什么是非絲狀菌膨脹？如何控制？
2021-07-29 10:04 來源：環(huán)保工程師 作者： 分享：
非絲狀菌膨脹，顧名思義不是絲狀菌過量繁殖導(dǎo)致的膨脹，但是膨脹表現(xiàn)卻和絲狀菌膨脹的情形差不多，都具有沉淀性能嚴(yán)重下降，二沉池跑泥嚴(yán)重，SV最高可達(dá)90%。
非絲狀菌膨脹是由于菌膠團(tuán)細(xì)菌本身生理活動異常，導(dǎo)致活性污泥沉降性能惡化的現(xiàn)象，可分為兩種。第一種非絲狀菌膨脹是由于進(jìn)水口含有大量的溶解性糖類有機(jī)物，使污泥負(fù)荷F/M太高，而進(jìn)水中又缺乏足夠的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)或混合液內(nèi)溶解氧含量太低。高F/M時，細(xì)菌會很快把大量的有機(jī)物吸入體內(nèi)，而由于缺乏N、P或DO,就不能在體內(nèi)進(jìn)行正常的分解代謝，此時細(xì)菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質(zhì)。
這些多聚糖類物質(zhì)由于分子中含有很多羥基而具有較強的親水性，使活性污泥的結(jié)合水高達(dá)400%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于100%左右的正常水平。結(jié)果使活性污泥呈黏性的凝膠狀，在二沉池內(nèi)無法進(jìn)行有效的泥水分離及濃縮，因此這種污泥膨脹有時又稱為黏性膨脹。第二種非絲狀菌膨脹是由于進(jìn)水中含有大量的有毒物質(zhì)，導(dǎo)致活性污泥中毒，使細(xì)菌不能分泌出足夠的黏性物質(zhì)，形不成絮體，因此也無法在二沉池進(jìn)行有效的泥水分離及濃縮。這種污泥膨脹有時又稱為非黏性膨脹或離散性膨脹。我公司是煤化工廢水，采用了二級AO脫氮工藝，平常在A池中投加甲醇作為碳源，甲醇存放在容積1立方的藥劑桶內(nèi)，晚上藥劑桶底部閥門脫落，大量甲醇進(jìn)入系統(tǒng)，現(xiàn)在曝氣池有很多泡沫，如圖，SV漲到90以上，二沉池出水帶泥，而且出水COD和氨氮超標(biāo)。（更多案例請到污托邦社區(qū)交流）該案例發(fā)生在樓主的公司，甲醇儲罐是臨時拖來的藥劑桶，底部排放閥人為改造了一下，導(dǎo)致不牢固脫落，大量甲醇進(jìn)入系統(tǒng)，甲醇在A池消耗不了進(jìn)入曝氣池，導(dǎo)致非絲膨脹，異養(yǎng)菌代謝不了的碳源，隨著推流排出系統(tǒng)，導(dǎo)致COD升高，細(xì)菌分泌在水中粘性多糖在曝氣的作用下形成堆積性泡沫，因為異養(yǎng)菌的大量繁殖爭奪氧氣，使硝化反應(yīng)受到影響，導(dǎo)致出水氨氮升高。該案例著重講一下高負(fù)荷非絲狀菌膨脹時產(chǎn)生的泡沫的形態(tài)，因為此形態(tài)更能直觀的判斷，通過其形態(tài)就可以判斷系統(tǒng)出現(xiàn)的問題，這就是中醫(yī)“望聞問切”中的望！
a. 顏色：正常健康的系統(tǒng)沖擊性泡沫的顏色為亮白色，但是如果之前系統(tǒng)污泥就部分解體，之前活性不強而解體的活性污泥會吸附在泡沫上，使泡沫帶顏色，所以說顏色不是判斷沖擊泡沫的要點！b. 體態(tài)：泡沫大小不一，泡沫粘性較大，大氣泡形狀一般被拉伸成橢圓狀，而氣泡不破，這是判斷沖擊性泡沫的關(guān)鍵點，也是和表面活性劑泡沫的不同之處！c. 堆積性：堆積性很好，最高可達(dá)一米以上，而且很輕，風(fēng)大會將其刮出池子。
采用城市污水負(fù)荷為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，溶解氧濃度1.0mg/L～2.0mg/L，污泥齡為20天的完全混合曝氣池(截面積1.0m2，高3.0m)。第一階段由于絲狀菌的過度增殖，SVI從280mL/g上升到800mL/g，污泥濃度下降至0.68g/L，二沉池中污泥不斷流失。
一般認(rèn)為在溶解氧為1.0mg/L～2.0mg/L條件下運行的曝氣池不會發(fā)生污泥膨脹，而試驗中溶解氧濃度一直維持在這一水平，仍然發(fā)生了污泥膨脹。在第二階段，從第16天提高溶解氧濃度至3.0mg/L～5.0mg/L(平均4mg/L)可以觀察到SVI很緩慢地逐漸下降，污泥濃度不斷上升，在大約25天后，污泥濃度逐漸回升到1.5g/L，這時SVI下降到300mL/g。一般污泥膨脹發(fā)生速度很快，只要2～3天，而膨脹污泥的恢復(fù)很緩慢，往往需要3倍泥齡以上的時間。在一個污泥齡的時間內(nèi)，觀察到污泥沉降性能的明顯改善。
在生產(chǎn)性曝氣池頭部加占總池容15%軟填料，與傳統(tǒng)工藝不加填料時的SVI對比。加設(shè)軟性填料系統(tǒng)總停留時間為4h，負(fù)荷在0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)之間。在曝氣池供氧充足的條件下(氣水比(3.7～5)∶1)，加填料可很好地控制膨脹現(xiàn)象。傳統(tǒng)曝氣池在相同條件下的運行，在后期停留時間延長1倍。負(fù)荷降低1倍，SVI仍在200mL/g ～500mL/g之間，遠(yuǎn)高于加填料系統(tǒng)(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來看，填料上附著生長的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對有機(jī)酸的去除率高達(dá)80%，對COD去除率為50%，H2S從3.67mg/L降至0.77mg/L。從而去除了絲狀菌的生長促進(jìn)因素，有利于絮狀菌的生長。
事實上，填料池也相當(dāng)一個選擇器，其將絲狀菌固著于填料上在第一個池子中選擇性地充分生長，但不進(jìn)入活性污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個池內(nèi)生長，從而避免了污泥膨脹的發(fā)生。其主要的作用是降低污水的有機(jī)負(fù)荷，菌膜的脫落是次要因素。對于有機(jī)負(fù)荷的降低，是從兩方面進(jìn)行，首先是對有機(jī)物的直接去除，這個作用在分設(shè)的填料池中最為明顯。其次是填料上生長的微生物量，增加了系統(tǒng)中總的生物量，從而降低了有機(jī)負(fù)荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡單，但缺點是增加了一定的投資，還有填料的更換問題。一般適宜小型污水處理廠使用，而大型污水處理廠一般不宜采用。
對城市污水在高負(fù)荷下進(jìn)行如下對比試驗，負(fù)荷同為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBO D5/(kgMLSS·d)，停留時間為4h，氣、水比為(3.4～5)∶1。在試驗中發(fā)現(xiàn)呈推流式曝氣的SVI要比同樣運轉(zhuǎn)條件下的完全混合曝氣池的高100左右。在試驗中氣、水比為3.5∶1的情況下，推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右，二沉池污泥面不斷上升，污泥溢流，發(fā)生污泥膨脹。強制排泥后，污泥濃度不斷下降。這時增加曝氣量之后，雖SVI略有下降，但由于污泥濃度恢復(fù)較慢。負(fù)荷比初始值要大的多，接近1.0kgBOD5/(kgMLSS·d)，SVI最終仍在350mL/g左右。
這個試驗不但說明了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用，同時說明曝氣池中實際 (微觀)的溶解氧濃度的不同對于膨脹的影響。在兩個池子停留時間、曝氣量、水質(zhì)、負(fù)荷等完全一致的情況下，產(chǎn)生差別的原因是由于推流式曝氣池首端的溶解氧濃度，在整個試驗期間里一直等于零。而在完全混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負(fù)荷的曝氣池的運轉(zhuǎn)中，推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因為當(dāng)污水中存在大量容易降解的物質(zhì)，使得曝氣池氧的利用速率加快。造成氧的供應(yīng)速率低于氧的利用速率，特別是在曝氣池頭部更加嚴(yán)重。
在這種情況下使氧成為限制因素，即使在曝氣池其它部位溶解氧濃度為1.0mg /L～2.0mg/L仍然發(fā)生膨脹。其原因在于首端負(fù)荷過高，嚴(yán)重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來爭奪氧氣，同時在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中直接吸取營養(yǎng)，比絮體本身中的菌膠團(tuán)菌有更高的生長速率，從而得到充分的增殖(充分伸展的絲狀菌阻礙了污泥的沉降)而造成了膨脹。從試驗結(jié)果來看，在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池) ，可以有效地控制污泥膨脹。
在以上研究和分析的基礎(chǔ)上，在推流曝氣池的首端采用回流污泥經(jīng)過射流曝氣器進(jìn)行強化曝氣，并輔以原有的中微孔曝氣器，這時首端小池的溶解氧從零提高到1.6mg/L，解決了首端供氧不足的矛盾。因而，SVI值不斷下降至160mL/g，這時射流攜帶空氣量很小。通過對回流污泥單獨射流和增加曝氣量的試驗結(jié)果的比較，可以得出如下結(jié)論：回流污泥射流對于污泥膨脹的控制作用，不是由于射流過程中對于絮體的切割，造成絲狀菌長度及生態(tài)環(huán)境變化而造成的結(jié)果，而是由射流過程中高的傳質(zhì)效率，提供了充足的溶解氧。在曝氣池首端造成了有利于菌膠團(tuán)菌生長的條件，抑制了絲狀菌的生長，從而控制了污泥膨脹。在首端強化曝氣可采用回流污泥射流，也可采用加大首端曝氣強度(供氣量)。從試驗結(jié)果來看，其對污泥膨脹的控制作用是十分有效的。這就為高負(fù)荷類型的污泥膨脹的控制提供了多種選擇方案。
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