活性污泥的馴化培養及沖擊負荷的影響

萬家秀

摘要：筆者將柳溝河污水在試驗反應器內曝氣，接種雁兒灣污水處理廠二沉池污泥，并通過控制環境條件馴化培養活性污泥，在此過程中， 通過指標參數和微生物鏡檢，分析污泥培養過程中污泥特性的變化規律及污水處理效果，并通改變曝氣周期調整負荷，研究負荷變化對活性污泥性能、菌膠團及出水水質的影響。

關鍵詞：活性污泥，MLSS，SV30，SVI

一、引言

在全國城市化進程加快的大趨勢下，蘭州市也快速發展起來，隨之而來的是城市環境污染末端治理問題，本課題選用作為蘭州市東大門的榆中縣，區域范圍內的柳溝河污水馴化培養活性污泥進行研究。

我國運行或是在建的城市污水處理廠80%以上是活性污泥法，但污泥異常一直是一個很難徹底解決的問題，典型的有污泥膨脹和污泥老化解體現象，關于污泥膨脹的原因，首先是法國人Donalaso在1932年發現了污泥中存在絲狀菌引起的，目前污水處理廠最突出常見的污泥異常問題就是絲狀菌導致的膨脹，再者污泥惡化的問題也可能是不合理的負荷條件、水質環境變化等引起的。因為活性污泥核心部分微生物具有生長變化的未知規律及復雜性， 所以人為定向控制活性污泥有較大難度。對于活性污泥微生物絮體形成的機理國內外有很多假說，從總的思路上分析有兩條基本的線索，其一是從環境工藝著手研究，認為細菌表面存在或缺乏某種物理化學條件，活性污泥微生物絮進而形成；其二從微生物相的相互競爭入手研究，認為存在某種特定菌種，如絲狀茵的大量出現引起污泥膨脹中，在這兩條線索下進行研究都取得了一定的成果，首先為控制污泥惡化Chudoba在1973年提出了KST理論（動力學選擇）和生物選擇器的概念；再者如何鑒別絲狀菌，成為控制污泥膨脹的依據，Eikelboom在1975年系統地總結了一套絲狀微生物的分類及鑒別方法。但是無論是哪條思路，并沒有形成具有普遍意義的理論，所以本項目進行活性污泥馴化培養運行過程的微生物種群的變化規律及沖擊負荷對其影響的實驗研究具有一定的意義。

二、研究過程

（一）活性污泥培養及馴化步驟

活性污泥可以通過一定的方法培養與馴化出來，并且常用方法有接種培養法、同步培養和異步培養。就培養過程進水方式又可分為連續培養和間歇培養，本項實驗選擇接種法間歇培養，首先使用篩網將所取柳溝河污水段采樣點混合液，進行簡單過濾，用以去除污水中較大固體顆粒和漂浮物，按一定比例進行稀釋后加入反應器里并接種污泥，接種污泥取自蘭州市雁兒灣污水處理廠（氧化溝工藝COD在400-600mg/LMLSS在5000mg/L左右）二沉池。一般情況下種泥的量控制在稀釋后使混合液污泥濃度在0.5g/L以上，本項試驗接種污泥濃度為10-12g/L，接種500ml種泥于5L的反應器內進行曝氣。

首次馴化采用1∶3的比例稀釋水樣，曝氣12小時后靜置，監測數據顯示污泥濃度值略有減少，經分析微生物已進入停滯期，第2天進水采用1∶2的比例稀釋水樣，曝氣時間維持在12小時，在曝氣近8小時時，可以觀察到變形蟲、漫游蟲，第3天進水采用1∶1的比例稀釋水樣，監測數據顯示污泥濃度值逐漸回升，證明活性污泥已開始適應污水，且兩監測DO均在6mg/L以上，所以第3天調整曝氣時間為8小時，第4、5天采用原水樣不稀釋進水，曝氣時間仍為8小時，第6、7天進原水樣，曝氣改為6小時，第8天進原水樣，曝氣改為3小時，第9、10天恢復曝氣時間為6小時。在此過程每曝氣完畢后靜置沉淀1-1.5 h ，排出池內約1/5的上層廢水，進行MLSS、SV30、SVI、COD指標監測，并在每次曝氣中間時段，取混合液一滴，制成活性污泥壓片標本，使用顯微鏡進行微生物鏡檢，觀察污泥的馴化培養狀態。

（二）試驗分析

第一天由于接種污泥對反應器的進水水質、運行方式等不適應，污泥的沉降性能不是很好，出現污泥流失現象，由于出現大量松散的污泥絮體在潷水過程漂出反應器，第2天污泥基本適應污水水質，污泥量及沉降性能都有所提高，第3天調整進水稀釋比例及降低曝氣時間，改變周期，增加了污泥負荷，凈化后出水較前兩天略混濁，分析由于從曝氣時間及有機負荷兩個方面同時改變增加負荷，在較低的MLSS情況下，過大曝氣量導致活性污泥的沉降性和絮凝性下降，第4、5天發現活性污泥顏色呈棕黃色，整體沉降速度較快，上清液中懸浮了較多不易下沉的小污泥顆粒，間隙水清澈；分析原因由于系統處于低負荷運行，即使進水負荷與前期差不多，但是3月中旬氣溫已達20度左右加之室內仍有暖氣供應。雖然COD去除率仍然維持在92%左右，但是維持這種情況有可能是污泥中細菌因缺乏營養而被迫大量減少，使實際的食料與微生物量暫時得以平衡，但是沉淀出水含有細碎顆粒影響出水水質，根據分析在從第6天開始時調整曝氣時間，改變周期后，靜置沉淀水質較前一天澄清，第7天時污泥性能逐漸轉好，為了試驗沖擊負荷對活性污泥的影響增加負荷，第8天進水后污泥顏色明顯加深，隨著提高曝氣時間，改變周期，降低負荷運行兩天后效果明顯好轉。

在培養污泥的過程中，監測的SV30和MLSS隨時間的變化情況，從第4天開始監測COD的去除率達90%以上，但第8天增加負荷COD去除率下降到50%以下，進水COD在610-430mg/L，接種反應器內污泥濃度為1200 mg/L左右。

數據顯示無論接種污泥是哪個時期的，在馴化過程都會歷經4個周期，第一天污泥濃度略有下降，進入停滯期，第二天污泥已逐步適應開始增長，第三天增長幅度最大進入對數增長時期，第四天污泥進入穩定期。從SVI值的變化也可以判斷出污泥逐漸趨于穩定，當到第5天時SVI=49，判斷污泥有老化現象，進行部分排泥，并且調整曝氣，增加負荷，污泥性能逐漸恢復第6天SVI恢復至54。

污泥恢復后繼續調整負荷，測試活性污泥對沖擊負荷的適應性，MLSS下降至2700mg/L，SVI值為147，進而判斷污泥有膨脹現象，COD去除率下降至47%，之后減小負荷在3-4個周期后污泥逐漸恢復，污泥濃度上升3202 mg/L，COD去除率升至85.3%。

（三）污泥形態的觀察

制作污泥不同時期的水壓片，通過顯微鏡對污泥進行觀察形態并記錄。培養前期鏡檢時觀察到污泥絮粒大、邊緣清晰、結構緊實，兩個周期進水負荷較小，污泥適應快，培養后期鐘蟲成為優勢，證明污泥培養成熟，但是在第5天鏡檢時觀察到較多數量的鞭毛蟲和游仆蟲，一般污泥老化時會大量出現，采取排泥及增加負荷后，污泥鏡檢游仆蟲數量減小，并且觀察到累枝蟲，人為增加負荷后在第8天觀察到游動型纖毛蟲及較多數量的線蟲，前者出現預示出水水質變差，線蟲一般在較低DO環境生長，如果線蟲增多可以考慮進行溶解氧監測。減小負荷后第3個周期就觀察到鐘蟲，證明污泥已經恢復。

三、結論

○1無論接種污泥是哪個時期的，都會歷經停滯期，對數期，穩定期及衰亡期。

○2較高的環境溫度可以增加污泥的增長速度，就需要調整泥齡，如果按照原泥齡運行，那么污泥容易老化。

○3若污泥顏色呈棕黃色，整體沉降速度較快，上清液中懸浮了較多不易下沉的小污泥顆粒，間隙水清澈，且監測SVI偏低，微生物鏡檢觀察到較多數量的鞭毛蟲和游仆蟲，預示污泥老化，需要馬上進行運行參數調整。

○4人為增大負荷，微生物鏡檢發現很多線蟲，但是菌膠團仍然存在，由于菌膠團較強的抗性，減小負荷后3-4個周期便可恢復，COD去除率升至85.3%。

○5改變運行周期，那么處理的有機負荷就會增加，一定程度上使得溶解氧降低，此時會出現大量線蟲，增加曝氣后線蟲減少。

○6當增加負荷后一個周期內就出現大量線蟲，從SVI值判斷，污泥有膨脹現象，大約經歷3-4個周期恢復正常，對于污泥膨脹短時間內就可發生，恢復過程相對要長，因此對于污水處理廠，一定要控制好污泥負荷及溶解氧，防止污泥膨脹。

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