CN107720949A - 一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，先提高反应池中使污泥负荷，对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，提高反应池好氧曝气池段水体溶解氧浓度和泥水混合液温度，再分为两个阶段向反应池好氧曝气池段投加作为改性剂的黄土以增大污泥比重。本发明经济、快速地解决好氧活性污泥法处理工艺中常见的由于低温导致的丝状菌污泥膨胀的问题，同时改性过程不会对污泥的污染物去除和脱氮除磷效果造成影响，对活性污泥仍能有效去除进水中悬浮颗粒物、COD、总氮、总磷等污染指标。

Description

一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法

技术领域

本发明属于生化法污水处理技术领域，涉及一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法。

背景技术

活性污泥法是一种成本较为低廉、处理效果好的污水净化工艺被广泛用于城市污水处理厂。我国约有60%的城市污水处理厂和大部分工业废水处理厂采用活性污泥法。该方法适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水，具有灵活性高的特点，在进水负荷升高时，可通过提高污泥的回流比予以解决。活性污泥与进入生化反应池的污水充分混合，处理后的泥水混合物进入二沉池后通过重力作用进行泥水分离，在排放清水的同时回收利用活性污泥。然而，在活性污泥法污水厂的日常运行过程中，由于溶解氧不足、温度过低、有机负荷太低等原因，会使得污泥发生膨胀问题。污泥膨胀发生后，由于微生物群落结构发生改变，污染物降解效率也会受到较大影响。此外，膨胀会导致污泥沉降速率变差，泥水分离效果降低，严重时会造成活性污泥岁出水大量流失。因此，污泥膨胀的高发生率已成为制约活性污泥工艺发展的主要因素之一。

污泥膨胀有两种类型，一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀，二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质（如葡萄糖、甘露糖、***糖和脱氧核糖等形成的多类糖）而引起的非丝状菌性膨胀。活性污泥从结构上可分为丝状菌和菌胶团菌，两种菌属共存并对水体环境中的底物和溶解氧进行竞争，粘性较强的菌胶团菌占主导优势地位，丝状菌数量较少且主要起到骨架支撑作用。低温条件时，丝状菌有利于生长，国内外研究发现10℃以下容易导致丝状菌大量繁殖，而将污水温度提高到22℃则不容易产生污泥膨胀现象。研究显示丝状菌的有机物去除和脱氮除磷能力远不及菌胶团菌属，因此高海拔、高纬度地区污水厂低温条件下的污泥膨胀问题不仅影响泥水分离，造成二沉池跑泥问题，还会影响污水处理效果，导致水质恶化。

在实际工程应用中，对丝状菌污泥膨胀的处理措施种类繁多。包括生物选择器法、改变污水流动方式、加药法、基质调控等。生物选择器是在生化池前端设置的具有较高底物浓度的反应池，能促进菌胶团菌对底物的储存，增强其种群竞争能力，从而抑制丝状菌生长。然而，生物选择器会增加基建和改造费用，也无法彻底解决污泥膨胀问题。将污水流动方式改成推流式运行可以促进菌胶团对难生物降解物质的吸收，也能避免胶体物质水解产物的扩散。加入氯气、臭氧、双氧水等氧化剂能快速有效杀灭丝状菌，但该方法不仅成本较高，产生的氯化产物会导致二次污染，强氧化剂同时会破坏微生物生长环境，对菌胶团菌产生破坏，影响硝化作用等过程。

近些年添加增重剂和絮凝剂增加污泥比重的方法受到关注，在活性污泥反应池中添加厌氧污泥、金属盐、混凝剂、黏土等能提高污泥比重，增强泥水分离效果，直接提高污泥的压密性并保证沉淀出水。但短期投加不能从根本上解决丝状菌生长的问题，导致膨胀问题复发率高，且混凝剂等化学药剂的使用可能会破坏生化***平衡，导致活性污泥对总悬浮物、COD和氨氮等处理效果降低。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，解决活性污泥法处理厂在丝状菌污泥膨胀问题出现后泥水分离效果下降、运行效果不稳定、恢复周期长等问题。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于：先提高反应池中使污泥负荷，对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，提高反应池好氧曝气池段水体溶解氧浓度和泥水混合液温度，再分为两个阶段向反应池好氧曝气池段投加作为改性剂的黄土以增大污泥比重。

具体包括以下步骤：

（1）在反应池中使污泥负荷从0.03～0.05 kg COD/kgMLSS•d提高至0.07～0.09 kgCOD/kg MLSS·d；反应池中污水负荷增大，更适于菌胶团微生物的生长，而抑制在低负荷下具有更强生长能力的丝状菌的生长。

（2）对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，使反应池好氧曝气池段水体溶解氧浓度从2.8～3.0 mg/L增加到3.5～4 mg/L、泥水混合液温度从6～8℃上升至10～12℃；较高溶解氧浓度能促进硝化作用进行，避免反应池内部出现局部厌氧和缺氧状态。温度升高也有利于微生物恢复代谢活性，提高脱氮除磷及污染物去除效率。

（3）向反应池的好氧曝气池段投加黄土，黄土投加分为两个阶段，以日处理水量体积计，第一阶段向好氧曝气池段以每天2～4 mg/L的剂量均匀投加黄土，连续投加7天；第二阶段向好氧曝气池段以每天4～8 mg/L的剂量投加黄土，继续投加8天。

作为优选方案，所述黄土的粒径不大于2 mm。

有益效果：本发明提供的一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，原理是提高污泥负荷、增加反应池温度，在反应池中添加黄土作为改性剂，增加污泥比重，提高污泥沉降效率，增强泥水分离效果，在不影响微生物活性和对污染物去除效率的情况下，有效解决低温条件下污泥膨胀问题。该方法可以经济、快速解决好氧活性污泥法处理工艺中常见的由于低温导致的丝状菌污泥膨胀问题，适用于采用活性污泥法的各规模城镇生活污水处理厂及工业废水处理厂。与现有的解决低温条件下活性污泥丝状菌膨胀问题的方法相比，具有以下优点：

（1）经济成本低，与投加絮凝剂等化学方法与改变进水方式等工艺调整方法相比，本方法不需要使用价格昂贵的化学药剂，也无需设置预曝气池或者将曝气池采用推流方式运行，仅采用投加价格低廉的黄土的办法提高污泥密度，对增强泥水分离效果，来达到解决低温条件污泥膨胀的问题，经济成本很低

（2）操作简便，效果明显；主要操作步骤只包含增强曝气、提升水温和向反应池中投加改性剂，简单易行。经过连续投加改性剂15天后，污泥膨胀程度得到明显改善，污泥沉降性显著提高，且停止投加改性剂后，污泥膨胀问题没有反复

（3）对污泥和出水质量影响小；本方法在实际应用过程中，只是通过物理方法向曝气池中添加黄土来增强活性污泥比重，提高污泥沉降性，这种处理方式对活性污泥有效主体菌胶团的影响很小，因此整个操作步骤完成后对活性污泥有机物去除和脱氮除磷效果影响很小，出水质量几乎没有发生变化。

附图说明

图1是本发明实施例1处理前后反应池中污泥沉降性能改善情况；

图2是本发明实施例1处理前后反应池中污泥浓度、挥发性污泥浓度的变化情况；

图3是本发明实施例1处理前后反应池中各污染物去除效率情况；

图4是本发明实施例2、3处理前后反应池中污泥沉降性能改善情况。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

以青海省某典型A2O（厌氧-缺氧-好氧）污水处理厂为研究对象，污水厂包含2个工艺反应池，每个工艺反应池有效容积为10800 m³，其中厌氧区、缺氧区、好氧区的体积分别为800、2000、8000 m³，日处理水量约为15000 m³。水力停留时间14～16 h。进水为城市生活污水中COD_Cr浓度为40～160 mg/L，氨氮浓度为 8～10 mg/L，总磷浓度为 0.7～2.3 mg/L。反应池曝气段溶解氧浓度在2.5～3 mg/L，污泥浓度维持在2500～3200 mg/L，进水有机负荷为0.03～0.05 kg COD/kgMLSS•d。在低温（<10℃）条件下好氧曝气池***发生了较严重的丝状菌膨胀问题，SVI30高达260～300 mL/g。

本发明具体操作步骤如下：

（1）提高污泥负荷，在反应池中使污泥负荷达到0.07～0.09 kg COD/kg MLSS·d；

（2）对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，使反应池好氧曝气段水体溶解氧浓度从2.8～3.0 mg/L增加到3.5～4 mg/L、泥水混合液温度从6～8℃上升至10～12℃；

（3）通过向反应池的好氧曝气池段投加作为改性剂的黄土以增大污泥比重，黄土投加分为两个阶段，第一阶段向反应池的反应池中以每天2～4 mg/L的剂量（即30～60 kg/天）均匀投加黄土，连续投加7天；第二阶段向反应池中以4～8 mg/L（即60～120 kg/天）的剂量投加黄土，继续投加8天。

黄土在污水厂附近山坡采集，经过孔径2 mm筛网筛选，去除大粒径土块后待用。其中黄土主要成分为：石英，含量40～60%；黏土矿物，含量30～40%；长石，含量15～30%；碳酸盐矿物，含量10～15%。

实施例1

步骤一：提高污泥负荷。根据已膨胀污泥的污泥浓度（3200 mg/L）和进水COD（80～100mg/L）指标，通过增大排泥的方式提高污泥负荷，使污泥负荷从0.025kgCOD/kgMLSS•d达到0.075kgCOD/kgMLSS•d。反应池中污水负荷增大，更适于菌胶团微生物的生长，而抑制在低负荷下具有更强生长能力的丝状菌的生长。

步骤二：外接锅炉蒸汽在调节池对进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气。开启备用鼓风曝气装置，水体DO浓度从3.0 mg/L增加到3.5 mg/L，较高溶解氧浓度能促进硝化作用进行，避免反应池内部出现局部厌氧和缺氧状态。由于外接锅炉蒸汽的伴热和鼓风曝气设备的产热，泥水混合液温度从6℃上升至10℃，温度升高也有利于微生物恢复代谢活性，提高脱氮除磷及污染物去除效率。

步骤三：黄土投加分为两个阶段，第一阶段中向反应池的曝气池段中以3.3 mg/L的剂量均匀投加黄土，按日处理水量15000 m³计，即投加量为50 kg/天，连续投加7天。第二阶段中向曝气池段中6.7 mg/L的剂量均匀投加黄土，即投加量为100 kg/天，连续投加8天。在黄土投加改性过程中监测曝气池污泥MLSS和MLVSS浓度变化，结果表明黄土改性对污泥MLSS、MLVSS以及MLVSS/MLSS影响程度较小（图1）。在此过程中每天检测SV、SVI和出水水质，在此过程中不进行排泥处理。结果表明经过黄土投加改性后第15天左右开始，污泥SV和SVI发生显著降低，达到较好泥水分离效果（图2）。

步骤四：污泥丝状菌膨胀恢复后，连续10天运行结果显示，***内污泥沉降性能一直良好，SVI值始终低于150 mL/g，膨胀问题没有复发。同时对黄土投加过程中的COD去除效率、总悬浮物去除率和脱氮除磷效率进行了监测，且各项污染物去除指标良好，其中COD平均去除率达到80%，总悬浮物平均去除率达到92%，氨氮平均去除率达到95%，无机磷去除率达到58%（图3），说明黄土改性处理在提高泥水分离的基础上能有效保持活性污泥活性，维持较高的污染物去除水平。

实施例2

步骤一：提高污泥负荷。根据已膨胀污泥的污泥浓度（3200 mg/L）和进水COD（80～100mg/L）指标，通过增大排泥的方式降低污泥负荷，使污泥负荷从0.03 kgCOD/kgMLSS·d达到0.09 kgCOD/kgMLSS·d。

步骤二：外接锅炉蒸汽在调节池对进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气。开启备用鼓风曝气装置，水体DO浓度从3.0 mg/L增加到4 mg/L，较高溶解氧浓度能促进硝化作用进行，避免反应池内部出现局部厌氧和缺氧状态。由于外接锅炉蒸汽的伴热和鼓风曝气设备的产热，泥水混合液温度从7℃上升至11℃。

步骤三：黄土投加分为两个阶段，第一阶段中向反应池的曝气池段中以2 mg/L的剂量均匀投加黄土，按日处理水量15000 m³计，即投加量为30 kg/天，连续投加7天。第二阶段中向曝气池段中4 mg/L的剂量均匀投加黄土，即投加量为60 kg/天，连续投加8天。在此过程中每天检测SV、SVI和出水水质，在此过程中不进行排泥处理。在黄土投加改性过程中，污泥MLSS、MLVSS以及MLVSS/MLSS变化程度较小，变化幅度均在8%以内。经过黄土投加改性后第15天左右开始，污泥SV和SVI发生显著降低，达到较好泥水分离效果（图4）。

步骤四：改性处理结束后连续10天运行结果显示，***内污泥沉降性能一直良好，SVI值始终低于160 mL/g，较好控制了膨胀问题。对黄土投加过程中的COD去除效率、总悬浮物去除率和脱氮除磷效率进行了监测，且各项污染物去除指标良好，其中COD、总悬浮物、氨氮平均去除率达到80～90%，无机磷去除率达到55～65%。

实施例3

步骤一：提高污泥负荷。根据已膨胀污泥的污泥浓度（3200 mg/L）和进水COD（80～100mg/L）指标，通过增大排泥的方式降低污泥负荷，使污泥负荷从0.03 kgCOD/kgMLSS·d达到0.08 kgCOD/kgMLSS·d。

步骤二：外接锅炉蒸汽在调节池对进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气。开启备用鼓风曝气装置，水体DO浓度从2.9 mg/L增加到3.8mg/L，较高溶解氧浓度能促进硝化作用进行，避免反应池内部出现局部厌氧和缺氧状态。由于外接锅炉蒸汽的伴热和鼓风曝气设备的产热，泥水混合液温度从10℃上升至12℃。

步骤三：黄土投加分为两个阶段，第一阶段中向反应池的曝气池段中以4 mg/L的剂量均匀投加黄土，按日处理水量15000 m³计，即投加量为60 kg/天，连续投加7天。第二阶段中向曝气池段中8 mg/L的剂量均匀投加黄土，即投加量为120 kg/天，连续投加8天。在此过程中每天检测SV、SVI和出水水质，在此过程中不进行排泥处理。在黄土投加改性过程中，污泥MLSS、MLVSS以及MLVSS/MLSS变化程度较小，变化幅度均在8%以内。经过黄土投加改性后第15天左右开始，污泥SV和SVI发生显著降低，达到较好泥水分离效果（图4）。

步骤四：改性处理结束后连续10天运行结果显示，***内污泥沉降性能一直良好，SVI值始终低于160 mL/g，较好控制了膨胀问题。对黄土投加过程中的COD去除效率、总悬浮物去除率和脱氮除磷效率进行了监测，且各项污染物去除指标良好，其中COD、总悬浮物、氨氮平均去除率达到80～90%，无机磷去除率达到55～65%。

综合考察实施例1-实施例3的结果，实施例1的投加剂量能在保证泥水分离效果基础上达到较高出水水质，效果最佳。在开始投加改性剂改性后的第20天SV为30%，SVI为120mL/g。图4显示实施例3在第20天的SV和SVI值较实施例1分别高6%和10%，实施例2在第20天的SV和SVI值较实施例1分别高60%和28%。综合考虑投加量、泥水分离效果和污染物去除率，实施例1在3个实施例中是最优条件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于：先提高反应池中使污泥负荷，对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，提高反应池好氧曝气池段水体溶解氧浓度和泥水混合液温度，再分为两个阶段向反应池好氧曝气池段投加作为改性剂的黄土以增大污泥比重。

2.根据权利要求1所述的缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在反应池中使污泥负荷从0.03～0.05 kg COD/kgMLSS•d提高至0.07～0.09 kgCOD/kg MLSS•d；

（2）对反应池的进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气，使反应池好氧曝气池段水体溶解氧浓度从2.8～3.0 mg/L增加到3.5～4 mg/L、泥水混合液温度从6～8℃上升至10～12℃；

（3）向反应池的好氧曝气池段投加黄土，黄土投加分为两个阶段，以日处理水量体积计，第一阶段向好氧曝气池段以每天2～4 mg/L的剂量均匀投加黄土，连续投加7天；第二阶段向好氧曝气池段以每天4～8 mg/L的剂量投加黄土，继续投加8天。

3.根据权利要求2所述的缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤（1）具体是指：根据已膨胀污泥的污泥浓度和进水COD指标，通过增大排泥的方式提高污泥负荷，使污泥负荷从0.03～0.05 kg COD/kgMLSS•d提高至0.07～0.09 kg COD/kg MLSS•d。

4.根据权利要求2所述的缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤（2）外接锅炉蒸汽在调节池对进水进行伴热，并采用鼓风曝气设备增加曝气；开启备用鼓风曝气装置，水体DO浓度从3.0 mg/L增加到3.5 mg/L，较高溶解氧浓度能促进硝化作用进行，避免反应池内部出现局部厌氧和缺氧状态；由于外接锅炉蒸汽的伴热和鼓风曝气设备的产热，泥水混合液温度从6℃上升至10℃，温度升高也有利于微生物恢复代谢活性，提高脱氮除磷及污染物去除效率。

5.根据权利要求2所述的缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于，步骤（3）：黄土投加分为两个阶段，第一阶段中向反应池的曝气池段中以3.3 mg/L的剂量均匀投加黄土，按日处理水量体积计，连续投加7天；第二阶段中向曝气池段中6.7 mg/L的剂量均匀投加黄土，按日处理水量体积计，连续投加8天。

6.根据权利要求1所述的缓解低温条件下活性污泥丝状菌膨胀的方法，其特征在于：所述黄土的粒径不大于2 mm。