萬家秀

摘要：筆者將柳溝河污水在試驗(yàn)反應(yīng)器內(nèi)曝氣，接種雁兒灣污水處理廠二沉池污泥，并通過控制環(huán)境條件馴化培養(yǎng)活性污泥，在此過程中， 通過指標(biāo)參數(shù)和微生物鏡檢，分析污泥培養(yǎng)過程中污泥特性的變化規(guī)律及污水處理效果，并通改變曝氣周期調(diào)整負(fù)荷，研究負(fù)荷變化對(duì)活性污泥性能、菌膠團(tuán)及出水水質(zhì)的影響。

關(guān)鍵詞：活性污泥，MLSS，SV30，SVI

一、引言

在全國城市化進(jìn)程加快的大趨勢(shì)下，蘭州市也快速發(fā)展起來，隨之而來的是城市環(huán)境污染末端治理問題，本課題選用作為蘭州市東大門的榆中縣，區(qū)域范圍內(nèi)的柳溝河污水馴化培養(yǎng)活性污泥進(jìn)行研究。

我國運(yùn)行或是在建的城市污水處理廠80%以上是活性污泥法，但污泥異常一直是一個(gè)很難徹底解決的問題，典型的有污泥膨脹和污泥老化解體現(xiàn)象，關(guān)于污泥膨脹的原因，首先是法國人Donalaso在1932年發(fā)現(xiàn)了污泥中存在絲狀菌引起的，目前污水處理廠最突出常見的污泥異常問題就是絲狀菌導(dǎo)致的膨脹，再者污泥惡化的問題也可能是不合理的負(fù)荷條件、水質(zhì)環(huán)境變化等引起的。因?yàn)榛钚晕勰嗪诵牟糠治⑸锞哂猩L(zhǎng)變化的未知規(guī)律及復(fù)雜性， 所以人為定向控制活性污泥有較大難度。對(duì)于活性污泥微生物絮體形成的機(jī)理國內(nèi)外有很多假說，從總的思路上分析有兩條基本的線索，其一是從環(huán)境工藝著手研究，認(rèn)為細(xì)菌表面存在或缺乏某種物理化學(xué)條件，活性污泥微生物絮進(jìn)而形成；其二從微生物相的相互競(jìng)爭(zhēng)入手研究，認(rèn)為存在某種特定菌種，如絲狀茵的大量出現(xiàn)引起污泥膨脹中，在這兩條線索下進(jìn)行研究都取得了一定的成果，首先為控制污泥惡化Chudoba在1973年提出了KST理論（動(dòng)力學(xué)選擇）和生物選擇器的概念；再者如何鑒別絲狀菌，成為控制污泥膨脹的依據(jù)，Eikelboom在1975年系統(tǒng)地總結(jié)了一套絲狀微生物的分類及鑒別方法。但是無論是哪條思路，并沒有形成具有普遍意義的理論，所以本項(xiàng)目進(jìn)行活性污泥馴化培養(yǎng)運(yùn)行過程的微生物種群的變化規(guī)律及沖擊負(fù)荷對(duì)其影響的實(shí)驗(yàn)研究具有一定的意義。

二、研究過程

（一）活性污泥培養(yǎng)及馴化步驟

活性污泥可以通過一定的方法培養(yǎng)與馴化出來，并且常用方法有接種培養(yǎng)法、同步培養(yǎng)和異步培養(yǎng)。就培養(yǎng)過程進(jìn)水方式又可分為連續(xù)培養(yǎng)和間歇培養(yǎng)，本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)選擇接種法間歇培養(yǎng)，首先使用篩網(wǎng)將所取柳溝河污水段采樣點(diǎn)混合液，進(jìn)行簡(jiǎn)單過濾，用以去除污水中較大固體顆粒和漂浮物，按一定比例進(jìn)行稀釋后加入反應(yīng)器里并接種污泥，接種污泥取自蘭州市雁兒灣污水處理廠（氧化溝工藝COD在400-600mg/LMLSS在5000mg/L左右）二沉池。一般情況下種泥的量控制在稀釋后使混合液污泥濃度在0.5g/L以上，本項(xiàng)試驗(yàn)接種污泥濃度為10-12g/L，接種500ml種泥于5L的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行曝氣。

首次馴化采用1∶3的比例稀釋水樣，曝氣12小時(shí)后靜置，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示污泥濃度值略有減少，經(jīng)分析微生物已進(jìn)入停滯期，第2天進(jìn)水采用1∶2的比例稀釋水樣，曝氣時(shí)間維持在12小時(shí)，在曝氣近8小時(shí)時(shí)，可以觀察到變形蟲、漫游蟲，第3天進(jìn)水采用1∶1的比例稀釋水樣，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示污泥濃度值逐漸回升，證明活性污泥已開始適應(yīng)污水，且兩監(jiān)測(cè)DO均在6mg/L以上，所以第3天調(diào)整曝氣時(shí)間為8小時(shí)，第4、5天采用原水樣不稀釋進(jìn)水，曝氣時(shí)間仍為8小時(shí)，第6、7天進(jìn)原水樣，曝氣改為6小時(shí)，第8天進(jìn)原水樣，曝氣改為3小時(shí)，第9、10天恢復(fù)曝氣時(shí)間為6小時(shí)。在此過程每曝氣完畢后靜置沉淀1-1.5 h ，排出池內(nèi)約1/5的上層廢水，進(jìn)行MLSS、SV30、SVI、COD指標(biāo)監(jiān)測(cè)，并在每次曝氣中間時(shí)段，取混合液一滴，制成活性污泥壓片標(biāo)本，使用顯微鏡進(jìn)行微生物鏡檢，觀察污泥的馴化培養(yǎng)狀態(tài)。

（二）試驗(yàn)分析

第一天由于接種污泥對(duì)反應(yīng)器的進(jìn)水水質(zhì)、運(yùn)行方式等不適應(yīng)，污泥的沉降性能不是很好，出現(xiàn)污泥流失現(xiàn)象，由于出現(xiàn)大量松散的污泥絮體在潷水過程漂出反應(yīng)器，第2天污泥基本適應(yīng)污水水質(zhì)，污泥量及沉降性能都有所提高，第3天調(diào)整進(jìn)水稀釋比例及降低曝氣時(shí)間，改變周期，增加了污泥負(fù)荷，凈化后出水較前兩天略混濁，分析由于從曝氣時(shí)間及有機(jī)負(fù)荷兩個(gè)方面同時(shí)改變?cè)黾迂?fù)荷，在較低的MLSS情況下，過大曝氣量導(dǎo)致活性污泥的沉降性和絮凝性下降，第4、5天發(fā)現(xiàn)活性污泥顏色呈棕黃色，整體沉降速度較快，上清液中懸浮了較多不易下沉的小污泥顆粒，間隙水清澈；分析原因由于系統(tǒng)處于低負(fù)荷運(yùn)行，即使進(jìn)水負(fù)荷與前期差不多，但是3月中旬氣溫已達(dá)20度左右加之室內(nèi)仍有暖氣供應(yīng)。雖然COD去除率仍然維持在92%左右，但是維持這種情況有可能是污泥中細(xì)菌因缺乏營養(yǎng)而被迫大量減少，使實(shí)際的食料與微生物量暫時(shí)得以平衡，但是沉淀出水含有細(xì)碎顆粒影響出水水質(zhì)，根據(jù)分析在從第6天開始時(shí)調(diào)整曝氣時(shí)間，改變周期后，靜置沉淀水質(zhì)較前一天澄清，第7天時(shí)污泥性能逐漸轉(zhuǎn)好，為了試驗(yàn)沖擊負(fù)荷對(duì)活性污泥的影響增加負(fù)荷，第8天進(jìn)水后污泥顏色明顯加深，隨著提高曝氣時(shí)間，改變周期，降低負(fù)荷運(yùn)行兩天后效果明顯好轉(zhuǎn)。

在培養(yǎng)污泥的過程中，監(jiān)測(cè)的SV30和MLSS隨時(shí)間的變化情況，從第4天開始監(jiān)測(cè)COD的去除率達(dá)90%以上，但第8天增加負(fù)荷COD去除率下降到50%以下，進(jìn)水COD在610-430mg/L，接種反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度為1200 mg/L左右。

數(shù)據(jù)顯示無論接種污泥是哪個(gè)時(shí)期的，在馴化過程都會(huì)歷經(jīng)4個(gè)周期，第一天污泥濃度略有下降，進(jìn)入停滯期，第二天污泥已逐步適應(yīng)開始增長(zhǎng)，第三天增長(zhǎng)幅度最大進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)時(shí)期，第四天污泥進(jìn)入穩(wěn)定期。從SVI值的變化也可以判斷出污泥逐漸趨于穩(wěn)定，當(dāng)?shù)降?天時(shí)SVI=49，判斷污泥有老化現(xiàn)象，進(jìn)行部分排泥，并且調(diào)整曝氣，增加負(fù)荷，污泥性能逐漸恢復(fù)第6天SVI恢復(fù)至54。

污泥恢復(fù)后繼續(xù)調(diào)整負(fù)荷，測(cè)試活性污泥對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性，MLSS下降至2700mg/L，SVI值為147，進(jìn)而判斷污泥有膨脹現(xiàn)象，COD去除率下降至47%，之后減小負(fù)荷在3-4個(gè)周期后污泥逐漸恢復(fù)，污泥濃度上升3202 mg/L，COD去除率升至85.3%。

（三）污泥形態(tài)的觀察

制作污泥不同時(shí)期的水壓片，通過顯微鏡對(duì)污泥進(jìn)行觀察形態(tài)并記錄。培養(yǎng)前期鏡檢時(shí)觀察到污泥絮粒大、邊緣清晰、結(jié)構(gòu)緊實(shí)，兩個(gè)周期進(jìn)水負(fù)荷較小，污泥適應(yīng)快，培養(yǎng)后期鐘蟲成為優(yōu)勢(shì)，證明污泥培養(yǎng)成熟，但是在第5天鏡檢時(shí)觀察到較多數(shù)量的鞭毛蟲和游仆蟲，一般污泥老化時(shí)會(huì)大量出現(xiàn)，采取排泥及增加負(fù)荷后，污泥鏡檢游仆蟲數(shù)量減小，并且觀察到累枝蟲，人為增加負(fù)荷后在第8天觀察到游動(dòng)型纖毛蟲及較多數(shù)量的線蟲，前者出現(xiàn)預(yù)示出水水質(zhì)變差，線蟲一般在較低DO環(huán)境生長(zhǎng)，如果線蟲增多可以考慮進(jìn)行溶解氧監(jiān)測(cè)。減小負(fù)荷后第3個(gè)周期就觀察到鐘蟲，證明污泥已經(jīng)恢復(fù)。

三、結(jié)論

○1無論接種污泥是哪個(gè)時(shí)期的，都會(huì)歷經(jīng)停滯期，對(duì)數(shù)期，穩(wěn)定期及衰亡期。

○2較高的環(huán)境溫度可以增加污泥的增長(zhǎng)速度，就需要調(diào)整泥齡，如果按照原泥齡運(yùn)行，那么污泥容易老化。

○3若污泥顏色呈棕黃色，整體沉降速度較快，上清液中懸浮了較多不易下沉的小污泥顆粒，間隙水清澈，且監(jiān)測(cè)SVI偏低，微生物鏡檢觀察到較多數(shù)量的鞭毛蟲和游仆蟲，預(yù)示污泥老化，需要馬上進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)調(diào)整。

○4人為增大負(fù)荷，微生物鏡檢發(fā)現(xiàn)很多線蟲，但是菌膠團(tuán)仍然存在，由于菌膠團(tuán)較強(qiáng)的抗性，減小負(fù)荷后3-4個(gè)周期便可恢復(fù)，COD去除率升至85.3%。

○5改變運(yùn)行周期，那么處理的有機(jī)負(fù)荷就會(huì)增加，一定程度上使得溶解氧降低，此時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量線蟲，增加曝氣后線蟲減少。

○6當(dāng)增加負(fù)荷后一個(gè)周期內(nèi)就出現(xiàn)大量線蟲，從SVI值判斷，污泥有膨脹現(xiàn)象，大約經(jīng)歷3-4個(gè)周期恢復(fù)正常，對(duì)于污泥膨脹短時(shí)間內(nèi)就可發(fā)生，恢復(fù)過程相對(duì)要長(zhǎng)，因此對(duì)于污水處理廠，一定要控制好污泥負(fù)荷及溶解氧，防止污泥膨脹。

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