废纸造纸污水处理污泥膨胀解决实例

Posted 2023-01-12 曝气池

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结合某纸厂处理脱墨污水时发生污泥膨胀的实例，对温度、溶解氧和食微比等因素进行分析，得出过量PAM引起的泡沫和食微比过低导致污泥膨胀，并提出减少加药量、安装喷头和投加淀粉等解决措施。
[中图分类号]X703[文献标识码]B[文章编号]1005-829X(2013)08-0085-03
陕西某纸厂以废纸为主要原料，采用浮选脱墨工艺生产文化用纸和生活用纸。该厂污水采用射流曝气改良式氧化沟工艺处理，于2011年10月通过国家环保部门验收。2012年7月系统发生污泥膨胀。活性污泥法虽广泛应用于生活污水和工业废水的处理，但污泥膨胀是一直困扰人们的难题。引起污泥膨胀的原因复杂多变，如温度过高、pH偏低、溶解氧不足、营养元素失衡和负荷过低等〔1〕。笔者就该纸厂污泥膨胀的实例，分析了引起膨胀的几点原因，并对控制污泥膨胀提出了几项措施。
1.工艺概况
该纸厂生产能力可达300t/d，全厂每日产生废水总量为10000m3，经系统处理后达标排放。设计进水和出水水质见表1，工艺流程如图1所示。

2.污泥膨胀现象
曝气池内污泥颜色变深，产生大量泡沫，严重时泡沫高度可达1.5m，覆盖整个池面。泡沫在阳光下带有彩色，并有一定黏性，带出大量活性污泥，曝气停止时液面有一层棕褐色浮渣。二沉池有细小污泥絮体不断外漂，出水水质恶化。从系统指标看SV30最高达93%，MLSS为3100mg/L，SVI增至300mL/g。在显微镜下观察整个视野大多数为丝状菌，菌胶团被丝状菌包裹，污泥很散不成团，钟虫和累枝虫等常见活性污泥类原生动物数量明显减少，草履虫和表壳虫等非活性污泥类原生动物明显增多。这些现象表明曝气池活性污泥发生丝状菌膨胀。
3.原因分析
3.1温度
进入活性污泥系统的原水水温很重要，是提高系统处理效率的前提。因为污泥菌胶团中的微生物需要一个合适的温度环境，一般在15～35℃，当超过35℃时丝状菌的繁殖将大大高于菌胶团的繁殖速度和能力，从而易发生膨胀。由该厂的水温数据记录发现，进水水温一直在正常范围内，因此水温不是造成丝状菌膨胀的原因。
3.2pH
pH是系统的一个重要指标，当pH出现波动时会直接影响污泥中微生物的正常生理活动，严重时会直接导致微生物死亡。污泥中菌胶团适宜的pH范围为6～8，而丝状菌在4.5～6.5就能较好地生长〔2〕。从记录来看，进水pH一直在7.0～8.0之间，所以pH也不是引起膨胀的原因。
3.3营养盐
废纸造纸产生的脱墨污水成分单一，缺乏微生物需要的N、P等元素，所以系统运行时要向曝气池投加N、P元素，投加比例为m(BOD)∶m(N)∶m(P)=100∶5∶1。工程从调试运行开始一直按照比例投加营养盐，可见营养盐的投加不是引起污泥膨胀的原因。
3.4溶解氧(DO)
对于氧的要求，丝状菌与菌胶团区别明显。菌胶团要求有较多的氧(至少在0.5mg/L以上)，而丝状菌在微氧环境中也能很好地繁殖。该工程采用的曝气系统为供气式低压射流曝气，曝气效果良好。根据数据记录看曝气池的DO一直在1.5～3.0mg/L，处于良好状态，所以DO不是引起膨胀的原因。
3.5食微比(F/M)
污泥负荷(食微比)是指单位质量的活性污泥在单位时间内去除污染物的质量。在微生物代谢方面的含义就是F/M比值，即kgBOD5/(kgMLSS.d)〔3〕。根据定义可知活性污泥的数量取决于进水有机物的浓度，有多少食物就可以养多少微生物，食微比过高或者过低都会对活性污泥造成不良影响。对于氧化沟工艺，食微比应控制在0.03～0.05kg/(kg.d)。对最近两个月的数据进行抽样计算，发现最近一段时间F/M较低，见图2。

结合数据通过现场调查发现，该纸厂从5月开始对某分厂进行整改，导致废水总量减少。而污水处理厂因排泥管道问题没有及时排放曝气池剩余污泥，污泥浓度过高。废水少、污泥浓度高导致了食微比长时间处于较低状态，从而引发此次污泥膨胀。
3.6泡沫
泡沫是水体黏度增高所导致的，导致黏度升高的原因主要有水体有机物含量过高、曝气池污泥老化、丝状菌膨胀和进水富含洗涤剂或表面活性剂等。结合数据记录来看，进曝气池的污水有机物浓度一直在正常范围内。丝状菌膨胀导致泡沫没有疑问，但根据泡沫的表观分析(一定的黏性和在阳光下带有彩色)还有其他原因。经过现场各环节调查发现，在微气浮处理阶段需加入一定量的PAM，由于最近一段时间废水量减少，导致水中剩余的PAM增多；PAM是一种线型高分子聚合物，进入曝气池后经过曝气剪切大分子被打断形成大量泡沫。因此丝状菌膨胀和气浮投加PAM过量共同导致了泡沫问题，而大量泡沫又加剧了污泥丝状菌膨胀。
4.解决措施及效果
分析此次污泥膨胀的原因后，自7月3日起采取以下措施。
(1)对气浮设备做相应调整，调整气浮溶气压力以减小气浮溶气水中的溶气量，在现场做小样，根据实验结果调整加药流量，减小气浮加PAM量。
(2)因为泡沫问题比较常见，从长远考虑在曝气池边缘一圈安装喷水喷头，喷水能及时有效地减少泡沫，保证曝气效果，防止活性污泥流失，从而保证系统的正常运行。
(3)增加生产线提高废水总量，加大曝气池剩余污泥的排放量，根据该系统目前的情况将MLSS保持在2000mg/L左右即可，从而提高食微比。增大污泥的回流比，减少污泥在二沉池的停留时间，避免丝状菌的环境优势增殖。
(4)按比例加入工业淀粉。淀粉能起到很好的絮凝效果，而且淀粉是微生物很好的碳源，这样在增加污泥沉降效果的同时又提高了食微比，可以快速有效地抑制膨胀，改善污泥状况，但成本较高。
采取以上措施一段时间后，进曝气池的污水黏度减小，曝气池内泡沫明显减少，不再覆盖整个池面，MLSS降低，污泥沉降性能变好，二沉池出水明显改善，污泥膨胀基本得到控制。截至7月20日，MLSS为2100mg/L，二沉池出水COD下降到60mg/L左右。图3为7月5日到7月20日的SVI和F/M变化情况。

5.结语
引起污泥膨胀的原因比较复杂和多样化。此次膨胀情况比较特殊，笔者认为食微比过低和过量PAM引起的泡沫引发和加剧了此次污泥膨胀。建议污水厂相关人员要灵活掌握相关指标的含义，根据实际情况作出及时调整，才能保证系统的正常运行。