污泥微膨胀技术在污水中的应用

陈黎明

（海南锐博科技有限公司 海南海口 570203）

污泥微膨胀技术在污水中的应用

陈黎明

（海南锐博科技有限公司 海南海口 570203）

污泥微膨胀技术的应用，主要是通过控制工艺中溶解氧的浓度，并且对其它工艺运行参数进行适当的调节，以使得SVI稳定维持在150～220mL/g，便可达到污泥微膨胀状态。本文首先分析了污泥膨胀的影响因素，其次对污泥微膨胀技术在污水处理中的应用效果进行了一定的阐述，最后研究了污泥微膨胀技术在污水中的具体应用，以供参考。

污水处理；污泥微膨胀；应用

1 引言

污水处理厂通常采用活性污泥法处理污水，但容易出现污泥膨胀问题，相应的出水效果与处理能耗受到一定影响。通过污泥微膨胀技术的应用，能够有效除碳、脱氮、除磷、降低出水SS，且还能够节约能耗，大大的提升了污水的处理效益。

2 污泥膨胀的影响因素

2.1 污泥丝状膨胀的影响因素

2.1.1 来水水质因素

来水水质是导致污泥膨胀问题发生的主要因素之一，主要包含污水陈腐、营养元素缺失、有毒物质偏高等。如果污水中所含有的溶解性碳水化合物偏高，就会发生由浮游球衣细菌导致的丝状膨胀。如果污水中含有的硫化物偏高，就会发生由硫细菌导致的丝状膨胀。由于受到来水水质的影响，微生物无法得到充分的利用，所吸收的营养元素便会转化为多聚糖类胞外贮存物，是一种高度亲水性化合物，极容易结合水，从而对污泥的沉降性能造成影响。

2.1.2 环境因素

污水的水温与pH值也会对污泥膨胀造成一定的影响。大多数情况下，当温度为15～30℃时，较适合活性污泥中微生物的生长，如果温度过于低，将会导致微生物活性不足，从而加快细胞中生物化学反应速率与生长速率。当污水的温度每升高10℃，生化反应速率将会增加1倍，且细胞中的蛋白质、核酸等重要的组成部分对外界温度变化的敏感度也会提高。如果温度过于高，将会对其造成不可逆性的破坏。此外，pH值的高低也会对外酶、细胞内酶的活性造成直接的影响，且还会影响到微生物吸收营养物质。在动态的微生态系统中，活性污泥中不同属性微生物对pH值的适用范围也存在一定的差异，当pH值为6～8时，较适宜菌胶团菌的生长，当pH值为5～6.5时，适合丝状菌生长，而当pH值≤5时，较容易引发丝状菌膨胀。

2.1.3 运转条件因素

所谓运转条件，即为曝气池的负荷与溶解氧浓度，也会影响到污泥膨胀。如果污泥的负荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或者是污泥龄长，传统活性污泥超过7d时，将会导致污泥膨胀问题的发生。在处理过程中，如果冲击负荷发生变化，或者是冲击负荷过大，将会打破原体系中的正常生态系统，丝状菌容易占据优势，将会引发污泥膨胀。此外，曝气池中的DO值是一个重要的控制参数，如果DO浓度过低，将会预制大多数好氧菌的生长繁殖，并且还会加快丝状菌的生长繁殖，进而引发污泥膨胀。

2.2 污泥非丝状膨胀的影响因素

如果污水的水温过高，但污泥的负荷过低，较容易引发非丝状菌性膨胀。如果微生物的负荷较高，再加上水温过低，微生物活性不足，细菌无法及时的消化所吸收的大量营养物，便会导致大量高粘性多糖类物质积贮，活性污泥的表面附着水大幅增加，污泥体积指数偏高，从而引发污泥膨胀。

3 污泥微膨胀技术在污水处理中的应用效果

3.1 COD、SS去除效果

如果系统处于溶解氧浓度较低的情况，由于丝状菌具有更强的利用溶解氧与有机物的能力，使其可以较少因溶解氧浓度的降低而引起的处理效果变差的负面影响。通过运行SBR工艺可以发现，随着系统反应时间的逐渐延长，污泥膨胀前后的出水COD去除效果越接近。在A/O工艺运行试验中，即使在低溶解氧浓度的情况下，COD的去除效果依旧存在上升的现象，这是因为在污泥微膨胀状态下，丝状菌在系统内不断增殖，使得处理系统具有较强的降解低浓度底物能力。

污泥微膨胀过程中，处理系统活性污泥SVI值与二次沉淀池出水SS浓度呈较明显的负相关关系，即为随着污泥SVI维持在微膨胀状态，二次沉淀池出水SS浓度随之降低，主要原因在于：当丝状菌的数量保持在适宜程度时，丝状菌所形成的污泥絮体网状结构会在二次沉淀池泥水分离过程中对出水水流发挥过滤作用，可以较好地吸附和截流出水中的细小颗粒物和游离细菌，并且还能够使得污泥的沉降性能保持良好的状态，从而获得良好的出水水质。

3.2 脱氮除磷效果

通过相关研究结果可知，在污泥微膨胀系统中，当溶解氧处于较低水平时，系统依旧有能力维持良好的硝化效果，并且还可达到NO2-N的积累，从而实现短程硝化。上述现象的主要原因在于：如果反硝化过程效率受到影响，往往会使得硝化过程中NO3-N积累，从而进一步抑制反硝化过程，而短程硝化可直接将产物NO2-N提供为反硝化过程的底物，避免了上述因素的不良影响。在相同的系统条件下进行硝化和反硝化过程，可降低系统的操作难度，提升整体脱氮效果，节省投资。

通常情况下，低的溶解氧水平有利于厌氧阶段微生物的释磷过程，但不利于好氧阶段微生物的吸磷过程。但已有试验研究表明，维持好氧阶段在低溶解氧（1mg/L左右）下运行，不仅不会影响好氧微生物的吸磷过程，还会使得厌氧微生物的释磷效果提高，从而进一步节约曝气能耗。相关研究人员发现，在低溶解氧条件下运行的SBR系统中，聚磷菌可得到富集，且释磷、吸磷现象明显。

3.3 节能分析

就当前情况来看，污水处理厂供氧所耗费的电能费用大约占据其运行费用的50～60%。通过相关研究结果可知，由于短程硝化节约了从NO2-N向NO3-N转化过程中的曝气量，且低溶解氧水平有利于吸磷释磷效果，所以能够较好的节约曝气能耗。通过相关试验可得，溶解氧的平均浓度为0.73mg/L时，曝气量平均为8L/h，与溶解氧浓度为2mg/L、曝气量为15L/h相比，曝气量节省了46.7%。因此，在低溶解氧微膨胀运行状态下，可以较好节约动力费用。

4 污泥微膨胀技术在污水处理中的具体应用

4.1 项目概况

某小区废水来源于23家印染企业的生产废水与一个住宅小区的生活污水，主要采用集中处理的方式进行废水的处理工作，废水经过调节池混合之后，CODCr质量浓度往往处于800～1000mg/L，BOD5质量浓度处于200～300mg/L范围内。污水处理厂所采用的工艺为：调节水解池+初沉池+活性污泥法（图1）+二沉+混凝沉淀。其中，活性污泥法主要采用推流式，正式运行之后，污泥指数常年超过150mL/g，运行初期阶段，常常由于污泥过度膨胀影响出水水质。通过长期避免污泥膨胀实践情况发现：将SVI控制在160～260mL/g，往往不会引发污泥流失问题，且出水清澈，悬浮物非常少，即为污泥丝状菌微膨胀。

图1 活性污泥法示意图

4.2 避免污泥过度膨胀的控制措施

4.2.1 增大剩余污泥的排放量

如果SVI出现了升高的情况，增大剩余污泥的排放量，缩短污泥泥龄（SRT），可加快污泥更新速度。由于剩余污泥的排放量，好氧池内的MLSS会出现降低的现象，进而导致污泥负荷增大，有利于菌胶团的生长，但SVI值会出现明显降低的情况，在一定程度上抑制污泥膨胀。通过镜检观察可知，工艺调整之后，丝状菌的数量在活性污泥中不再占据主要地位。

4.2.2 投加次氯酸钠

如果其他方式无法对丝状菌过度膨胀进行有效的控制，此时可在好氧池内投加有效氯质量分数为10%的次氯酸钠（NaClO），对于具体的投加比例，可根据相关实验结果确定，部分研究人员在某污水处理厂中投加了0.5～1.0mg/L的次氯酸钠，可有效控制丝状菌的膨胀。同时，在投加了适宜量的次氯酸钠（NaClO）之后，SV30不断下降，一段时间之后，其保持在相对稳定的较低水平，出水CODCr质量浓度逐渐升高，但没有超过排放标准。

4.2.3 在好氧池出水处投加絮凝剂

为了避免二沉出水漂泥问题的发生，对出水水质造成影响，可在好氧池出水部位投加混凝剂，以改善污泥沉降性能，此时可选用聚合氯化铝（PAC）、聚合氯化铁（PFC）、三氯化铁（FeCl3）和聚丙烯酰胺（PAM）等混凝剂，以混凝的沉淀作用提升污泥的沉降性能，从而有效控制污泥过度膨胀的问题。

5 结语

综上所述，污泥膨胀是一项较为复杂的系统问题，影响污泥膨胀的因素有许多，不容易区分，再加上活性污泥的微生物往往由多种微生物群体构成，活性污泥通过生物化学反应，可降解底物，受到污水水质条件、运行条件与环境的影响，从而增加污泥膨胀控制的难度。对此，必须增强对污泥膨胀问题的重视程度，对其进行全面系统的研究，针对不同的影响因素与发生机制，采取相应的污泥膨胀技术，以保证出水达标，提升污水处理效率与回收利用率。

[1]丘玲玲.环保工程中污泥微膨胀技术管理分析[J].环境与生活，2014（22）：179.

[2]肖晶晶，牛奕娜，陈曦，等.污水处理中的污泥源头减量技术研究及应用进展[J].环境与发展，2013（29）：66～70.

[3]张红，鲍建国，赵元超，等.低氧污泥微膨胀在间歇式循环上流污泥床的应用[J].安全与环境工程，2013（20）：75～80.

X703

A

1004-7344（2016）32-0151-02

2016-10-31

陈黎明（1986-），男，助理工程师，本科，主要从事环保、污水处理工作。