废纸造纸废水处理过程的污泥膨胀

中国有色金属2009年第10期论坛Forum文高信刚浙江省富阳市是我国的白板纸基地，造纸原料以进口废纸为主，废水主要来自废纸的碎浆、筛选、浮选及抄纸过程中。废水的主要成分是细小悬浮性纤维、造纸填料、废纸杂质和少量果胶、蜡、糖类，以及造纸生产过程中添加的各类有机及无机化合物。因其生产过程中无脱墨、漂白等工艺，属于本色废纸浆生产线排出的生产废水，比脱墨废纸浆生产线排出的废水污染负荷小，造纸废水的SS、COD浓度较高，其中，COD由非溶解性COD和溶解性COD两部分组成，通常非溶解性COD�COD组成总量的大部分，当废水中SS被去除时，绝大部分非溶解性COD同时被去除，进入活性污泥系统的污水主要由溶解性COD与SS构成，使活性污泥性质也与其他废水的活性污泥有所不同。目前，国内外处理废纸造纸废水的工艺中，采用活性污泥法的较多，而在利用活性污泥法处理造纸废水的过程中，容易出现污泥膨胀问题。造纸废水处理中常见污泥膨胀采用活性污泥法处理废水的过程中，可能出现多种污泥膨胀，在处理造纸废水时，最常出现丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。1.丝状菌膨胀。丝状菌膨胀在废水处理中较为常见，造成的负面影响也较其他类型污泥膨胀严重得多。在活性污泥中存废纸造纸废水处理过程的污泥膨胀叙述了浙江省富阳地区采用废纸造纸，在利用活性污泥法处理造纸废水的过程中出现污泥膨胀，通过实际运行管理，分析污泥膨胀的控制方法。在多种丝状菌，是构成活性污泥菌胶团的重要微生物之一。少量丝状菌的存在对净化污水、保持污泥的絮体结构及对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。在丝状菌与菌胶团细菌平衡时不�产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才�出现污泥膨胀现象。2.非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在C/N比失调或废水水温较低而污泥负荷过高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高黏性的葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脱氧核糖等形成的多糖物质，这些多糖类物质的积存，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩，SVI很高，但将污泥用显微镜检查时看不到丝状菌或只有极少的短丝状菌。污泥膨胀产生原因1.污泥负荷。无论是低负荷下运行还是在高负荷下运行，均可能发生污泥膨胀，在很大程度上与活性污泥中的溶解氧浓度有关。在低负荷条件下，活性污泥正常繁殖菌胶团受限制，污泥龄�变长，甚至出现污泥老化。此情况下有利于丝状菌在活性污泥中停留、生长。由于绝大多数丝状菌为专性好氧菌，比表面积大，低溶解氧浓度下的增殖速率明显高于胶团细菌，因此，低负荷下并伴随低溶解氧的情况，�造成丝状菌过度繁殖而导致污泥膨胀。为了使系统运行更加经济，通常采用高负荷运行。高负荷条件下，也应注意活性污泥中溶解氧的控制，当供氧不足，曝气池内溶解氧浓度偏低时，也�发生污泥膨胀。2.溶解氧浓度对污泥膨胀的影响。丝状菌有较大的比表面积，在低溶解氧浓度下比絮状菌增殖得快，发生丝状菌污泥膨胀。而高溶解氧浓度容易造成过度曝气，导致活性污泥絮凝后沉降性和压缩性变差。30分钟沉降后，上清液中悬浮颗粒物多。溶解氧浓度的要求与污泥负荷有关，高负荷对应高临界值。在造纸废水中，选用的溶解氧临界值偏大，实际运行中可尝试高于设计值。3.废水性质。造纸废水含有易生物降解和溶解的有机成分，以及低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质。但通常造纸废水中氮（N）、磷（P）不足，一般废水中N、P的合适比例为BOD5：N：P=100：5：1，而富阳地区的造纸废水中BOD5：N：P=100：1.3：0.5，营养极不均衡。当N严重缺乏时，微生物不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，另外，N、P不足时，絮状菌增长受抑制，而丝状菌增长�优势，�出现污泥膨胀。4.温度。富阳地区夏秋季气温较高，曝气池的温度达到25℃，此时，丝状菌的繁殖速度快，繁殖能力也比菌胶团强，曾2009年第10期中国有色金属多次出现污泥膨胀。但并不是说气温低时不�出现污泥膨胀，在废水水温较低而污泥负荷过高时，微生物的负荷高，细菌吸收了大量营养物，但由于温度低，代谢速度较慢，积存起大量高黏性的多糖类物质。这些多糖类物质的积存，使活性污泥的表面附着水大大增加，污泥的SVI值升高，形成非丝状菌性污泥膨胀，因此，气温急剧下降时应注意污泥指数的变化。控制方法处理污泥膨胀的方法有多种，针对造纸废水中的丝状菌性或非丝状菌性污泥膨胀，在实践中发现，采用以下几种控制方法操作简单、成本较低、效果较好。1.氧气与营养盐联合调整法。这种方法主要是针对造纸废水营养匮乏的情况。应保证废水处理系统中耗氧区的溶解氧浓度在2mg/l以上，但不宜超过4mg/l，防止污泥过氧化；对于推流式曝气池，前端溶解氧浓度控制在0.5mg/l以上，末端也不宜超过4mg/l；对于完全混合式曝气池，溶解氧浓度控制在2～3mg/l。在选用营养盐方面，通常使用尿素（含氮46%）、磷酸一胺（含磷27%、含氮46%）等，控制废水中N、P的合适比例为BOD5：N：P=100：5：1，具体投加量结合原废水中N、P浓度，一般情况下BOD5：N：P不低于100：3：1。2.絮凝法。由于富阳地区造纸企业相对集中，各污水处理厂的规模也比较大，通过各厂对处理污泥膨胀消耗的时间及难易程度的比较，发现污水处理规模越大，污泥膨胀越不易控制，因此，能迅速控制污泥膨胀趋势显得尤为重要。作为应急处理措施，避免出水水质超标，可考虑投加混凝剂，以改善其沉降性能。用于污泥絮凝的药剂主要有阳离子型聚丙烯酰胺、硫酸亚铁及聚合氯化铝（PAC）等。由于聚丙烯酰胺成本较高且聚集起来的絮体颗粒容易遭到曝气破坏，从而导致混凝效果不理想，因此，一般使用硫酸亚铁或聚合氯化铝作为混凝剂。以硫酸亚铁为例，向曝气池投加硫酸亚铁后，沉降性能明显改善，SV值可下降10%以上，每吨水投加量通常控制在40g～60g。投加硫酸亚铁可能造成混合液pH值下降，但下降幅度较小，一般在0.5左右，对污泥活性的影响很小。由于絮凝法只是应急措施，不能从根本上消除污泥膨胀，对丝状菌的存在没有明显影响，因此，要根治污泥膨胀还要配合针对性措施。3.药剂法。由于丝状菌的比表面积大，比菌胶团更易吸收杀菌剂，因此可通过投加药剂直接杀死丝状菌。如漂白粉、次氯酸钠及过氧化氢等，加在回流污泥中可以起到破坏丝状菌的效果，从而消除污泥膨胀现象。但投药�破坏生化系统的微生物生长环境，特别对后生动物的活性影响很大，导致处理效果降低，因此投加量不能过大，通常每吨污水投加70g～90g。若只是中轻度丝状菌性污泥膨胀或没有备用系统，一般不采用此方法。富阳地区在元月前后气温变化幅度很大，有时温差达到20℃，废水温度也�急降5℃以上，易出现非丝状菌污泥膨胀，处理此类膨胀问题的做法是：掌握近期天气变化情况，通过调整曝气系统对污水加热；提前3～5天增加营养，除保证N、P充足外，可适当投加生物活性酶类药剂，提高微生物活性；将污泥浓度提高0.5g/l，增强污泥耐受性。通过以上方法取得了不错的效果。虽然造纸废水处理过程中容易出现污泥膨胀，但膨胀类型比较明确，可控性较强，关键要早发现、早处理。各污水处理厂的工艺人员应认真负责，加强污泥指标监测，建议2～3天做一次显微镜观察，每两天测一次SV与SVI值。若污泥指数连续一周以上保持上升趋势或污泥负荷有持续下降趋势并低于设计值，可能将发生污泥膨胀。特别是发现丝状菌出现时，对其数量、密度及是否延伸出菌胶团等情况进行观察、分析，选择正确方法及时控制。另外，N、P等营养成分含量和溶解氧浓度是控制造纸废水污泥膨胀的核心数据，应重点关注。中（作者单位：浙江春南污水处理有限公司）