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氯化钙控制污泥膨胀——兴湘
发布人:岳阳兴湘化工有限责任公司 时间:2017年06月05日

        活性污泥法如今在污水处理方面应用十分广泛。该法在处理城市污水、造纸印染废水、餐饮废水和化工废水等多种有机废水方面都取得了良好的处理效果。但是活性污泥法处理污水有一个普遍存在的问题,即运行过程中污泥容易发生膨胀。污泥膨胀主要分为丝状菌型污泥膨胀和非丝状菌型污泥膨胀,形成原因有很多。污泥膨胀危害十分严重,一旦发生很难控制,恢复所需时间也长。如果不及时采取控制措施,将可能出现污泥流失,从根本上破坏曝气池的运行,导致整个处理系统崩溃。

  

        随着我国污水处理厂的大量修建和运行,污泥膨胀问题已经越来越受到重视。目前污泥膨胀主要有三类控制方法:一类是临时控制;第二类是工艺运行调节控制;第三类是环境调控控制法。而药剂法是一种常用的应急控制措施,它可以快速有效解决污泥膨胀问题。国内外也有很多研究药剂法处理污泥膨胀问题的,如Caravelli等研究Cl2对污泥膨胀的控制;Juang研究合成聚合剂对污泥膨胀的控制;Matschet研究用硫酸亚铁处理某罐头废水的活性污泥厂;国内的李鹏等研究滑石粉应用与污泥膨胀的控制,胡海涛等研究用高岭土控制污泥膨胀。Caravelli发现投加Cl2运行7个周期后,污泥膨胀得到控制,但是投加Cl2对出水水质有影响。Juang等发现加入这些药剂后,污泥膨胀问题都能得到快速有效的解决,但存在一个共同的问题是,一旦停药后,污泥就会在短期内重新发生膨胀。本研究利用无机混凝剂氯化钙来尝试解决污泥膨胀问题。

  

        1材料与方法

  

        1.1实验材料

  

        实验接种污泥来源于某一用完全混合活性污泥法处理污水的小型城镇污水处理站,该厂污泥SV为97%,SVI值高达323mL/g。实验采用SBR工艺,用3个2.5L的SBR,分别命名为1#反应器、2#反应器和3#反应器。实验用水为红糖人工配水,实验进水COD为(350±50)mg/L,氮、磷由分别由NH4HCO3和KH2PO4提供,C∶N∶P≈100∶5∶1;其他微量元素有Zn、Fe、Mo和Mg等,浓度为2~12mg/L。运行条件为:DO≧2mg/L,pH=7.3~8.3,水温为25~27℃。

  

        1.2实验方法

  

        实验采取SBR运行方式,SBR有效体积2.5L,换水比1∶2,排水比1∶2。运行方式如表1所示,1#和2#反应器按方案1运行,3#反应器按方案2运行,方案2又分为3个阶段,详细情况如表1所示。每个周期结束后,测定SV、MLSS和COD;pH、DO定期在线监测;并镜检观察污泥形态。

        COD的测定采用5B-3C型COD快速测定仪。pH和DO的测定采用WTW手提式pH/溶氧测试仪(pH/Oxi340i)测定,微生物相用OLYMPUSBX51TR-32FB3-E01光学显微镜观察。实验期间1#反应器和2#反应器内MLSS为(2800±200)mg/L,3#反应器内MLSS为(3000±200)mg/L。

  

        2实验结果与分析

  

        2.1投加氯化钙对SVI的影响

  

        实验运行时,将污水处理厂的完全混合活性污泥法改为了间歇式运行(SBR)。SBR工艺运行可形成一段时间的高基质浓度环境和浓度梯度,改变了原连续流时池内长时同低基质浓度而导致的污泥膨胀问题。污泥接种后,进水COD控制在350±50mg/L范围内,间歇式培养8周期对污泥进行驯化。然后均分为2份,分别放入1#反应器和2#反应器。2个反应器基本运行条件相同,差别在于1#反应器投加氯化钙,2#反应器未投加氯化钙。两反应器的初始SVI值均为309.5mL/g,SV为89%。经过10个周期的运行,其结果如图1所示。



        由图1可知,运行方式改为SBR工艺后,未投加氯化钙污泥的SVI也有所降低,只是变化趋势十分缓慢,SVI下降幅度低。在第10周期时污泥的SVI仍高达267.7mL/g,污泥沉降性差,仍然存在污泥膨胀问题。投加氯化钙后的SBR工艺的活性污泥SVI下降速度快,在第6周期的时候SVI由初始的309.5mL/g下降到219.1mL/g左右,再继续运行4个周期,SVI低至67.1mL/g,污泥的沉降性能十分好,污泥膨胀得到基本控制。由此可见,对于同一种工艺,投加氯化钙比未投加氯化钙SVI的变化速率快,下降幅度大,有助于增强活性污泥沉降性能,能够快速有效的解决活性污泥膨胀问题。

  

        2.2投加氯化钙对出水COD的影响

        运行条件同2.1,考察投加和未投加氯化钙出水COD变化,实验结果如图2所示。由图2可知,投加氯化钙后的平均出水COD为92.95mg/L,未投加氯化钙的平均出水COD为101.5mg/L。投加氯化钙后的COD平均去除率为77%,比未投加氯化钙的COD平均去除率高2%,投加氯化钙后的出水COD要略高一点。分析原因是由于投加氯化钙中含有少量的氯离子影响COD的测定,但影响不明显。投加氯化钙对COD去除效果没有明显负作用。

  

        2.3停止投加氯化钙后污泥沉降性能变化

  

        药剂法控制的污泥膨胀会出现不投加药剂后,膨胀恢复的现象。本研究进一步考察了停止投加氯化钙后,污泥沉降性能的变化情况。活性污泥接种于3#反应器,运行方式采用SBR,运行方案见表2中3#反应器的实验安排,实验结果如图3所示。连续投加氯化钙运行的前8个周期处于活性污泥驯化培养期,SVI没有较大的变化;第9周期活性污泥的沉降性能明显改善,SVI值由初始的269.4mL/g下降到228.9mL/g。第9周期开始,停止投加氯化钙。停止投药后活性污泥的SVI仍在继续下降SVI值最低降到71.8mL/g,活性污泥的沉降性能显著改善;停止投加氯化钙后又运行了18期,污泥的沉降性能一直很好,在此阶段活性污泥没有重新膨胀。

        Juang研究发现,当投加合成聚凝剂2d后,SVI从350mL/g下降到114mL/g;但停药一周后SVI从110mL/g增加到310mL/g,污泥重新发生膨胀。李鹏等研究发现,滑石粉对污泥膨胀的控制虽然快速有效,但停止投加滑石粉10周期后,污泥就开始发生重新膨胀。胡海涛等对高岭土控制污泥膨胀的研究也发现,在停止投加高岭土后,运行几周期后,SVI又开始上升,丝状菌迅速生长,第11周期,SVI达到156mL/g左右,又发生了严重的污泥膨胀。与李鹏等、胡海涛等研究滑石粉、高岭土对污泥膨胀的控制相比较,可以发现用氯化钙控制污泥膨胀,在较长时间内污泥性能比较稳定,即使停止投药后又运行18周期,活性污泥的沉降性能仍然很好,没有发生再次膨胀。

  

        在第1阶段的活性污泥驯化的初期(仍处于污泥膨胀阶段),投加氯化钙后,COD去除率有78%~80%;运行稳定后停止投加氯化钙(SVI稳定处于72mL/g左右)时,COD去除率为70%~78%。COD去除率略有所降低,但变化不明显。

  

        2.4控制污泥膨胀过程中微生物的变化情况

  

        将不同阶段的活性污泥在显微镜下观察,观察结果如图4所示。图4(a)是膨胀的污泥在显微镜下观察到的图片,发现丝状菌很多,几乎布满整个镜片,而菌胶团很少且比较分散;图4(b)是连续投加氯化钙第4个周期污泥的镜检图片,丝状菌明显减少,形成菌胶团,但是结构还比较松散,属于敞开形的菌胶团;图4(c)是污泥膨胀得到控制,污泥沉降性能改善后观察到的污泥絮体情况。游离的丝状菌很少,菌胶团形状规则、密实,边缘比较圆滑,絮体也比较大。

        由此可见,加入氯化钙可以抑制丝状菌生长,有利于形成菌胶团,从而提高污泥的沉降性能。氯化钙溶于水后会分解产生氯离子,氯离子在水中具有灭菌消毒作用,可以杀死部分丝状菌进而抑制丝状菌引起的污泥膨胀。停止投加氯后,氯离子也能在水中停留较长时间,短期内丝状菌没有再过量生长,微生物仍可以形成密实规则的絮体,也说明了投加氯化钙可以抑制丝状菌的生长,对解决污泥膨胀有很好的效果。

  

        3结论

  

        (1)投加氯化钙,可以快速有效地控制污泥膨胀,活性污泥的SVI快速降低。投加氯化钙后SVI由初始的309.5mL/g下降到67.1mL/g;未投加氯化钙只改变运行方式,也能降低活性污泥的SVI,但是降低的速度较慢。

  

        (2)投加氯化钙对COD去除率没有明显影响,投加氯化钙的COD去除率只比未投加氯化钙的COD去除率低2%。

  

        (3)停止投加氯化钙后,污泥沉降性能仍能保持稳定。停止投药后又运行了18周期,活性污泥的SVI基本保持在72mg/L左右,没有再次发生膨胀。缓解了停止投药后污泥在短期内重新膨胀的问题。

  

        (4)投加氯化钙后,活性污泥中的优势菌群发生变化,丝状菌生长受到抑制,菌数量明显减少;形成形状规则、密实,边缘比较圆滑的菌胶团,絮体比较大,活性污泥沉降性能改善。