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大型城市污水處理廠活性污泥法污泥膨脹防控對策

更新(xin)時間:2011-02-24 09:56 來(lai)源:給(gei)水排水 作者(zhe): 許世偉(wei),張榮(rong)兵, 顧(gu)劍(jian),齊(qi)嶸,李(li)芳, 彭(peng)登富 閱讀:4838 網友評論0

摘要:詳(xiang)細解析了倒置A2 / O 工藝(yi)污(wu)(wu)泥(ni)膨(peng)脹發生前后的運行狀況及(ji)活性(xing)(xing)污(wu)(wu)泥(ni)性(xing)(xing)狀, 通過(guo)水(shui)質數據對(dui)比和運行參數比較, 探討在大(da)型城市污(wu)(wu)水(shui)處理廠建立污(wu)(wu)泥(ni)膨(peng)脹預警評(ping)價體系的可能性(xing)(xing)。利用工藝(yi)參數對(dui)典型工藝(yi)進(jin)行優化調控, 提前預防污(wu)(wu)泥(ni)膨(peng)脹或在污(wu)(wu)泥(ni)膨(peng)脹初期(qi)進(jin)行防控。

關鍵詞:城(cheng)市污水處理廠(chang),活(huo)性污泥(ni)法(fa),污泥(ni)膨脹,預警,絲狀菌

污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)是活(huo)性污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)處理(li)(li)系(xi)統(tong)較(jiao)為(wei)嚴重的(de)異常現象之一(yi), 它直接影響(xiang)出水(shui)水(shui)質, 并危害整個生(sheng)(sheng)化系(xi)統(tong)的(de)運(yun)行(xing), 自好氧活(huo)性污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)法(fa)產生(sheng)(sheng)以(yi)來(lai)一(yi)直在(zai)困擾著工藝(yi)的(de)穩定運(yun)行(xing)。污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)發生(sheng)(sheng)后可實施控(kong)制(zhi)措施較(jiao)少(shao), 化學藥(yao)劑投(tou)加法(fa)成本(ben)較(jiao)高。本(ben)文(wen)通(tong)過研(yan)究北京(jing)清河污(wu)(wu)(wu)水(shui)處理(li)(li)廠發生(sheng)(sheng)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)的(de)前后工況、調控(kong)思路及對污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)的(de)控(kong)制(zhi)效果(guo)比較(jiao)分析, 試著建立一(yi)種污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)預(yu)警機制(zhi)和(he)評(ping)價體系(xi), 以(yi)在(zai)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)初期進行(xing)工藝(yi)參(can)數及時調控(kong), 使污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)(peng)脹(zhang)(zhang)(zhang)發生(sheng)(sheng)在(zai)萌芽狀態時被(bei)抑制(zhi)。

1 清河污水處理廠污泥膨脹現象

清河污(wu)(wu)水(shui)處(chu)理廠規劃總處(chu)理規模(mo)為40 萬m3 / d。其中一期工(gong)(gong)程(cheng)采(cai)用(yong)倒置A2 / O 工(gong)(gong)藝( 20 萬m3 / d) , 二期工(gong)(gong)程(cheng)采(cai)用(yong)A2 / O 工(gong)(gong)藝( 20 萬m3 / d) , 均具有(you)脫氮除磷(lin)功能。為保(bao)證二期工(gong)(gong)程(cheng)再(zai)生水(shui)水(shui)質, 二期采(cai)用(yong)恒(heng)水(shui)量運行(xing); 一期工(gong)(gong)程(cheng)水(shui)量有(you)波動, 尤其是(shi)在春節(jie)期間水(shui)量波動較大, 給運行(xing)造成了很大困難, 尤其是(shi)近兩(liang)年接連發生污(wu)(wu)泥膨脹。

清河(he)污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠一期工程自2009 年(nian)(nian)起連續兩年(nian)(nian)發生(sheng)嚴重(zhong)的污(wu)(wu)泥膨脹(zhang), 第一次為(wei)2009 年(nian)(nian)2 月(yue)(yue), 4 月(yue)(yue)恢(hui)復; 第二次為(wei)2009 年(nian)(nian)12 月(yue)(yue), 2010 年(nian)(nian)2 月(yue)(yue)恢(hui)復。2007~ 2009 年(nian)(nian)污(wu)(wu)水處(chu)理(li)廠SVI 數據如圖1 所(suo)示。可(ke)見2 月(yue)(yue)污(wu)(wu)泥膨脹(zhang)嚴重(zhong)時, SVI 平均值(zhi)大約在 350 mL/ g , 同時曝(pu)氣池布滿黃色泡沫, 二沉池沉降性(xing)能極差, 出(chu)水絮體很多(duo)。

2 污泥膨脹的分析結果與討論

2. 1  活性污泥種群分析

對膨脹污泥進行了革蘭(lan)氏(shi)染(ran)色和納(na)氏(shi)染(ran)色分(fen)析, 具(ju)體檢測結果見圖(tu)2、圖(tu)3。

從革(ge)蘭氏染色結果可見, 活性污泥中主(zhu)要為兩種形態(tai)不同的絲(si)(si)狀(zhuang)菌, 圖(tu)2a 為一(yi)種呈細絲(si)(si)狀(zhuang)、彎(wan)曲盤(pan)繞的革(ge)蘭氏陽性菌屬。圖(tu)2b 除(chu)了彎(wan)曲纏繞的細絲(si)(si)狀(zhuang)微生物外, 還有少量(liang)直徑(jing)較大, 較粗的呈強藍色陽性的絲(si)(si)狀(zhuang)菌。

納(na)氏(shi)染色的(de)結果也(ye)表明, 活性(xing)污(wu)(wu)泥中的(de)優(you)勢(shi)絲狀菌(jun)主要為兩種。占(zhan)優(you)勢(shi)的(de)是彎(wan)曲纏繞的(de)細絲狀微生物( 圖3a) , 呈納(na)氏(shi)陽性(xing); 其次(ci)是圖3b 中較粗(cu)的(de)絲狀菌(jun)。納(na)氏(shi)染色也(ye)能(neng)觀測(ce)到活性(xing)污(wu)(wu)泥絮體內有較好的(de)除(chu)磷菌(jun)存在。

利用熒光(guang)染色對(dui)污(wu)(wu)(wu)泥膨脹(zhang)前后的(de)(de)(de)(de)活性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥進(jin)行(xing)了(le)鏡檢(jian)分析。鏡檢(jian)結果顯(xian)示, 在污(wu)(wu)(wu)泥膨脹(zhang)期(qi)(qi), 主(zhu)要優勢(shi)絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)形(xing)態為獨立無分支, 菌(jun)(jun)(jun)(jun)體細長(chang)。當污(wu)(wu)(wu)泥膨脹(zhang)結束后, 污(wu)(wu)(wu)泥中絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)形(xing)態發生(sheng)明顯(xian)變化。利用特異(yi)性(xing)(xing)引(yin)物(wu)(wu)對(dui)絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)種群進(jin)行(xing)了(le)定性(xing)(xing), 污(wu)(wu)(wu)泥膨脹(zhang)期(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)種群為Mi crothr ix p ar vi cel la。通(tong)過染色和形(xing)態, 初步鑒定導(dao)(dao)致(zhi)發生(sheng)嚴重生(sheng)物(wu)(wu)泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)為諾(nuo)卡氏(shi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)屬(shu)和微絲(si)(si)菌(jun)(jun)(jun)(jun), 這兩(liang)(liang)種絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)(de)優勢(shi)繁殖很(hen)容易導(dao)(dao)致(zhi)生(sheng)物(wu)(wu)泡(pao)(pao)沫(mo)的(de)(de)(de)(de)出(chu)現。此外(wai), 也不排除有(you)少量的(de)(de)(de)(de)0092 型(xing)菌(jun)(jun)(jun)(jun)屬(shu)存(cun)在于系統中。兩(liang)(liang)次污(wu)(wu)(wu)泥膨脹(zhang)原(yuan)因均為低(di)溶解氧導(dao)(dao)致(zhi), 且低(di)溫(wen)下菌(jun)(jun)(jun)(jun)膠(jiao)團活性(xing)(xing)細菌(jun)(jun)(jun)(jun)增長(chang)速率降低(di), 污(wu)(wu)(wu)泥沉降性(xing)(xing)能惡化導(dao)(dao)致(zhi)菌(jun)(jun)(jun)(jun)膠(jiao)團中絲(si)(si)狀菌(jun)(jun)(jun)(jun)和微絲(si)(si)菌(jun)(jun)(jun)(jun)急劇增殖破壞了(le)原(yuan)有(you)的(de)(de)(de)(de)平衡, 伴有(you)大量泡(pao)(pao)沫(mo)并導(dao)(dao)致(zhi)出(chu)水惡化。

2. 2  污泥膨脹前后污水處理廠控制參數變化

圖4、圖5 為污泥膨(peng)脹發生前后污水處理(li)廠常規運行參數的變化。

從圖4 與圖5 可(ke)看(kan)出, 污泥膨(peng)脹前(qian)后進(jin)水(shui)水(shui)量、污泥負荷及(ji)DO 變化并不明顯(xian), 污泥濃度(du)降低了 10% 左(zuo)右, 從這些參數(shu)變化趨(qu)勢上看(kan)不出明顯(xian)差距。

2. 3  控制措施對比

2009 年初的(de)(de)污(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)脹引起原(yuan)因主要是曝(pu)氣(qi)(qi)頭堵塞(sai), 溶解(jie)氧(yang)低(di)造成的(de)(de)。應對(dui)策略首先采(cai)用(yong)(yong)(yong)提(ti)高(gao)(gao)曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)溶解(jie)氧(yang), 降低(di)污(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度(du)來緩解(jie)。經過一個泥(ni)(ni)齡的(de)(de)調整效果不佳。接著(zhu)讓員工用(yong)(yong)(yong)高(gao)(gao)壓水(shui)(shui)噴灑曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)出水(shui)(shui)泡(pao)沫(mo)(mo), 用(yong)(yong)(yong)于減(jian)少(shao)二沉池(chi)(chi)出水(shui)(shui)的(de)(de)泡(pao)沫(mo)(mo)效果不明顯; 然(ran)(ran)后(hou)采(cai)用(yong)(yong)(yong)投加化學藥劑(ji)( 次(ci)氯(lv)酸鈉溶液) 進(jin)(jin)行對(dui)菌(jun)群的(de)(de)抑(yi)制, 同時(shi)對(dui)曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)出水(shui)(shui)進(jin)(jin)行噴水(shui)(shui)減(jian)少(shao)泡(pao)沫(mo)(mo)的(de)(de)產(chan)生(sheng)。經過十幾天的(de)(de)工作, 曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)表(biao)面(mian)泡(pao)沫(mo)(mo)減(jian)少(shao), 通過鏡檢分析, 絲狀菌(jun)菌(jun)絲斷裂(lie), 曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)表(biao)面(mian)泡(pao)沫(mo)(mo)略有(you)減(jian)少(shao); 在停止投加次(ci)氯(lv)酸鈉溶液后(hou), 泡(pao)沫(mo)(mo)又恢復到(dao)(dao)原(yuan)狀, 因此投加次(ci)氯(lv)酸鈉也不能從根本(ben)上解(jie)決; 2010 年初又發生(sheng)污(wu)泥(ni)(ni)膨(peng)脹現象后(hou), 采(cai)用(yong)(yong)(yong)降低(di)污(wu)泥(ni)(ni)濃(nong)度(du)到(dao)(dao)2 800 mg / L 以內, 同時(shi)把兩段進(jin)(jin)水(shui)(shui)改為一段進(jin)(jin)水(shui)(shui), 提(ti)高(gao)(gao)進(jin)(jin)水(shui)(shui)負荷, 1 周后(hou)見效, 曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)表(biao)面(mian)泡(pao)沫(mo)(mo)減(jian)少(shao), 鏡檢絲狀菌(jun)豐度(du)在C 級以下, SVI 降到(dao)(dao)300 mL/ g 以內, 依然(ran)(ran)很高(gao)(gao)。

3 污泥膨脹預警評價

在污(wu)泥(ni)膨(peng)脹問題的(de)早期研(yan)究中, 常(chang)用的(de)評價指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)有塞里奧爾特( T heriault ) 指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)、唐納森( Donaldson) 指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)、哈茲爾延( Haselt ine) 指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)和(he)莫爾曼 ( Mohliman) 指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。其中, 由德(de)國人莫爾曼于(yu)1914 年提出的(de)污(wu)泥(ni)容積指(zhi)(zhi)數(shu), 至今仍是常(chang)用測定指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)。目前, 評價污(wu)泥(ni)沉降(jiang)性能常(chang)用指(zhi)(zhi)標(biao)(biao)有: ①污(wu)泥(ni)沉降(jiang)比 ( SV) ;②污(wu)泥(ni)容積指(zhi)(zhi)數(shu)( SV I) ; ③污(wu)泥(ni)成層沉降(jiang)速度; ④絲狀(zhuang)菌(jun)長度: 活(huo)性污(wu)泥(ni)單位體積內絲狀(zhuang)菌(jun)的(de)長度, 該量用來表示絲狀(zhuang)菌(jun)含量。

經過對比清河污水處理(li)廠污泥膨脹發生(sheng)前后出(chu)現的各種情(qing)況(kuang), 結合以往經驗(yan)和查閱相關資料(liao), 初(chu)步建(jian)立的預警評價(jia)體(ti)系主要(yao)包括以下幾個方面:

( 1) 曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)污(wu)(wu)泥(ni)(ni)臭(chou)味(wei)、泡沫顏色(se)和數(shu)量(liang)(liang)。正常(chang)運行(xing)的城(cheng)市(shi)污(wu)(wu)水(shui)(shui)處理廠處理系統, 活性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)一(yi)般呈黃褐色(se)。在曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)溶(rong)解(jie)氧(yang)不足(zu)時, 厭氧(yang)微生物會相應滋生, 含硫(liu)有(you)(you)機物在厭氧(yang)時分解(jie)釋放出H2S, 污(wu)(wu)泥(ni)(ni)發(fa)(fa)黑、發(fa)(fa)臭(chou)。當曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi)溶(rong)解(jie)氧(yang)過(guo)(guo)高或進水(shui)(shui)濃度過(guo)(guo)低、負荷(he)過(guo)(guo)低時, 污(wu)(wu)泥(ni)(ni)中微生物可因缺乏(fa)營養而(er)自身氧(yang)化, 污(wu)(wu)泥(ni)(ni)色(se)澤(ze)轉淡。良好的新鮮(xian)活性污(wu)(wu)泥(ni)(ni)略帶有(you)(you)泥(ni)(ni)土味(wei)。在充(chong)氧(yang)過(guo)(guo)程(cheng)中, 正常(chang)的曝(pu)氣(qi)(qi)泡沫是(shi)少(shao)量(liang)(liang)細小地散布在曝(pu)氣(qi)(qi)池(chi)(chi), 總面積(ji)約占1/ 10, 能聽到曝(pu)氣(qi)(qi)的沙沙聲, 泡沫顏色(se)是(shi)灰(hui)白色(se); 膨(peng)脹初期泡沫發(fa)(fa)黃, 個體增大(da), 有(you)(you)鵝蛋(dan)大(da)小, 同時數(shu)量(liang)(liang)增多, 占到池(chi)(chi)面 30% ~ 50%; 膨(peng)脹后泡沫急(ji)劇增加(jia), 而(er)且(qie)厚度增加(jia), 有(you)(you)20~ 30 cm 厚, 覆蓋池(chi)(chi)面90%以上。

( 2) 二沉池(chi)觀察與(yu)污泥(ni)(ni)(ni)性(xing)狀(zhuang)。活性(xing)污泥(ni)(ni)(ni)性(xing)狀(zhuang)的(de)(de)好(hao)壞可從(cong)二沉池(chi)及曝(pu)氣池(chi)的(de)(de)運行狀(zhuang)況中(zhong)顯(xian)示出來(lai), 因此(ci)管理(li)中(zhong)應(ying)加強對現場的(de)(de)巡視(shi), 定時(shi)對活性(xing)污泥(ni)(ni)(ni)處(chu)理(li)系統的(de)(de)“臉(lian)色”進行觀察。二沉池(chi)的(de)(de)液(ye)面(mian)狀(zhuang)態與(yu)整個系統的(de)(de)正(zheng)常(chang)運轉與(yu)否有密切關(guan)系, 在巡視(shi)二沉池(chi)時(shi), 應(ying)注意觀察二沉池(chi)泥(ni)(ni)(ni)面(mian)的(de)(de)高低、上(shang)清(qing)(qing)液(ye)透明程度和飄(piao)泥(ni)(ni)(ni)的(de)(de)多少、飄(piao)泥(ni)(ni)(ni)泥(ni)(ni)(ni)粒大小(xiao)等。正(zheng)常(chang)時(shi)二沉池(chi)上(shang)清(qing)(qing)液(ye)清(qing)(qing)澈透明, 活性(xing)污泥(ni)(ni)(ni)沉淀性(xing)狀(zhuang)良(liang)好(hao); 膨(peng)脹(zhang)初期上(shang)清(qing)(qing)液(ye)混濁, 泥(ni)(ni)(ni)位上(shang)升(sheng)、出水有少量SS 帶出; 膨(peng)脹(zhang)后二沉池(chi)出水絮體很多, 表面(mian)有大量泡沫形成(cheng)的(de)(de)泥(ni)(ni)(ni)塊(kuai)浮在上(shang)面(mian), 污泥(ni)(ni)(ni)沉降(jiang)性(xing)能(neng)很差。

( 3) 班組日常化驗: 主要包括(kuo)SV、SVI 和污泥沉降(jiang)(jiang)速(su)率(lv)。活(huo)(huo)性(xing)污泥法是否發生污泥膨(peng)脹能簡單(dan)從這三個方(fang)面(mian)判斷: 正常的(de)活(huo)(huo)性(xing)污泥法運行一般污泥濃度(du)(du)在(zai)(zai)2 000~ 5 000 mg/ L 之間浮動, SV 在(zai)(zai)60%以(yi)下, SVI 在(zai)(zai)200 mL/ g 以(yi)下, 成(cheng)層(ceng)沉降(jiang)(jiang)速(su)度(du)(du)大于 1 m/ h; 膨(peng)脹初期(qi)SV 為60% ~ 80%, SVI 為200~ 250 mL/ g , 成(cheng)層(ceng)沉降(jiang)(jiang)速(su)度(du)(du)為0. 5~ 1 m/ h; 膨(peng)脹后 SV 在(zai)(zai)80%以(yi)上(shang), SV I 在(zai)(zai)250 mL/ g 以(yi)上(shang), 成(cheng)層(ceng)沉降(jiang)(jiang)速(su)度(du)(du)降(jiang)(jiang)至0. 5 m/ h 以(yi)下。

( 4) 絲狀(zhuang)菌(jun)分(fen)析(xi)。絲狀(zhuang)菌(jun)長度(du)是指活性污泥單位體積(ji)內絲狀(zhuang)菌(jun)的(de)長度(du), 該指標用來(lai)表示絲狀(zhuang)菌(jun)含量( 見圖6) 。一般將絲狀(zhuang)菌(jun)長度(du)大于104 m/ g 的(de)污泥劃為膨脹污泥。

4 結論

( 1) 污泥膨(peng)脹(zhang)的(de)發(fa)生(sheng)是(shi)(shi)有(you)前(qian)兆的(de), 包括絲狀菌數(shu)量的(de)變(bian)化, 曝氣池表面(mian)泡沫數(shu)量和顏色變(bian)化以及(ji)沉降比(bi)和污泥體積指數(shu)變(bian)化, 是(shi)(shi)可以預(yu)警的(de), 在分析產生(sheng)原因后采取(qu)合(he)理有(you)效(xiao)措施, 污泥膨(peng)脹(zhang)是(shi)(shi)可控(kong)的(de)。

( 2) 清河污水處理廠污泥(ni)膨脹主要(yao)(yao)發(fa)生在(zai)冬春交替階段, 基本原因主要(yao)(yao)是溶解氧長期供應不(bu)足, 且低溫下菌(jun)(jun)膠團(tuan)活性細菌(jun)(jun)增長速率降低, 污泥(ni)沉降性能惡化導致菌(jun)(jun)膠團(tuan)中絲狀(zhuang)菌(jun)(jun)和(he)MP 菌(jun)(jun)急劇增殖破(po)壞了原有的(de)平衡, 伴(ban)有大量泡沫并導致出水惡化。

( 3) 投(tou)加化學藥劑( 次氯酸鈉) 能(neng)有效(xiao)減少(shao)絲狀菌的(de)(de)數量, 并使微絲菌的(de)(de)菌絲明顯出現彎曲和變細的(de)(de)現象; 同時對硝(xiao)化菌也(ye)能(neng)抑制, 并使出水氨氮升高; 但對抑制污泥(ni)膨脹不(bu)能(neng)起到(dao)立竿見影的(de)(de)效(xiao)果。

( 4) 對(dui)清河污(wu)水(shui)處理廠產(chan)生(sheng)的污(wu)泥(ni)膨脹, 采取提高(gao)進水(shui)負(fu)荷, 把倒置A2 / O 工藝(yi)調整為(wei)A/ O 工藝(yi)并(bing)降低曝(pu)氣池污(wu)泥(ni)濃度(du)能(neng)有效緩解(jie)污(wu)泥(ni)膨脹發生(sheng)。

總之, 污泥膨(peng)脹的(de)(de)發生(sheng)(sheng)是生(sheng)(sheng)物系統平衡受到破(po)壞而(er)產生(sheng)(sheng)的(de)(de), 通過科學合理的(de)(de)工藝調控讓生(sheng)(sheng)物系統自我調節從而(er)抑(yi)制(zhi)污泥膨(peng)脹的(de)(de)發生(sheng)(sheng)是可行的(de)(de), 比通過加藥(yao)等更(geng)有效。

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