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XX 高碑店污水处理厂污泥膨胀的控制 摘要：伴随着活性污泥工艺的产生，污泥膨胀问题一直是 运转管理中烦忧人们的最大难题之一。在污水处理比较普 及的西方发达国家，象荷兰、德国、英国、美国，有 30%50%的污水处理厂都发生过不同程度的污泥膨胀问题。 在我国污水处理起步较早的上海，几乎所有的城市污水处 理厂和一些工业废水处理厂都存在一定程度的丝状菌膨胀 问题。 自从 1914 年 Aldern 和 Lockett 首次发明活性污泥法 处理污水技术之后，到今天的七、八十年中，活性污泥工 艺由于其处理出水水质好，工艺比较稳妥可靠，而且人们 在长期的实践中，在设计和运行管理等方面也积累了丰富 的经验，因此，活性污泥法得到广泛的应用。长期以来， 它是各种废水处理，特别是城市污水处理工艺的主流。 但是伴随着活性污泥工艺的产生，污泥膨胀问题一直 是运转管理中烦忧人们的最大难题之一。在污水处理比较 普及的西方发达国家，象荷兰、德国、英国、美国，有 30%50%的污水处理厂都发生过不同程度的污泥膨胀问题。 在我国污水处理起步较早的上海，几乎所有的城市污水处 理厂和一些工业废水处理厂都存在一定程度的丝状菌膨胀 问题。 概况 XX 高碑店污水处理厂一期工程于九三年底建成并投入 运行，设计处理能力 50 万吨/日，设计工艺为传统活性污 泥法。从试运行到正式运行，处理水量逐年增加，从 94 年 的日均处理污水 25 万吨至现在的日均处理污水 50 万吨， 工艺运行一直比较稳定，出水水质达标，取得了良好的环 境效益和社会效益。 高碑店污水处理厂虽然处理工艺比较成熟，但由于是 一个大型污水处理厂，所以对工艺运行控制的要求就非常 高，容易出现这样或那样的问题，处理这些问题的过程， 正是我们提高运行管理水平的过程，同时这些经验也能对 其它污水处理厂的运行起到参考作用。九八年二月中旬， 高碑店污水厂发生了污泥膨胀现象，一发现问题，我们采 到了相应措施，至四月下旬完全恢复正常。下面我们就此 次出现的污泥膨胀问题的成因研究以及控制过程作一报告， 以供参考。 污泥膨胀前运行状况 污泥膨胀是由于活性污泥中丝状菌异常增殖造成的， 而丝状菌的增殖需要一个过程，同时由于该厂规模大，抗 冲击能力强，发生污泥膨胀不是短期内就能形成的，会有 一个较长时间的积累，所以，我们有必要对污泥膨胀前的 一个月时间段运行状况作一回顾。 3.1 进水状况 来水构成： 高碑店污水厂上游来水包括生活废水及东郊化工厂、 酒精厂等工业废水，二者比例基本为 1：1，即各占 50%。 经环保部门测定，水中重金属等有毒物质低于国家标准。 来水水量： 高碑店污水厂上游污水收集管网收集到的污水总量据 测算为 80 万吨/日，由于高污厂一期工程日处理能力仅为 50 万吨，故处理水量能稳定在 50 万吨/日，多余污水由上 游溢流口排放。 BOD5 值： 从图 1 看到，曝气池进水 BOD5 在 98 年 1 月份普遍偏 低，基本上处于 100mg/l 以下，特别是从下旬开始，处于 明显的下降趋势，最低曾达 40mg/l。 水温： 基本保持稳定在 1415之间。 PH 值： 保持在 7.5 左右。 3.2 曝气池参数 污泥浓度： 从图 2 看到，1 月份污泥浓度处在较高的水平，维持在 XXmg/l 左右，从 1 月下旬到 2 月下旬呈现快速升高的趋势， 最高达 3500mg/l 以上。 污泥负荷： 从图 3 看，从 1 月中、下旬开始，至 2 月上旬这段时 间，污泥负荷呈下降趋势，基本都在 0.1kgBOD5/kgMLSS.d 以下，最低曾达到 0.05kgBOD5/kgMLSS.d。 污泥龄： 从图 4 看 1 月中旬到 1 月底，污泥龄基本保持在 9 天 左右，泥龄过长，表明污泥已部分老化，抗冲击能力差。 污泥膨胀成因及性质分析 5.1 污泥膨胀产生的研究理论 一般研究理论认为污泥膨胀的产生主要受以下三方面 的因素影响。 来水水质因素主要包括： 污水陈腐 营养物缺乏，不能维持 BOD5NP10051 的比 例关系 有毒物质偏高 环境因素主要包括： 流量变化大，产生较大冲击负荷 PH 值偏低 水温适宜 2530之间 运转条件因素主要包括： 污泥负荷偏低，一般小于 0.15KgBOD5/kgMLSS.d 低溶解氧，小于 1mg/l 污泥龄长，传统活性污泥龄超过 7 天 5.2 污泥膨胀中丝状菌种类及性质 不同条件下膨胀污泥中占优势的丝状菌类群 有关研究列出下表： 常见丝状菌性质 关于诺卡氏菌 有关研究表明，诺卡氏菌是丝状菌的一种，是形成生 物泡沫的主要原因，它具有极强的疏水性，很难清除和被 机械破碎，经常出现在二沉池表面。 5.3 高碑店污水厂此次污泥膨胀成因及性质 由微生物镜检可知，高碑店污水厂此次污泥膨胀属丝 状菌膨胀而不是非丝菌膨胀。 由各种图表可知，此次膨胀是因来水营养物缺乏，进 而导致污泥负荷偏低，污泥龄过长，正常微生物食料缺乏， 缺少活性，而丝状菌过度繁殖造成的。 结合微生物镜检及二沉池表象，根据研究资料，我们 认为，此次污泥膨胀中丝状菌类型主要为 0041 型菌及诺卡 氏菌两种。 根据丝状菌菌丝中度，我们认为此次污泥膨胀属中度 膨胀。 控制措施及变化过程 6.1 控制措施 通过分析，我们认为此次污泥膨胀主要是由于污泥负 荷偏低引起的中度丝状菌膨胀，考虑到加药可能产生的副 作用，决定通过调整工艺运行参数，重点加强对曝气池的 管理，来改善污泥状况。从 2 月 10 日开始我们采取了以下 措施： 缩短污泥龄 主要是通过加大剩余污泥排放量来实现，由原来的每 天排 6000 立方米加大到 13000 立方米，回流比仍控制在 70%， 使污泥龄由 9 天左右缩短到 3 天左右，从而加快活性污泥 更新速度。 提高污泥负荷 由于加大了剩余污泥排放量，必然降低曝气池污泥浓 度，由原来的 XXmg/l 左右，降到 1200mg/l 左右，从而有 效地提高了污泥负荷，从原来的 0.1KgBOD5/kgMLSS.d 以下， 提高到 0.2KgBOD5/kgMLSS.d 以上。 降低溶解氧 主要方法是从原来 1500m3/min 的供气量调整至 1000m3/min 的供气量，使溶解氧由原来的 4mg/l 降至 2mg/l 左右，为活性污泥创造有利的生存环境。 6.2 采取控制措施后变化过程 这里首先需要说明的是进水状况从各种数据来看，基 本保持稳定，这也就保证了控制措施的稳定性，下面就分 析一下主要参数的变化过程。 污泥浓度变化： 从 2 月 10 日开始控制，到 3 月 3 日，历时 3 周左右， 使污泥浓度由原来的 3500mg/l 左右降至 10001500mg/l 之间，并一直保持此值。 污泥负荷变化： 在开始控制的前 3 周左右的时间里，污泥负荷并没有 明显的变化，从第四周开始有明显的上升趋势，从 0.1KgBOD5/kgMLSS.d 逐步上升到 0.3KgBOD5/kgMLSS.d 左右， 但由于 4 月 4 日至 10 日，二系列初沉池进行维护，而使二 系列停止进水，至使污泥负荷有所反复，但总的趋势是上 升的，并在 0.20.3KgBOD5/kgMLSS.d 之间。 污泥龄变化趋势： 从 2 月 10 日3 月 5 日污泥一直控制在 3 天左右，从 3 月 6 日以后，由于设备、设施维修等原因，泥龄变化幅度 较大，但基本保持在 34.5 天之间。 溶解氧变化： 缺氧段溶解氧在 1 月份普遍偏高达 0.4mg/l 以上，在 污泥发生膨胀后由于池面漂浮大量污泥，至使无法测定溶 解氧值，在恢复后基本在 0.2mg/l 以下。好氧段溶解氧在 1 月份也普遍偏高，达 4mg/l 左右。在控制期变化幅度较大， 主要是受鼓风机运行状态不稳，故而延长了控制时间，在 稳定后基本保持在 23mg/l 之间。 沉降比变化： 从 1 月下旬开始，污泥沉降比从最低的 11%开始，呈反 复上升趋势，到 3 月下旬达到最高 30%左右，之后呈现逐级 回落，最后稳定在 10%3mg/l 之间。 污泥指数变化： 污泥指数的变化趋势非常清晰，从 1 月开始，就运行 在缓慢的上升通道中，至 3 月中旬，也就是污泥膨胀高峰 期，污泥指数发生了突然上扬到 300 以上，之后随着控制 措施的作用，呈现缓慢下降趋势，至正常时保持在 100 左 右。 微生物相变化： 从 2 月 9 日，对曝气池末端混合液进行微生物观察时， 所有的絮凝体上都有菌丝，但密度较低 从 2 月 12 日3 月 2 日，所有絮凝体上都有菌丝，密 度中度，并且菌丝之间有较多相互交织，菌丝较长 50200um，菌丝上附着物较多，并有较多游离的菌丝，并 且其它类型指示微生物极少，仅观察到轮虫、盾纤虫、偶 尔有少量的钟虫，污泥结构较差。 从 3 月 3 日3 月 8 日，丝状菌丰度降低，菌丝也变短， 其中菌丝上有大量的附着物，并有较多的管叶虫、斜管虫， 污泥结构较差；3 月 15 日微生物相观察时，指示微生物明 显减少，絮凝体中菌丝又明显增多、增长。3 月 16 日3 月 24 日所有絮凝体上都有菌丝，密度偏高，较多的交织成 网，菌丝上附着物较少，3 月 25 日4 月 3 日，微生物相 无明显变化，丝状菌密度中等，污泥的沉降性较差，4 月 104 月 13 日，丝状菌丰度逐步下降，结构一般，有较多 的毛虫类微生物出现，4 月 17 日絮体上的菌丝变短，且密 度极低。基本上恢复正常，钟虫类微生物增多，结构较好， 污泥的沉降性能好。 曝气池、二沉池池面变化及二沉出水水质： 从 2 月 9 日3 月 2 日，曝气池有大量暗褐色泡沫，不 易破碎，易堆积，表明污泥膨胀仍在惯性发生，至 3 月 3 日时，暗褐色泡沫明显减少，这与曝气池 MLSS 降低有直接 关系。在膨胀过程中，二沉池面上有大量的片状污泥上浮， 由于二沉池是中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，在出 水堰板前有浮渣挡圈，阻止上浮污泥随水流失，上浮污泥 给人工清除。 除 3 月 14 日、15 日、16 日及 3 月 22 日、23 日这几天 出水 SS30mg/l，这与 DO 过低有直接关系，其它出水水质 SS 为 21.029.0mg/l，BOD 为 1020mg/l。 结论 7.1 污泥膨胀的提前判断 通过对各种趋势的分析，我们认为有两个参数对于污 泥膨胀发生趋势的提前判断非常重要：一个就是污泥负荷 是否连续两周以上时间维持在 0.1KgBOD5/kgMLSS.d 以下， 另一个就是污泥指数是否连续两周以上保持上升趋势，两 者要同时参考，若同时发生，基本就可判断污泥膨胀将要 发生的趋势，应立刻采取控制措施。 7.2 控制污泥膨胀的时间 控制措施产生作用的时间 从 2 月 10 日我们开始采取控制措施后，污泥膨胀仍惯 性发展，到 3 月 6 日达到顶峰，期间为 27 天，然后开始转 好，因此我们认为对污泥膨胀的控制措施不会立刻见到效 果，而是有一定滞后期，该滞后期为污泥龄的 3 倍时间。 从开始控制到完全恢复正常的时间 在本次控制过程中，由于设施维护导致 3 月 6 日9 日 二系列停止进水 4 天，4 月 3 日9 日二系列停止进水 6 天， 同时，由于鼓风机系统故障频繁试机，使 3 月 19 日25 日 这段时间供气不稳定，造成各项指标有所反复。从 2 月 10 日开始采取控制措施到 4 月 20 日完全恢复，实际共用了 10 周左右时间，从 3 月 6 日开始至 4 月 10 日这段时间是由于 设备、设施维修及故障等原因造成的控制反复，如整个系 统运行连续稳定，那么这段时间中不稳定时