SV是控制活性污泥法运行的重要指标。c）SVI：污泥体积指数，指曝气池混合液经30min静止沉降后1g干污泥所占的体积，单位为mL/g。SVI反映了污泥的松散程度和凝聚性能，SVI过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，微生物数量少，此时污泥缺乏活性和吸附能力。SVI过高则说明污泥结构松散，难于沉淀分离，即将膨胀或已经发生膨胀。d）污泥负荷：污泥负荷是反应器设计和运行的一个重要参数，单位活性污泥所能去除的生化需氧量。进行工程设计时，对于污泥负荷的选择需要考虑预期运行的处理效率和出水效果、曝气量、泥龄等参数。根据污泥负荷的大小实际工作中可分为3种情况：低污泥负荷0.1～0.25kgCOD/kgMLSS，COD去除率90%～95%；常污泥负荷0.3～0.6kgCOD/kgMLSS,COD去除率85%～98%；高污泥负荷1～5kgCOD/kgMLSS，COD去除率化纤污水处理过程中活性污泥膨胀原因初探谢福岭（中国石化洛阳分公司，河南洛阳471012）收稿日期：2013-03-20作者简介:谢福岭，高级工程师，1994年毕业于武汉大学环境科学系，现任中国石化洛阳分公司安全环保主任师。安全健康环境、和和生产与环境2013年第13卷第9期编辑倪桂才SAFETYHEALTH&ENVIRONMENT3050%～60%。根据污水处理厂的一些运行资料，污泥负荷在0.6~1.0kgCOD/kgMLSS之间时，丝状菌有相对的生长优势，而丝状菌的生长使污泥结构松散，最终导致污泥发生膨胀。但是当污泥负荷高于1.5kg-COD/kgMLSS时，反应器中食料充足，非丝状菌也能获得足够的营养而生长，所以污泥又不易膨胀。e）污泥龄：污泥龄是指污泥在反应器中的平均停留时间。污泥龄=反应器中污泥总量/每天排放的剩余污泥量。污泥龄和污泥负荷有关，当有机负荷低时，有机物大部分被完全氧化成CO2和水，只有少部分用于合成微生物菌体，所以剩余污泥量小，污泥龄较长。当有机负荷高时，污泥合成较快，剩余污泥量大，污泥龄就较短。2化纤污水运行过程中的膨胀现象及实验分析化纤污水处理场是化纤装置的配套设施，主要负责接收处理PTA装置、PET装置、长短丝装置排放的生产、生活污水。在运行过程中，经常出现膨胀现象。现象之一是曝气池中活性污泥膨胀和严重的泡沫覆盖，泡沫从池中溢出会引起外部设备及外部池壁的污染，严重影响周围的环境。特别是曝气过程大量产生浮渣，致使部分污泥微生物失活，加重了处理设施的运行负担。现象之二是活性污泥沉降性较差，30minSV长期保持在95%以上，极端条件下高达99%，造成污泥的大量流失，各间曝气池污泥浓度严重不足，在一定程度上影响了废水的处理。现象之三是污水处理过程中产生的污泥膨胀与生物泡沫在处理过程中无法降解，使用常规的消泡剂、活性炭等水处理技术也对其难以改善。由于活性污泥膨胀产生的原因较多，水质、环境因子、控制手段等都可能导致污泥膨胀。洛阳分公司在现场主要进行了生物相观察和各项水质指标的监控分析。在试验室利用N、P等营养物的不同配比进行污泥沉降性能试验。定期监测生化系统中COD、BOD、pH、MLSS、SVI、DO等各项控制指标，进行数据的统计分析。3污泥膨胀的原因分析在污水生化处理过程中，影响微生物活性的因素可分为基质类和环境类两大类。基质类包括营养物质，如以碳元素为主的有机化合物即碳源物质、氮源、磷源等营养物质、以及铁、锌、锰等微量元素；另外，还包括一些有毒有害化学物质如酚类、苯类等化合物、也包括一些重金属离子如铜、镉、铅离子等。环境类影响因素主要有：温度、pH值、溶解氧等。污泥膨胀从广义上讲是指活性污泥的凝聚性和沉降性变差，污泥沉降比(SV%)及污泥指数(SVI)较高，运行中表现为沉淀池污泥流失，出水混浊，悬浮物超标。经过一段时间的监控与分析，发现主要有以下几种膨胀原因。正常的活性污泥沉降性能好，其SVI在50～150之间为正常。当SVI200并继续上升时，会引起污泥膨胀。实际工作中，发生污泥膨胀时，SVI经常大于200。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。当氮严重缺乏时，微生物不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转变为多糖类胞外贮存物，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。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。活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着几十种可能引起污泥膨胀的丝状菌。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，及在沉淀中对悬浮物的过滤等都有很重要的意义。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。溶解氧（DO）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2013年第13卷第9期生产与环境谢福岭.化纤污水处理过程中活性污泥膨胀原因初探SAFETYHEALTH&ENVIRONMENT31得快，从而导致丝状菌污泥膨胀。但DO对于污泥膨胀影响的临界值并不确定。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，需要在实践中多加以关注。污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。那些含有易生物降解和溶解的有机成分，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。实际工作中，当上游生产出现异常波动时，就极易引起污泥膨胀和污泥流失，即冲击负荷-有机物超出正常负荷，引起污泥膨胀。化纤污水场检测一级生物曝气池进水，共检出有机污染物组分38个，其中PTA生产的特征组分苯甲酸类组分占了绝对比例，共占到95%以上，4-甲基苯甲酸高达57.5%，苯甲酸比例也占到37.65%。其余不到5%的组分中，烷烃类组分以及芳烃类组分比例基本相近，此外还含有少量的含氮类组分以及苯二羧酸酯等物质。这种复杂的物化性质，是影响污泥膨胀的直接原因。当污水中N、P不足时，易引起污泥膨胀的发生。N、P的合适比例为COD∶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。结合污水场处理现状，污泥膨胀可能源于营养比例失衡的原因，在实验室利用2L反应器，对化纤污水场生化进水进行营养调配。分别向污水中投加100μmol/molN和2μmol/molP。发现COD的处理效果得以提高，污泥性状特征也好转，沉降性能大有改善。一般认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖,而温度对丝状菌的影响也是很普遍的。活性污泥是一个动态的微生态系统,其中不同种属的微生物对pH值有不同的适宜范围,过高或过低的pH值都会影响各种酶的催化作用,影响微生物对营养物质的吸收,改变生长环境中营养物质的可溶性以及有毒物质的毒性从而影响底物的降解。理论上，通常情况下当曝气池pH值为6.5～8.0时,可以得到沉降性能良好的活性污泥。一般认为,当pH值低于6.5时,丝状真菌就会变为优势菌属,污泥的沉降性能明显变差而发生污泥膨胀；当pH值低于4.5时，真菌将完全占优，表现为活性污泥絮体遭到破坏，污泥指数较高。化纤污水场生化进水pH值一直偏低，在曝气池的前端pH很快就提高在6～8之间。pH值变化较大的影响，在化纤污水膨胀性能研究中，还是需要考虑的因素。4结语1932年法国人Donaldso首先发现了活性污泥中的丝状菌膨胀问题。从污泥膨胀出现起，人们就开始研究其产生的原因，寻找控制对策。应该说，在污泥膨胀控制方面，也取得了许多重要进展，但这些进展落后于新工艺带来的新膨胀问题。1975年，Eikelboom系统地总结出了一套丝状微生物分类及鉴别方法，为控制污泥膨胀提供了基础。1973年，Chudoba提出了KST理论(动力学选择)和生物选择器的概念，为控制污泥膨胀找到了一个方向。遗憾的是，这些研究并没有完全解决问题。污泥膨胀问题严重干扰处理厂的运行控制和维护管理，还使整个工艺状态偏离控制要求，严重时则造成污泥流失，导致运行失败。总的来说，污泥膨胀主要是由于微生物的生长环境非常微妙，丝状菌的种类繁多，在不同工艺不同水质的情况下，需要根据实际情况大胆分析和实践。5参考文献[1]王建芳，赵庆良,林佶侃，等.低溶解氧和磷缺乏引发的非丝状茵污泥膨胀及控制[J].环境科学，2007，28（3）[2]龙腾锐,何强,林刚.活性污泥中丝状菌与絮体结构的关系研究[J].中国给水排水，2000，16(2)PrimaryInvestigationintotheReasonsfortheActivatedSludgeBulkingduringChemicalFiberSewageDisposalXieFuling(SINOPECLuoyangBranch,Henan,Luoyang，471012)Abstract:Thereasonsfortheactivatedsludgebulkingduringthechemicalfibersewagedisposalareanalyzed.Thepreliminaryanalysisshowsthatfilamentousbacteria,sewagetype,nutritivesalt,DO,pHandwatertemperaturearethemainrea-sonsforcausingbulking.Keywords:chemicalfibersewage;activatedsludge;bulking;causeanalysis安全健康环境、和和生产与环境2013年第13卷第9期SAFETYHEALTH&ENVIRONMENT32