摘要: 在 CASS變型工藝處理啤酒廢水的可行性研究階段, 由于某種原因造成了污泥膨脹現(xiàn)象, 影響了工藝的正常運(yùn)行。 通過對(duì)可能導(dǎo)致污泥膨脹的各種原因進(jìn)行分析, 結(jié)合實(shí)際運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對(duì)比, 提出了相應(yīng)的控制對(duì)策, 從而確定了污泥膨脹的控制方案并及時(shí)實(shí)施, 使本次膨脹得到了有效的控制。

關(guān)鍵詞: CASS 變型工藝； 污泥膨脹； 啤酒廢水

污泥膨脹是活性污泥處理系統(tǒng)經(jīng)常遇到的最棘手的問題之一, 雖然有關(guān)污泥膨脹的成因、 機(jī)理及控制途徑的研究和報(bào)道日趨增多, 但是到目前為止仍然沒有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)[1-2]。

對(duì)于污泥膨脹的控制, Der - fong Juang 等人認(rèn)為, 除非能夠準(zhǔn)確的辨認(rèn)出引起污泥膨脹的專門的絲狀微生物, 否則通過對(duì)其中一類微生物進(jìn)行控制而不影響其它種類微生物的方式來控制活性污泥膨脹, 這種想法或措施可能會(huì)導(dǎo)致失敗[3]。因此, 對(duì)于實(shí)際污泥膨脹的控制, 最有效的方法仍然是結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況而采取相應(yīng)措施, 本次試驗(yàn)的污泥膨脹控制也是如此。

1 試驗(yàn)裝置及方法

試驗(yàn)在 CASS 工藝的基礎(chǔ)上采用 CASS 變型工藝, 即在生物選擇器和主反應(yīng)區(qū)之間設(shè)置厭氧生物膜反應(yīng)區(qū), 使通過該區(qū)的廢水發(fā)生厭氧降解, 將部分大分子、 高濃度難降解有機(jī)物分解為小分子、 低濃度有機(jī)物, 提高可生化性, 降低好氧區(qū)污泥負(fù)荷和運(yùn)行費(fèi)用, 提高出水效果[4]。生物選擇區(qū)、 厭氧生物膜反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的體積比為 0.2∶ 1∶ 1, 厭氧生物膜載體采用組合型填料, 試驗(yàn)裝置如圖 1 所示。

廢水取自青島啤酒 ( 彭城) 有限公司污水處理廠調(diào)節(jié)池入口處, 利用 NH4Cl 和 K2HPO4、 KH2PO4 為微生物提供氮磷, 廢水滿足 BOD∶ N∶ P=100∶ 5∶ 1, 進(jìn)水COD 在 1000～ 1500mg/L 之間, 主反應(yīng)區(qū) pH 在 6.5～8.5 之間, 水溫為 20～ 30℃, 主反應(yīng)區(qū) DO>2.0mg/L。

2 污泥膨脹產(chǎn)生過程

污泥取自青島啤酒 ( 彭城) 有限公司污水處理站二沉池回流污泥, MLSS=4812mg/L, SV30=30, 周期運(yùn)行時(shí)間為 6h, 采用非限制性曝氣形式, 進(jìn)水時(shí)間為2h, 進(jìn)水的同時(shí)開始連續(xù)曝氣 5h, 沉淀排水限制時(shí)間為 1h。 排水采用簡(jiǎn)易自動(dòng)潷水裝置, 邊沉淀邊排水。 在前 17 個(gè)周期的運(yùn)行過程中, 出水指標(biāo)和活性污泥性能發(fā)生了明顯的變化。

2.1 COD 去除效率和 SV30 的變化情況

從圖 2 可以看出, 隨著周期的增加, 進(jìn)水的 COD稍有波動(dòng), 最高達(dá)到 1500mg/L, 而出水 COD 從高降到低, 繼而又上升, 而且上升的幅度較大, 說明去除效率受到了明顯的影響。圖 3 的 SV30 的明顯升高表明, 污泥的沉降性能逐漸變差, 菌膠團(tuán)細(xì)菌的活性降低, 有發(fā)生污泥膨脹的可能, 或者污泥膨脹已經(jīng)出現(xiàn)。

2.2 微生物相變化

通過鏡檢發(fā)現(xiàn), 青島啤酒 ( 彭城) 有限公司污水處理站的活性污泥中含有大量的水蚤和鐘蟲等后生動(dòng)物, 說明微生物的活性很高,處理效果非常理想, 到了第 4 個(gè)周期時(shí)鏡檢發(fā)現(xiàn)大量的水蚤、鐘蟲和輪蟲, 這說明污泥的活性進(jìn)一步提高, 運(yùn)行非常正常。在第 6至第 9 個(gè)周期時(shí)鏡檢有水蚤、 鐘蟲、 線蟲、 輪蟲 ( 小粗頸輪蟲) 、 吸管綱類原生動(dòng)物 ( 足吸管蟲和殼吸管蟲)[5- 6]。

但是到第 12 個(gè)周期鏡檢時(shí)發(fā)現(xiàn)少量絲狀菌生長(zhǎng)。第14 周期絲狀菌大量生長(zhǎng), 沉降性能變差, 但出水仍較清徹透明。第 17 個(gè)周期時(shí), 絲狀菌完全占優(yōu)勢(shì), 沉降速度非常慢, 已經(jīng)影響工藝的正常運(yùn)行。

3 絲狀菌膨脹原因分析

通過鏡檢發(fā)現(xiàn), CASS 變型工藝好氧區(qū)絲狀菌大量生長(zhǎng), 屬于典型的絲狀菌型膨脹。盡管相關(guān)報(bào)道表明有新的導(dǎo)致污泥膨脹的絲狀微生物種類被分離出來, 但是目前許多導(dǎo)致污泥膨脹的常見絲狀微生物已經(jīng)進(jìn)行了分類 ( Jenkins et al)[3]。而每一種絲狀微生物的存在, 都能反映出發(fā)生活性污泥膨脹的特定的環(huán)境條件 ( Jenkins et al. , 1986)[3]。因此, 根據(jù)絲狀微生物對(duì)環(huán)境條件和基質(zhì)種類要求的不同, 可將污泥絲狀菌膨脹分為低基質(zhì)濃度型、低 DO 濃度型、營(yíng)養(yǎng)缺乏型、 高硫化物型的、 pH 不平衡型等五種類型[5- 7]。鑒于此, 若要找到本次污泥膨脹的原因, 只有將試驗(yàn)出現(xiàn)的各種情況與這五種類型進(jìn)行逐一的對(duì)比。

由于試驗(yàn)過程中進(jìn)水 COD 始終維持在 900～1200mg/L 之間, 主反應(yīng)區(qū)活性污泥負(fù)荷 Ns>0.1kg-COD/kgMLSS·d, 主反應(yīng)區(qū) DO>2.0mg/L, 廢水嚴(yán)格按照 BOD∶ N∶ P=100∶ 5∶ 1 進(jìn)行供給； 因此前三種原因?qū)е碌呐蛎浛赡苄詷O小[7]。 另外, 微生物所需營(yíng)養(yǎng)利用 NH4Cl、 K2HPO4 和 KH2PO4 配置而成, 通過監(jiān)測(cè), 廢水中含硫成分極少, 遠(yuǎn)低于硫細(xì)菌膨脹時(shí)所達(dá)到的硫含量?？紤]到 CASS 變型工藝在生物選擇器和主反應(yīng)區(qū)之間增設(shè)厭氧生物膜反應(yīng)區(qū), 高濃度有機(jī)廢水在此反應(yīng)區(qū)內(nèi)經(jīng)過 12h 的厭氧發(fā)酵, 可能產(chǎn)生了低分子有機(jī)酸, 在對(duì)厭氧生物膜區(qū)進(jìn)行 pH 監(jiān)測(cè)時(shí)也證明其 pH<5.5, 酸度較大[4]。綜合各種原因分析, CASS 變型工藝發(fā)生絲狀菌膨脹的最可能原因是 pH 不平衡因素引起。

4 絲狀菌膨脹控制及效果

好氧區(qū)絲狀菌已經(jīng)大量生長(zhǎng)和繁殖, 此時(shí)只提高主反應(yīng)區(qū)的 pH 對(duì)于抑制污泥膨脹可能速度太慢, 所以在用 NaOH 稀溶液調(diào)節(jié) pH 的同時(shí), 連續(xù)加入定量的高氯精 ( C3O3N3Cl3 ) 水溶液, 同步殺死和抑制絲狀菌, 在控制污泥膨脹的 14 個(gè)周期內(nèi), 其 pH、 SV30 和出水 COD 發(fā)生了明顯的變化, 如圖 4～ 6 所示。至第 14 個(gè)周期, 絲狀菌膨脹基本得到有效控制, 雖然 SV30 仍然高達(dá) 50 左右, 但系統(tǒng)運(yùn)行開始正常； 從第 15 個(gè)周期開始, 停止加入高氯精水溶液, 只是調(diào)節(jié)每個(gè)周期的 pH>8.0, 進(jìn)一步抑制絲狀菌的生長(zhǎng),使其慢慢萎縮、 折斷, 最終隨剩余污泥或出水排出。

5 結(jié)論

對(duì)于 CASS 變型工藝處理啤酒廢水出現(xiàn)的膨脹問題, 通過理論分析和實(shí)際驗(yàn)證, 證明是由于 pH 太低所引起。通過調(diào)節(jié) pH 和加入 C3O3N3Cl3, 系統(tǒng)逐漸恢復(fù)正常。 在系統(tǒng)正常運(yùn)行之后, 始終對(duì) pH 進(jìn)行及時(shí)的監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié), 以防止厭氧區(qū)的低 pH 值廢水進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)得不到及時(shí)的調(diào)節(jié)而再次發(fā)生膨脹。另外, 污泥膨脹的控制不可急于求成, 在進(jìn)行物理和化學(xué)方法控制的同時(shí), 應(yīng)通過改變環(huán)境因素, 利用環(huán)境條件控制和防止污泥膨脹。

[參考文獻(xiàn)]
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