活性污泥的驯化培养及冲击负荷的影响

万家秀

摘要：笔者将柳沟河污水在试验反应器内曝气，接种雁儿湾污水处理厂二沉池污泥，并通过控制环境条件驯化培养活性污泥，在此过程中， 通过指标参数和微生物镜检，分析污泥培养过程中污泥特性的变化规律及污水处理效果，并通改变曝气周期调整负荷，研究负荷变化对活性污泥性能、菌胶团及出水水质的影响。

关键词：活性污泥，MLSS，SV30，SVI

一、引言

在全国城市化进程加快的大趋势下，兰州市也快速发展起来，随之而来的是城市环境污染末端治理问题，本课题选用作为兰州市东大门的榆中县，区域范围内的柳沟河污水驯化培养活性污泥进行研究。

我国运行或是在建的城市污水处理厂80%以上是活性污泥法，但污泥异常一直是一个很难彻底解决的问题，典型的有污泥膨胀和污泥老化解体现象，关于污泥膨胀的原因，首先是法国人Donalaso在1932年发现了污泥中存在丝状菌引起的，目前污水处理厂最突出常见的污泥异常问题就是丝状菌导致的膨胀，再者污泥恶化的问题也可能是不合理的负荷条件、水质环境变化等引起的。因为活性污泥核心部分微生物具有生长变化的未知规律及复杂性， 所以人为定向控制活性污泥有较大难度。对于活性污泥微生物絮体形成的机理国内外有很多假说，从总的思路上分析有两条基本的线索，其一是从环境工艺着手研究，认为细菌表面存在或缺乏某种物理化学条件，活性污泥微生物絮进而形成；其二从微生物相的相互竞争入手研究，认为存在某种特定菌种，如丝状茵的大量出现引起污泥膨胀中，在这两条线索下进行研究都取得了一定的成果，首先为控制污泥恶化Chudoba在1973年提出了KST理论（动力学选择）和生物选择器的概念；再者如何鉴别丝状菌，成为控制污泥膨胀的依据，Eikelboom在1975年系统地总结了一套丝状微生物的分类及鉴别方法。但是无论是哪条思路，并没有形成具有普遍意义的理论，所以本項目进行活性污泥驯化培养运行过程的微生物种群的变化规律及冲击负荷对其影响的实验研究具有一定的意义。

二、研究过程

（一）活性污泥培养及驯化步骤

活性污泥可以通过一定的方法培养与驯化出来，并且常用方法有接种培养法、同步培养和异步培养。就培养过程进水方式又可分为连续培养和间歇培养，本项实验选择接种法间歇培养，首先使用筛网将所取柳沟河污水段采样点混合液，进行简单过滤，用以去除污水中较大固体颗粒和漂浮物，按一定比例进行稀释后加入反应器里并接种污泥，接种污泥取自兰州市雁儿湾污水处理厂（氧化沟工艺COD在400-600mg/LMLSS在5000mg/L左右）二沉池。一般情况下种泥的量控制在稀释后使混合液污泥浓度在0.5g/L以上，本项试验接种污泥浓度为10-12g/L，接种500ml种泥于5L的反应器内进行曝气。

首次驯化采用1∶3的比例稀释水样，曝气12小时后静置，监测数据显示污泥浓度值略有减少，经分析微生物已进入停滞期，第2天进水采用1∶2的比例稀释水样，曝气时间维持在12小时，在曝气近8小时时，可以观察到变形虫、漫游虫，第3天进水采用1∶1的比例稀释水样，监测数据显示污泥浓度值逐渐回升，证明活性污泥已开始适应污水，且两监测DO均在6mg/L以上，所以第3天调整曝气时间为8小时，第4、5天采用原水样不稀释进水，曝气时间仍为8小时，第6、7天进原水样，曝气改为6小时，第8天进原水样，曝气改为3小时，第9、10天恢复曝气时间为6小时。在此过程每曝气完毕后静置沉淀1-1.5 h ，排出池内约1/5的上层废水，进行MLSS、SV30、SVI、COD指标监测，并在每次曝气中间时段，取混合液一滴，制成活性污泥压片标本，使用显微镜进行微生物镜检，观察污泥的驯化培养状态。

（二）试验分析

第一天由于接种污泥对反应器的进水水质、运行方式等不适应，污泥的沉降性能不是很好，出现污泥流失现象，由于出现大量松散的污泥絮体在滗水过程漂出反应器，第2天污泥基本适应污水水质，污泥量及沉降性能都有所提高，第3天调整进水稀释比例及降低曝气时间，改变周期，增加了污泥负荷，净化后出水较前两天略混浊，分析由于从曝气时间及有机负荷两个方面同时改变增加负荷，在较低的MLSS情况下，过大曝气量导致活性污泥的沉降性和絮凝性下降，第4、5天发现活性污泥颜色呈棕黄色，整体沉降速度较快，上清液中悬浮了较多不易下沉的小污泥颗粒，间隙水清澈；分析原因由于系统处于低负荷运行，即使进水负荷与前期差不多，但是3月中旬气温已达20度左右加之室内仍有暖气供应。虽然COD去除率仍然维持在92%左右，但是维持这种情况有可能是污泥中细菌因缺乏营养而被迫大量减少，使实际的食料与微生物量暂时得以平衡，但是沉淀出水含有细碎颗粒影响出水水质，根据分析在从第6天开始时调整曝气时间，改变周期后，静置沉淀水质较前一天澄清，第7天时污泥性能逐渐转好，为了试验冲击负荷对活性污泥的影响增加负荷，第8天进水后污泥颜色明显加深，随着提高曝气时间，改变周期，降低负荷运行两天后效果明显好转。

在培养污泥的过程中，监测的SV30和MLSS随时间的变化情况，从第4天开始监测COD的去除率达90%以上，但第8天增加负荷COD去除率下降到50%以下，进水COD在610-430mg/L，接种反应器内污泥浓度为1200 mg/L左右。

数据显示无论接种污泥是哪个时期的，在驯化过程都会历经4个周期，第一天污泥浓度略有下降，进入停滞期，第二天污泥已逐步适应开始增长，第三天增长幅度最大进入对数增长时期，第四天污泥进入稳定期。从SVI值的变化也可以判断出污泥逐渐趋于稳定，当到第5天时SVI=49，判断污泥有老化现象，进行部分排泥，并且调整曝气，增加负荷，污泥性能逐渐恢复第6天SVI恢复至54。

污泥恢复后继续调整负荷，测试活性污泥对冲击负荷的适应性，MLSS下降至2700mg/L，SVI值为147，进而判断污泥有膨胀现象，COD去除率下降至47%，之后减小负荷在3-4个周期后污泥逐渐恢复，污泥浓度上升3202 mg/L，COD去除率升至85.3%。

（三）污泥形态的观察

制作污泥不同时期的水压片，通过显微镜对污泥进行观察形态并记录。培养前期镜检时观察到污泥絮粒大、边缘清晰、结构紧实，两个周期进水负荷较小，污泥适应快，培养后期钟虫成为优势，证明污泥培养成熟，但是在第5天镜检时观察到较多数量的鞭毛虫和游仆虫，一般污泥老化时会大量出现，采取排泥及增加负荷后，污泥镜检游仆虫数量减小，并且观察到累枝虫，人为增加负荷后在第8天观察到游动型纤毛虫及较多数量的线虫，前者出现预示出水水质变差，线虫一般在较低DO环境生长，如果线虫增多可以考虑进行溶解氧监测。减小负荷后第3个周期就观察到钟虫，证明污泥已经恢复。

三、结论

○1无论接种污泥是哪个时期的，都会历经停滞期，对数期，稳定期及衰亡期。

○2较高的环境温度可以增加污泥的增长速度，就需要调整泥龄，如果按照原泥龄运行，那么污泥容易老化。

○3若污泥颜色呈棕黄色，整体沉降速度较快，上清液中悬浮了较多不易下沉的小污泥颗粒，间隙水清澈，且监测SVI偏低，微生物镜检观察到较多数量的鞭毛虫和游仆虫，预示污泥老化，需要马上进行运行参数调整。

○4人为增大负荷，微生物镜检发现很多线虫，但是菌胶团仍然存在，由于菌胶团较强的抗性，减小负荷后3-4个周期便可恢复，COD去除率升至85.3%。

○5改变运行周期，那么处理的有机负荷就会增加，一定程度上使得溶解氧降低，此时会出现大量线虫，增加曝气后线虫减少。

○6当增加负荷后一个周期内就出现大量线虫，从SVI值判断，污泥有膨胀现象，大约经历3-4个周期恢复正常，对于污泥膨胀短时间内就可发生，恢复过程相对要长，因此對于污水处理厂，一定要控制好污泥负荷及溶解氧，防止污泥膨胀。

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