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關(guān)于污泥膨脹你需要知道的：影響因素，形成條件和解決方案
發(fā)布時間：
2022-12-30 14:42
導致污泥膨脹的因素盤點 1、溫度 低溫有利于絲狀菌生長，Daigger等人發(fā)現(xiàn)10℃容易導致絲狀菌性污泥膨脹，而污水溫度提高到22℃則不容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象; 2、pH 活性污泥微生物適宜pH范圍為6.5~8.5，pH小于6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑制，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優(yōu)勢種群，污泥的沉降性能明顯變差并發(fā)生污泥膨脹。pH值低于4.5時，真菌完全占優(yōu)勢。 3、DO “ 低DO是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一 若DO成為限制因子，菌膠團生長受抑制，而絲狀菌因具有巨大的比表面積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處于優(yōu)勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質(zhì)濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率，這可以解釋基質(zhì)限制、溶解氧限制和營養(yǎng)物質(zhì)限制引起的污泥膨脹現(xiàn)象。只要溶解氧成為限制，任何負荷下都會發(fā)生污泥膨脹。污水處理中DO控制在2左右，太高太低都容易引起污泥膨脹。 4、F/M “ 低負荷情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優(yōu)先利用碳源，造成競爭優(yōu)勢。 低F/M經(jīng)常出現(xiàn)在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水曝氣池中;低負荷容易引發(fā)絲狀菌污泥膨脹，高負荷容易引發(fā)污泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區(qū)一直處于低負荷運行狀態(tài)易造成絲狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內(nèi)污泥負荷參數(shù)的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg·d時，容易引發(fā)污泥膨脹。an和Su等人將污水通過好氧選擇器進入膜生物反應器，將F/M調(diào)整到0.4kg/kg·d，有效的控制了污泥膨脹;而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用，有效解決了污泥膨脹。 高有機負荷下，反應器內(nèi)底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養(yǎng)物質(zhì)的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑制了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條件下增殖受到抑制，而絲狀菌由于其具有更大的比表面積，即使在低溶氧的條件下也能獲得氧，其增殖速率明顯高于菌膠團，發(fā)生高負荷低DO下的污泥膨脹;低負荷下由于長時間缺少足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，菌膠團生長受到抑制，而絲狀菌具有較大的比表面積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營養(yǎng)的表面積。 由于研究者的研究背景和研究條件不盡相同，研究結(jié)果也很不一致。尤其是關(guān)于有機負荷與污泥膨脹關(guān)系的說法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起污泥膨脹，F(xiàn)ord和Eckenfeilder等人發(fā)現(xiàn)高低負荷下都可能發(fā)生污泥膨脹，Palm等人認為根據(jù)負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發(fā)生膨脹，Chudoba等人認為即使對于推流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的濃度梯度，但在高負荷下也會發(fā)生污泥膨脹。 5、N、P營養(yǎng)物質(zhì) “ 通常認為污水中BOD5：N=100:5:1為微生物的適宜比例。 N、P含量不均衡的廢水，會引發(fā)絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：R.E.Sheder等人發(fā)現(xiàn)在缺N的情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低Ks，其對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較強的親和力，優(yōu)先利用營養(yǎng)物質(zhì)，造成競爭優(yōu)勢;非絲狀菌污泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未能有充分的N完成代謝，于是把有機物以高親水性的多糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。 6、微量元素 “ 完全混合活性污泥法會助長絲狀菌的過量生長， 完這可用痕量金屬缺乏癥理論分析。由于絲狀菌具有比菌膠團更大的比表面積，其在痕量金屬含量不足時比后者具有更大的對痕量金屬的吸附能力，從而抑制了菌膠團的生長。 7、有毒物質(zhì) 當有毒工業(yè)廢水進入污水廠時，活性污泥中的微生物要出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，Novak在對非絲狀菌膨脹的研究中發(fā)現(xiàn)，菌膠團吸收污水中的有毒物質(zhì)后，粘性物質(zhì)分泌減少，生理活動出現(xiàn)異常，可能引起污泥膨脹。 8 、其他污泥膨脹原因 1、一般認為懸浮固體少而溶解性和易降解的有機物較多，特別是含低分子量的烴類、糖類和有機酸等容易發(fā)生絲狀菌膨脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙廢水;絲狀菌對高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)，對低分子有機物可直接作為能源加以利用，最有代表性的絲狀菌是球衣菌屬，它能將葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質(zhì)直接利用，當廢水中含有可溶性有機物多時，易誘發(fā)絲狀菌膨脹，而不溶性有機物作為去除對象的廢水則不易產(chǎn)生污泥膨脹。Van等發(fā)現(xiàn)葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可溶性有機物容易引起污泥膨脹，而大分子淀粉不易引起污泥膨脹; 2、腐化的污水，還有大量硫化氫的污水，污水在下水管和初沉池等貯存設(shè)施中，停留時間過長，發(fā)生早期消化，使pH下降，產(chǎn)生利于絲狀菌攝取的低分子溶解性有機物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但是硫化氫大部分是厭氧發(fā)酵中的副產(chǎn)物，而厭氧發(fā)酵會產(chǎn)生大量小分子有機酸，這是污泥膨脹的主要原因; 3、一些厭氧裝置雖然出水含有大量硫化氫，但是揮發(fā)性有機酸濃度很低時也不會發(fā)生污泥膨脹，當揮發(fā)性有機酸達到一定濃度時，其中主要的低分子有機酸(乙酸、丙酸)易于降解，因此造成耗氧速率的增加，引起DO限制膨脹。 污泥膨脹解決辦法 1、應急措施 (1)增加絮凝劑，如投加硅藻土、粘土、厭氧污泥、金屬鹽類、混凝劑，如投加鐵鹽(氯化亞鐵5~50 mg/L)、鋁鹽(礬土10~100 mg/L)。 (2)采用消毒氧化劑，如采用回流污泥加氯措施，投加量一般為2~10kg Cl2/1000kg干污泥，既可控制曝氣池污泥膨脹也可對二級處理出水消毒，同時使控制污泥膨脹所需要的加氯量最少。銅離子濃度在0.75mg/L時或食鹽濃度為4g/L時對抑制絲狀菌污泥膨脹效果良好。但是此法治標不治本。 2、改變工藝 (1)設(shè)置選擇器，選擇器是曝氣池之前或前段設(shè)定的高有機負荷區(qū)(接觸區(qū))，為菌膠團細菌提供高濃度的可吸收的溶解底物，以提高其攝取和貯存能力，使其在與絲狀菌的競爭中處于優(yōu)勢。 (2)改變反應器形式，如將完全混合曝氣池改為推流式曝氣池，連續(xù)進水改為間歇進水。絲狀菌幾乎都不能在完全無分子氧的環(huán)境中吸收底物，這使得通過脫氮和除磷過程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O系統(tǒng)能有效控制絲狀菌污泥膨脹。在A2/O工藝中，厭氧、缺氧區(qū)不利于絲狀菌增殖，如果在好氧段能旁流一部分進水提供碳源，則絲狀菌在整個系統(tǒng)中都處于不利狀況。 (3)工藝運行調(diào)控：由于污水腐化產(chǎn)生的膨脹，可以對消化污水預曝氣，沉淀池中污泥應及時刮除;N、P缺乏的污水，可及時投加尿素、銨鹽、化肥或與生活污水混合，使BOD5：N=100:5:1左右;缺氮時可從污泥消化池往曝氣池投加高含氮污泥上清液;低溶解氧可以增加供氧，采用表面轉(zhuǎn)刷曝氣的氧化溝，欲提高DO，可通過提高出水堰的高度，以提高轉(zhuǎn)刷的吃水深度的方法，強化轉(zhuǎn)刷的曝氣能力;低負荷導致的污泥膨脹，可以適當提高F/M;高負荷污泥膨脹，可射流曝氣剪切絲狀菌，射流高的傳質(zhì)效率提供充足的溶解氧。增加水力剪切力：通過曝氣時產(chǎn)生的強水力剪切作用使蓬松污泥自聚、密實，同時使絮團表面不穩(wěn)定的絲狀菌脫落。 (4)在完全混合曝氣池中負荷0.1~0.5 kgBOD5/(kgMLSSd)都發(fā)生膨脹，而推流式中污泥負荷大于0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)才發(fā)生膨脹，而間歇式反應器內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)膨脹現(xiàn)象;變化的水力負荷造成SVI上升，具體分析為高負荷、低溶解氧刺激了絲狀菌的生長，且絲狀菌生長的不可逆性，造成污泥膨脹，特別是當有機物濃度劇增時極易引起污泥膨脹;污泥有機負荷為0.5kg/kg·d，并且DO在2mg/L時，可以有效的控制絲狀菌的生長。 (5)低負荷引起污泥膨脹的恢復：加大污泥負荷，利用在高底物濃度的環(huán)境條件下，菌膠團的貯存能力與最大比生長速率均比絲狀菌的高這一特點，在反應器中創(chuàng)造出有利于菌膠團生長繁殖的生態(tài)環(huán)境，使其取代絲狀菌逐漸成為污泥中的優(yōu)勢菌種，從而使發(fā)生膨脹的污泥逐漸恢復正常。 (6)增大污泥回流量有利于提高菌膠團細菌攝取有機物的能力，并且增大與絲狀菌的競爭力度，抑制絲狀菌的膨脹。絲狀菌的生長速率小于非絲狀菌，長SRT有利于絲狀菌的生長，因而增加排泥量，可以有效排除池內(nèi)過多絲狀菌。并且長泥齡情況下，發(fā)生污泥老化，老化的污泥活性不夠，競爭不過絲狀菌，會使絲狀菌在競爭中處于優(yōu)勢地位。 3、污泥膨脹自然消除的解釋 污泥膨脹導致污泥的大量流失，使MLSS濃度降低，其結(jié)果是在其它條件不變時，有機負荷提高，DO上升，OUR減小，這都有利于抑制絲狀菌的增殖。
污泥上浮是厭氧塔運行中的典型異常工況，表現(xiàn)為反應器表面堆積大量黑色浮泥，伴隨出水SS升高和沼氣產(chǎn)量波動。這種現(xiàn)象直接影響COD去除效率，需通過系統(tǒng)性排查確定具體誘因?！ 〕梢蛩菰础 馀輮A帶是直接誘因，但本質(zhì)反映三大類問題： 污泥性狀異常：當污泥中絲狀菌過度繁殖形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，或產(chǎn)甲烷菌活性不足導致胞外聚合物(EPS)過量分泌時，污泥密度降低易被氣泡攜帶上浮 工況參數(shù)失衡：進水COD負荷超過6kg/(m3·d)時產(chǎn)氣速率劇增，或溫度驟降至25℃以下導致氣泡黏附性增強 設(shè)備結(jié)構(gòu)缺陷：三相分離器傾角小于45°會降低氣液分離效率，布水系統(tǒng)堵塞造成局部短流也會加劇污泥夾帶 處置方案 對于已發(fā)生污泥上浮的厭氧塔，建議分階段實施： 應急控制 立即降低進水負荷至設(shè)計值的30%-50%，通過回流泵將浮泥重新打入反應區(qū)。調(diào)整pH至6.8-7.2范圍，必要時投加5-10mg/L的鐵鹽改善污泥絮
在污水處理領(lǐng)域，厭氧塔如同精密的生物反應器，其核心菌群對pH值變化極為敏感。當系統(tǒng)酸堿度偏離6.8-7.5這個黃金區(qū)間時，甲烷菌活性就會明顯減弱，就像高原地區(qū)開水無法達到平地的沸點。這種微妙平衡的打破，往往源于進水有機物負荷突變、碳酸鹽緩沖能力不足或揮發(fā)性脂肪酸堆積等常見誘因?！ ☆A警機制的建立 實時監(jiān)測系統(tǒng)是維持穩(wěn)定的防線。建議在厭氧塔的進水口、反應區(qū)及出水口布置三組pH探頭，形成動態(tài)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。當任意點位數(shù)值持續(xù)兩小時超出7.2±0.3范圍，系統(tǒng)應當自動觸發(fā)警報。值得注意的是，單純依賴pH計讀數(shù)可能產(chǎn)生誤判，需要結(jié)合揮發(fā)性脂肪酸(VFA)與堿度(ALK)的比值來交叉驗證，這個比值維持在0.3-0.4之間較為理想?！ 【彌_體系的智慧調(diào)控 碳酸氫鈉作為天然的pH調(diào)節(jié)劑，其投加量需遵循"少量多次"原則。每立方米污水每次添加量不宜超過200克，間隔時間控制在4小時以上
制藥車間日夜運轉(zhuǎn)的同時，大量帶有復雜化學成分的廢水也隨之產(chǎn)生。這些廢水若直接排放，可能對環(huán)境造成長期影響。而厭氧塔技術(shù)的引入，正逐漸成為藥企實現(xiàn)環(huán)保達標與成本平衡的務實選擇?！ ∨c傳統(tǒng)處理方式相比，厭氧塔更像一個"微生物發(fā)電站"。當制藥廢水進入塔內(nèi)，特殊的厭氧菌群會在無氧環(huán)境下分解有機物，將其轉(zhuǎn)化為沼氣——這個過程既減少了污染物，又回收了能源。某中型抗生素企業(yè)實際運行數(shù)據(jù)顯示，采用兩級厭氧塔組合工藝后，廢水化學需氧量(COD)去除率穩(wěn)定維持在較高水平，日均沼氣產(chǎn)量足夠供應廠區(qū)熱水系統(tǒng)?！ ∵@種技術(shù)的適應性尤其適合制藥行業(yè)的特點。無論是發(fā)酵類廢水中的殘余抗生素，還是合成制藥產(chǎn)生的有機溶劑，厭氧菌群都能通過逐步馴化建立針對性處理能力。值得注意的是，溫度控制是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。保持35℃左右的中溫環(huán)境，就像為微生物創(chuàng)造舒適的"工作間"，能顯著提升處理效率。
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