浅析氧化沟污泥膨胀的控制方法

简介： 氧化沟工艺的污水处理厂具有管理方便，流程简单，处理水质良好及工艺稳定可靠等优点，因此近几年来得到迅速发展，被越来越多的城市和地区所采用。但是与其他活性污泥法工艺类似，也同样存在一直困扰人们的最大难题---污泥膨胀现象。本文根据郎郭市东污水处理厂污泥膨胀现象的发生和解决的实际过程，总结了采用加药控制和工艺调整控制两种方法的经验，以供氧化沟有类似问题的其他污水处理厂参考。
关键字：氧化沟 污泥膨胀 丝状菌

一、概述
    氧化沟工艺的污水处理厂具有管理方便，流程简单，处理水质良好及工艺稳定可靠等优点，因此近几年来得到迅速发展，被越来越多的城市和地区所采用。但是与其他活性污泥法工艺类似，也同样存在一直困扰人们的最大难题---污泥膨胀现象。本文根据郎郭市东污水处理厂污泥膨胀现象的发生和解决的实际过程，总结了采用加药控制和工艺调整控制两种方法的经验，以供氧化沟有类似问题的其他污水处理厂参考。

二、污泥膨胀的原因分析
    污泥膨胀存在原因很多，至少与近30种不同的丝状菌和一系列的环境与操作因素(温度、PH值、营养物、负荷、DO、泥龄等)有关，所以因根据实际情况，找出污泥膨胀主要原因，有针对性地改变环境条件，才能有效控制污泥膨胀。

    98年8月，那郭污水厂发生了较为严重的氧化沟污泥膨胀现象，沟中活性污泥SVI值由60猛增至280，镜检发现丝状菌大量繁殖(主要为诺卡式菌)，氧化沟表面上有大量多脂状褐色泡沫，污泥絮体非常松散。

    通过对膨胀前的进水水量、水质、污泥负荷、PH值、泥龄、溶解氧、污泥浓度等运行数据进行分析(见表1)，认为由于雨季进水量增大，在一周的时间内氧化沟污泥负荷持续为0.1kgBOD/KgMLSS.d左右(设计值为0.m5kgBOD/kgMLSS-d)是导致污泥膨胀的主要原因。

三、污泥膨胀的控制
    根据目前氧化沟污泥膨胀的现状，采用了临时控制措施和工艺运行调整控制措施两种方案，具体实施如下: 

1、投加絮凝剂-Ca(OH)₂法
    由于污泥过度膨胀，沉淀区污泥易随出水流失，因此必须采取临时控制措施。临时措施包括杀菌和助沉法，在二级出水设有加知肖毒装置的处理厂，可利用现成的消毒设备投氯来抑制丝状菌过度繁殖，从而控制污泥膨胀。但对于无消毒设备的污水厂，如再投资设备并不现实;另一方面由于加氯可无选择性地杀死各种微生物，投氯过程要求非常严格，稍有不慎就会严重破坏微生物生存环镜和影响出水水质:单独采用絮凝剂则费用很高。因此郎郭污水厂决定采用投加本厂生产的高分子絮凝剂聚丙烯酷胶和价格低廉的Ca(OH)2相结合控制氧化沟的污泥膨胀，并进行试验和分析。

(1)　试验装置与方法
   试验装置采用1000m1量筒作为曝气反应器，曝气装置为双速(高速和低速)气泵，反应周期为曝气3小时，沉淀1小时后将上清液湾出，充水后进入下一个周期，并同时对SV₃₀出水水质、镜检等进行观察。
试验在进水水质、运行模式、运行周期等外界条件上尽量模仿实际生产，以便在生产中应用，由于条件所限，试验时将实际生产的连续进水排水改为周期性进水与排水，曝气方式由转刷表面曝气改为曝气头深度曝气，试验期间不排泥。
上清液由1000ml烧杯贮存，用采样瓶从分配井取进水按周期给曝气反应器充水，曝气装置为双速(高速和低速)气泵。曝气结束后，应先将曝气头取出，以防影响沉淀后浑水，曝气周期与实际生产一致，为反应弛，沉淀1h后将上清液海出，充水后进入下一个周期，并同时对SV₃₀出水水质、镜检等进行观察。
试验过程为向盛有水样的曝气反应器内分别技加不同量的絮凝剂(阳离子聚丙烯酷胶)和Ca(OH)2，考虑到Ca(OH)2对各种微生物的影响，应先加絮凝剂，后加石灰。并同时做空白照。
(2)　试验结果
表2列出了加不同量絮凝剂和Ca(OH)2后相应每个水样的活性污泥指标的变化及处理水质情况。

表2

(3)、讨论与结果
a、从上表1号空白样和原水样相比，在没有采取任何措施的情况下，污泥膨胀程度不仅没有继续恶化，而且污泥指数(SVI)值还略有些降低，这可能与试验采用了类似SBR工艺(间歇进水、间歇排水)有关，该样品通过镜检观察，丝状菌与其它微生物总体变化不大，菌胶团仍然较少且小而分散。
b、4号、5号样未加Ca(OH)2，只用絮凝剂来控制污泥膨胀，但絮凝剂用量相对较少，在试验过程中观察到，在进行曝气反应的第一个周期，污泥沉降比(SV₃₀)降低较多，从而污泥指数(SVI)值也大幅度降低，但经2-4个周期(时间长短与絮凝剂用量有关)后，污泥沉降比(SV到)又逐渐上升而恢复到接近原水样状态，SW值也相应升高，并且数周期稳定后的4号和5号水样的SV₃₀到与SVI值基本相当，与絮凝剂用量大小基本无关，这是由于随着曝气与搅拌及微生物等作用，加入水样中的高分子絮凝剂分子链断裂而逐渐失去作用，包括丝状菌在内的微生物又恢复到接近初始状态，这可通过镜检观察到，因此SVI值仍相对较高，这说明只加一定量的絮凝剂，只能起到暂缓污泥膨胀作用，并不能从根本上解决污泥膨胀问题。
c、7号水样采取的控制措施是投加絮凝剂与Ca(OHh相结合的办法，一次性加入2.0%。的阳离子聚丙烯酷胶1ml与0.15gCa(OH)2，进行曝气反应，一个周期后，由于一次性Ca(OH)2用量太大，沉淀后上清液浑浊，由于微生物生存环境严重破坏，因此通过镜检观察到丝状菌及其它微生物几乎灭绝，并且活性污泥结构也破坏严重，菌胶团极分散而细碎，该样品作废。
d、由于上述7号水样原因，3号、6号、8号水样分别采取了将Ca(OH)2在不同运行周期分次加入的方法，取得了较好的效果，污泥沉降比(sv₃₀及污泥指数(SVI)都有大幅度降低，污泥膨胀得到了有效控制。这是由于一方面加入的絮凝剂改善了污泥结构，另一方面由于所加入的Ca(OH)2不仅可增加活性污泥絮体比重，改善沉降性能，而且由于所加Ca(OHb可调节环境的PH值，从而改善微生物的生存环境，而作为相对比表面积较大的丝状菌在这种状态下首先受到抑制与伤害，而其它微生物被包裹在由于絮凝剂的加入并由丝状菌作骨架形成的较大的菌胶团中，相对伤害较小，从而控制了由于丝状菌过度繁殖而造成的污泥膨胀。通过微生物镜检观察到水样中
丝状菌数量明显减少，菌胶团数量较多较大，活性污泥状况向良好方向转化。
e、由于试验过程元排泥，如果采取絮凝剂加Ca(OH)2控制污泥膨胀的同时，增加排泥量，缩短泥龄，效果会更理想，并可从根本上解决污泥膨胀问题。这可从后来的生产试验中得到印证。

2、缩短活性污泥龄法
上述试验结束后，我们模仿小试在氧化沟上做了生产性试验，污泥膨胀得到了临时控制。为根本上解决污泥膨胀问题，在工艺运行上进行了调整。因为诺卡式菌的世代周期为12天左右，采取增加排泥量将氧化沟污泥龄由设计的26天缩短到10天左右，经过ω余天的时间，中间沟污泥指数(SVI)降到了80以下，边沟也降到了100左右(中间沟SIV降低程度相对边沟幅度大主要是因我厂氧化沟剩余污泥通过中间沟排放，中间沟污泥排放及时，相对泥龄短所致)，活性污泥菌胶团基本恢复到正常状态，污泥膨胀得到了控制，并且氧化沟表面大量棕褐色泡沫也随之消失。

四、结论
  　1、投加适量絮凝剂及Ca(OH)2可有效地控制氧化沟的W类污泥膨胀，且Ca(OH)2成本低，投加简单，但Ca(OHb应分次投加，且一次投加量不易过大，以免严重破坏微生物生存与生长环境，从而导致水质恶化。
2、对于以诺卡式菌为主的丝状菌大量繁殖引发的氧化沟污泥膨胀，采取增加排泥，缩短泥龄至丝状菌世代周期以下，可从根本上解决污泥膨胀问题。