污泥微膨脹技術在污水中的應用

陳黎明

（海南銳博科技有限公司 海南海口 570203）

污泥微膨脹技術在污水中的應用

陳黎明

（海南銳博科技有限公司 海南海口 570203）

污泥微膨脹技術的應用，主要是通過控制工藝中溶解氧的濃度，并且對其它工藝運行參數進行適當的調節，以使得SVI穩定維持在150～220mL/g，便可達到污泥微膨脹狀態。本文首先分析了污泥膨脹的影響因素，其次對污泥微膨脹技術在污水處理中的應用效果進行了一定的闡述，最后研究了污泥微膨脹技術在污水中的具體應用，以供參考。

污水處理；污泥微膨脹；應用

1 引言

污水處理廠通常采用活性污泥法處理污水，但容易出現污泥膨脹問題，相應的出水效果與處理能耗受到一定影響。通過污泥微膨脹技術的應用，能夠有效除碳、脫氮、除磷、降低出水SS，且還能夠節約能耗，大大的提升了污水的處理效益。

2 污泥膨脹的影響因素

2.1 污泥絲狀膨脹的影響因素

2.1.1 來水水質因素

來水水質是導致污泥膨脹問題發生的主要因素之一，主要包含污水陳腐、營養元素缺失、有毒物質偏高等。如果污水中所含有的溶解性碳水化合物偏高，就會發生由浮游球衣細菌導致的絲狀膨脹。如果污水中含有的硫化物偏高，就會發生由硫細菌導致的絲狀膨脹。由于受到來水水質的影響，微生物無法得到充分的利用，所吸收的營養元素便會轉化為多聚糖類胞外貯存物，是一種高度親水性化合物，極容易結合水，從而對污泥的沉降性能造成影響。

2.1.2 環境因素

污水的水溫與pH值也會對污泥膨脹造成一定的影響。大多數情況下，當溫度為15～30℃時，較適合活性污泥中微生物的生長，如果溫度過于低，將會導致微生物活性不足，從而加快細胞中生物化學反應速率與生長速率。當污水的溫度每升高10℃，生化反應速率將會增加1倍，且細胞中的蛋白質、核酸等重要的組成部分對外界溫度變化的敏感度也會提高。如果溫度過于高，將會對其造成不可逆性的破壞。此外，pH值的高低也會對外酶、細胞內酶的活性造成直接的影響，且還會影響到微生物吸收營養物質。在動態的微生態系統中，活性污泥中不同屬性微生物對pH值的適用范圍也存在一定的差異，當pH值為6～8時，較適宜菌膠團菌的生長，當pH值為5～6.5時，適合絲狀菌生長，而當pH值≤5時，較容易引發絲狀菌膨脹。

2.1.3 運轉條件因素

所謂運轉條件，即為曝氣池的負荷與溶解氧濃度，也會影響到污泥膨脹。如果污泥的負荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或者是污泥齡長，傳統活性污泥超過7d時，將會導致污泥膨脹問題的發生。在處理過程中，如果沖擊負荷發生變化，或者是沖擊負荷過大，將會打破原體系中的正常生態系統，絲狀菌容易占據優勢，將會引發污泥膨脹。此外，曝氣池中的DO值是一個重要的控制參數，如果DO濃度過低，將會預制大多數好氧菌的生長繁殖，并且還會加快絲狀菌的生長繁殖，進而引發污泥膨脹。

2.2 污泥非絲狀膨脹的影響因素

如果污水的水溫過高，但污泥的負荷過低，較容易引發非絲狀菌性膨脹。如果微生物的負荷較高，再加上水溫過低，微生物活性不足，細菌無法及時的消化所吸收的大量營養物，便會導致大量高粘性多糖類物質積貯，活性污泥的表面附著水大幅增加，污泥體積指數偏高，從而引發污泥膨脹。

3 污泥微膨脹技術在污水處理中的應用效果

3.1 COD、SS去除效果

如果系統處于溶解氧濃度較低的情況，由于絲狀菌具有更強的利用溶解氧與有機物的能力，使其可以較少因溶解氧濃度的降低而引起的處理效果變差的負面影響。通過運行SBR工藝可以發現，隨著系統反應時間的逐漸延長，污泥膨脹前后的出水COD去除效果越接近。在A/O工藝運行試驗中，即使在低溶解氧濃度的情況下，COD的去除效果依舊存在上升的現象，這是因為在污泥微膨脹狀態下，絲狀菌在系統內不斷增殖，使得處理系統具有較強的降解低濃度底物能力。

污泥微膨脹過程中，處理系統活性污泥SVI值與二次沉淀池出水SS濃度呈較明顯的負相關關系，即為隨著污泥SVI維持在微膨脹狀態，二次沉淀池出水SS濃度隨之降低，主要原因在于：當絲狀菌的數量保持在適宜程度時，絲狀菌所形成的污泥絮體網狀結構會在二次沉淀池泥水分離過程中對出水水流發揮過濾作用，可以較好地吸附和截流出水中的細小顆粒物和游離細菌，并且還能夠使得污泥的沉降性能保持良好的狀態，從而獲得良好的出水水質。

3.2 脫氮除磷效果

通過相關研究結果可知，在污泥微膨脹系統中，當溶解氧處于較低水平時，系統依舊有能力維持良好的硝化效果，并且還可達到NO2-N的積累，從而實現短程硝化。上述現象的主要原因在于：如果反硝化過程效率受到影響，往往會使得硝化過程中NO3-N積累，從而進一步抑制反硝化過程，而短程硝化可直接將產物NO2-N提供為反硝化過程的底物，避免了上述因素的不良影響。在相同的系統條件下進行硝化和反硝化過程，可降低系統的操作難度，提升整體脫氮效果，節省投資。

通常情況下，低的溶解氧水平有利于厭氧階段微生物的釋磷過程，但不利于好氧階段微生物的吸磷過程。但已有試驗研究表明，維持好氧階段在低溶解氧（1mg/L左右）下運行，不僅不會影響好氧微生物的吸磷過程，還會使得厭氧微生物的釋磷效果提高，從而進一步節約曝氣能耗。相關研究人員發現，在低溶解氧條件下運行的SBR系統中，聚磷菌可得到富集，且釋磷、吸磷現象明顯。

3.3 節能分析

就當前情況來看，污水處理廠供氧所耗費的電能費用大約占據其運行費用的50～60%。通過相關研究結果可知，由于短程硝化節約了從NO2-N向NO3-N轉化過程中的曝氣量，且低溶解氧水平有利于吸磷釋磷效果，所以能夠較好的節約曝氣能耗。通過相關試驗可得，溶解氧的平均濃度為0.73mg/L時，曝氣量平均為8L/h，與溶解氧濃度為2mg/L、曝氣量為15L/h相比，曝氣量節省了46.7%。因此，在低溶解氧微膨脹運行狀態下，可以較好節約動力費用。

4 污泥微膨脹技術在污水處理中的具體應用

4.1 項目概況

某小區廢水來源于23家印染企業的生產廢水與一個住宅小區的生活污水，主要采用集中處理的方式進行廢水的處理工作，廢水經過調節池混合之后，CODCr質量濃度往往處于800～1000mg/L，BOD5質量濃度處于200～300mg/L范圍內。污水處理廠所采用的工藝為：調節水解池+初沉池+活性污泥法（圖1）+二沉+混凝沉淀。其中，活性污泥法主要采用推流式，正式運行之后，污泥指數常年超過150mL/g，運行初期階段，常常由于污泥過度膨脹影響出水水質。通過長期避免污泥膨脹實踐情況發現：將SVI控制在160～260mL/g，往往不會引發污泥流失問題，且出水清澈，懸浮物非常少，即為污泥絲狀菌微膨脹。

圖1 活性污泥法示意圖

4.2 避免污泥過度膨脹的控制措施

4.2.1 增大剩余污泥的排放量

如果SVI出現了升高的情況，增大剩余污泥的排放量，縮短污泥泥齡（SRT），可加快污泥更新速度。由于剩余污泥的排放量，好氧池內的MLSS會出現降低的現象，進而導致污泥負荷增大，有利于菌膠團的生長，但SVI值會出現明顯降低的情況，在一定程度上抑制污泥膨脹。通過鏡檢觀察可知，工藝調整之后，絲狀菌的數量在活性污泥中不再占據主要地位。

4.2.2 投加次氯酸鈉

如果其他方式無法對絲狀菌過度膨脹進行有效的控制，此時可在好氧池內投加有效氯質量分數為10%的次氯酸鈉（NaClO），對于具體的投加比例，可根據相關實驗結果確定，部分研究人員在某污水處理廠中投加了0.5～1.0mg/L的次氯酸鈉，可有效控制絲狀菌的膨脹。同時，在投加了適宜量的次氯酸鈉（NaClO）之后，SV30不斷下降，一段時間之后，其保持在相對穩定的較低水平，出水CODCr質量濃度逐漸升高，但沒有超過排放標準。

4.2.3 在好氧池出水處投加絮凝劑

為了避免二沉出水漂泥問題的發生，對出水水質造成影響，可在好氧池出水部位投加混凝劑，以改善污泥沉降性能，此時可選用聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鐵（PFC）、三氯化鐵（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM）等混凝劑，以混凝的沉淀作用提升污泥的沉降性能，從而有效控制污泥過度膨脹的問題。

5 結語

綜上所述，污泥膨脹是一項較為復雜的系統問題，影響污泥膨脹的因素有許多，不容易區分，再加上活性污泥的微生物往往由多種微生物群體構成，活性污泥通過生物化學反應，可降解底物，受到污水水質條件、運行條件與環境的影響，從而增加污泥膨脹控制的難度。對此，必須增強對污泥膨脹問題的重視程度，對其進行全面系統的研究，針對不同的影響因素與發生機制，采取相應的污泥膨脹技術，以保證出水達標，提升污水處理效率與回收利用率。

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X703

A

1004-7344（2016）32-0151-02

2016-10-31

陳黎明（1986-），男，助理工程師，本科，主要從事環保、污水處理工作。