城市污水處理中活性污泥法污泥膨脹影響因素及控制方案

巴金華

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，推動了我國綜合國力的提升，但同時也催生了各類環(huán)境污染問題。由于我國水資源的匱乏及時空分布上的不均衡，人類活動與環(huán)境水污染之間的沖突尤為突出。面對嚴(yán)峻的污水治理問題，要應(yīng)用先進(jìn)、合理的處理技術(shù)，高效地治理水污染，保護(hù)水資源，從而建立人類社會與水環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的良好關(guān)系。城市污水主要有生活污水及工業(yè)廢水。生活污水含有大量的有機(jī)污染物，水質(zhì)、水量有一定的周期性。工業(yè)廢水的污染物種類受生產(chǎn)工藝影響，成分復(fù)雜。基于此，本文主要對城市污水處理中活性污泥法污泥膨脹影響因素及控制方案做論述，詳情如下。

關(guān)鍵詞：城市污水處理;活性污泥法;污泥膨脹;影響因素;控制方案

引言

目前，采用生物方法去除廢水中的氮是解決富營養(yǎng)化問題的經(jīng)濟(jì)有效的途徑。Anammox因其具有節(jié)省能源和運營成本的優(yōu)勢已廣泛用于高氨氮廢水脫氮研究。據(jù)統(tǒng)計，在全球范圍內(nèi)，已經(jīng)有100多個Anammox裝置成功運行，用于處理污泥消化液氨氮濃度高和碳氮比低的廢水。然而對于低濃度廢水，Anammox的應(yīng)用報道不多。目前保留并富集AnAOB是Anammox快速啟動的關(guān)鍵。已有研究證實，通過使用顆粒污泥，生物絮凝體和生物膜等方式可以促進(jìn)AnAOB富集。生物膜反應(yīng)器由于污泥濃度高，污泥齡長，經(jīng)常被用作生長緩慢的微生物富集良好反應(yīng)器，包括移動床生物膜反應(yīng)器（MBBR），膜曝氣膜生物反應(yīng)器（MABR）和SBBR等。厭氧序批式生物膜反應(yīng)器（AnSBBR）作為SBBR的變型工藝，能夠提供Anammox生存的良好環(huán)境，且具有更高的抗沖擊負(fù)荷能力和更高的生物濃度，進(jìn)而更加適合Anammox的生長。

1活性污泥膨脹

活性污泥膨脹主要分為兩種：一種是由污泥中絲狀菌大量繁殖造成的絲狀菌膨脹;另一種是由污泥中微生物代謝產(chǎn)物粘在一起形成的黏性菌膠團(tuán)膨脹。在污水處理中更常見的是由絲狀菌大量繁殖引起的污泥膨脹，90%的污泥膨脹是由活性污泥中絲狀菌的過量生長而引起的。污泥膨脹使污泥的沉降性能變差，影響整個出水水質(zhì)處理工藝，增加污泥的處理難度和處置費用，使整個處理過程難以控制。而且是活性污泥法污水處理廠運行過程中經(jīng)常遇到的最棘手的問題之一。

2城市污水處理中活性污泥法污泥控制措施

2.1微生物技術(shù)的應(yīng)用

首先是吸附技術(shù)。微生物吸附技術(shù)的機(jī)理是通過活性污泥絮凝體的吸附作用實現(xiàn)污水中污染物的去除。活性污泥絮凝體由微生物細(xì)胞、微生物分泌物及水中懸浮物質(zhì)組成，其表面覆蓋具有黏性的多糖，具有很強(qiáng)的吸附能力，是一種生物吸附劑。此技術(shù)原材料來源豐富且易得，如工業(yè)發(fā)酵中的廢棄菌絲體等。此外，還具有成本低、設(shè)備易管理、處理效果良好等優(yōu)點。研究發(fā)現(xiàn)，微生物吸附技術(shù)對污水中的重金屬元素有較強(qiáng)的去除效果。例如，白腐真菌、酵母菌對鉛的吸附效果好;假單胞菌胞外高聚物對金屬Cr（Ⅵ）及水溶性染料有較好的去除效果;脫硫桿菌對電鍍廢水中Cu2+的去除率最高可達(dá)99.12%。此外，若以死去的微生物細(xì)胞為生物源，則其具有易固定化的特征，可制成特殊的生物吸附劑，具有化學(xué)穩(wěn)定性高且可反復(fù)使用的優(yōu)點。在后續(xù)的研究與發(fā)展中，為提升對污染物的吸附能力及環(huán)境污水的處理效果，應(yīng)加強(qiáng)此技術(shù)對微生物吸附機(jī)理的研究以及新型生物吸附劑的研究。其次是生物強(qiáng)化處理技術(shù)。生物強(qiáng)化處理技術(shù)的原理是通過生物來控制生物，即“以物制物”。應(yīng)用時，在自然菌群中加入可制服污染生物的微生物，強(qiáng)化生物能力，促進(jìn)與污水中污染物的反應(yīng)，從而達(dá)到去除污染物的效果。較常使用的強(qiáng)化方法有高濃度活性污泥法、活性污泥中投入無機(jī)鹽法和生物-活性炭法。其中，高濃度活性污泥法是通過增加污泥齡和提高活性污泥濃度來提升難分解污染物的效率;在活性污泥中加入無機(jī)鹽，如鐵鹽，形成鐵絮凝活性污泥，具有良好的除磷效果;生物-活性炭法則兼具活性炭吸附和微生物氧化雙重功效，通過二者協(xié)同作用，提高污染物去除效果。

2.2環(huán)流生化反應(yīng)器法

高濃度煉化污水中多含有高毒性、難降解的苯系物、多環(huán)芳烴、酯類物質(zhì)，廢水毒性大。同時，原油因為產(chǎn)地不同，品質(zhì)差異較大，油品變動導(dǎo)致煉化污水水質(zhì)波動較大，大大增加了生化法處理的難度及運行穩(wěn)定性。該類廢水多采用物化法處理，但該方法前期設(shè)備投資大、處理成本高，增加了企業(yè)的負(fù)擔(dān)。環(huán)流反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單，具有優(yōu)良的流體力學(xué)特性，在多相反應(yīng)過程中有廣泛的應(yīng)用。環(huán)流反應(yīng)裝置具有氣-液-固三相傳質(zhì)效率高、混合效果好、整體濃度變化波動小的特點。該方法為處理含高濃度酚類等具有生物抑制性物質(zhì)的廢水提供了除物化方法外另一種占地更小和成本更低的選擇。通過生化方法處理高濃度煉化污水，極大地降低了其處理成本。同時不影響污水處理后的后生化性，為高濃度污水點源治理的一種低成本選擇。同時避免了污泥膨脹，提高了污水的生化性。其內(nèi)的流態(tài)使裝置內(nèi)不同位置的溶解氧濃度不同，產(chǎn)生了溶解氧充足與缺乏的不同區(qū)域，在一定程度上抑制了絲狀菌膨脹，實現(xiàn)了類好氧-缺氧交替運行，提高了污水的生化性和效率。

2.3AAO工藝

胞外聚合物（EPS）是微生物在生長和代謝過程中自身分泌產(chǎn)生的一類高分子聚合物，其組成與污水處理系統(tǒng)的運行方式有較大相關(guān)性，一部分來自于微生物細(xì)胞代謝的分泌，一部分來源于外界環(huán)境中的化合物.根據(jù)EPS在微生物細(xì)胞外空間分布特征可將EPS分為溶解型EPS和結(jié)合型EPS.結(jié)合型EPS具有雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層由緊密結(jié)合型EPS組成，其具有一定的形狀;外層由松散結(jié)合型EPS組成，是一個松散、沒有明顯邊緣的黏液層.長期以來，關(guān)于EPS的研究主要集中于其對重金屬和有機(jī)污染物的吸附和絡(luò)合作用.EPS中存在羧基、巰基、羥基及含磷基團(tuán)等官能團(tuán)能夠吸附重金屬，污泥中溶解性EPS吸附重金屬能力比結(jié)合型EPS高;由于EPS帶負(fù)電荷，因而能夠吸附部分有機(jī)污染物，如苯類、染料和腐殖酸.但近年來，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)EPS中含有氧化還原介體，這類物質(zhì)能作為電子載體參與胞外電子傳遞過程.目前研究表明EPS通過參與胞外電子傳遞可將多種高價態(tài)重金屬離子還原成低價態(tài)毒性相對較小的或容易被固定的狀態(tài)，減少對環(huán)境的危害;這對有機(jī)污染物和重金屬等物質(zhì)的污染修復(fù)有著重大應(yīng)用潛力。

2.4厭氧活性污泥

厭氧氨氧化工藝的出現(xiàn)為生物脫氮工藝提供了新的代謝途徑，其作為當(dāng)今最具發(fā)展前景的脫氮工藝之一，反應(yīng)過程無需外加有機(jī)碳源、污泥產(chǎn)率低，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的硝化反硝化脫氮工藝需要曝氣、投加碳源和消耗能量等的不足。但厭氧氨氧化菌因其生長速度極慢，且活性易受氧氣抑制，較難培養(yǎng)。因此，厭氧氨氧化工藝的種泥經(jīng)停用后活性的快速恢復(fù)對于厭氧氨氧化工藝工程化應(yīng)用顯得極其重要。

結(jié)語

總之，近年來，水體富營養(yǎng)化問題日益嚴(yán)重，已成為中國乃至當(dāng)今世界面臨的嚴(yán)重水污染問題之一。污水處理廠活性污泥法的應(yīng)用對于污水處理有重要意義，因此要控制其膨脹帶來的不利影響，推動污水處理工作有序進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]陸秋萍，李海勤，劉華，等.污泥膨脹的原因分析及調(diào)整實例[J].工業(yè)用水與廢水，2019，50（6）：43-46.

[2]高春娣，張娜，韓徽，等.碳源對膨脹污泥微生物多樣性的影響研究[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2021，47（2）：169-178.