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象, 影響了工藝的正常運行。 通過對可能導致污泥膨脹的各種原因進行分析, 結合實際運行參數進行對比, 提出了相應的控制對策, 從而確定了污泥膨脹的控制方案并及時實施, 使本次膨脹得到了有效的控制。
關鍵詞: 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經常遇到的最棘手的問題之一, 雖然有關污泥膨脹的成因、 機理及控制途徑的研究和報道日趨增多, 但是到目前為止仍然沒有一個統一的認識[1-2]。
對于污泥膨脹的控制, Der - fong Juang 等人認為, 除非能夠準確的辨認出引起污泥膨脹的專門的絲狀微生物, 否則通過對其中一類微生物進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導致失敗[3]。因此, 對于實際污泥膨脹的控制, 最有效的方法仍然是結合現場情況而采取相應措施, 本次試驗的污泥膨脹控制也是如此。
1 試驗裝置及方法
試驗在 CASS 工藝的基礎上采用 CASS 變型工藝, 即在生物選擇器和主反應區之間設置厭氧生物膜反應區, 使通過該區的廢水發生厭氧降解, 將部分大分子、 高濃度難降解有機物分解為小分子、 低濃度有機物, 提高可生化性, 降低好氧區污泥負荷和運行費用, 提高出水效果[4]。生物選擇區、 厭氧生物膜反應區和主反應區的體積比為 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節池入口處, 利用 NH4Cl 和 K2HPO4、 KH2PO4 為微生物提供氮磷, 廢水滿足 BOD∶ N∶ P=100∶ 5∶ 1, 進水COD 在 1000～ 1500mg/L 之間, 主反應區 pH 在 6.5～8.5 之間, 水溫為 20～ 30℃, 主反應區 DO>2.0mg/L。
2 污泥膨脹產生過程
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, 周期運行時間為 6h, 采用非限制性曝氣形式, 進水時間為2h, 進水的同時開始連續曝氣 5h, 沉淀排水限制時間為 1h。 排水采用簡易自動潷水裝置, 邊沉淀邊排水。 在前 17 個周期的運行過程中, 出水指標和活性污泥性能發生了明顯的變化。
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, 進水的 COD稍有波動, 最高達到 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, 菌膠團細菌的活性降低, 有發生污泥膨脹的可能, 或者污泥膨脹已經出現。
2.2 微生物相變化
通過鏡檢發現, 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物, 說明微生物的活性很高,處理效果非常理想, 到了第 4 個周期時鏡檢發現大量的水蚤、鐘蟲和輪蟲, 這說明污泥的活性進一步提高, 運行非常正常。在第 6至第 9 個周期時鏡檢有水蚤、 鐘蟲、 線蟲、 輪蟲 ( 小粗頸輪蟲) 、 吸管綱類原生動物 ( 足吸管蟲和殼吸管蟲)[5- 6]。
但是到第 12 個周期鏡檢時發現少量絲狀菌生長。第14 周期絲狀菌大量生長, 沉降性能變差, 但出水仍較清徹透明。第 17 個周期時, 絲狀菌完全占優勢, 沉降速度非常慢, 已經影響工藝的正常運行。
3 絲狀菌膨脹原因分析
通過鏡檢發現, CASS 變型工藝好氧區絲狀菌大量生長, 屬于典型的絲狀菌型膨脹。盡管相關報道表明有新的導致污泥膨脹的絲狀微生物種類被分離出來, 但是目前許多導致污泥膨脹的常見絲狀微生物已經進行了分類 ( Jenkins et al)[3]。而每一種絲狀微生物的存在, 都能反映出發生活性污泥膨脹的特定的環境條件 ( Jenkins et al. , 1986)[3]。因此, 根據絲狀微生物對環境條件和基質種類要求的不同, 可將污泥絲狀菌膨脹分為低基質濃度型、低 DO 濃度型、營養缺乏型、 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, 只有將試驗出現的各種情況與這五種類型進行逐一的對比。
由于試驗過程中進水 COD 始終維持在 900～1200mg/L 之間, 主反應區活性污泥負荷 Ns>0.1kg-COD/kgMLSS·d, 主反應區 DO>2.0mg/L, 廢水嚴格按照 BOD∶ N∶ P=100∶ 5∶ 1 進行供給； 因此前三種原因導致的膨脹可能性極小[7]。 另外, 微生物所需營養利用 NH4Cl、 K2HPO4 和 KH2PO4 配置而成, 通過監測, 廢水中含硫成分極少, 遠低于硫細菌膨脹時所達到的硫含量。考慮到 CASS 變型工藝在生物選擇器和主反應區之間增設厭氧生物膜反應區, 高濃度有機廢水在此反應區內經過 12h 的厭氧發酵, 可能產生了低分子有機酸, 在對厭氧生物膜區進行 pH 監測時也證明其 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
好氧區絲狀菌已經大量生長和繁殖, 此時只提高主反應區的 pH 對于抑制污泥膨脹可能速度太慢, 所以在用 NaOH 稀溶液調節 pH 的同時, 連續加入定量的高氯精 ( C3O3N3Cl3 ) 水溶液, 同步殺死和抑制絲狀菌, 在控制污泥膨脹的 14 個周期內, 其 pH、 SV30 和出水 COD 發生了明顯的變化, 如圖 4～ 6 所示。至第 14 個周期, 絲狀菌膨脹基本得到有效控制, 雖然 SV30 仍然高達 50 左右, 但系統運行開始正常； 從第 15 個周期開始, 停止加入高氯精水溶液, 只是調節每個周期的 pH>8.0, 進一步抑制絲狀菌的生長,使其慢慢萎縮、 折斷, 最終隨剩余污泥或出水排出。
5 結論
對于 CASS 變型工藝處理啤酒廢水出現的膨脹問題, 通過理論分析和實際驗證, 證明是由于 pH 太低所引起。通過調節 pH 和加入 C3O3N3Cl3, 系統逐漸恢復正常。 在系統正常運行之后, 始終對 pH 進行及時的監測和調節, 以防止厭氧區的低 pH 值廢水進入主反應區得不到及時的調節而再次發生膨脹。另外, 污泥膨脹的控制不可急于求成, 在進行物理和化學方法控制的同時, 應通過改變環境因素, 利用環境條件控制和防止污泥膨脹。
[參考文獻]
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