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不了解污泥膨胀和生物泡沫的形成机理和控制方法?看这篇就够了

北极星环保网  来源:净水技术  作者:李宗仁,张新颖等  2018/5/22 8:55:42  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:污泥膨胀 活性污泥 污水厂

北极星环保网讯:1 污泥膨胀和生物泡沫的形成及特点

据统计,在发生污泥膨胀的活性污泥法处理厂中,约有90%的污泥膨胀问题是由于活性污泥中丝状菌过量生长引起的。Sezgin等将丝状菌膨胀定义为“宏观结构的失败,从某种意义上来说,有太大的宏观结构”,即丝状菌是构成活性污泥絮体的骨架,能够保持污泥良好的絮体结构,但是当丝状菌数量太多时,就会影响污泥的沉降性能和压缩性能。关于污泥膨胀严重程度的判定指标主要有以下几个:(1)由丝状菌引起的污泥膨胀,丝状菌总长大于104 m/L;(2)根据活性污泥中丝状菌数量的多少进行分级(如表1所示);(3)污泥体积指数(SVI)大于150 mL/g。

生物泡沫常常是在污泥膨胀发生后出现的,由于丝状菌的异常生长,其与气泡、絮状颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。实际工程中生物泡沫的严重程度除了根据SVI和丝状菌特性进行判定外,还可以利用泡沫发泡指数(FSI)进行评估。

随着城市污水厂进水中工业废水量的增加,越来越多的城市污水厂也出现了污泥膨胀和生物泡沫现象,而污泥膨胀和生物泡沫一般具有以下三个特点:

(1)发生率较高。据统计,欧洲各国和美国每年分别约有50%和60%的城市污水处理厂会发生污泥膨胀和生物泡沫现象。法国的调查显示,6 013座污水处理厂中有20%受到泡沫问题的长期影响。在我国,大部分城市污水处理厂和一些工业废水处理厂也存在污泥膨胀和生物泡沫现象。

(2)普遍性。污泥膨胀和生物泡沫存在于各种类型的活性污泥处理工艺中,在完全混合式工艺中,这些问题尤其突出,而且连最不易发生污泥膨胀和生物泡沫的间歇曝气池也可能发生这种情况。

(3)处理难度高。污泥膨胀和生物泡沫会使工艺的处理能力下降,情况严重时,会使得污泥流失,出水悬浮物增高,大大影响工艺效果,并且其控制或恢复需要相当长的时间。

2 活性污泥膨胀中的常见微生物

2.1 污泥膨胀中主要优势微型动物

微型动物在实际污水处理中常被作为反映系统处理性能的指示生物,这主要是因为微型动物本身在污水生物处理系统中占有重要地位,其对周围环境变化的敏感性较高,且其检测方法较为简便。目前,国内外学者主要对微型动物与污泥沉降性能的相关性进行研究,认为漫游虫属(Litonotus)、斜叶虫属(Loxophyllum)的一些种类数量与污泥沉降性能存在负相关关系。陈小刚等采用缺氧–好氧膜生物反应器(A/O-MBR)组合工艺对系统运行过程中的生物种群结构变化进行研究,发现系统运行期间,污泥絮体结构变化规律为紧密–疏松–紧密–出现膨胀,丝状菌数量级别随絮体结构变化逐渐增加到“++级”,微型动物优势群落也随之变化,即游动型纤毛虫——轮虫——钟虫——累枝虫,其中当钟虫和累枝虫成为优势群落时,污泥絮体处于紧密状态,随后出现污泥膨胀。刘娟等对丝状菌污泥膨胀状态下的原生动物群落结构进行分析,发现污泥膨胀状态下匍匐型纤毛虫及有壳类肉足虫优势明显,其典型的原生动物为斜管虫(Chiloclonella)、小轮毛虫(Trochiliaminuta)和匣壳虫(Centropyxis)。

2.2 污泥膨胀和发泡菌群

污泥膨胀和生物泡沫的产生主要与活性污泥中微生物的种类以及生长情况有关。有大量研究表明,当进水含硫化物或营养物质缺乏时,会引起硫丝菌和贝氏硫丝菌的过度繁殖,而含溶解性碳水化合物高的废水会引起浮游球衣细菌的过度增殖,这些都会引发污泥膨胀。活性污泥中分枝菌酸放线菌(Mycolata)过度繁殖也会造成污泥膨胀和生物泡沫,因为分枝菌酸放线菌的细胞壁中含有长链枝状的分枝菌酸,造成细胞表面呈疏水性,而细胞疏水性正是形成丝状菌污泥膨胀和生物泡沫的必要条件。另外也有报道认为,微丝菌(Microthrix parvicella)的大量增殖也会引起污泥膨胀和生物泡沫,因为微丝菌在生长繁殖过程中可利用长链脂肪酸作为碳源和能源,多余的长链脂肪酸被富集、储存在体内,这由油脂组成大液珠可以达到细胞干重的35%,使得活性污泥比重进一步降低,更易漂浮到水面形成浮沫。丝状菌并不是一种特殊的微生物,而是具有丝状或枝状特性的微生物的统称。从本质上来说,丝状菌是具有疏水表面层的,与油类的特性相似。它可以附着疏水性底物上,并通过食用它们作为食物来源而生长。Eikelboom通过对数百个污水处理厂的数千个污泥样品进行了观察和研究,将所观察的丝状菌区分为26大类,分类依据包括:(1)是否存在衣鞘和粘液;(2)是否滑行运动;(3)真分支或假分支;(4)革兰氏染色和奈氏染色反应的特征;(5)丝状体的长短、性质和形状;(6)细胞直径、长短和形状;(7)有无胞含体(PHB,多聚磷酸盐和硫粒等)等。根据以上七个方面的特性分为7个群,如表2所示。

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