CN103241914A

CN103241914A - 一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法

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Publication number: CN103241914A
Application number: CN2013101957684A
Authority: CN
Inventors: 彭永臻; 郭建华; 王淑莹; 杨雄
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2013-05-23
Publication date: 2013-08-14

Abstract

一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法，属于环境工程技术与环境微生物技术的交叉领域，将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）投加到含有抗氯性丝状菌的污泥中，CTAB是一种表面活性、稳定性、杀菌性及生物降解性等性能优良的阳离子杀菌药剂，该药剂能充分渗透到丝状菌的细胞壁内部，进而对目标丝状菌产生杀菌效果。投加CTAB对抗氯的Type021N具有较好的杀菌效果，当投加量大于20mgCTAB/gMLSS时，能很快将丝状菌指数在3以上的抗氯性的丝状菌杀死，而对菌胶团的活性影响较小，进而有效解决了一类不能被氯杀死的Type021N丝状菌引起的污泥膨胀。

Description

一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法

技术领域

本发明属于环境工程技术与环境微生物技术的交叉领域，涉及到活性污泥污水处理系统中丝状菌污泥膨胀的预防与控制，尤其是提出了一种新型的丝状菌杀生剂CTAB，投加CTAB对抗氯的Type021N具有较好的杀菌效果，当投加量大于20mgCTAB/gMLSS时，能很快将丝状菌指数在3以上的抗氯性的丝状菌杀死，而对菌胶团的活性影响较小，有效解决了一类不能被氯杀死的Type021N丝状菌引起的污泥膨胀。

背景技术

预防与控制污泥膨胀的方法，可分为两大类：一类是具有针对性的特异解决方法（specificmethod）；另一大类是不具针对性的非特异解决方法（non-specific method）。前者指根据丝状菌的鉴定结果，并找出诱发丝状菌繁殖的具体成因，针对该成因，通过改善污水处理厂的运行环境，避免该成因的再次出现而从根本上解决污泥膨胀。比如，采用生物选择器、或调节运行工艺运行参数（如通过提高污泥负荷的手段解决低负荷引发的污泥膨胀）均属于特异解决方法范畴。因此，特异解决方法是一种长期有效的解决手段，目前也得到了研究者和运行员工的广泛认可。而非特异的解决方法，主要是指不论出现何种丝状菌引发的污泥膨胀，也不具体探究导致污泥膨胀的成因是什么，均采用通用的手段解决污泥膨胀。比如经常采用的投加氯、臭氧和投加双氧水或其他聚合物等来控制丝状菌污泥膨胀。

目前，应用最广泛的非特异方法是加氯法，由于膨胀后的污泥大部分延伸在絮体外部，当投加含氯的药剂后（液氯、二氧化氯、次氯酸钠等），丝状菌将首先接触到药剂，而药剂对丝状菌的细胞会产生化学氧化作用，进而导致丝状菌死亡。如果药剂投加量控制得当，将选择性地杀死丝状菌，而对菌胶团菌正常生长造成的影响很小。在美国绝大多数的城市污水处理厂的二级出水采用加氯消毒的方法。而控制污泥膨胀所需要的加氯量远远小于消毒所需要的量，因此可以利用现成的消毒设备来同时完成两个任务。研究表明，除氮磷营养物质缺乏所造成污泥膨胀以外，绝大多数的丝状菌都可通过加氯加以控制。Cl₂一般投加在好氧反应器或回流污泥中。加氯量一般控制在10～20mg/L·d，当加氯量大于加20mg/L·d时就会有大量的菌胶团菌被杀死，造成絮体解体，处理效率降低。在脱氮除磷系统中，加氯量大于3.07gC1₂/kgMLSS·d，就会破坏脱氮作用。

目前，发现了一类不能被氯杀死的丝状菌，主要有Type021N和微丝菌，这类丝状菌具有疏水性的细胞壁，次氯酸钠很难渗透到细菌内部，投加氯无法控制这类丝状菌引起的污泥膨胀。这类由抗氯性丝状菌引起的污泥膨胀普遍存在在一些活性污泥污水处理厂中，即使投加较高计量的次氯酸钠，也无法有效控制这类丝状菌的过量繁殖。因此，急需研发一种能有效控制抗氯性丝状菌引起的污泥膨胀。尤其是当出现由该类丝状菌引起的恶性污泥膨胀，为了能快速的恢复污泥沉降性，不至于影响整个污水处理厂的运行，也为争取更多的时间来找出具体的成因，以便建立特异性的解决方案，研发相关的解决办法至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法，以有效解决一类不能被氯杀死的Type021N丝状菌引起的污泥膨胀。

活性污泥系统中存在抗氯的丝状菌，对于常规的投加氯而无法控制丝状菌繁殖的污泥膨胀，本发明提出了一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法，该方法采用一种新型的丝状菌杀生剂CTAB，CTAB是一种表面活性、稳定性、杀菌性及生物降解性等性能优良的阳离子杀菌药剂，该药剂能充分渗透到丝状菌的细胞壁内部，进而对目标丝状菌产生杀菌效果。

一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法，其特征中在于，将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）投加到含有抗氯性丝状菌的污泥中。

投加CTAB对抗氯性丝状菌（如Type021N）具有明显的杀菌效果，能很快将丝状菌杀死，而对菌胶团的活性影响较小。

CTAB投加量需要根据污泥膨胀程度确定，当污泥沉降指数(SVI)处于150-200mL/g，丝状菌指数为2～3时，推荐的投加量为5～15mgCTAB/gMLSS；当SVI大于300mL/g，丝状菌指数大于3时，推荐的投加量为20～50mgCTAB/gMLSS。

当SVI处于150-200mL/g，丝状菌指数为2～3时，CTAB的投加频率为每周一次，持续7-14天；当SVI大于300mL/g，丝状菌指数大于3时，CTAB的投加频率为每3天一次，持续3-9天，当由抗氯丝状菌引起的污泥膨胀得到有效控制后，即SVI低于150mL/g，立即停止投加CTAB。

在实际应用中，优选CTAB投加在活性污泥系统的回流污泥管道中或在缺氧池内。

本发明的优点在于：采用NaClO等含氯药剂作为选择性药剂只能将膨胀污泥中的一些非抗氯性的丝状菌杀死，但对于细胞壁呈憎水特性的抗氯性丝状菌，如一些抗氯的Type021N和微丝菌的杀菌作用有限。本发明在于找到了一种能对憎水细胞壁渗透性强的杀菌剂，对抑制该类丝状菌的过量繁殖会产生有效杀菌效果，从而控制该类丝状菌的过量繁殖。投加CTAB对抗氯性Type021N具有较好的杀菌效果，当投加量大于20mgCTAB/gMLSS时，能很快将丝状菌指数在3以上的抗氯性的丝状菌杀死，而对菌胶团的活性影响较小，进而有效解决了一类不能被氯杀死的Type021N丝状菌引起的污泥膨胀。如果直接出现有抗氯性丝状菌引起的恶性污泥膨胀的案例，可以采用本发明提出的方法快速恢复污泥沉降性，不至于影响整个污水处理厂的运行，也为争取更多的时间来找出具体的成因，以便建立特异性的解决方案。

附图说明

图1为实施例1中A/O反应器内的污泥沉降性能及投加药剂后的性能图；

图2为投加氯后污泥SV₃₀随时间的变化图；

图3为投加CTAB药剂后污泥SV₃₀随时间的变化图；

图4为投加次氯酸钠和CTAB药剂后丝状菌菌群的变化图。

具体实施方式

实施例1：低底物浓度结合低DO引发的恶性污泥膨胀A/O反应器。当时，该反应器内污泥的SVI高达700mL/g，二沉池内出现了明显的污泥流失现象，反应器内MLSS浓度出现了明显下降的趋势。图1给出了该A/O反应器中污泥的膨胀状态和取泥进行投加药剂批次试验的时间节点。对丝状菌的染色和FISH鉴定发现，优势丝状菌主要为Type021N和S.natans，丝状菌指数为4～5。

从A/O反应器的二沉池底部取出一部分污泥，污泥在2000rmp下离心2min后弃掉上清液。最后将污泥按等量分成多份，分别装入1.5L的试验装置中，进行批次试验。

共进行了多组批次试验，第一组是采用NaClO作为杀菌剂，考察了不同投加剂量下对丝状菌的杀菌效果和对污泥沉降性的恢复效果。第二组是采用了本发明提出的新型药剂CTAB，考察了不同投加剂量下对丝状菌的杀菌效果和对污泥沉降性的恢复效果。几组试验中药剂的投加剂量分别见下表1所示，每个剂量均作了2次平行，每组试验中均带有1个空白小试装置。

表1NaClO中氯和CTAB药剂的投加量水平

不同的投加剂量导致了不同程度的污泥活性的下降，对污泥沉降性能的恢复也产生了不同的效果。批次试验中，当投加药剂后，每隔一定时间从小试装置取100mL污泥，考察了污泥30min沉降比（SV₃₀）的变化情况，并经沉淀2h后，取上清液测量其浊度、COD和氨氮的浓度。每隔24h后将小试装置的上清液通过静沉后倒掉，并补充相同体积的人工配水，以保证微生物的正常生长和呼吸代谢。

初步的研究结果显示，当含氯药剂投加量低于10mgCl/gMLSS时，对膨胀污泥的沉降性恢复几乎没有改善作用。当投加量为20mgCl/gMLSS时，膨胀污泥的沉降性得到了一定程度的改善。图2是投加20mgCl/gMLSS的NaClO后的5天内，污泥SV₃₀值随时间的变化趋势。从图2中可看出，投加氯后对改善污泥沉降性起到了一定的积极作用，含氯药剂和膨胀污泥瞬时接触后，SV₃₀值就从没有投加药剂的87%降低至投加药剂后的65%。在接下来的24h内，投加药剂的污泥SV₃₀略微有所上升，维持在80%左右，但始终低于没有投加药剂的空白装置中的污泥SV₃₀值。投加药剂1天后，小试装置瓶口处出现了一些泡沫，初步判定可能是由于含氯药剂将部分丝状菌杀死，导致了丝状菌菌体的破碎而出现的一些化学泡沫。当小试装置重新补充人工配水后，SV₃₀值出现了大幅的下降，从之前的80%快速降低至了52%，之后一直在50%上下小幅波动。

投加含氯药剂后，跟踪了试验装置内膨胀污泥中丝状菌种类和数量的变化。不投加药剂的空白装置内，尽管试验装置内采用的较高的曝气量（DO>2mg/L），但污泥的SV₃₀值一直保持不变，镜检和发现，对应的丝状菌的数量和种类均没有发生任何变化。丝状菌指数在5天内几乎不变，和接种污泥一样，FI大约在5左右，主要的优势丝状菌依然为Type021N，并伴有少量的S.Natans。对应的，在投加了含氯药剂的试验装置内，膨胀污泥的丝状菌种类和数量发生了一些变化。随着药剂接触时间延长至第5天，含氯药剂对延伸在外部的一小部分Type021N型丝状菌也产生了一定的杀死作用，但仍有较多延伸在絮体外部的丝状菌依然存在，对絮体内部的丝状菌也没有产生杀菌效果。试验中，进一步将含氯药剂投加量提高至50mgCl/gMLSS时，SV30虽然出现了降低，但Type021N丝状菌数量也依然较多。经判断，膨胀污泥中所含的该类Type021N丝状菌是一种抗氯的丝状菌。

试验进一步考察了投加CTAB对丝状菌的杀菌效果。和含氯药剂的研究结果相似，不同的CTAB投加剂量导致了不同程度的污泥活性的下降，对污泥沉降性的恢复也产生了不同程度的影响。初步的研究结果显示，当CTAB投加量低于10mgCTAB/gMLSS时，对膨胀污泥的沉降性恢复改善作用有限。当投加量高于20mgCTAB/gMLSS时，膨胀污泥的沉降性得到了一定程度的改善。图3是投加50mgCTAB/gMLSS的含溴药剂后的5天内，污泥SV30随时间的变化趋势。

从图3中可看出，投加CTAB药剂后对改善污泥沉降性起到了明显的有效作用，CTAB药剂和膨胀污泥瞬时接触后，SV₃₀值就从没有投加药剂的94%降低至投加药剂后的73%。在接下来的24h内，投加药剂的污泥SV₃₀出现了小幅波动，但始终低于没有投加药剂的空白装置中的污泥SV₃₀值。由于该CTAB药剂具有较好的渗透性，表面活性较强，在曝气条件下产生了一些泡沫，这主要是由于CTAB药剂将大部分丝状菌杀死，导致了丝状菌菌体的破碎而出现的一些化学泡沫。投加CTAB药剂与膨胀污泥曝气接触反应仅1天后，SV₃₀值出现了明显的大幅下降，从之前的83%快速降低至了42%，之后一直在40%上下小幅波动，最低甚至跌至了27%。

投加了CTAB药剂的小试装置内，膨胀污泥的丝状菌种类和数量发生了一些变化。在投加药剂1天后，SV₃₀出现了下降趋势，镜检发现丝状菌的数量也明显降低，延伸在絮体外部的丝状菌基本上被CTAB药剂杀死，只有极少量的丝状菌隐藏在絮体内部。FISH杂交染色也进一步验证了这一结果，污泥样本中很少有Type021N型丝状菌，S.Natans数量相对空白装置的污泥样本也明显降低。投加CTAB药剂与膨胀污泥接触5天后，污泥样本中绝大部分的丝状菌都已被杀死，镜检中很难找到缠绕在一起的丝状菌，FISH染色未检测到Type021N型丝状菌（如图4所示）。可见，CTAB药剂对Type021N型和S.Natans均产生了较好的效果。可见，膨胀污泥中所含Type021N丝状菌对氯不敏感，但是对CTAB药剂较为敏感。

实施例2：

低底物浓度结合低DO引发的恶性污泥膨胀A/O反应器。当时，该反应器内污泥的SVI高达700mL/g，二沉池内出现了明显的污泥流失现象，反应器内MLSS浓度出现了明显下降的趋势。对丝状菌的染色和FISH鉴定发现，优势丝状菌主要为Type021N，丝状菌指数为5。通过具体实施例1采用的批次试验后，结果显示，膨胀污泥中所含的该类Type021N丝状菌是一种抗氯的丝状菌。因此，在A/O反应器发生污泥膨胀半个月后，选择在A/O反应的进水缺氧区内，按照30mgCTAB/gMLSS的投加量投加了CTAB药剂，仅投加了1次，5天之内，发现A/O反应器内SVI降低至200mL/g，丝状菌指数从膨胀前的5降低至不足2。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中针对不同的污泥膨胀程度选择不同的投加量后者其他投加方式同样也可以实现发明的目的。

Claims

1.一种有效控制由抗氯性丝状菌引起污泥膨胀的方法，其特征中在于，将十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）投加到含有抗氯性丝状菌的污泥中。

2.按照权利要求1的方法，其特征在于，CTAB投加量需要根据污泥膨胀程度确定，当污泥沉降指数(SVI)处于150～200mL/g，丝状菌指数为2～3时，推荐的投加量为5～15mgCTAB/gMLSS；当SVI大于300mL/g，丝状菌指数大于3时，推荐的投加量为20～50mgCTAB/gMLSS。

3.按照权利要求1的方法，其特征在于，当SVI处于150-200mL/g，丝状菌指数为2～3时，CTAB的投加频率为每周一次，持续7-14天；当SVI大于300mL/g，丝状菌指数大于3时，CTAB的投加频率为每3天一次，持续3-9天，当由抗氯丝状菌引起的污泥膨胀得到有效控制后，即SVI低于150mL/g，立即停止投加CTAB。

4.按照权利要求1的方法，其特征在于，CTAB投加在活性污泥系统的回流污泥管道中或在缺氧池内。

5.十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）用于抗氯性丝状菌的杀菌剂。