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發(fā)布日期:2022-05-17 18:01:44 瀏覽量:本文詳細介紹了什么是污泥膨脹,污泥膨脹的特點(diǎn)、類(lèi)型,污泥膨脹產(chǎn)生的原因,以及影響污泥膨脹的因素。
一、什么是污泥膨脹
污泥膨脹是指污泥結構極度松散,體積增大、上浮,難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現象。
基本上各種類(lèi)型的活性污泥工藝都會(huì )發(fā)生污泥膨脹,而且一旦發(fā)生難以控制,通常都需要很長(cháng)的時(shí)間來(lái)調整。
污泥膨脹的發(fā)生率是相當高的,在歐洲近百分之五十的城市污水廠(chǎng)每年都會(huì )有不同程度的污泥膨脹發(fā)生,在中國的發(fā)生率也非常高。針對污泥膨脹,各方面的理論很多,但并不完全一致,甚至有很多相互矛盾,這給污水處理工作者造成很大的麻煩。
二、污泥膨脹特點(diǎn)
污泥結構松散,質(zhì)量變輕,沉淀壓縮性能差;SV值增大,有時(shí)達到百分之九十,SVI達到300以上;大量污泥流失,出水渾濁;二次沉淀難以固液分離,回流污泥濃度低,有時(shí)還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生,無(wú)法維持生化處理的正常工作。污泥膨脹是生化處理系統較為嚴重的異?,F象之一,它直接影響出水水質(zhì),并危害整個(gè)生化系統的運作。
污泥膨脹的發(fā)生率是相當高的,在歐洲近50%的城市污水廠(chǎng)每年都會(huì )有不同程度的污泥膨脹發(fā)生,在中國的發(fā)生率也非常高?;旧夏壳案鞣N類(lèi)型的活性污泥工藝都會(huì )發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高,發(fā)生普遍,而且一旦發(fā)生難以控制,通常都需要很長(cháng)的時(shí)間來(lái)調整。針對污泥膨脹,各方面的理論很多,但并不完全一致,甚至有很多相互矛盾,這給水處理工作者造成很大的麻煩。
三、污泥膨脹類(lèi)型
1、非絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負荷太高的時(shí)候,此時(shí)細菌吸附了大量有機物,來(lái)不及代謝,在胞外積貯大量高粘性的多糖物質(zhì),使得表面附著(zhù)物大量增加,很難沉淀壓縮。而當氮嚴重缺乏時(shí),也有可產(chǎn)生膨脹現象。因為若缺氮,微生物便于工作不能充分利用碳源合成細胞物質(zhì),過(guò)量的碳源將被轉化為多糖類(lèi)胞外貯存物,這種貯存物是高度親水型化合物,易形成結合水,從而影響污泥的沉降性能,產(chǎn)生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發(fā)生時(shí)其生化處理效能仍較高,出水也還比較清澈,污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發(fā)生情況較少,且危害并不十分嚴重。
2、絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見(jiàn),成因也十分復雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多,首先應該認識到的是活性污泥是一個(gè)混合培養系統,其中至少存在著(zhù)30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團系統共生的關(guān)系中是不可缺少的一類(lèi)重要微生物。它的存在對凈化污水起著(zhù)很好的作用。它對保持污泥的絮體結構,保持生化處理的凈化效率,及在沉淀中起著(zhù)對懸浮物的過(guò)濾作用等都有很重要的意義。事實(shí)也證明在絲狀菌與菌膠團細菌平衡時(shí)是不會(huì )產(chǎn)生污泥膨脹,只有當絲狀菌生長(cháng)超過(guò)菌膠團細菌時(shí),才會(huì )出現污泥膨脹現象。
四、污泥膨脹理論
1、A/V假說(shuō)
當混合液中基質(zhì)受到限制或控制時(shí),由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強于菌膠團,因而菌膠團受到抑制,絲狀菌大量繁殖;
2、動(dòng)力選擇性理論
以微生物生長(cháng)動(dòng)力學(xué)為基礎,根據不同種類(lèi)微生物具有不同的最大比生長(cháng)速率和飽和常數,分析絲狀菌與菌膠團的競爭情況;
3、饑餓假說(shuō)
將活性污泥中微生物分為三類(lèi),第一類(lèi)是菌膠團細菌,第二類(lèi)是具有高基質(zhì)親和力但生長(cháng)緩慢的耐饑餓絲狀菌,第三類(lèi)是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長(cháng)絲狀菌;
4、存儲選擇理論
在底物豐富的狀態(tài)下,非絲狀菌具有貯存底物的能力,而被貯存物質(zhì)在底物匱乏時(shí)能夠被代謝產(chǎn)生能量或合成蛋白質(zhì)。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力,底物貯存能力不能完全用來(lái)解釋污泥膨脹機理;
5、氮氧化氮假說(shuō)
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說(shuō),如果缺氧區的反硝化不充分,導致好氧區存在亞硝酸氮,那中間產(chǎn)物NO、N2O就會(huì )抑制菌膠團的好氧細胞色素,進(jìn)而抑制其好氧情況下的基質(zhì)利用,相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮,因此不會(huì )在反硝化條件下胞內積累NO和N2O,絲狀菌就不會(huì )在好氧段被抑制,因而更具競爭優(yōu)勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關(guān)性。沉淀性能良好的污泥粒徑分布較廣,且以球菌為主,膨脹污泥的粒徑大都在10μm以?xún)?,污泥較為細碎。
五、污泥膨脹影響因素
- 溫度
低溫有利于絲狀菌生長(cháng),Daigger等人發(fā)現10℃容易導致絲狀菌性污泥膨脹,而污水溫度提高到22℃則不容易產(chǎn)生污泥膨脹現象;
2、pH
活性污泥微生物適宜pH范圍為6.5~8.5,pH小于6時(shí),菌膠團活性減弱,生長(cháng)受到抑制,但絲狀菌能大量繁殖,取代菌膠團成為優(yōu)勢種群,污泥的沉降性能明顯變差并發(fā)生污泥膨脹。pH值低于4.5時(shí),真菌完全占優(yōu)勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一,若DO成為限制因子,菌膠團生長(cháng)受抑制,而絲狀菌因具有巨大的比表面積,更易獲得溶解氧進(jìn)行生長(cháng)繁殖,在競爭中處于優(yōu)勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質(zhì)濃度下,具有比菌膠團高的比生長(cháng)速率,這可以解釋基質(zhì)限制、溶解氧限制和營(yíng)養物質(zhì)限制引起的污泥膨脹現象。只要溶解氧成為限制,任何負荷下都會(huì )發(fā)生污泥膨脹。污水處理中DO控制在2左右,太高太低都容易引起污泥膨脹。
4、F/M
低負荷情況下,由于絲狀菌具有巨大的比表面積,低Ks,其對碳源有較強的親和力,優(yōu)先利用碳源,造成競爭優(yōu)勢。低F/M經(jīng)常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進(jìn)水曝氣池中;低負荷容易引發(fā)絲狀菌污泥膨脹,高負荷容易引發(fā)污泥粘性膨脹。負荷分布不均,好氧區一直處于低負荷運行狀態(tài)易造成絲狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內污泥負荷參數的影響研究表明,F/M<0.2kg/kg.d時(shí),容易引發(fā)污泥膨脹;Pan和Su等人將污水通過(guò)好氧選擇器進(jìn)入膜生物反應器,將F/M調整到0.4kg/kgd,有效的控制了污泥膨脹;而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器,加強反硝化除磷作用,有效解決了污泥膨脹。
高有機負荷下,反應器內底物充裕,在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營(yíng)養物質(zhì)的能力,能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖,具有較高的比生長(cháng)速率,抑制了絲狀菌的生長(cháng),但是如果DO濃度不夠,在0.5mg/L以下,菌膠團在低溶氧的條件下增殖受到抑制,而絲狀菌由于其具有更大的比表面積,即使在低溶氧的條件下也能獲得氧,其增殖速率明顯高于菌膠團,發(fā)生高負荷低DO下的污泥膨脹;低負荷下由于長(cháng)時(shí)間缺少足夠的營(yíng)養物質(zhì),菌膠團生長(cháng)受到抑制,而絲狀菌具有較大的比表面積,其菌絲會(huì )從菌膠團中伸展出來(lái)以增加其攝取營(yíng)養的表面積。
由于研究者的研究背景和研究條件不盡相同,研究結果也很不一致尤其是關(guān)于有機負荷與污泥膨脹關(guān)系的說(shuō)法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起污泥膨脹,Ford和Eckenfeilder等人發(fā)現高低負荷下都可能發(fā)生污泥膨脹,Palm等人認為根據負荷不同,在任何DO濃度條件下都可能發(fā)生膨脹,Chudoba等人認為即使對于推流式曝氣池,雖然沿池長(cháng)方向存在著(zhù)高的濃度梯度,但在高負荷下也會(huì )發(fā)生污泥膨脹。
5、N、P營(yíng)養物質(zhì)
通常認為污水中BOD:N:P=100:5:1為微生物的適宜比例。N、P含量不均衡的廢水,會(huì )引發(fā)絲狀菌與非絲狀菌膨脹,絲狀菌膨脹:有研究發(fā)現在缺N的情況下,由于絲狀菌具有巨大的比表面積,低Ks(顏胖子注:Ks是飽和常數,是微生物增長(cháng)速率到達最大增長(cháng)速度一半的時(shí)候的底物濃度,數值越小說(shuō)明在低底物濃度下,增長(cháng)速度越快),其對N、P等營(yíng)養物質(zhì)有較強的親和力,優(yōu)先利用營(yíng)養物質(zhì),造成競爭優(yōu)勢;非絲狀菌污泥膨脹:BOD5/N為100:3時(shí),菌膠團未能有充分的N完成代謝,于是把有機物以高親水性的多糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低進(jìn)水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性污泥法會(huì )助長(cháng)絲狀菌的過(guò)量生長(cháng),這可用痕量金屬缺乏癥理論分析。由于絲狀菌具有比菌膠團更大的比表面積,其在痕量金屬含量不足時(shí)比后者具有更大的對痕量金屬的吸附能力,從而抑制了菌膠團的生長(cháng)。
7、有毒物質(zhì)
當有毒工業(yè)廢水進(jìn)入污水廠(chǎng)時(shí),活性污泥中的微生物要出現中毒現象,Novak在對非絲狀菌膨脹的研究中發(fā)現,菌膠團吸收污水中的有毒物質(zhì)后,粘性物質(zhì)分泌減少,生理活動(dòng)出現異常,可能引起污泥膨脹。