污泥微膨脹技術(shù)在污水中的應(yīng)用

陳黎明

（海南銳博科技有限公司 海南?？?570203）

污泥微膨脹技術(shù)在污水中的應(yīng)用

陳黎明

（海南銳博科技有限公司 海南海口 570203）

污泥微膨脹技術(shù)的應(yīng)用，主要是通過(guò)控制工藝中溶解氧的濃度，并且對(duì)其它工藝運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，以使得SVI穩(wěn)定維持在150～220mL/g，便可達(dá)到污泥微膨脹狀態(tài)。本文首先分析了污泥膨脹的影響因素，其次對(duì)污泥微膨脹技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用效果進(jìn)行了一定的闡述，最后研究了污泥微膨脹技術(shù)在污水中的具體應(yīng)用，以供參考。

污水處理；污泥微膨脹；應(yīng)用

1 引言

污水處理廠通常采用活性污泥法處理污水，但容易出現(xiàn)污泥膨脹問(wèn)題，相應(yīng)的出水效果與處理能耗受到一定影響。通過(guò)污泥微膨脹技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效除碳、脫氮、除磷、降低出水SS，且還能夠節(jié)約能耗，大大的提升了污水的處理效益。

2 污泥膨脹的影響因素

2.1 污泥絲狀膨脹的影響因素

2.1.1 來(lái)水水質(zhì)因素

來(lái)水水質(zhì)是導(dǎo)致污泥膨脹問(wèn)題發(fā)生的主要因素之一，主要包含污水陳腐、營(yíng)養(yǎng)元素缺失、有毒物質(zhì)偏高等。如果污水中所含有的溶解性碳水化合物偏高，就會(huì)發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌導(dǎo)致的絲狀膨脹。如果污水中含有的硫化物偏高，就會(huì)發(fā)生由硫細(xì)菌導(dǎo)致的絲狀膨脹。由于受到來(lái)水水質(zhì)的影響，微生物無(wú)法得到充分的利用，所吸收的營(yíng)養(yǎng)元素便會(huì)轉(zhuǎn)化為多聚糖類胞外貯存物，是一種高度親水性化合物，極容易結(jié)合水，從而對(duì)污泥的沉降性能造成影響。

2.1.2 環(huán)境因素

污水的水溫與pH值也會(huì)對(duì)污泥膨脹造成一定的影響。大多數(shù)情況下，當(dāng)溫度為15～30℃時(shí)，較適合活性污泥中微生物的生長(zhǎng)，如果溫度過(guò)于低，將會(huì)導(dǎo)致微生物活性不足，從而加快細(xì)胞中生物化學(xué)反應(yīng)速率與生長(zhǎng)速率。當(dāng)污水的溫度每升高10℃，生化反應(yīng)速率將會(huì)增加1倍，且細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、核酸等重要的組成部分對(duì)外界溫度變化的敏感度也會(huì)提高。如果溫度過(guò)于高，將會(huì)對(duì)其造成不可逆性的破壞。此外，pH值的高低也會(huì)對(duì)外酶、細(xì)胞內(nèi)酶的活性造成直接的影響，且還會(huì)影響到微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。在動(dòng)態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)中，活性污泥中不同屬性微生物對(duì)pH值的適用范圍也存在一定的差異，當(dāng)pH值為6～8時(shí)，較適宜菌膠團(tuán)菌的生長(zhǎng)，當(dāng)pH值為5～6.5時(shí)，適合絲狀菌生長(zhǎng)，而當(dāng)pH值≤5時(shí)，較容易引發(fā)絲狀菌膨脹。

2.1.3 運(yùn)轉(zhuǎn)條件因素

所謂運(yùn)轉(zhuǎn)條件，即為曝氣池的負(fù)荷與溶解氧濃度，也會(huì)影響到污泥膨脹。如果污泥的負(fù)荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或者是污泥齡長(zhǎng)，傳統(tǒng)活性污泥超過(guò)7d時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致污泥膨脹問(wèn)題的發(fā)生。在處理過(guò)程中，如果沖擊負(fù)荷發(fā)生變化，或者是沖擊負(fù)荷過(guò)大，將會(huì)打破原體系中的正常生態(tài)系統(tǒng)，絲狀菌容易占據(jù)優(yōu)勢(shì)，將會(huì)引發(fā)污泥膨脹。此外，曝氣池中的DO值是一個(gè)重要的控制參數(shù)，如果DO濃度過(guò)低，將會(huì)預(yù)制大多數(shù)好氧菌的生長(zhǎng)繁殖，并且還會(huì)加快絲狀菌的生長(zhǎng)繁殖，進(jìn)而引發(fā)污泥膨脹。

2.2 污泥非絲狀膨脹的影響因素

如果污水的水溫過(guò)高，但污泥的負(fù)荷過(guò)低，較容易引發(fā)非絲狀菌性膨脹。如果微生物的負(fù)荷較高，再加上水溫過(guò)低，微生物活性不足，細(xì)菌無(wú)法及時(shí)的消化所吸收的大量營(yíng)養(yǎng)物，便會(huì)導(dǎo)致大量高粘性多糖類物質(zhì)積貯，活性污泥的表面附著水大幅增加，污泥體積指數(shù)偏高，從而引發(fā)污泥膨脹。

3 污泥微膨脹技術(shù)在污水處理中的應(yīng)用效果

3.1 COD、SS去除效果

如果系統(tǒng)處于溶解氧濃度較低的情況，由于絲狀菌具有更強(qiáng)的利用溶解氧與有機(jī)物的能力，使其可以較少因溶解氧濃度的降低而引起的處理效果變差的負(fù)面影響。通過(guò)運(yùn)行SBR工藝可以發(fā)現(xiàn)，隨著系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，污泥膨脹前后的出水COD去除效果越接近。在A/O工藝運(yùn)行試驗(yàn)中，即使在低溶解氧濃度的情況下，COD的去除效果依舊存在上升的現(xiàn)象，這是因?yàn)樵谖勰辔⑴蛎洜顟B(tài)下，絲狀菌在系統(tǒng)內(nèi)不斷增殖，使得處理系統(tǒng)具有較強(qiáng)的降解低濃度底物能力。

污泥微膨脹過(guò)程中，處理系統(tǒng)活性污泥SVI值與二次沉淀池出水SS濃度呈較明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即為隨著污泥SVI維持在微膨脹狀態(tài)，二次沉淀池出水SS濃度隨之降低，主要原因在于：當(dāng)絲狀菌的數(shù)量保持在適宜程度時(shí)，絲狀菌所形成的污泥絮體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會(huì)在二次沉淀池泥水分離過(guò)程中對(duì)出水水流發(fā)揮過(guò)濾作用，可以較好地吸附和截流出水中的細(xì)小顆粒物和游離細(xì)菌，并且還能夠使得污泥的沉降性能保持良好的狀態(tài)，從而獲得良好的出水水質(zhì)。

3.2 脫氮除磷效果

通過(guò)相關(guān)研究結(jié)果可知，在污泥微膨脹系統(tǒng)中，當(dāng)溶解氧處于較低水平時(shí)，系統(tǒng)依舊有能力維持良好的硝化效果，并且還可達(dá)到NO2-N的積累，從而實(shí)現(xiàn)短程硝化。上述現(xiàn)象的主要原因在于：如果反硝化過(guò)程效率受到影響，往往會(huì)使得硝化過(guò)程中NO3-N積累，從而進(jìn)一步抑制反硝化過(guò)程，而短程硝化可直接將產(chǎn)物NO2-N提供為反硝化過(guò)程的底物，避免了上述因素的不良影響。在相同的系統(tǒng)條件下進(jìn)行硝化和反硝化過(guò)程，可降低系統(tǒng)的操作難度，提升整體脫氮效果，節(jié)省投資。

通常情況下，低的溶解氧水平有利于厭氧階段微生物的釋磷過(guò)程，但不利于好氧階段微生物的吸磷過(guò)程。但已有試驗(yàn)研究表明，維持好氧階段在低溶解氧（1mg/L左右）下運(yùn)行，不僅不會(huì)影響好氧微生物的吸磷過(guò)程，還會(huì)使得厭氧微生物的釋磷效果提高，從而進(jìn)一步節(jié)約曝氣能耗。相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)，在低溶解氧條件下運(yùn)行的SBR系統(tǒng)中，聚磷菌可得到富集，且釋磷、吸磷現(xiàn)象明顯。

3.3 節(jié)能分析

就當(dāng)前情況來(lái)看，污水處理廠供氧所耗費(fèi)的電能費(fèi)用大約占據(jù)其運(yùn)行費(fèi)用的50～60%。通過(guò)相關(guān)研究結(jié)果可知，由于短程硝化節(jié)約了從NO2-N向NO3-N轉(zhuǎn)化過(guò)程中的曝氣量，且低溶解氧水平有利于吸磷釋磷效果，所以能夠較好的節(jié)約曝氣能耗。通過(guò)相關(guān)試驗(yàn)可得，溶解氧的平均濃度為0.73mg/L時(shí)，曝氣量平均為8L/h，與溶解氧濃度為2mg/L、曝氣量為15L/h相比，曝氣量節(jié)省了46.7%。因此，在低溶解氧微膨脹運(yùn)行狀態(tài)下，可以較好節(jié)約動(dòng)力費(fèi)用。

4 污泥微膨脹技術(shù)在污水處理中的具體應(yīng)用

4.1 項(xiàng)目概況

某小區(qū)廢水來(lái)源于23家印染企業(yè)的生產(chǎn)廢水與一個(gè)住宅小區(qū)的生活污水，主要采用集中處理的方式進(jìn)行廢水的處理工作，廢水經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池混合之后，CODCr質(zhì)量濃度往往處于800～1000mg/L，BOD5質(zhì)量濃度處于200～300mg/L范圍內(nèi)。污水處理廠所采用的工藝為：調(diào)節(jié)水解池+初沉池+活性污泥法（圖1）+二沉+混凝沉淀。其中，活性污泥法主要采用推流式，正式運(yùn)行之后，污泥指數(shù)常年超過(guò)150mL/g，運(yùn)行初期階段，常常由于污泥過(guò)度膨脹影響出水水質(zhì)。通過(guò)長(zhǎng)期避免污泥膨脹實(shí)踐情況發(fā)現(xiàn)：將SVI控制在160～260mL/g，往往不會(huì)引發(fā)污泥流失問(wèn)題，且出水清澈，懸浮物非常少，即為污泥絲狀菌微膨脹。

圖1 活性污泥法示意圖

4.2 避免污泥過(guò)度膨脹的控制措施

4.2.1 增大剩余污泥的排放量

如果SVI出現(xiàn)了升高的情況，增大剩余污泥的排放量，縮短污泥泥齡（SRT），可加快污泥更新速度。由于剩余污泥的排放量，好氧池內(nèi)的MLSS會(huì)出現(xiàn)降低的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致污泥負(fù)荷增大，有利于菌膠團(tuán)的生長(zhǎng)，但SVI值會(huì)出現(xiàn)明顯降低的情況，在一定程度上抑制污泥膨脹。通過(guò)鏡檢觀察可知，工藝調(diào)整之后，絲狀菌的數(shù)量在活性污泥中不再占據(jù)主要地位。

4.2.2 投加次氯酸鈉

如果其他方式無(wú)法對(duì)絲狀菌過(guò)度膨脹進(jìn)行有效的控制，此時(shí)可在好氧池內(nèi)投加有效氯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的次氯酸鈉（NaClO），對(duì)于具體的投加比例，可根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定，部分研究人員在某污水處理廠中投加了0.5～1.0mg/L的次氯酸鈉，可有效控制絲狀菌的膨脹。同時(shí)，在投加了適宜量的次氯酸鈉（NaClO）之后，SV30不斷下降，一段時(shí)間之后，其保持在相對(duì)穩(wěn)定的較低水平，出水CODCr質(zhì)量濃度逐漸升高，但沒(méi)有超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.3 在好氧池出水處投加絮凝劑

為了避免二沉出水漂泥問(wèn)題的發(fā)生，對(duì)出水水質(zhì)造成影響，可在好氧池出水部位投加混凝劑，以改善污泥沉降性能，此時(shí)可選用聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鐵（PFC）、三氯化鐵（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM）等混凝劑，以混凝的沉淀作用提升污泥的沉降性能，從而有效控制污泥過(guò)度膨脹的問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，污泥膨脹是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，影響污泥膨脹的因素有許多，不容易區(qū)分，再加上活性污泥的微生物往往由多種微生物群體構(gòu)成，活性污泥通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)，可降解底物，受到污水水質(zhì)條件、運(yùn)行條件與環(huán)境的影響，從而增加污泥膨脹控制的難度。對(duì)此，必須增強(qiáng)對(duì)污泥膨脹問(wèn)題的重視程度，對(duì)其進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，針對(duì)不同的影響因素與發(fā)生機(jī)制，采取相應(yīng)的污泥膨脹技術(shù)，以保證出水達(dá)標(biāo)，提升污水處理效率與回收利用率。

[1]丘玲玲.環(huán)保工程中污泥微膨脹技術(shù)管理分析[J].環(huán)境與生活，2014（22）：179.

[2]肖晶晶，牛奕娜，陳曦，等.污水處理中的污泥源頭減量技術(shù)研究及應(yīng)用進(jìn)展[J].環(huán)境與發(fā)展，2013（29）：66～70.

[3]張紅，鮑建國(guó)，趙元超，等.低氧污泥微膨脹在間歇式循環(huán)上流污泥床的應(yīng)用[J].安全與環(huán)境工程，2013（20）：75～80.

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1004-7344（2016）32-0151-02

2016-10-31

陳黎明（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事環(huán)保、污水處理工作。