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５０４第十四届宁夏青年科学家论坛论文集化肥装置ＳＢＲ法污水处理污泥膨胀原因与措施李学渊（中国石油宁夏石化公司，宁夏银川７５００２１）摘要：污泥膨胀问题是侍统活性污泥工艺运行过租中常常发生且难以杜绝的妹手问＊，且９０％以上的汚泥膨胀是由丝状菌的过度生长造成的。ＳＢＲ法由于其间歇式的进水和反应方式，在时阆上存在着很高的基貭浓度梯度．因而能有效地抑制丝状菌的生长繁疽，被认为是最不易发生污泥膨胀的活性污泥工艺，近年来被广泛应用于城市污水和工业庋水的处理。本文结合实际运行经验，从进水水质分析了可能诱发活性污泥膨胀的多种因素，并介绍了ＳＢＲ法条件下发生污泥膨胀的控制措施、预防和解决方法。关键词：ＳＢＲ；活性污泥；膨胀；污泥中毒；控制方法中国石油宁夏石化公司现有三套化肥装置，其中两套化肥装置运行时间较长。化肥三厂目前正在试车阶段。由于是老化肥装置，设计之初污水处理装置较简单，近年随着环保理念深人人心，加之化肥装置本身扩能改造，产生大童污水，急需对现有污水处理场进行改造。２０１６年新建了污水处理场，污水设计处理量为１３５０ｍＶｄ，进水量约１０８０ｍ３／ｄ，污水浓度：ＣＯＤ为１０００ｍｇ／Ｌ－２０００ｍｇ／Ｌ，ＮＨ３－Ｎ为２８０ｍｇ／Ｌ－３５０ｍｇ／Ｌ。进人污水处理装置的污水厲于可生化性较好的污水，含有醇类等物？，无氰化物，且？氮浓度相对较高。主要环保控制指标为ＣＯＤ、氨氮及悬浮物。污水脱＊碳源不足，需要额外投加碳源，针对氨氮浓度高的特点，污水处理应采用高效生化脱氮工艺，通过工程设计以营造适应髙营养物环塊的微生物生态群落，并强化硝化自养菌和反硝化异养菌的生理活性，依赖这些微生物的酶促降解作用，达到净化水质的目的。采用三池交替运行的ＳＢＲ＋ＢＡＦ的主体处理工艺：设计污泥负荷为０．０３５ｋｇ／ｋｇ＿ｄ，ＭＬＳＳ为３０００ｍｇ／Ｌ，每座ＳＢＲ池运行周期为８．０ｈ（进水０５ｈ、曝气３ｈ、塊拌２ｈ、沉淀１＿５ｈ、滗水０．８３ｈ、闲置〇．丨７ｈ）。根据银川市环保局要求：宁夏石化外排污水标准为ＣＯＤ：２００！？１８／１＜，氨氮：３〇１１１８＾，高于目前市第三污水处理场的实际接纳标准。１改良ＳＢＲ工艺改良ＳＢＲ工艺是近年发展起来的一种先进的序批式活性污泥法，该工艺具有良好的脱氮处理功能。在改良ＳＢＲ处理工艺中，硝化和反硝化在同一池内进行，不需要好氧污水的回流，因此理论上脱氮效率可无限接近于１００％。改良ＳＢＲ工艺运行方式十分灵活，通过控制供氧量使运行环境在兼氧和好氧之间不断变换，这时可以将改良ＳＢＲ工艺看成多个Ａ／０工艺的串联组合体，所以能够保证很高的脱氧效果。实践表明，改良ＳＢＲ工艺的脱氰效率可以达到９９％以上，只要设计和运行得当，完全可以获得理想的处理效果。ＳＢＲ反应器兼具反应和沉淀作用，按周期运行。一般的周期安排方式为：进水阶段：污水进入ＳＢＲ池的阶段，通常为一个运行周期的开始。曝气阶段：通过曝气系统向ＳＢＲ池供給氣气，微生物利用体内生物酶降解有机污染，同时污水中的ＮＨ，－Ｎ通过微生物的硝化作用转化为ＮＯ，－Ｎ。搅拌阶段：停止曝气而继续拢拌，使泥水充分潘合，水中溶解氧逐渐降低。同时通过投加甲醇等外部嫌撅，为微生物进行反硝化反应提供易降解基质，ＮＯ，－Ｎ转化为Ｎ２等气态物质而脱离水相，污水中总氮含量降低。沉淀阶段：停止搅拌，也不曝气，混合液逐渐转人静止沉淀状态，泥水分层分离。淹水阶段：沉淀结束后，置于反应池末端的薄水雜开始工作，自上而下逐渐排出上淸液。闲置阶段：闲置阶段即是滗水器上升到尿始位置阶段，通常为一个运行周期的结束。池底污泥的降解活性在此阶段得到恢＊。在改良型ＳＢＲ处理工艺中，硝化和反硝化在同一池内进行，不需要推流式处理工艺通常配制的硝化液回流捎施。从理论上来说，改良ＳＢＲ脱氮效率％Ｉ无限接近于１００％。另外，该工艺运行方式十分灵活．通过控制供氧和搅拌搡作使运行环境在好氧和兼氧之间不断变换而能够保证脱氦效果。实践表明，改良型ＳＢＲ工艺的脱氯效率可以达到９９％以上，只要工程设计和运行管理得当，完全可以保证高氨氮污水达标排放。ＢＡＦ曝气生物濾池集生物氧化和截留悬浮固定于一体，有较强的截污能力，在ＢＡＦ生化池中，滤池底部设有进水和排泥管，中上部是填料层，厚度一般为２．５ｍ－３．５ｍ，污水通过滤料层，水体含有的污染物被滤料层截留，并被滤料上附着的生物降解转化，溶解状态的有机物和特定物质被去除，所产生的污泥保中国石油宁夏石化公司５０５？水蕾繾４ＢＭＭ—－■图１？气曾污水处ａ流程留在过滤层中，而只让净化的水通过。这样可在一个密闭反应器中达到完全的生物处理而不需在下游设置二沉池进行污泥沉降。滤池反冲洗采用脉冲冲洗的方法，可以把附着在滤料上的悬浮物质脱落，再打开排泥阀，利用生物滤池的出水进行水漂洗，可有效地达到淸洁滤料的目的。经过ＳＢＲ和ＢＡＦ处理后，污水中大部分污染物已经被活性污泥降解，水质较好，污水经无阀过滤器过滤后，进一步去除ＳＳ后，出水排人监测池，出水经检测合格则回用于循环水补水，如果不合格，则由泵打回均质罐进行再处理（见图１）。从ＳＢＲ法的反应阶段其底物浓度的变化可以看出，ＳＢＲ法不易发生污泥膨胀。如果把普通活性污泥法中混合液的流态用“离散度”表示，那么它在完全混合时为无穷大，在理想推流时为零。ＳＢＲ法反应阶段的底物浓度变化相当于普通污泥曝气池分格数为无穷多时的情况（因为普通污泥处理法曝气池分格数越多越接近推流式）。这就有利于菌胶团细菌在竞争中处于优势。此外，ＳＢＲ法的优点还有：进水和反应开始阶段的反应器处于厌氧状态，有利于抑制丝状菌的过量生长；ＳＢＲ法的污泥龄短，比增值速率较小的丝状菌不能很好地繁殖；可以省去初沉池相对减少污水中溶解性底物的比例，同时增加了总悬浮固体量。由此可见，ＳＢＲ本身就是一个很好地防止污泥膨胀的选择器。２ＳＢＲ工艺条件下的污泥膨胀２．１污泥膨胀现象ＳＢＲ虽然在抗污泥膨胀方面有着突出的优势，但是从实际运行情况来看，由于种种原因，还是会发生污泥膨胀现象。自２０１６年６月运行以来一直较稳定，出水指标完全符合国家《污水综合排放标准》（ＧＢ８９７８－６）的一级标准，达到了设计要求。２０１７年５月１５日，由于化肥装置停产检修、淸洗，排入污水处理场的进水童大大增加，为了提高出水量，于是将原来ＳＢＲ池运行周期由８．０ｈ缩短为６．０ｈ，相应的曝气、硝化、反硝化时间因此而缩短。监测池出水也较稳定。２０１７年７月３日以来，进水有机物浓度急增，ＳＢＲ池出水ＮＨ３－Ｎ逐级升高；截至７月２２日，Ａ／Ｂ／Ｃ三池内均出现大量黑色死泥，ＳＢＲ三池出水氨氮高至７６．３６ｍｇ／Ｌ（平均值）。２．２污泥臃胀的原因分析５０６第十四届宁夏青年科学家论坛论文集２．２．１污泥膨胀的概念活性污泥膨胀是活性污泥处理系统在运行过程中出现的异常情况之一，其表观现象是活性污泥鲕凝体的结构与正常絮凝体相比要松散一些，体积膨胀，含水率上升，不利于污泥底物对污水中营养物质的吸收降解，并且影响后续工序的沉淀效果。一般从以下三个方面定义污泥膨胀：沉降性能差，区域沉降速度小；污泥松散，不密实，污泥指数较大；由丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大于ｌｘｌＯＷｇ。２．２．２污泥膨胀的类型污泥膨胀分丝状蔺膨胀和非丝状菌膨胀两类。其中９０％是由丝状菌引起的，只有１０％左右是由非丝状菌引起的。活性污泥系统中的生物处于动态平衡之中，理想的絮凝体沉淀性能好，丝状菌和絮体形成菌（菌胶团细菌）之间相互竞争，相互依存，絮体中存在的丝状菌有利于保护絮体已经形成的结构并能增加其强度。但是在污泥膨胀诱因的诱发下，丝状菌在和胶团菌的竞争中占优，大量的丝状菌伸出絮凝体，破坏其稳定性。目前对于非丝状菌膨胀的研究较少，一般认为非丝状菌膨胀是由于絮凝体生理活动的异常而发生的。一种是由于进水中含有大童的溶解性有机物，使污泥负荷太高，而进水中又缺乏足够的Ｎ、Ｐ或溶解氧不足，细菌很快把大量有机物吸人体内，又不能及时代谢分解，向外分泌过多的糖类物质，这类物质中所含的羟基具有很强的亲水性，可以使活性污泥结合水率高达４００％；呈黏性的凝胶状；另一种是由于进水中含有较多的有毒物质，导致细菌中毒不能分泌出足够的黏性物质，难以形成絮体，或即使形成絮体，但结构松散，沉降性能不好。２．２．３污泥脒胀的原因２．２．３．１丝状菌污泥膨胀的原因（１）营养物质含＊不足。活性污泥法处理污（废）水的过程，随反应的进行需要多种营养物质保证其正常的新陈代谢活动，并维持生物的动态平衡和活动。若微生物的食物不足，会使低营养型微生物过度繁殖，在与菌胶团细菌的竞争中占优。（２）碳水化合物和可溶性物质含童高。丝状菌对高分子物质的水解能力弱，较难吸收不溶性物质，能直接将葡萄糖、乳糖等糖类物质作为能源加以吸收利用。所以，当污水中含有较多量的可溶性有机物时，有利于底物中丝状菌的繁殖。（３）？ｔ化物含量高。正常的活性污泥中硫代谢丝状菌含量不多，若污水中巯化物含量偏高，容易引起诸如疏化菌、０２１Ｎ型菌、贝氏巯化菌等疏代谢丝状菌的过量增殖，致使引发污泥膨胀。（４）进水波动。进水波动是指进人活性污泥反应器的水在流量以及有机物浓度、种类方面的改变。如果曝气池中有机物浓度突然增加，就会因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此时丝状荫在争夺氧中占优，大量繁殖，引起污泥膨胀。（５）温度。反应器底物中毎种细菌都有自己的最适宜生长温度，在最适宜生长温度下，其繁殖旺盛，竞争力强。如果温度较低，污水中微生物代谢速度较慢，会积贮起大置高黏性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，ＳＶＩ值增高，从而可能会引起污泥膨胀。丝状菌对温度具有敏感性，是大多数活性污泥在冬季时会产生污泥膨胀或者污泥膨胀更加严重的原因之￣￣＾０（６）溶解氧。溶解氧作为构成活性污泥混合液三要索（气、水、泥）之一，是许多生物降解反应的必要条件。菌胶团细菌是好氧菌，而绝大多数丝状菌是适应性强的微好氧菌。因此，若溶解氧含童不足，菌胶团蔺的生长受到抑制，而丝状菌仍能正常利用有机物，在竞争中占优。（７）ｐＨ值。ＰＨ值较低，会导致丝状真菌的繁殖而引起污泥膨胀。活性污泥微生物最适宜的ｐＨ值范围是６．５－８．５；ＰＨ值低于６．５时利于真菌生长繁殖；ｐＨ值低至４．５时，真藺将完全占优，活性污泥絮体遭到破坏，所处理的水质恶化。（８）Ｂ０Ｄ－污泥负荷。ＢＯＤ污泥负荷是设计活性污泥反应池和控制其运行的重要指标。此外，泥龄过长，有机物浓度梯度小等也会引起此类污泥膨胀。２．２．３．２非丝状菌污泥膨胀的尿因由于非丝状菌膨胀在污泥膨胀中所占的比例很小，国内外有关这方面的研究报道较少，几种诱因概述如下：（１）进水中含有毒物质。当活性污泥中的菌胶团细菌“吃＂进有毒物质后，黏性物质分泌童减少，生理活动出现异常，可能引起污泥膨胀。（２）营养物质缺乏或不平衡。进水中营养物质缺乏或不平衡，除引发丝状菌膨胀外，还会导致非丝状菌污泥膨胀。２．２．３．３本厂污水处理场污泥膨胀的尿因（１）有机物浓度增加。进水《氮呈递增状态，部分数据较正常来水氨氮（３２０ｍｇ／Ｌ）高出２．３７倍，平均达８２９ｍｇ／Ｌ；７月部分数据较正常来水氨氮高出１．４７倍，平均达５１１．