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淺談污水處理廠污泥膨脹解決方案

2015-11-25 10:14:51來源:論文網瀏覽:評論:0

  近年來,人們生活水平日益提高,水體富營養化問題在全球范圍內引起廣泛關注。污水處理技術逐漸從最初的單一去除有機物為目的發展到目前既要去除有機物又要重視脫氮除磷,處理深度日益加深,以控制富營養化為目的的脫氮除磷技術在當今污水處理的研究中被廣泛關注,其中,曝氣池的運行是污水處理的中心環節,它直接關系到污水處理廠出水好壞,更關系到生產成本的高低。如果管理不善,可能出現水處理系統崩潰。廢水生物處理是將廢水中有機物進行降解或轉化的方法,該方法是通過微生物的新陳代謝作用實現的。生物處理中由于主要依靠微生物對污水中的物質進行新陳代謝作用, 因此廢水生物處理的關鍵是要使微生物盡可能多的被存留下來,這些微生物必須以成堆地以絮凝體的形式存在,以便泥水分離的時候能更好地與凈化之后的廢水分離。當活性污泥的凝聚性和沉降性使處理后的水出現了混濁現象, 此現象被稱為活性污泥膨脹。污泥膨脹的后果是: 污泥流失將耗費大量的人力物力, 水質惡化則降低了對污水的處理效果,甚至嚴重者會導致工藝無法正常運行,因此解決污泥膨脹問題在生物處理廢水的工藝中不容忽視。

  1、污泥膨脹的成因

  (1)污泥膨脹的理論分析

  實際上凡是活性污泥幾乎都含絲狀菌, 它們在活性污泥中與正常微生物種群共同存在著, 少量的絲狀菌的存在不僅不構成危害,甚至還有利于活性污泥絮體的穩定, 污泥膨脹是只有當絲狀菌過量繁殖時才出現,在兩類競爭微生物共存的情況下可遵循Monod 方程

  μ= μmax(S1K1 + S1) (S2K2+ S2) …(SnKn+ Sn) ( 1)

  式中: μmax ---微生物最大生長比速率;

  μ---增殖速率;

  Si---第i 種底物濃度, mg/L;

  Ki---第i 種底物親加力, mg/L。

  由上式我們可以看出, Monod 方程可以解釋由底物濃度、溶解氧和營養物缺乏而引起的膨脹等問題,但缺乏N時, 在缺少碳源的情況下微生物很難合成細胞物質而產生高粘性膨脹,這點不屬于絲狀菌污泥膨脹范疇,另外,pH的影響, 可在動力學方程參數的基礎上, 以動力學常數的乘積因子的形式進行耦合。而H2S一般會隨著污水厭氧發酵的過程同時出現,此時歸為Do 濃度低而引起的膨脹類型, 從而廣義的Monod動力學模型可以在一定程度上很好地詮釋膨脹的理論。對于一般城市污水一般不缺乏N、P以及其它營養元素, 故上述Monod 方程可簡化為:

  μ= μmax·S/(Ks+ S)( 2)

  式中: μ、μmax 同( 1) 式;

  S--- 限制底物濃度, mg/L;

  Ks---飽和常數:數值為在μ= 0. 5μmax時的底物濃度, mg/L。

  Ks 的濃底一般很低,對某些微生物來說其作用的物質不同決定了Ks, 不同的微生物種屬Ks 不同,通常絲狀菌增殖的動力學常數μmax 和Ks1均小于膠團菌屬的μmax2和Ks2。這兩類細菌的比增殖速率與底物濃度的關系,由圖可知絲狀菌在低底物濃度下比膠團菌的增殖速率快,而在高底物濃度下膠團菌屬增殖得慢,也因為其μmax較小。所以高污泥齡、低負荷、且有機物濃度較低時,是活性污泥中絲狀菌比我們所需要的微生物更適宜生長的主要原因。

  (2)絲狀菌污泥膨脹

  絲狀細菌比菌膠團細菌表面積更大并且有更低的酶飽和系數, 當池內溶解氧濃度過低、pH 值小于7 時, 十分有利于絲狀菌的大量生長, 而對正常的異養細菌或自養細菌(如硝化細菌)的生長則不利。理論上只有在溶解氧比較充足的情況下(2~4mg/L) 菌膠團細菌才可能正常生長,絲狀菌比絮狀細菌對氧的需求量的范圍更廣, 從而能在低溶解氧下迅速繁殖造成溶解氧的迅速消耗, 當溶解氧低于1.0mg/L 時, 菌膠團細菌受到很大抑制, 絲狀菌卻能很好地繁殖, 從而引起污泥膨脹。

  (3)非絲狀菌污泥膨脹

  活性污泥中菌膠團細菌體內大量積累高粘性多糖類物質導致非絲狀菌污泥膨脹形成。這些高粘性的糖類物質的羥基具有很強的親水性, 可使活性污泥結水率高達400%,因此從表面上看其體積有顯著增大,污泥絮體中絮狀菌較多,而絲狀菌很少甚至看不到,污泥絮體松散不易沉降,壓縮性能變差,從而導致出水混濁, 出水水質惡化。容易發生污泥膨脹的情況主要有以下幾種: ① 含有毒物質的廢水;②氮磷含量不平衡的廢水;③硫化氫含量高的廢水;④溶解氧濃度太低,不能滿足要求的廢水;⑤pH 或高或低的廢水;⑥水溫過高或過低的廢水;⑦污泥齡過長以至于營養物不足的廢水;⑧曝氣池混合液受到沖擊負荷的廢水。

  2、普遍情況下污泥膨脹解決措施

  (1)滅菌法是指向發生絲狀菌膨脹的污泥中投加化學藥劑, 殺滅或抑制絲狀菌, 從而達到控制污泥膨脹的目的。常用的化學藥劑有Cl2、H2O2、O3 等。在污水處理的運行中氯氣是目前最常用的消毒劑,因此在污水的處理中通常加氯來控制絲狀菌污泥膨脹,通常向回流污泥中投加, 投加量一般為2~ 10 kg Cl2/ 1000 kg 干污泥。由于Cl2、H2O2、O3 等不僅能殺滅絲狀菌, 也能殺傷菌膠團細菌, 同時投氯還可能產生大量的有機氯化物造成二次污染,滅菌法也無法徹底解決污泥膨脹問題,一旦停止加藥污泥膨脹現象又會出現,它也只能作為一種應急措施使用。

  (2)代謝控制方法就是利用兩類微生物的不同代謝機制, 造成有利于菌膠團微生物生長的環境條件, 而抑制絲狀菌微生物的過量生長, 使二者維持在合適的比例范圍內。生物選擇器目前被廣泛用來控制代謝,它的設計原理就是改變曝氣池中的生態環境使之有利于選擇性地發展菌膠團細菌, 利用生物的種間競爭來控制絲狀菌的過度增殖, 從而控制污泥膨脹。

  (3)控制污泥在生化池和二沉池的停留時間, 合理控制污泥停留時間, 防止污泥的過氧化, 同時防止池內的污泥流失。

  (4)進水中可采用分點進水, 一部分進入初沉池, 一部分進水直接進入曝氣池,使原進水中的可沉淀固體并入活性污泥絮體中, 進而提高污泥沉降性能。

  (5)在工藝參數的操作和調節上, 可以結合多種方式的回流, 稀釋進入生化池水的污染物濃度,還可以實現反硝化的目的。

 

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