CN109111041B

CN109111041B - 一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法

Info

Publication number: CN109111041B
Application number: CN201811069957.6A
Authority: CN
Inventors: 杜朝丹; 王志伟; 陈美香; 张莉敏; 陈凤
Original assignee: FUJIAN HAIXIA ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP CO LTD; Tongji University
Current assignee: FUJIAN HAIXIA ENVIRONMENTAL PROTECTION GROUP CO LTD; Tongji University
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2038-09-13
Also published as: CN109111041A

Abstract

本发明提供了一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法，属于污水处理领域。本发明通过在曝气池前端投加聚合氯化铝来对生物泡沫和污泥混合液中发泡菌的生长状态进行调整，快速控制由诺卡氏菌引起的生物泡沫；之后通过阶梯调整曝气量，通过减少诺卡氏菌的浮选介质的方式大大降低其浮选作用；最后通过微调排泥量，调整微生物的生态环境，从而将发泡菌筛选出系统、抑制持续发泡。本发明操作简单易行，可有效抑制诺卡氏菌属的生长、使得活性污泥中发泡菌的丰度大大降低，且可抑制曝气池表面泡沫污泥的持续产生，使得泡沫污泥快速消失并产生持续抑制效果。

Description

一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法

技术领域

本发明公开了一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法，属于污水处理领域。

背景技术

活性污泥法中发泡和膨胀现象仍然是影响其稳定运行的主要问题。近年来大量研究表明，曝气过程中出现的污泥发泡和膨胀现象，主要是由于污泥中一些微生物（多为丝状菌）的过度增殖而产生，其本质为细菌对相关环境因素变化的响应差异而导致菌落之间的平衡被破坏（活性污泥驯化的微生物生态学原理. 微生物学通报, 2008, (6): 939-943）。Dunkel等（Evaluating the influence of wastewater composition on the growth ofMicrothrix parvicella by GCxGC/qMS and real-time PCR. Water Research, 2016,88: 510-523.）对丝状菌膨胀和生物泡沫进行了区分和界定：丝状菌膨胀是由大量外伸的丝状菌产生了絮体间的架桥作用，并且蔓延出污泥絮状体，导致差的沉降性能，特征是有高的污泥体积指数（SVI＞150 mL/g）；而生物泡沫则是由于好氧池表面稳定泡沫层的形成，特征是有一层漂浮着的生物质，由表面活性剂（或者生物表面活性剂）和表面具有疏水性细胞的高丰度丝状菌（如诺卡氏菌属）组成。污泥膨胀可能导致污泥的上浮从而形成泡沫污泥，而存在泡沫污泥的系统不一定伴随污泥膨胀现象。其中，由丝状菌过度增殖引起的污泥膨胀现象已有较多报道与研究，主要影响因素有污泥龄、有机负荷率、水力停留时间、曝气量以及进水营养组分等，多见为由于进水冲击负荷或者运行状态突变而引起丝状菌的优势生长（Manual on the Causes and Control of Activated Sludge Bulking, Foaming, andother Solids Separation Problems. Acta Hydrochimica Et Hydrobiologica, 2004,31(4-5):449.）。而在市政污水处理厂中，进水条件及运行状态较为稳定的情况下，但仍然大范围存在由诺卡氏菌引起的生物泡沫现象。有研究表明，在比较温暖的气候条件下，诺卡氏菌属是主要的发泡微生物（Role of filamentous microorganisms in activatedsludge foaming: relationship of mycolata levels to foaming initiation andstability. Water Research, 2002, 36(2): 445-459）。诺卡氏菌属呈革兰氏阳性，为一类疏水性枝菌酸产生菌，由于枝菌酸为带有α-烷基侧链的β-羟基长链高分子疏水脂肪酸，诺卡氏菌属的存在使活性污泥疏水性大大增强，在曝气的作用下随气泡浮选至曝气池池面，形成一层稳定的泡沫污泥层。有研究表明（Manual on the Causes and Control ofActivated Sludge Bulking, Foaming, and other Solids Separation Problems. ActaHydrochimica Et Hydrobiologica, 2004, 31(4-5):449），一个稳定的泡沫层需要三个组分：气泡，表面活性剂和疏水性物质。曝气系统的连续运行使得曝气池内气液两相得以充分的接触，在液相中产生大量的气泡。进水中带入的或者微生物自身所产生的生物表面活性剂的存在能降低液体的表面张力，使得气泡具有一定的弹性而不易破灭。

现有关诺卡氏菌引起生物泡沫的报道，大都为诺卡氏菌的菌群特性研究，以及对由于诺卡氏菌而导致的污泥沉降性能的恶化，采取与丝状菌膨胀相似的控制思路进行控制（Manual on the Causes and Control of Activated Sludge Bulking, Foaming, andother Solids Separation Problems. Acta Hydrochimica Et Hydrobiologica, 2004,31(4-5):449.）。主要有以下两大类。一类是应急措施：（1）通过高压水枪向池面喷洒水，将泡沫污泥打回生化池系统随剩余污泥排除，但泡沫污泥的疏水特性使其很快又浮选至水面；（2）投加絮凝剂改善活性污泥的沉降性能、减少由于污泥膨胀导致的污泥上浮现象，但若絮凝剂投加量控制不当会抑制微生物活性，从而直接影响到出水水质；（3）投加消毒剂，杀死丝状菌、净化菌胶团生存的环境，若加氯量控制不当也存在损害菌胶团的可能性，且该方法对一些抗氯性丝状菌控制效果不明显。另一类是工艺上的调控措施：（1）通过加大排泥量可减缓泡沫污泥的产生，但是污水厂生产运营过程中排泥系统常常难以在短时间内大大增大泥处理量，且由于缺少指导的标准，往往容易造成过量排泥，造成不必要的泥处理费用，还可能导致出水水质的下降，因此在工程上应用非常局限；（2）调整曝气量：目前针对丝状菌引起的污泥膨胀多采取增大曝气量的方式进行控制，但对由诺卡氏菌类菌群的浮选引起的泡沫污泥应该采取降低曝气量的方式来降低其浮选作用，且曝气量的调整范围并没有一个量化的标准，过低的曝气量易影响污水处理效果，在实际生产中往往不能有效应用。综上所述，目前关于生物泡沫的控制措施多针对丝状菌污泥膨胀，但由于污泥膨胀和生物泡沫诱发原因并不相同，所以这些措施对于诺卡氏菌属引起的生物泡沫并不完全适用，且以上措施如单独实施控制效果也很有限，因此，对于诺卡氏菌属引起的生物泡沫，需要针对诺卡氏菌属的特性建立一个综合调控方法来实现有效控制。

因此，本发明提出一种生物泡沫的综合控制方法，可解决诺卡氏菌属引发的生物泡沫问题，提高污水处理效率，保障污水厂的稳定运行。

发明内容

本发明的目的是针对目前活性污泥法曝气池中由诺卡氏菌属引起的生物泡沫，导致活性污泥流失、出水混浊、泡沫污泥层稳定存在影响感官效果的问题，提供了一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法，通过先投加聚合氯化铝对发泡菌的生长状态进行调整、抑制发泡的产生，之后再通过调节曝气量来减小泡沫污泥上浮的介质、降低泡沫污泥的浮选，最后结合污泥混合液浓度的方式调整微生物的生态环境，从而将发泡菌筛选出系统、抑制持续发泡。本发明可使活性污泥的发泡能力大大降低，有效抑制诺卡氏菌属的生长，使得活性污泥系统恢复正常菌胶团的生长优势。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

（1）在曝气池前端投加聚合氯化铝，投加聚合氯化铝溶液质量浓度为2%~5%，聚合氯化铝溶液投加速度核算至进水量为

其中，q为单位质量污泥浓度聚合氯化铝溶液投加量，取1-3 mg/gMLSS；MLSS为曝气池混合液悬浮物浓度，单位为mg/L；Q为进水量，单位为吨/天；当曝气池污泥浓度增加量超过投加前污泥浓度的20%时，停止聚合氯化铝的投加。

（2）当聚合氯化铝进入曝气池前端后，保持混合液悬浮状态下逐步调低曝气量以降低曝气池内溶解氧，根据实际曝气池中曝气系统的布置，采用分段调整的方式，调整顺序为先调整曝气池前端曝气量，控制曝气池前端溶解氧DO为0.5 mg/L以上；后调整曝气池后端曝气量，控制曝气池后端DO为2 mg/L以上（当曝气池之后有好氧深度处理工艺时，控制曝气池后端DO为1 mg/L以上即可）；曝气量的调整通过调整曝气设备的频率进行，下调梯度为10%~15%，调整过程中持续跟踪监测出水水质、保证出水达标排放；

（3）表面泡沫污泥暂时消除后，加大10%~20%排泥量，直至控制系统污泥浓度为原污泥浓度的70%~85%，恢复正常工况运行。

3. 本发明的有益效果是：

（1）本发明通过投加聚合氯化铝至曝气池前端，可以有效针对发泡菌特性消除泡沫并抑制其继续发泡，具有可操作性强、效果好、见效快等特点。

（2）通过分阶段梯度调整曝气池的曝气量，在保证混合液悬浮状态条件下以溶解氧和出水水质为跟踪指标衡量曝气量的调整范围；降低了泡沫污泥的浮选，同时避免过大的剪切力使菌胶团破碎，改善活性污泥絮体形态；在保证处理效果的同时也最大程度上降低了能耗，减少成本。

（3）通过结合微量调节每日排泥量，在不大量增加污泥处理量的前提下调整污泥浓度，改变微生物生长环境。

（4）整个过程在实际工程运行上可操作性强，运营人员可根据泡沫污泥产生状态及时采取措施，时效性强。

附图说明

图 1 投加不同药剂泡沫生成率。

具体实施方式

实施例1

某城镇污水处理厂采用“A²/O-MBR”工艺，处理量为20万吨/天，每年易发生季节性泡沫污泥现象，泡沫污泥中聚集大量诺卡氏菌。泡沫污泥爆发时系统MLSS为8000 mg/L左右，SVI值在60~80 mL/g，活性污泥中诺卡氏菌丰度为2500个/mL，泡沫覆盖率高达60%。大量的泡沫漂浮在好氧池表面对感官效果产生极大影响，腐败产生臭气影响人体健康、污染周围环境，对现场运行管理造成极大不便。

针对该污水处理厂存在的具体问题，首先取泡沫污泥样进行药剂筛选小试，对杀菌剂（NaClO、H₂O₂）、碱（NaOH）、消泡剂（有机硅）和絮凝剂（聚合氯化铝）等四种不同种类的药剂，观测药剂加入后泡沫污泥在曝气条件下的泡沫生成率（曝气条件下泡沫增加量与最初泡沫污泥量的比值）。试验结果见图1。未加入任何药剂的对照组中，泡沫生成量为124%-128%。加入杀菌剂（NaClO、H₂O₂）和碱的泡沫污泥混合液，经曝气泡沫的生成量并未有降低趋势；而加入有机硅和聚合氯化铝的试验组泡沫生成量均有大幅度降低，分别降至27.0%和10.7%。综合投加药剂量与泡沫生成率，确定最佳泡沫污泥改性剂为聚合氯化铝，最佳投药加量为12mg/L，核算至污泥浓度为3 mg/gMLSS。从泡沫污泥的颗粒粒径、Zeta电位及过滤性能三方面对泡沫污泥改性机理作进一步测定得知，改性后的泡沫污泥颗粒粒径增大至与活性污泥同一水平、Zeta电位降低、过滤性能改善至与活性污泥同一水平。同时，生物镜检表明，聚合氯化铝加入后，泡沫中发泡菌形态也由分散转为包裹于菌胶团之内。可见，聚合氯化铝的加入可以改变泡沫污泥的物理性质和诺卡氏菌的生长状态，从而改变其浮选特性、控制其继续发泡。

之后，在该污水厂曝气池应用了本发明的控制方法，其步骤为：

（1）在曝气池前端投加聚合氯化铝，投加聚合氯化铝溶液质量浓度为2.5%，q取1mg/gMLSS，投加速度为9.6 m³ /天；

聚合氯化铝投溶液加速度核算至进水量为

其中，q为单位质量污泥浓度聚合氯化铝溶液投加量，取1-3 mg/gMLSS；MLSS为曝气池混合液悬浮物浓度，单位为mg/L；Q为进水量，单位为吨/天。

（2）保持混合液悬浮状态下，采用两段式曝气管曝气风量调整，以10%的风量下调梯度，先降低曝气池前端曝气量，控制曝气池前端DO为0.5 mg/L以上，稳定曝气量；后降低曝气池后端曝气量，控制曝气池后端DO为2 mg/L，稳定曝气量；

（3）泡沫污泥覆盖率降至5%以下后，配合加大10%排泥量，直至控制系统污泥浓度位于6000 mg/L以下，稳定污泥浓度。步骤（3）操作过程中注意重复步骤（2）的调整。

采用本发明的控制方法，连续投加第二天泡沫污泥覆盖率降至24%，第三天泡沫污泥覆盖率降至3%，此时诺卡氏菌丰度下降至150个/mL，加药十天后，稳定污泥浓度为6000mg/L以下，活性污泥中诺卡氏菌丰度为< 5个/mL，系统泡沫污泥现象明显改观。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种抑制曝气池中由诺卡氏菌属所引起生物泡沫的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在曝气池前端投加聚合氯化铝，投加聚合氯化铝溶液的质量浓度为2%~5%，聚合氯化铝投加速度：

其中，v为聚合氯化铝投加速度，单位为g/小时；q为单位质量污泥浓度聚合氯化铝投加量，取1~3 mg/gMLSS；MLSS为曝气池混合液悬浮物浓度，单位为mg/L；Q为进水量，单位为吨/天；当曝气池污泥浓度增加量超过投加前污泥浓度的20%时，停止聚合氯化铝的投加；

（2）当聚合氯化铝进入曝气池前端后，保持混合液悬浮状态下逐步调低曝气量以降低曝气池内溶解氧，根据实际曝气池中曝气系统的布置，采用分段调整的方式，调整顺序为先调整曝气池前端曝气量，控制曝气池前端溶解氧DO为0.5 mg/L以上；后调整曝气池后端曝气量，控制曝气池后端DO为1 mg/L以上；曝气量的调整通过调整曝气设备的频率进行，下调梯度为10%~15%，调整过程中持续跟踪监测出水水质、保证出水达标排放；

（3）表面泡沫污泥暂时消除后，加大10%~20%排泥量，直至控制系统污泥浓度为原污泥浓度的75%~85%，恢复正常工况运行。