環(huán)境工程中污泥膨脹技術(shù)的應用
污泥膨脹是生化處理系統較為嚴重的異?,F象之一,對出水水質(zhì)產(chǎn)生極為重要的影響,污泥膨脹控制技術(shù)在環(huán)境工程中的應用,能有效改善出水水質(zhì),提高污水處理效果,具有積極的意義。因而,要對污泥膨脹類(lèi)型及發(fā)生原因進(jìn)行研究分析,采取必要的技術(shù)措施進(jìn)行處理,才能保障污水廠(chǎng)出水水質(zhì)。本文就污泥膨脹技術(shù)相關(guān)內容進(jìn)行分析。
所謂污泥膨脹,主要是指由于污泥結構過(guò)于松散,質(zhì)量變輕,體積增大、上浮,難以沉降分離進(jìn)而對出水水質(zhì)產(chǎn)生影響的現象。污泥膨脹時(shí),污泥壓縮性能變差,污泥沉降比(SV值)增大,甚至高達90%。通常情況下,以污泥體積指數(SVI值)在50~120范圍內歸為良好的活性污泥,若SVI值偏低,則說(shuō)明水體缺乏營(yíng)養元素,而若SVI值偏高,則說(shuō)明水體發(fā)生污泥膨脹。當SVI值達到300以上時(shí),生化處理工作將受到影響,出水水質(zhì)呈現渾濁現象,若不能夠采取有效措施進(jìn)行及時(shí)處理,將使廢水處理工作處于被動(dòng)狀態(tài),甚至引發(fā)嚴重水處理事故。因此,須引起高度重視,有預見(jiàn)性地采取污泥膨脹技術(shù)進(jìn)行處理,保障出水水質(zhì)及廢水處理工作的正常運轉。
1.污泥膨脹的類(lèi)型及特征
污泥膨脹的類(lèi)型主要有兩種,即污泥絲狀菌膨脹和非絲狀菌性膨脹。污泥絲狀菌膨脹主要是由于活性污泥中大量絲狀菌繁殖引起,而非絲狀菌性膨脹主要是由于菌膠團細菌體內大量累積高粘性物質(zhì)引起,其中高粘性物質(zhì)主要是甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、脫氧核糖等形成的多類(lèi)糖。污泥膨脹的特征,主要有:(1)回流污泥的濃度下降,出水渾濁,伴有大量泡沫;(2)二沉池中污泥體積指數超過(guò)200ml/g;(3)二沉池難以固液分離,污泥層增高。
2.影響污泥膨脹的主要因素
2.1造成污泥絲狀膨脹的主要因素
2.1.1來(lái)水水質(zhì)因素
來(lái)水水質(zhì)是造成污泥膨脹的重要因素之一,主要有污水陳腐、營(yíng)養元素缺乏、有毒物質(zhì)偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物較高,將會(huì )引發(fā)由浮游球衣細菌引起的絲狀膨脹;若污水所含的硫化物較高,將引發(fā)由硫細菌引起的絲狀膨脹。受來(lái)水水質(zhì)的影響,微生物不能夠充分利用,所吸取的營(yíng)養元素將轉變?yōu)槎嗑厶穷?lèi)胞外貯存物,這種貯存物是高度親水性化合物,易形成結合水,影響污泥的沉降性能。
2.1.2環(huán)境因素
污水的水溫和pH值也是影響污泥膨脹的因素。通常情況下,溫度保持在15~30℃范圍內,比較適合活性污泥中微生物生長(cháng),若溫度過(guò)低,將造成微生物活性不足,反正,則加快細胞中生物化學(xué)反映速率和生長(cháng)速率。污水溫度每升高10℃,生化反應速率將增加1倍,同時(shí),細胞中的蛋白質(zhì)、核算等重要組成部分,對外界溫度變化極為敏感,溫度過(guò)高,將對其造成不可逆性的破壞。除此之外,pH值的高低將直接關(guān)系到外酶及細胞內酶的活性,同時(shí)對微生物吸收營(yíng)養物質(zhì)產(chǎn)生影響。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的微生態(tài)系統,活性污泥中不同種屬微生物對pH值的適應范圍不同,當pH值在6~8范圍內時(shí),適合菌膠團菌生長(cháng),而pH值在5~6.5范圍內,則適合絲狀菌生長(cháng),當pH值≤5時(shí),將極易發(fā)生絲狀菌膨脹。
2.1.3運轉條件因素
運轉條件主要是指曝氣池的負荷和溶解氧濃度,這也是影響污泥膨脹的重要因素。污泥負荷偏低,溶解氧小于1mg/L,或污泥齡長(cháng),傳統活性污泥齡超過(guò)7天時(shí),會(huì )引發(fā)污泥膨脹。若在處理過(guò)程中使得沖擊負荷發(fā)生改變,或者沖擊負荷過(guò)大,將使得原體系中正常的生態(tài)系統被打破,而絲狀菌易占優(yōu)勢,也會(huì )引起污泥膨脹。除此之外,曝氣池中DO值是一個(gè)重要的控制參數,若DO濃度偏低,將對大部分好氧菌的生長(cháng)繁殖產(chǎn)生抑制作用,而加速絲狀菌的生長(cháng)繁殖,從而造成污泥膨脹的發(fā)生。
2.2造成污泥非絲狀膨脹的主要因素
在污水水溫偏低但污泥負荷偏高的情況下,容易發(fā)生非絲狀菌性膨脹。當微生物的負荷太高,又加上水溫偏低,微生物活性不足時(shí),細菌不能及時(shí)消化所吸取的大量營(yíng)養物,就會(huì )造成大量大量高粘性的多糖類(lèi)物質(zhì)積貯。這將大大增加了活性污泥的表面附著(zhù)水,從而造成污泥體積指數偏高,最終發(fā)生污泥膨脹。
3.對污泥膨脹的控制
3.1生物選擇器的采用
污泥膨脹的影響因素和產(chǎn)生機理較為復雜,且發(fā)生污泥膨脹時(shí)又常常伴有生物泡沫、污泥上浮等異?,F象的發(fā)生,因而要針對不同情況采取適當的控制技術(shù)。生物選擇器的主要目的是使系統選擇出絮凝性細菌,讓微生物通過(guò)酶的快速轉移機理將污水中的大部分可溶性有機物迅速吸附,從而對進(jìn)水水量、水質(zhì)、pH值和有毒物質(zhì)起到較好緩沖作用,同時(shí)能夠有效抑制絲狀菌的生長(cháng),進(jìn)而控制污泥的膨脹。生物選擇器的分布如圖1所示。通常情況下,生物選擇器在完全混合式、推進(jìn)式曝氣池前設置,進(jìn)行有選擇性地增值菌膠團菌,利用生物競爭機制抑制絲狀菌的過(guò)度繁殖,達到控制污泥膨脹的目的。
圖1:生物選擇器的設置與運行機制
3.2運行工藝的調整
對污水處理運行工藝的調整,其目的是改善污泥微生態(tài)系統,將絲狀菌群生長(cháng)因子控制住,從而實(shí)現污泥膨脹的有效控制??赏ㄟ^(guò)調節曝氣池中的氣量、污泥回流比等參數,改變曝氣池中生物種群的生態(tài)關(guān)系,也可以采用物化調節,通過(guò)投加鐵、鋁離子混凝劑,提高污泥的沉淀性能。在污泥膨脹處理過(guò)程中,要以確定污泥膨脹類(lèi)型為前提,通過(guò)有針對性地控制措施的運用,實(shí)現對污泥膨脹的處理。如污泥膨脹已確定為絲狀菌膨脹,可投加液氯、臭氧、過(guò)氧化氫等消毒劑抑制絲狀菌生長(cháng);污泥膨脹屬于非絲狀菌性膨脹,可投加氮和磷化合物,調整污水中的氮、磷比例。值得注意的是,在投劑過(guò)程中,一定要控制好消毒劑劑量,以免影響到菌膠團細菌,取得相反的處理效果。
3.3其他技術(shù)
對污泥微膨脹的控制技術(shù),還包括:(1)對pH值進(jìn)行檢查,及時(shí)調整pH偏低的情況,以免對正常的生化反應產(chǎn)生危害,從而引起污泥膨脹。同時(shí),要控制好水溫,避免由于水溫過(guò)低導致污泥膨脹的發(fā)生。(2)控制污水中的營(yíng)養成分。當污水中營(yíng)養成分失衡,或者缺乏營(yíng)養時(shí),應適量投加氮磷化合物,以維持BOD:N:P=100:5:1的平衡。(3)控制曝氣量,通過(guò)空氣擴散器向3~5米有效水深調節池曝氣,將曝氣池中適量的溶解氧控制在有效范圍內,一般在1mg/L~4mg/L之間[4]。使調節池的原水保持新鮮,有效防止厭氧的發(fā)生。(4)使池內保持足夠的溶解氧,這對高負荷的生化系統尤為重要,通常情況下DO值應大于2mg/L,同時(shí),及時(shí)外排或回流沉淀池內的污泥。
4.小結
污泥膨脹是一個(gè)復雜的系統問(wèn)題,影響污泥膨脹的因素多且雜,不易區分,加上活性污泥的微生物由多種微生物群體構成,活性污泥通過(guò)生物化學(xué)反應進(jìn)而實(shí)現對底物的降解,除了受到污水水質(zhì)條件的影響之外,還受到運行條件及環(huán)境的影響,給污泥膨脹控制增加了難度。在不同的角度、不同研究條件得出的結論都有可能不同,因而須加強重視,對污泥膨脹系統進(jìn)行全面系統研究,只有針對不同的影響因素和發(fā)生機制,采取不同的污泥膨脹技術(shù),才能保障出水達標,提高污水處理的效率和回收利用率,為環(huán)境工程提供強有力保障。