氧化沟活性污泥膨胀原因及控制措施

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简介： 合肥琥珀山庄污水处理厂采用氧化沟工艺，以生活污水为处理对象，运行中发生了污泥膨胀。根据运行数据，分析了活性污泥膨胀的原因，认为该污水处理厂的最佳运行条件为：温度239—30℃，Ns值0.04—0.15kg [BOD₅]／(kg［MLSS」·d)，冬春季水中的ρ（DO）值7-13mg／L，当进水产ρ（BOD₃）为80-180mg／L，此时的污泥沉降性能良好。
关键字：生活污水 污水处理 氧化沟 污泥膨胀 溶解氧 污泥负荷

中图分类号：X505
　　文献标识码：B 　　
　　文章编号：1009—2455（2003）06-0049—03

Causes of Exoansion of Activated SludQe with Oxidation Channel
Process and Measures for Its Control
PAN Ling，XU De－qian，ZHANG Le—ying
（School of Civil Engineering Hefei University of Technology Hefei 230009， China）

　　Abstract：Oxidation channel technology is used in the Huposhanzhuang Sewage Treatment Plant in Hefei for the treatment of domestic sewage.During the operation of the plant，expansion of sludge took place.Having analyzed the causes of the expansion of sludge based on the operating data，it is believed that the optimum oper－stlonalcondltlonsforthe said sewagetreatmentplantare such that under the conditions that temperature is 23.9－30℃，NS Value is 0.04－0.15 kg［BOD₅］（kg［MhhS］·d），p（DO）Value in the Water in Winter and Spring is 7～13 mg／L，whell the ρ（BOD₅）Value of the inlet water is 80－180 mg／L，he Sludge has a good performance.
　　Key words:domestic eewage; sewage treatment;oxidationchannel;expansion of ludge;dissolved oxygen;sludge load

　　琥珀山庄是合肥市著名的生活小区，小区污水处理采用氧化沟工艺。自1994年竣工投产到1996年运行一直比较稳定，出水符合或优于设计标准，但自1997年冬以来曾多次发生污泥膨胀的异常现象，给生产运行带来一定的困难。本文就污泥膨胀的原因进行分析，并对运行管理提出几点意见。

1 污水处理工艺设计概况

1.l 设计处理能力
　　进水流量：Q＝4 000 m³／d；
　　进水水质：ρ （BOD₅）＝200 mg／L，ρ（SS）＝280mg／L，ρ（TKN）＝60 mg/L，ρ（CODcr）＝340 mg／L；
　　出水要求：pH＝6－9，ρ （S）＜30 mg／L，ρ（BOD₅）＜30 mg／L，ρ（TKN）＝60 mg/L，ρ（COD_cr）＜120 mg／L。
1.2 工艺流程
　　污水处理工艺流程见图1。

1.3 主要构筑物设计
　　①氧化沟：转刷曝气环形氧化沟，分两组共四廊道，有效水深2.5 m，总容积2 580 m³。沟中污泥质量浓度 3 000 mg／L，污泥负荷 0.089 kg［BOD₅」／（kg［MLSS］·d），污泥龄 20 d.
　　②二沉池：采用 2座直径为 20 m圆形辐流式沉淀池，池边水深 2.75 m，水力停留时间 16h，回流比100％。

2 运行憎况

2.1 进水水质
　　琥珀山庄污水处理厂进水水质波动比较大，进水 BOD5 的质量浓度最高为 499.8 mg／L，最低为44 mg／L，平均为 167 mg／L。在 100－200mg／L之间的频率为 42.6％，在 200－300 mg／L之间的频率为 18.5％，大于 300 mg／L的频率约为11％。进水SS的质量浓度在120－240 mg/L之间的频率为 47.7％，大于 240 mg／L的频率为46.8％，平均质量浓度为 289.3 mg／L。进水 CODcr的质量浓度最高为 1413 mg／L，最低为 198 mg／L，平均为 652.2 mg／L。油脂超标情况时有发生，最高达 56 mg／L。
2.2 出水水质
　　除发生污泥膨胀现象期间，污水处理基本保持较高处理效率。BOD₅ 的去除率达到90％以上，出水 BOD，低于 30 mg／L；COD_cr的去除率可达到80 ％以上，出水 COD_cr低于 120 mg／L；SS的去除率达到90％左右，出水SS低于30 mg／L。
2.3 异常膨胀现象
　　水厂1997年冬季至1998年初出现非丝状菌污泥膨胀，最高 SV为 84％，SVI为 170 mL/g；1998的冬季至1999年初出现丝状菌膨胀，最高SV为99％，SVI为441 mL/g。

3 污泥异常膨胀情况分析

　　污泥膨胀的原因较为复杂，笔者认为该污水处理厂的污泥膨胀可归结为以下2种类型。
3.l 丝状菌膨胀
　　这是由丝状菌过量发育或在不利条件下可能以丝状菌形态生长的有机体引起的污泥膨胀，丝状菌的大量繁殖、增长与下列因素有关：
　　①废水水质，许多专家认为这是造成丝状膨胀的最主要因素。含溶解性碳水化合物的废水常发生由浮游球衣菌引起的丝状膨胀，含硫化物高的废水常发生由硫细菌引起的丝状膨胀[1]。一般污水中碳水化合物较多，缺乏氮、磷等养料也易发生丝状膨胀。图2给出了该污水处理厂进水BOD；质量浓度与污泥沉降性能的关系曲线，从中可以
看出，含溶解性碳水化合物高的废水往往引起了污泥沉降性能的恶化，导致污泥膨胀。

　　②曝气池内污泥负荷，一般污泥负荷Ns偏高时，如 0.5 kg［BOD₅」／（kg［MLSS」·b）以上，SVI急剧增加，在超过最大值之后，又逐渐降低；Ns偏低时，SVI也会大幅度增加。也就是说，污泥负荷过高或过低都有可能会引起污泥膨胀，可以通过对活性污泥的增减来对SVI进行某种程度的调节目^[2]。污泥负荷对沉降性能的影响见图3。1995－01－1995－02 污水厂运行稳定，污泥沉降性能良好，最高SV为 50％，SVI为 58 mL/g；1999－01 －1999－02出现异常膨胀现象，最高SV为75％，SVI为 312 mL/g。根据这两个时期的污泥负荷Ns对污泥沉降性能的影响曲线可知，低负荷率是导致丝状膨胀的主要原因，因为丝状菌比菌胶团细菌具有更大的比表面，在低负荷下具有更强的捕食能力。

　　③溶解氧浓度，当曝气量不足、溶解氧浓度偏低时，也易发生丝状膨胀。丝状菌比菌胶团细菌有更高的溶解氧亲和力和忍耐力，因此在低氧条件下丝状菌胶团细菌对氧有更强的竞争力^[3]。图4反映了1995—01～1995—02和1999—01～1999—02曝气池内溶解氧浓度对污泥沉降性能的影响情况。
　　图3和图4均采用不同年份的同一时期进行分析，pH值基本稳定并排除了温度因素的干扰。

　　由于选用冬春季节的数据，DO值较年平均值高。由以上分析得知高的人流BOD5 值、低氧、低负荷都不同程度引起了污泥的丝状膨胀，通过各因素对污泥沉降性能影响的曲线得到，当温度为 23.9－30 ℃，ρ（DO）值为 7－13 mg／L（冬春季），NS值为 0.04－0.15 kg［BOD₅」／（kg［MLSS」·d），入流ρ（BOD₅）值介于 80－180 mg／L之间时，污泥沉降性能较好。
3.2 非丝状膨胀
　　这种膨胀是由于菌胶团细菌活动异常，细菌外面包有粘度极高的粘性物质，污泥表面含有大量结合水，导致活性污泥沉降性能的恶化。发生膨胀时SVI值很高，污泥很难沉淀、压缩，但处理效能仍很高，上清液清澈。
　　非丝状菌膨胀主要发生在废水水温和溶解氧含量较低而污泥负荷过高时。污泥负荷高，细菌吸收了大量营养物，但由于温度低、溶解氧浓度低，代谢速度较慢，有机物来不及代谢，就积蓄起大量高粘性的多糖类物质，这使污泥的表面附着水大大增加，SVI提高，形成膨胀污泥。检查MLSS是否降低、泥龄是否缩短、人流BOD5 是否增加、DO是否降低，这些情况之一存在，即可认为此膨胀为非丝状菌膨胀。
　　由于该污水厂1997年底至1998年初发生了非丝状菌膨胀，以此期间的数据与运行稳定的1995年同期数据进行比较得到表 1，从表 1可知运行异常的1998—01 比运行良好的1995—01 溶解氧值要偏低，进水BOD5，值要高很多，SVI值大幅度增加，镜检发现没有或有极少丝状菌，上清液清澈。为预防非丝状膨胀，冬春季一般要控制溶解氧不低于7mg／L，进水 BOD5 的质量浓度不高于 180 mg／L，且由于污泥浓度 MLSS与污泥负荷Ns成一定反比例关系，为控制污泥负荷范围，MLSS值不能太低，应保持在 3 000 mg／L左右。

表1 运行正常与不正常时BOD5，DO与SVI的关系监测日期ρ（BOD5）／（ms·L^-1）ρ（DO）／（mg·L^-1）SVI／（mg·g^-1）1995-01-031168.5241998-01-032125.11451995-01-061186.9261998-01-061515.21211995-01-091338.5321998-01-092555.81621995-01-121809.2271998-01-121966.31361995-01-151529.4281998-01-153014.91341995-01-18 1157.6321998-01-18 1905.81541995-01-211227.8331998-01-212434.6147注：表中数据采用3d的平均值。

4 运行管理采用的措施

　　针对以上导致污泥膨胀的原因，运行中可采取以下措施：
　　①加强日常监控，检测污水水质、氧化沟内溶解氧浓度、回流污泥浓度、SV和SVI，并做镜检等，防止异常情况发生。
　　②当人流污水的 BOD5 过高，如超过180mg／L时可以将处理后的水与原水混合来降低其人流浓度。
　　③控制污泥回流量，如污泥负荷过高，可适当提高MLSS值，以调整污泥负荷，一般MLSS值保持在 3000 mg／L左右。必要时还要停止进水，进行“闷曝”。
　　④调节曝气量，保证充足的溶解氧（冬春季大于7mg／L）。缺氧时应加大曝气量，或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS值使需氧量减少。
　　⑤针对污泥絮体难以下沉的情况，可投加一些混凝剂如粘土、硅藻土等以助其沉降，降低污泥指数。

参考文献：
　　[1] 唐受印，汪大 .废水处理工程［M」.北京：化学工业出版社，1998.
　　[2]［日」洞 勇（张自杰，译）污水的生物处理[M].北京：中国建筑工业出版社，1980
　　[3] 白晓慧，王宝贞.寒冷地区城市污水处理厂改进工艺的运行效能[J].中国环境科学 2001，21（1）：70－73

作者简介：潘玲（1978－），女，安徽安庆人，合肥工业大学土建学院硕士研究生，电话（0551）2907581。