高負荷造成的污泥膨脹的控制,涂山環保

高負荷污泥膨脹機理

對于運行條件對膨脹的影響,人們的認識很不一致。在實際生產的報道中負荷低會引起膨脹,負荷高也會引起膨脹;低溶解氧會引起膨脹,高溶解氧也會引起膨脹;完全混合曝氣池會發生膨脹,推流式曝氣池也會發生膨脹;低C∶N比(或C∶P比)引起膨脹,高C∶N比(或C∶P 比)也會引起膨脹等等。

由于很多因素會造成污泥膨脹,對膨脹的報道眾說紛紜,使得人們對于污泥膨脹問題望而生畏。污泥膨脹問題是污水處理工藝中相對比較復雜的一個問題。造成這種現象的原因是多方面的,首先,引起污泥膨脹的絲狀菌達30多種,所以實際活性污泥膨脹問題異常復雜。

高負荷膨脹也叫非絲狀菌膨脹,因為不是絲狀菌過量繁殖導致的膨脹,但是膨脹表現卻和絲狀菌膨脹的情形差不多,都具有沉淀性能嚴重下降,二沉池跑泥嚴重,SV最高可達90%。

具體說下兩者的區別,非絲狀菌膨脹是因為過高的碳源進入系統,在高基質下,細菌吸附的碳源代謝不了,并在細菌表面分泌出親水性多糖,并部分進入系統,細菌處于對數期,這時候細菌具有最強的活性,導致菌膠團解體。

絲狀菌膨脹是因為絲狀菌的過渡繁殖,絲狀菌伸出菌膠團,并與其相鄰的絲狀菌形成松散的絮團,導致絮團密度減少嚴重影響沉降性能。

其中最明顯的表觀區別是:絲狀菌膨脹和非絲膨脹在曝氣池區別是一個是浮泥,一個是泡沫!

高負荷污泥膨脹的控制

1.負荷和溶解氧的影響

采用城市污水負荷為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)~0.8kgBOD5/(kgMLSS·d),溶解氧濃度1.0mg/L~2.0mg/L,污泥齡為20天的完全混合曝氣池(截面積1.0m2,高3.0m)。第一階段由于絲狀菌的過度增殖,SVI從280mL/g上升到800mL/g,污泥濃度下降至0.68g/L,二沉池中污泥不斷流失。

一般認為在溶解氧為1.0mg/L~2.0mg/L條件下運行的曝氣池不會發生污泥膨脹,而試驗中溶解氧濃度一直維持在這一水平,仍然發生了污泥膨脹。在第二階段,從第16天提高溶解氧濃度至3.0mg/L~5.0mg/L(平均4mg/L)可以觀察到SVI很緩慢地逐漸下降,污泥濃度不斷上升,在大約25天后,污泥濃度逐漸回升到1.5g/L,這時SVI下降到300mL/g。

一般污泥膨脹發生速度很快,只要2~3天,而膨脹污泥的恢復很緩慢,往往需要3倍泥齡以上的時間。在一個污泥齡的時間內,觀察到污泥沉降性能的明顯改善。

2.加填料控制污泥膨脹

在生產性曝氣池頭部加占總池容15%軟填料,與傳統工藝不加填料時的SVI對比。加設軟性填料系統總停留時間為4h,負荷在0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)~0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)之間。

在曝氣池供氧充足的條件下(氣水比(3.7~5)∶1),加填料可很好地控制膨脹現象。傳統曝氣池在相同條件下的運行,在后期停留時間延長1倍。負荷降低1倍,SVI仍在200mL/g ~500mL/g之間,遠高于加填料系統(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來看,填料上附著生長的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對有機酸的去除率高達80%,對COD去除率為50%,H2S從3.67mg/L降至0.77mg/L。從而去除了絲狀菌的生長促進因素,有利于絮狀菌的生長。

事實上,填料池也相當一個選擇器,其將絲狀菌固著于填料上在第一個池子中選擇性地充分生長,但不進入活性污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個池內生長,從而避免了污泥膨脹的發生。其主要的作用是降低污水的有機負荷,菌膜的脫落是次要因素。對于有機負荷的降低,是從兩方面進行,首先是對有機物的直接去除,這個作用在分設的填料池中最為明顯。其次是填料上生長的微生物量,增加了系統中總的生物量,從而降低了有機負荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡單,但缺點是增加了一定的投資,還有填料的更換問題。一般適宜小型污水處理廠使用,而大型污水處理廠一般不宜采用。

3.池型和曝氣強度對污泥膨脹的影響

對城市污水在高負荷下進行如下對比試驗,負荷同為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)~0.8kgBO D5/(kgMLSS·d),停留時間為4h,氣、水比為(3.4~5)∶1。在試驗中發現呈推流式曝氣的SVI要比同樣運轉條件下的完全混合曝氣池的高100左右。

在試驗中氣、水比為3.5∶1的情況下,推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右,二沉池污泥面不斷上升,污泥溢流,發生污泥膨脹。強制排泥后,污泥濃度不斷下降。這時增加曝氣量之后,雖SVI略有下降,但由于污泥濃度恢復較慢。負荷比初始值要大的多,接近1.0kgBOD5/(kgMLSS·d),SVI最終仍在350mL/g左右。

這個試驗不但說明了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用,同時說明曝氣池中實際 (微觀)的溶解氧濃度的不同對于膨脹的影響。在兩個池子停留時間、曝氣量、水質、負荷等完全一致的情況下,產生差別的原因是由于推流式曝氣池首端的溶解氧濃度,在整個試驗期間里一直等于零。而在完全混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負荷的曝氣池的運轉中,推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因為當污水中存在大量容易降解的物質,使得曝氣池氧的利用速率加快。造成氧的供應速率低于氧的利用速率,特別是在曝氣池頭部更加嚴重。

在這種情況下使氧成為限制因素,即使在曝氣池其它部位溶解氧濃度為1.0mg /L~2.0mg/L仍然發生膨脹。其原因在于首端負荷過高,嚴重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來爭奪氧氣,同時在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中直接吸取營養,比絮體本身中的菌膠團菌有更高的生長速率,從而得到充分的增殖(充分伸展的絲狀菌阻礙了污泥的沉降)而造成了膨脹。從試驗結果來看,在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池) ,可以有效地控制污泥膨脹。

回流污泥射流強化曝氣

在以上研究和分析的基礎上,在推流曝氣池的首端采用回流污泥經過射流曝氣器進行強化曝氣,并輔以原有的中微孔曝氣器,這時首端小池的溶解氧從零提高到1.6mg/L,解決了首端供氧不足的矛盾。因而,SVI值不斷下降至160mL/g,這時射流攜帶空氣量很小。

通過對回流污泥單獨射流和增加曝氣量的試驗結果的比較,可以得出如下結論:回流污泥射流對于污泥膨脹的控制作用,不是由于射流過程中對于絮體的切割,造成絲狀菌長度及生態環境變化而造成的結果,而是由射流過程中高的傳質效率,提供了充足的溶解氧。

在曝氣池首端造成了有利于菌膠團菌生長的條件,抑制了絲狀菌的生長,從而控制了污泥膨脹。在首端強化曝氣可采用回流污泥射流,也可采用加大首端曝氣強度(供氣量)。從試驗結果來看,其對污泥膨脹的控制作用是十分有效的。這就為高負荷類型的污泥膨脹的控制提供了多種選擇方案。

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