复合式A-2-O工艺中污泥沉降特性及污泥减量研究

丁永伟1，王琳1,!，王宝贞1(1.哈尔滨工业大学市政及环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090；2.中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266003)使用复合式A2/O工艺进行了富集的原生动物对污泥沉降特性及污泥产率影响的研究。结果表明：复合式A2/O工艺悬浮态污泥的SVI低于对照试验30%，污泥产率在0.140～0.413kg污泥/kgCOD之间，是对照试验的1/2～4/5。填料的存在使原生动物在系统中富集，从而抑制丝状菌的增殖，显著改善污泥的沉降性能。活性污泥；生物膜；复合式工艺；A2/O工艺；污泥膨胀；污泥减量X703A1000-3770(2006)08-0030-04收稿日期:2005-06-07作者简介：丁永伟(1975-)，男，博士研究生，研究方向为水污染控制理论及技术；联系电话:13645299826；E-mail：dyw01331@126.com。活性污泥理论及工艺在污水生物处理理论和应用中占有重要地位，但其固有的污泥膨胀现象，及大量剩余污泥的处置问题一直是影响污水处理厂稳定和持续运行的主要因素，这在我国小城镇污水厂中表现尤为突出。开发可以抑制或减缓污泥膨胀，并能够实现污泥减量化的污水处理工艺具有很大的应用价值。对于污泥膨胀，尽管研究人员提出了诸多原因和对策，但是它们都不能完全抑制所有的污泥膨胀现象，仍需采用事后投加杀菌剂或絮凝剂的方法来恢复污泥的沉降性能，带来诸多的负面效应。有关文献[1，2]报道活性污泥系统中的原生动物能够促进局胶团的形成，提高污泥的沉降性，因此本试验尝试在A2/O活性污泥工艺的曝气池中投加载体构成复合式系统，使易附着生长的原生动物在系统中富集，来研究其对悬浮态污泥沉降性能的影响。对于污泥减量，尽管目前有以微生物隐性生长为基础的热解、氧化剂氧化、生物捕食，以及以解偶联生长等多项污泥减量技术[3]，但从实际效果和经济角度来看，生物捕食更具可行性。翟小蔚等[2]采用两段式生物反应器作为原生动物哺育系统，通过接种的方式来消减普通活性污泥系统的剩余污泥产量，表明应用原生动物捕食来消减污泥产量是可行的。本试验从工程应用角度考虑，在A2/O活性污泥工艺的曝气池中投加生物膜载体，促使易附着生长的原生动物在系统中富集，使原生动物哺育系统和捕食反应器合二为一，来研究其对污泥产率的影响。试验流程如图1所示，采用两套相同的由透明有机玻璃制成的试验装置。一套在好氧段投加悬浮载体，一套不投加载体作为对照，它们共用一个贮水桶。厌氧段、缺氧段和好氧段容积分别为4L、8L和12L。反应器共分为6格，优化每格的进出水位置，模拟实际生产的推流式运行。厌氧和缺氧池内设有搅拌器，好氧池内以粘砂块作为曝气装置，鼓风曝气。进水、污泥回流与混和液回流均由蠕动泵来完成。Fig.1Schematicdiagramofpilottest��������������������������������������������������������������������������第32卷第8期2006年8月Vol.32No.8Aug.,2006!本研究选用了一种聚氨酯网状海绵作为复合式A2/O工艺的载体，它是一种常见的过滤器材，类似Linpor填料，有较大的孔隙率。其吸水饱和后比重接近于1，在曝气条件下能够在水中浮动。选用了30PPI（每英寸长内排列孔的个数）的规格，将其切割成12.5mm!12.5mm!12.5mm的方块。经过多次观察调整后，本试验中采用了20%的填充比，共1200块填料。这是由于试验反应器尺寸的限制，再增大填充比例会造成填料堆积，影响浮动效果。采用南方某小城镇污水处理厂沉砂池出水作为试验用水，通过添加淀粉、NH4Cl和KH2PO4来调节各项污染物的浓度，试验水质指标见表1。该污水厂进水污染物浓度较低，试验用水中人为添加的污染物比例较大。取污水厂的具有硝化功能的污泥进行接种，约30d系统培养驯化成功，进入稳定运行状态。污泥回流比为100%，混和液回流比为200%，进水流量为1.88L/h，反应器总HRT为12.76h，厌氧段、缺氧段和好氧段HRT分别为2.13h、4.26h和6.38h。水温在12!15间，维持好氧段溶解氧浓度在2#5mg/L。通过在好氧段直接排放混和液的方法排放剩余污泥（仅为悬浮态污泥），依次进行SRT约25d、15d和5d的试验。在SRT为5d的试验结束后，又将其调高至约10d，进行了较大C/N和C/P情况下的试验。SRT的计算方法为反应器中总的悬浮态污泥量除以每日排放的剩余污泥量。每天测定试验进、出水中各项污染物指标的含量，同时测定反应器内水温、污泥浓度和污泥沉降比（SV%），对悬浮态污泥进行经常性的显微观察。表2汇总了各试验段（不同SRT条件下）复合式A2/O工艺和对照试验对污染物的去除情况。复