活性污泥法工艺污泥膨胀的主要原因及控制研究

江苏造纸2006年第3期环保活性污泥法工艺污泥膨胀的主要原因及控制研究丁来保施英乔李萍房桂干(中国林业科学研究院制浆造纸技术开发中心，南京市，210042)摘要针对工业废水采用普通活性污泥法处理易出现的丝状茵型污泥膨胀，对丝状茵型污泥膨胀分析和总结出五种主要膨胀类型。即：基质限制．溶解氧限制，营养物质缺乏型，腐败废水或硫化物因素和高、低pH冲击。对负荷、溶解氧、水质和水量变化等因素对污泥膨胀中茵胶团和丝状茵生长的相互影响进行了较为详细的阐述，给出了统一的污泥膨胀理论．并对不同类型的污泥膨胀给出了相应的控制方法。关键词污泥膨胀丝状茵茵胶团茵工业废水广义Monod方程控制方法活性污泥法在处理城市污水及造纸、印染、化工等众多有机工业废水方面得到了广泛的应用，并取得了良好的效果，但是活性污泥法在实际运行中始终伴随着一个棘手的问题一污泥膨胀。其主要表现是：污泥结构松散，沉淀压缩性能差；SV值增大(有时达到909／6，SVI达到300以上)；二次沉淀池难以固液分离，导致大量污泥流失，出水浑浊；回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫产生，直接影响着整个生化系统的正常运行[][。活性污泥膨胀分为二种，一种是由于活性污泥中的丝状菌过度增殖引起的丝状菌型污泥膨胀；另外一种是由于高亲水性粘性物质大量积累附着在污泥上，导致其比重变轻，引起的粘性膨胀，属于非丝状菌型污泥膨胀。研究表明909／6以上的污泥膨胀是由丝状菌的过度增殖引起的，Segzin等人发现，污泥沉降性能与丝状菌的长度有很好的相关性，10m／g的丝状菌长度是污泥膨胀与否的重要分界线口]，本文主要针对丝状菌引起的污泥膨胀作探讨。1活性污泥膨胀的主要原因1．1认识丝状菌丝状菌是一大类菌体相连而形成丝状的微生物的统称，荷兰学者Eikelboom将丝状菌分44为29个类型、7个群，并制成了活性污泥丝状微生物检索表。不同的丝状菌对生长环境有着不同的要求，表l列出了各种不同条件下优势丝状菌的类型。表1不同运行条件下污泥膨胀中优势丝状菌类型环境条件丝状菌类型1低负荷0092型菌、0675型菌、0581型菌、0961型菌、0803型菌、1851型菌、021N型菌z低D0蓄誉蓑删s⋯辫4孽。‘N、P硫丝菌、021N型菌和球衣菌5pH值低丝状真菌注：*表示在低污泥负荷的腐化废水中出现。丝状菌的功能与其结构形态密切相关。长丝状形态有利于其在固相上附着生长，长丝状形态比表面积大，有利于摄取低浓度底物，在底物浓度相对较低的条件下比菌胶团增殖速度快，在底物浓度较高时则比菌胶团增殖速度慢。许多丝状菌表面具有胶质的鞘，能分泌粘液，粘液层能够保证一定的胞外酶浓度，并减少水流对细胞的冲刷。丝状菌生物种类繁多、数量大，对生长环境要求低。其生理生长特性表现为：吸附能力强、增殖速率快、耐低溶氧能力以及耐低基质浓度维普资讯http://www.cqvip.com丁来保等偌性污泥法工艺污泥膨胀的主要原因及控制研究的能力都很强。根据丝状菌是否易被菌胶团附着，形成污泥絮体分为结构型丝状菌和非结构型丝状菌]。在正常水处理工程运行条件下，具有结构丝状菌的絮体占绝对优势，非结构丝状菌因其表面含有特定的抗体不易被菌胶团附着，彼此存在拮抗关系。因此其存在的数量很少，表2列出了丝状菌和菌胶团的理化性质。表2丝状菌与菌胶团细菌理化性质对比表性质盖譬参考值丝状菌参考值1最大生长速率／⋯高4．4d一低3．0d12基质亲合力／K低64mg／l高40mg／l3DO亲合力／KDo低0．1mg／l高0．027mg／l4内源代谢率／Kd高0．012d一1低0．010d15产率系数／Y高0．153g／g低0．139g／g6积累能力／A高低7耐饥饿能力及贮存能力高非常低从表2可以看出，正常运行情况下，菌胶团菌的最大生长速率较丝状菌高，其生长是占优势的。如果一旦所处的环境发生了较大的有利于丝状菌增殖的变化，超过了活性污泥这个微生物群落自身的调节能力，就会导致丝状菌过度增殖触发污泥膨胀。1．2丝状菌与污泥絮体结构的关系活性污泥是一个混合培养系统，任何活性污泥系统中都存在着丝状菌。龙腾锐等人把正常运行时活性污泥结构形态分成了四类，T型：致密、细小，看不到丝状菌为骨架的污泥；11型：有明显丝状骨架、呈长条形的污泥；Ⅲ型：厚实、具有网状结构的巨型污泥；IV型：有孔洞结构的巨型污泥。污泥膨胀时其结构形态又可分为两类；V型：结构丝状菌大量生长、从菌胶团中伸出，絮体结构松散：Ⅵ型：非结构丝状菌大量生长，不形成絮体。正常运行时长条形污泥、网状污泥和孔洞污泥(11、『『『、IV型)一般可占9O以上。也就是说具有良好沉降性和传质性能的菌胶团是以结构丝状菌为骨架，菌胶团附着于其上而形成的，它们是去除有机物的主要组成部分。大量研究表明，菌胶团与结构丝状菌之间是相互依存。结构丝状菌交织生长，菌胶团附