CN103011419A

CN103011419A - 饥饿处理快速解决丝状菌污泥膨胀问题的方法

Info

Publication number: CN103011419A
Application number: CN2012105112682A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 杨雄; 宋姬晨; 王淑莹; 郭建华
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing Drainage Group Co Ltd
Priority date: 2012-12-03
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: CN103011419B

Abstract

饥饿处理快速解决丝状菌污泥膨胀问题的方法，属于生化法污水处理技术领域。本发明利用丝状菌和菌胶团菌不同的生理特性，采用对膨胀污泥进行厌氧饥饿处理的方式，使得比表面积大但贮存能力弱的丝状菌大量死亡，比表面积小但贮存能力强的菌胶团菌在饥饿时通过降解利用胞内聚合物的方式得以存活，从而实现污泥膨胀问题的高效、低成本解决。包括以下步骤：1、切断进水来源，停止溶解氧供给；2、使系统处于持续厌氧饥饿搅拌状态3-10天；3、缺/好氧交替运行系统，使污泥活性及脱氮除磷能力得到迅速恢复。本发明不需要额外的经济能耗，对丝状菌具有显著的选择杀死性，后期菌胶团菌活性恢复周期短，可作为一种快速解决丝状菌污泥膨胀的方法。

Description

饥饿处理快速解决丝状菌污泥膨胀问题的方法

技术领域

本发明涉及一种快速、经济地解决活性污泥法污水处理工艺中常见的丝状菌污泥膨胀问题的方法，适用于采用活性污泥法的大、中、小型城镇生活污水及工业废水处理厂。

背景技术

活性污泥法是城镇污水处理厂应用最广泛的污水处理方法，具有经济、处理效果好等优点。活性污泥主要由能吸附和降解污水中的有机物及氮、磷等污染物质的微生物组成。在污水处理厂的生化池中，活性污泥与进入生化池的污水混合，呈悬浮的状态，处理后的泥水混合物进入二沉池中实现泥水分离，以防止活性污泥随出水流失，达到排放清水的同时回收利用活性污泥的目的。由此可见，良好的污泥沉降性能有利于泥水迅速分离，是污水处理厂持续稳定运行的保障。但是在污水处理厂的日常运行过程中，溶解氧不足、有机负荷低等原因，会导致丝状菌的过量增殖，使污水厂面临丝状菌污泥膨胀的问题。发生膨胀后的污泥沉降速率缓慢，二沉池泥水分离效果不佳，严重时甚至无法实现泥水分离，导致活性污泥随出水大量流失，生化池因无法持留活性污泥而丧失处理污水的能力。

从微观上看，构成活性污泥的微生物可分为丝状菌和菌胶团菌。沉降性能良好的活性污泥（SVI≤150 ml/g），菌胶团菌与丝状菌共存，共同争夺环境中的有机底物和溶解氧，但是菌胶团菌在数量上占绝对优势，丝状菌仅起到骨架支撑作用，两种菌在数量上趋于动态平衡。发生膨胀的污泥（SVI＞150 ml/g），丝状菌数量较沉降性能良好时明显增多，且在种群竞争中呈现出优势地位。据已有的研究发现，大多数的丝状菌脱氮除磷的能力远不及菌胶团菌，因此污泥膨胀的发生影响泥水分离的同时，也会使得污水处理厂的处理水质恶化。

工程实践中对于丝状菌污泥膨胀的处理措施多样，其中应用较广泛的主要有加药法和生物选择器法。加药法能取得立竿见影的效果，但是也存在一些不足的地方。如：Cl₂、O₃等氧化剂虽然能够杀死丝状菌，同时也对菌胶团菌造成了较大的损害，处理后恢复时间较长；增重剂和絮凝剂则是依靠增加污泥絮体比重的方式使得二沉池泥水分离效果暂时得到改善，并没有从根本上解决问题（未能消灭丝状菌），污泥膨胀问题的复发率高。此外，加药法还有一个最主要的不足是药剂的经济成本高，且使用次数过多，丝状菌容易产生抗药性而导致该法失效。生物选择器是指设置在生化池前面，具有较高底物浓度梯度的池体。生物选择器有利于菌胶团菌对底物的贮存，从而使其种群竞争能力得到提升，抑制丝状菌的生长。但是，生物选择器一般用于对污泥膨胀的预防，对于已经发生污泥膨胀的系统再设置生物选择器，不仅大大增加基建和改造费用，而且由于微生物适应新的生长环境需要较长时间，使得解决污泥膨胀问题的周期较长。此外，生物选择器在实际运行过程中不稳定，对于最优水力停留时间等设计参数的选择目前仍无定论。

活性污泥中，丝状菌和菌胶团菌虽然处于相互竞争的动态平衡关系，但是两者的生理特性是存在明显差异的。菌胶团菌一般都是比表面积小的球菌或者杆菌，这些细菌通过胞外聚合物粘结在一起，大部分属于异氧型菌种，当外界有机底物充足时，能够分解利用有机物并将过剩的有机物以胞内聚合物的形式贮存于菌体内部；当外界底物受限时，这些细菌则能够通过分解体内贮存的聚合物维持自身的活性。作为菌胶团的另一个组成成员，丝状菌的形态一般呈细长的丝状，长度分布从几十到几百微米不等，与菌胶团菌相比，丝状菌的比表面积巨大。绝大部分的丝状菌都是绝对好氧、异氧型微生物，虽然丝状菌比表面积大，与菌胶团菌相比更容易在低底物浓度的条件下生存，但是大多数种类的丝状菌都不具备贮存有机物的能力或者贮存能力微弱。因此，当外界缺乏底物供给时，丝状菌无法从外界摄取有机物，也无胞内聚合物供自身分解利用，必然会遭受很大的损害。

发明内容

本发明基于以上所述丝状菌和菌胶团菌不同的生理特性，对膨胀污泥采用饥饿处理的方式，使得比表面积大、贮存能力弱的丝状菌大量死亡，比表面积小、贮存能力强的菌胶团菌得以存活，实现膨胀污泥沉降性能的迅速改善，并在饥饿处理后辅以缺/好氧交替的运行方式，保证菌胶团菌的活性得到快速恢复，达到低成本、高效解决污泥膨胀问题的目的。

饥饿处理快速解决丝状菌污泥膨胀问题的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

第一步：预处理，对已经发生丝状菌污泥膨胀的系统，切断生化池的进水来源，停止溶解氧的供给；

第二步：饥饿期，对生化池活性污泥施行持续厌氧搅拌，使活性污泥处于无有机物及溶解氧供给的厌氧饥饿状态，对饥饿处理过程中的污泥，每天测定一次SVI，当SVI≤150 ml/g时，即完成饥饿处理，不同程度的污泥膨胀所需饥饿周期为3-10天；

第三步：恢复期，饥饿处理完成后，恢复生化池的正常进水及溶解氧供给，对生化池实行缺/好氧交替的运行模式，设定缺/好氧的停留时间比为2:3，维持好氧条件下溶解氧浓度在2.0 mg/L以上，维持温度在20-25℃，保证进水有机负荷高于0.2 kgCOD/KgMLSS/d，使污泥的活性及脱氮除磷能力得到迅速恢复；由于饥饿处理会使得活性污泥微生物量降低，因此在污泥浓度低于2000 mg/L前，不对系统进行排泥，间隔2-3天测定污泥浓度，待系统的污泥浓度高于2000 mg/L后再排泥，并维持8-15天的污泥龄。

本发明与现有的解决污泥膨胀问题的方法相比，具有如下优点：

（一）利用饥饿处理的方式来解决膨胀问题，依据的是丝状菌和菌胶团菌两者生理特性的差异，因此饥饿处理对微生物种群的损害具有更显著的选择性，能够保证丝状菌大量凋亡的同时最大程度地维持菌胶团菌的活性。

（二）本方法解决污泥膨胀问题处理方式简单，不需要额外的配套设施，可以对多组生化池进行分组处理，对污水处理厂继续执行污水处理任务影响较小。

（三）本方法不需要投加药剂，不会导致新的污染及有害物质生成，对环境没有影响。

（四）本方法解决污泥膨胀问题经济成本很低，在饥饿处理以后，只需要按照正常的缺/好氧方式运行，即能使活性污泥的性能得到恢复，恢复周期较短，运行操控简单。

附图说明

图1为本发明在SBR中实施的装置示意图；

图2为饥饿处理后SVI及MLSS的变化；

图3为饥饿处理后系统污染物去除能力的恢复情况；

图1中：1-污水水箱；2-SBR反应器；3-控制电脑；4-PLC；5-进水泵；6-搅拌器；7-空气泵；8-进水阀；9-出水阀；10-DO仪；11-DO探头；12-曝气头；13-空气流量计；14-进水管；15-空气阀；16-空气管路；17-出水管；18-控制线路；19-通讯总线。

具体实施方式

下面结合附图和实例详细说明本发明：

当如图1所示的SBR发生污泥膨胀时，按照如下所述步骤来解决污泥膨胀问题：

第一步：预处理，对于已经发生污泥膨胀的SBR系统，关闭进水阀8、空气阀15及出水阀9，关闭进水泵5及空气泵7；

第二步：饥饿期，启动搅拌器6，使系统处于厌氧饥饿搅拌状态，每天测定SBR反应器2中的SVI，当SVI降低到150 ml/g时，关闭搅拌器6。饥饿周期不小于3天，防止饥饿期过短无法消除大部分丝状菌；饥饿周期不大于10天，防止饥饿期过长对菌胶团菌造成较大伤害，当第10天SVI仍然高于150 ml/g时，也应停止饥饿处理，此时大部分丝状菌已死亡，污泥的沉降性能可在后续的恢复期中得到进一步提高；

第三步：恢复期，开启进水泵5和空气泵7，以及进水阀8、空气阀15、出水阀9，通过计算机3设定SBR的运行方式为缺/好氧交替模式，通过DO仪10及PLC4维持好氧阶段的DO在2.0 mg/L，通过加热棒维持温度恒定在20-25℃，维持进水的有机负荷高于0.2 kgCOD/KgMLSS/d，对污泥的活性、浓度及污染物去除能力进行恢复，每两天监测一次SVI及MLSS，每2-3天监测一次出水水质，当污泥浓度达到2000 mg/L以上时开始排泥，并维持污泥龄为8-15天。系统的污泥浓度、有机物及氮、磷去除能力都恢复后即视为恢复期结束。

实例一

饥饿处理试验前，以人工合成废水为处理对象（进水以乙酸钠、氯化铵、磷酸二氢钾分别提供碳源、氮和磷，COD=300 mg/L，NH4-N=15mg/L，PO4-P=3 mg/L），进水负荷为1.2 kgCOD/KgMLSS/d，在有效容积为5L的SBR中养泥（图1），维持污泥浓度在2000-2500 mg/L，污泥龄为15天，控制温度在20℃，排水比为50%，反应器每天运行4个周期，每个周期6小时，每个周期包括5分钟的缺氧进水和115分钟的缺氧搅拌（缺氧时间为120分钟）、180分钟的好氧曝气（好氧时间为180分钟）、50分钟的沉淀、10分钟的排水及闲置。饥饿处理前，污泥具有良好的沉降性能及脱氮除磷能力，污泥的SVI在120 ml/g左右，COD、NH4-N及PO4-P去除率分别在86%、98%及96%以上。通过延长进水时间至120分钟、其他条件不变的方式人为使系统发生严重的污泥膨胀，SVI达到600 ml/g以上，开始饥饿试验。

第一步停止SBR进水及曝气，使系统处于闲置状态；第二步开启搅拌装置进行饥饿处理，每天测定SVI，经过6天的饥饿处理，污泥的SVI值即降低到了140 ml/g（图2）；第三步恢复期仍然采用5分钟缺氧进水和115分钟缺氧搅拌、180分钟好氧曝气、50分钟沉淀、10分钟排水及闲置的缺/好氧交替运行方式，缺/好氧停留时间为2:3，维持好氧条件下溶解氧浓度在2.0 mg/L，维持温度在20℃，进水有机负荷为1.2 kgCOD/KgMLSS/d。恢复期共进行10天，试验结果表明，恢复期内，污泥的活性得到较快恢复，COD去除率5天左右即能恢复到膨胀前的85%左右，而NH4-N及PO4-P去除率在10天内即都恢复到了96%以上的水平（图3），污泥浓度10天即达到了2000 mg/L，开始排泥使污泥龄稳定在15天、污泥浓度恒定在2000-2500 mg/L。

实例二

饥饿处理试验前，以北京某高校下水道实际生活污水为处理对象（COD=240±50 mg/L，NH4-N=65.2±21.3 mg/L，PO4-P=6.4±2.0 mg/L），进水负荷为2.3 kgCOD/KgMLSS/d，在有效容积为12L的SBR中养泥。维持污泥浓度在2500 mg/L左右，污泥龄为15天，温度为室温（约21℃），好氧段溶解氧浓度维持在2.0 mg/L，排水比为50%。反应器每天运行4个周期，每个周期6小时，每个周期包括10分钟的缺氧进水、110分钟的缺氧搅拌（缺氧时间为120分钟）、180分钟的好氧曝气（好氧时间为180分钟）、50分钟的沉淀及10分钟的排水及闲置。饥饿处理前，污泥具有良好的沉降性能及脱氮除磷能力，污泥的SVI在100ml/g左右，COD、NH4-N及PO4-P去除率分别在83%、95%及99%以上。通过人为降低好氧段溶解氧至0.5 mg/L、其他条件不变的方式使得污泥的SVI上升到了350 ml/g左右，发生了较严重的污泥膨胀。开始饥饿试验。

第一步停止SBR进水及曝气，使系统处于闲置状态；第二步开启搅拌装置进行饥饿处理，每天测定SVI，经过4天的饥饿处理，污泥的SVI值即降低到了145 ml/g，MLSS降低到了2100 mg/L；第三步恢复期仍然采用10分钟缺氧进水和110分钟缺氧搅拌、180分钟好氧曝气、50分钟沉淀、10分钟排水及闲置的缺/好氧交替运行方式，缺/好氧停留时间为2:3，维持好氧条件下溶解氧浓度在2.0 mg/L，维持温度为室温（约21℃），进水有机负荷为2.3 kgCOD/KgMLSS/d。恢复期共进行6天，结果显示，COD、NH4-N及PO4-P去除率分别经过2天、6天及5天恢复到了饥饿处理前的水平，由于饥饿期较短，饥饿期结束MLSS仍然在2000mg/L以上，因此恢复期开始即对系统进行排泥并维持污泥龄为15天。

Claims

1.饥饿处理快速解决丝状菌污泥膨胀问题的方法，其特征在于：它包括以下步骤：

第二步：饥饿处理，对生化池活性污泥施行持续厌氧搅拌，使活性污泥处于无有机物及溶解氧供给的厌氧饥饿状态，对饥饿处理过程中的污泥，每天测定一次SVI，当SVI≤150 ml/g时，即完成饥饿处理，不同程度的污泥膨胀所需饥饿周期为3-10天；

第三步：恢复处理，饥饿处理完成后，恢复生化池的正常进水及溶解氧供给，对生化池施行缺/好氧交替的运行模式，设定缺/好氧的停留时间比为2:3，维持好氧条件下溶解氧浓度在2.0 mg/L以上，维持温度在20-25℃，保证进水有机负荷高于0.2 kgCOD/KgMLSS/d，使污泥的活性及脱氮除磷能力得到迅速恢复；在污泥浓度低于2000 mg/L前，不对系统进行排泥，间隔2-3天测定污泥浓度，待系统的污泥浓度高于2000 mg/L后再排泥，并维持污泥龄为8-15天。