一体式氧化沟污泥的膨胀与控制

【摘 要】本文结合南通市污水处理中心扩建二期工程的污泥膨胀控制实例，分析了污泥膨胀的原因，探讨解决污泥膨胀的具体措施，并对一体式五沟式氧化沟的运行提出了一些拙见，仅供参考。

【关健词】氧化沟；污泥膨胀；原因分析；控制措施；建议

氧化沟是1954年Pasveer教授在荷兰Voorshoten研制成功的一种污水生物处理的工艺，具有适用范围广、操作简便、出水水质好、运行可靠、基建投资和运行费用低等优点，已成为国内外污水处理厂所选用的主要工艺之一。由于氧化沟工艺是一种活性污泥法工艺，因此无法避免污泥膨胀、生物泡沫等异常情况。90年代中期，南通市污水处理中心在国内首次采用五沟一体式氧化沟工艺，2004年，该中心在扩建二期100000m3/d的工程中为了满足除磷脱氮的要求，增加了前置厌氧和缺氧的附沟及回流装置。建成以来出水水质达到了设计要求，但在冬季运行过程中也发生了污泥膨胀、生物泡沫聚集在出水空气堰处等的情况，给生产运行带来一定的困难。本文就污泥膨胀的原因进行分析，并对运行管理提出一些意见。

1 工艺运行情况

1.1 工艺流程

1.2 一体式五沟式氧化沟工艺运行情况

附A沟 1#沟

2#沟

3#沟

附B沟

4#沟

5#沟

一体式五沟式氧化沟布置图

一体式五沟式氧化沟进水在附A、附B沟处交替进入，同时回流污泥通过回流泵从2#、4#沟交替回到附A、附B沟，这样就形成了交替的前置厌氧、缺氧段。好氧段的进水沟为1#、2#、4#、5#沟，进水顺序为1#、2#、4#、5#沟进水结束后延时曝气1小时，3#沟起补充曝气作用，尤其2#、4#进水时曝气转刷运行，五条氧化沟由2×2m的预留孔连通，1#、5#沟交替作为沉淀池，沉淀结束后出水。

1.3 运行情况

南通市污水处理中心进水中生活污水占85%左右，从近3年的进水水质数据来看，水质较为稳定，2010年进水水质平均浓度： BOD5 : 121.0mg／l、CODcr:285.60mg／l、NH3-N:23.9mg/l、TP:4.31mg/l。运行以来污水处理基本保持较高处理效率，2010年出水平均浓度为BOD5：11.0mg／l、CODcr：53.6mg／l、NH3-N为6.34mg/l、TP为2.21mg/l。BOD5 的去除率达到90％以上，CODcr的去除率可达到80％以NH3-N 的去除率达到70％以上，TP的去除率较低。

2 污泥膨胀现象

2010年12月间，氧化沟表面出现黄褐色气泡，且不易破碎，堆积在出水堰处，不易打碎，搅拌后仍不沉淀，无异常气味。取活性污泥做30分钟沉降比时，发现絮体沉速变慢，活性污泥的压缩性能变差，沉降比一度达到80%，氧化沟MLSS为3.893g/l，污泥SVI达到了231.2ml/g。污泥膨胀期间，出水水质除了悬浮超标外，其他指标正常。对氧化沟活性污泥镜检时发现大量菌丝伸出菌胶团，菌丝无分枝，形状稍弯曲，菌丝上有部分附着物，污泥结构变差，其它指标微生物数量较少。

3 污泥膨胀的原因分析

污泥膨胀可以分为两大类:丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。前者是由于活性污泥中大量丝状菌繁殖而造成的,大量的丝状菌从污泥絮体中伸出很长的菌丝体,菌丝体之间互相接触,起到架桥作用,从而形成了一个框架结构,支撑着污泥絮体,阻止了絮体的有效沉降。后者是由于菌胶团在特定的环境条件下分泌并积累大量高粘性物质,而高粘性物质的结合水高达380%,从而造成污泥比重减轻,压缩性能恶化而引起膨胀。

通过镜检可知，此次污泥膨胀主要是由丝状菌膨胀引起的，同时出水堰处生物泡沫为诺卡氏菌引起的，诺卡氏菌是丝状菌的一种。引起丝状菌膨胀的因素有以下2点：

3.1 进水水质因素如水中有毒物超标，含硫化物过高，pH值过低，N、P等营养物质缺乏。

3.2 污水处理厂运行条件也是一个重要因素，主要有污泥负荷偏低，一般认为小于0.1kgBOD5/kgMLSS•d；高负荷DO不足；冲击负荷。

污泥膨胀前1个月水质情况：BOD5 :166.34mg／l、CODcr:359.79mg／l、NH3-N:28.35mg/l、TP:4.31mg/l、pH：7.70，工艺控制中各沟DO设定值上下限为3.2mg/l、2.2mg/l，各沟在进水结束延时曝气后能达到DO设定上限，日均处理量：94031m3/d，因此由进水水质、水量过量和DO不足引起的丝状菌膨胀可以排除。通常进入冬季该中心为了保证较高的BOD5和NH3-N的去除率，在12月初开始逐步将污泥浓度提高到3.5g-4.0g/l，在污泥浓度提高的过程中，由于排泥量的减少使得实际污泥泥龄进一步增加,同时污泥浓度的提高使得污泥负荷进一步降低，实际污泥负荷为0.049kgBOD5/kgMLSS•d和泥龄为13天，所以此次污泥膨胀是由污泥低负荷和泥龄过长造成的。

4 控制措施

通过分析此次污泥膨胀主要是由污泥负荷偏低和泥龄过长引起的丝状菌膨胀，因此通过调整氧化沟工艺运行参数改善污泥状况，最终解决污泥膨胀。具体措施如下：

4.1 缩短泥龄

主要通过加大剩余污泥排放量来实现，由原来每天排3600米3加大到6000米3，使泥龄由13天缩短到8天左右，从而加快活性污泥更新速度。

4.2 提高污泥负荷

由于加大了剩余污泥的排放量，降低了氧化沟内的污泥浓度，由原来的4.02g/l降低到3.48g/l，使得污泥负荷从0.049kgBOD5/kgMLSS•d提高到0.057kgBOD5/kgMLSS•d。

4.3 降低溶解氧

主要方法是降低各沟溶解氧上、下限设定值，由原来的3.2mg/l、2.2mg/l调整到2.5mg/l、1.6mg/l，为活性污泥创造有利的生长条件。

4.4 加大剩余污泥回流

通过将剩余污泥回流到厌氧段、缺氧段的生物选择器作用强化对丝状菌的抑制效果，进一步改善污泥的性质。

4.5 另外对出水空气堰处的生物泡沫及时采取人工清除，消除生物泡沫对出水水质的影响。

5 结论

通过采取以上措施后1个月左右，污泥膨胀开始改善，到2011年1月底，污泥膨胀的现象基本消失，出水水质到达设计要求，但出水堰处生物泡沫仍有聚集。通过前置五沟式氧化沟在前置厌氧、缺氧段设置，一体式五沟式氧化沟的污泥负荷可以小于0.1kgBOD5/kgMLSS•d而不至于丝状菌过度生产，导至污泥膨胀，但如果污泥负荷长时间小于0.05kgBOD5/kgMLSS•d较长时间会导致生物选择器作用的减弱。生物选择器对诺卡氏菌的抑制效果不明显，为了满足污水处理水质要求，无法进一步降低污泥泥龄，因此出水空气堰处生物泡沫的去除还要依靠人工去除。

6 关于一体式五沟式氧化沟运行的建议：

一体式五沟式氧化沟在前置厌氧、缺氧段后，通过厌氧、缺氧段的生物选择器作用起到了抑制丝状菌的作用，但当氧化沟工艺运行参数未根据处理水量和水质情况作及时调整时，仍会发生丝状菌膨胀。当发生丝状菌膨胀后，要改善污泥的性质需要较长的时间，必然对氧化沟的运行和处理后的水质带来影响，因此在日常运行过程中要加大对污泥性质的观察和检测工作，尤其对进水水质较为稳定的城市污水处理厂来说，要通过污泥沉降比SV30检测和微生物镜检，掌握污泥的性质，及时调整工艺运行参数，避免污泥膨胀的发生，提高污水处理系统的稳定性。