活性污泥泡沫和膨胀的原因和预警控制

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／ｇ·ｖＳＳ。小试模型中ＳＶＩ值降低主要是因为模型中的泥龄短于丝状菌的世代生长周期，过 短的污泥龄使系统中的状丝菌在未完成世代生长的过程时就被排出系统之外，使系统中丝状 菌不断流失，最终在氧化沟中其数量大幅降低，ＳｖＩ值降低。
３．３．２连续流小试中化学药剂投加对活性污泥性状的影响 试验杀菌剂ＡＦＰ和絮凝剂ＰＡＭ的投加对连续流小试模型活性污泥性状的影响，从图７
投加次氯酸钠试验，持续２周，分别在６月５日和６月１３日往氧化沟中投加了两次ＮａＣＬＯ，
第一次投加量约为２５９ＣＬ／Ｋｇ／ⅧＬＳＳ，第二次投加１２．５９Ｃ１／ＫｇＭＬＳＳ左右：缩短泥龄试验从２００３
年１２月３日开始，持续１个月，通过排泥将Ａ沟的污泥龄从１１～１４天，逐步缩短到６～７
天。
３结果与讨论
３．１运行数据指标分析
摘要：本文研究了某污水处理厂发生泡沫和污泥膨胀的原因和条件，发现污泥膨胀和泡沫主要 由微丝菌属细菌异常增殖引起。其发生具有季节性和周期性，主要在冬春季节气温较低时爆发。 批式试验和连续流试验采取工艺调整措施如缩短泥龄和提高负荷，以及投加化学药剂如次氯酸 钠（ＮａＣＬＯ）、季铵盐（ＡＦＰ）、聚丙烯酰胺假址田和聚铝（ＰＡＭ）等．这些方法均可达到降低污泥体 积指数ＳＶＩ，不同程度地控制污泥膨胀和泡沫的效果。在实际应用中，缩短泥龄和投加次氯酸 钠在泡沫和污泥膨胀发生的不同阶段也可以取得一定的控制效果。本文提出，控制丝状细菌异 常增殖引发泡沫和污泥膨胀的预防控制对策。 关键词：微丝菌； 污水处理厂； 污泥膨胀和泡沫： 预警控制
从图２可见，２００３年～２００４年的２０个月内，氧化沟的ＳＶＩ变化呈现明显的季节变化，
冬春季节氧化沟污泥的ＳＶＩ会升高，最高可以达到３５０ｍＬ／ｇ。现场实际观察冬春季节氧化沟 表面时常会积聚大量泡沫，有时泡沫覆盖达到９０９６以上，影响到出水和运行管理。而夏秋季
隧疆峨雾 相对比较平稳，污泥ＳＶｌ指数通常低于１５０ｍＬ／ｇ，基本上观察不到泡沫现象的发生。 ｛８］Ｅ—ｌ＾∞
本研究对某污水处理厂三槽式氧化沟出现的微丝菌泡沫和膨胀问题进行了分析研究，通 过在小试试验中采取的工艺参数调整措施如降低泥龄，以及投加化学药剂如加氯杀灭丝状 菌，絮凝沉淀等方法进行控制研究，并在实际污水处理现场进行实际应用验证。为有效预防 和控制活性污泥膨胀和泡沫，本文提出活性污泥泡沫和膨胀的预警控制措施。
相比减少７０％，随剂量的增加。Ｓｖ。。略有升高。投加絮凝剂的
Ｓｖ。比杀菌剂的低。杀菌荆次氯酸钠和ＡＦＰ对絮体性状的改善
主要是杀灭其中的丝状细菌，使得丝状细菌长度变短，丧失架 桥的功能，见图５。杀菌剂对丝状细菌的杀灭是不可恢复的，
但由于杀菌剂同时也会对菌胶团细菌有杀灭作用，会影响出水
的质量…】。而絮凝剂ＰＡＭ和ＰＡＣ的加入则主要是促进絮体之间 的结合，使得小块絮体凝结成大块絮体，加快絮体的沉淀，在 较短的时间里达到较好的效果，对出水不会造成影响。由于絮 凝剂不能杀灭丝状细菌。絮凝起作用的时间有限，不能从根本
污泥膨胀和泡沫的发生具有明显的季节性，这和微丝菌的生理特性密切相关，它的适宜 生良温度在８℃～２０℃，细胞壁呈疏水性，对长链脂肪酸和油脂等疏水性物质有较强的亲和 性，在负荷较低时比菌胶团细菌具有竞争优势。丝状细菌在低温时附着在漂浮油脂上生长， 容易造成泡沫或污泥膨胀。在夏季时当水温高于２０＂Ｃ时，微丝菌彪ｐａｒｖＪ＇ｃｅｌ］ａ能产生蛋白 水解酶，该酶可分解细胞质壁上的蛋白质，使得菌丝断裂变短“。。图３ａ＇ｂ显示了不同时期的 微丝菌的生长形态，在冬春季节时，是长头发丝状的卷曲菌丝体，丝体长度可以达到６００ ｕ ｍ， 其数量远远多于絮体量：夏季则呈现短杆状，长度只有ｉ００“ｍ左右，而且数量有限。显然 这种丝状体不会对污泥沉降的性能产生影响。
３ａ×４００倍
３ｂ×４００倍
图３不同季节的微丝菌形态（ａ．４月份：ｂ，８月份）
３．２批式试验结果 为了降低污泥中微丝菌的数量，提高污泥的沉降性能，采取向活性污泥中加入化学曲荆
如杀菌剂和絮凝剂的方法。投加的化学药剂有消毒剂次氯酸钠，抗菌剂ＡＦＰ，絮凝剂ＰＡＭ
ｉ『～ ｌ ｋ丑Ⅱ 及ＰＡＣ。批式试验期间，所取实际氧化沟中起泡沫的活性污泥，其ＳＶＩ值在２００ ｍＬ悖左右·
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的杀灭效果显著。
在连续流模型中试验中，投加絮凝剂Ｐ删对沟中污泥的ＳＶＩ有较大的改善，较大剂量的
ＰＡＭ投加，使得污泥形成大块的絮体，沉淀到模型的底部，导致曝气转刷不能将污泥搅拌起
来，影响了系统的正常运行，在实际操作运行中应采用低剂量的ＰＡＭ投加量，如ｌ～２ ｍｇ／Ｌ。
３ ４生产性试验
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３．４．１泥龄调整试验
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月份
２ａ
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图２ ２００３－２００４年氧化沟月平均“ 和温度（ａ）及ＳＶＩ和负荷（ｂ）变化圈
谢冰等：活性污泥泡沫和膨胀的原因和颓警控制
２
通过对图２中运行数据的ＳＶＩ值同温度及负荷的分析可知，ＳＶＩ的变化与温度正好相反， 即水温低的时候，ＳＶＩ值高，反之低，表明污泥膨胀与低温有关；负荷的变化也同ＳＶＩ值相 反，负荷较低时，ＳＶＩ值处于高水平，说明污泥膨胀与低负荷有关。镜检和生化反应试验结 果证实，在发生泡沫的活性污泥混合液和泡沫中，占绝对优势的是微丝菌，见图３ａ。
４为２００ｍｇ／Ｌ，５为４００ｍｇ／Ｌ
从图４中可见，化学药剂的投加可以明显提高污泥的沉降效果，随杀菌剂投加量增加
ｓｖ。降低，加ＡＦＰ的Ｓｖ。。变化相对平缓，氯剂量为
１６７．７９／ｋｇＭＬＳＳ时对ＳＶＩ影响较明显，ＳＵｏ比对照减少５０％； 投加絮凝剂ＰＡＭ和ＰＡＣ在２ ｍｇ／Ｌ和５０ ｍｇ／Ｌ时ＳＶ３０与对照组
２０
谢冰等：活性污泥泡沫和膨胀的原因和预警控制
２ ２小试连续流试验
在批式试验基础上，进行实验室连续流的实
验，模型反应器进水和曝气方式同实际氧化沟运
行方式，见图Ｉ。进水取自初沉池出水，污泥来
自发生泡沫的氧化沟，在模型中进行了改变泥龄
试验和投加化学药剂ＡＦＰ和ＰＡ２４试验。试验过程
中每天测试进出水ＣＯＤ、Ｎｆｌｔ—Ｎ、ＭＬＳＳ和污泥指
２试验材料和方法
２．１批式试验 采用批式试验研究了四种不同的化学药剂对丝状微生物的控制效果。活性污泥的混合液
取自污水厂发生泡沫的氧化沟．试验在ｌ Ｌ的烧杯中进行，四种化学药剂是有效氯ｌＯ％的次 氯酸钠溶液．纯度为４５％的季铵盐抗菌剂ＡＦＰ（上海未来企业公司生产），絮凝剂聚丙烯酰胺 ＰＡＭ（分子量９００万）和聚铝ＰＡＣ．各药剂的加量：次氯酸钠为１００～１２５０ ｇＣＬ／ｋｇＭＬＳＳ，ＡＦＰ 为１０～２５０ ｇＣＬ／ｋｇ ＭＬＳＳ，ＰＡＭ ２～８ ｍｇ／Ｌ，ＰＡＣ ５０～４００ ｍｇ／Ｌ。搅拌速度１２０ ｒｐｍ．反应停 止后３０ｍｉｎ测定ＳＶ”，并镜检。
表１泥龄调整前后出水水质９５ｘ置信区间平均值
·所有数据是平均值±ＳＤ（分析个数）
２４
谢冰等：活性污泥泡沫扣膨胀的原因和预警控制
３．４．２次氯酸钠投加试验
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数，进行镜检，镜检方法见文献７。
２．３现场生产性试验
某污水处理厂设计处理量为１５万ｔ／ｄ，处
理装置分设Ａ，Ｂ，Ｃ三组氧化沟，每组设计承担 ５万ｔ／ｄ的污水处理量。目前只有Ａ沟和Ｃ沟进
图１ 三槽式氧化沟模型反应器以豆运行方式
水工作。由于种种原因，两条沟自运行以来都发生不同程度的污泥膨胀和泡沫。
在现场进行的投加次氯酸钠和缩短泥龄试验，均在Ａ氧化沟进行。２００３年春末进行了
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图８调整泥龄后￥Ｖｌ和ＭＬＳＳ的变化 由图８可见，在１２月３日泥龄调整前，氧化沟中污泥的ＳＶＩ普遍高于１５０ ｍｌ／ｇ，通过 排泥将泥龄从１１之１４天逐步调整到污泥龄为６～７天后，ＳＶＩ值逐渐下降，到１２月１８日以
后，ＳＶＩ值已降到１５０ ｍｌ／ｇ以下。说明随着污泥龄的缩短，活性污泥的沉降眭能得到提高。 从生产运行来看，通过调整泥龄，污泥的沉降性能变好，泡沫减少，出水悬浮物浓度降低。 虽然加大摊泥后系统中活性污泥量不断减少，加之水温降低，出水指标均有所升高，但是能 够达到国家排放标准，污泥龄调整前后出水水质比较见表１。
全国水环境污染治理设施运营管理技术交流研讨会 １ｋＣ咖眦咖ｏＩｌ ａｎｄ Ｓ锄Ｊ蝉０ｆⅫ删ｍＩｅｒ鼬Ｉｒ㈣ｅｎ删ＰｄＩ删叩Ｔ啉口ＩｌｃＩＩｔＦＫｍｑ０Ｐ。删帆ⅡｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔＴ∞ｈｎｏｌｏｇｙ
活性污泥泡沫和膨胀的原因和预警控制
谢冰１，徐亚同１，戴兴春’，陆家２，王国华２
（Ｉ．华东师范大学环境科学系，上海２０００６２； ２．上海市政工程设计研究院，上海２０００９２）
图５投加次氯酸钠ｌｈ后 的杀菌效果
上解决丝状细菌的膨胀和泡沫问题。
３．３连续流模型试验结果
３．３．１运行工况参数的改变对活性污泥性状的影响
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图６缩短泥龄对活性污泥沉降性能的影响
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图７连续流反应器中ＡＦＰ投加对ｓｖＩ的影响
试验开始所取的污泥是Ｃ氧化沟同期膨胀和产生泡沫的污泥，转移到小试模型中后， 通过排泥，使得平均泥龄从１０天缩短为５～６天见图６，相比较氧化沟污泥的ＳＶＩ值，小试 模型中污泥的ＳＶＩ值持续降低，镜检分析，一周后模型中丝状细菌从开始的２。８ｘ ｉ０５个交 点／ｇ·ＶＳＳ降低到１．７×１０５个交点／ｇ·ＶＳＳ，而Ｃ沟丝状细菌数量变化为３．２Ｘ１０５个交点
试验结果如下。 两种化学药剂对活性污泥性状的影响分别见图４ａ和４ｂ。
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２
３
４
剂量组射
４ａ杀菌剂
２
３
４
剂量组别
４ｂ絮凝剂
图４不同的化学药剂及剂量投加对活性污泥沉降性能ｓ‰的影响
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谢冰等：活性污泥泡沫和膨胀的原因乖颟警控制
图４ａ中白色柱为投加ＡＦＰ组，投加量如下：１为空白，２为１６．７９／ｋｇＭＬＳＳ，３为 ３３．３９／ｋｇＭＬＳＳ，４为８３．３９／ｋｇＭＬＳＳ，５为１６７．７９／ｋｇＭＬＳＳ；有色柱为投加ＮａＣＬＯ组，投加量
可见，投加ＡＦＰ两天后８ＹＩ值有明显降低，ＳＶＩ值从开始的２２０ ｍＬ／ｇ下降到不到１００＝ｌ／ｇ，
模型表面无可见泡沫，而同期ｃ氧化沟污泥指数基本上维持在２００＝Ｌ／ｇ以上，且出现了覆
盖度为２０％～３０％的泡沫。对微丝菌的数量开始时为８．９４Ｘ １０５个交点／ｍＬ，经过连续投加
ＡＦＰ．５天后丝状细菌的数量减少为１．８９Ｘ １０１个交点／ⅢＬ。说明ＡＦＰ的连续投加对丝状细菌
如下：１为空白，２为２８９ｃＬ／ｋｇＭＬＳＳ，３为１４０９ＣＬ／ｋｇＭＬＳＳ，４为２８０９ＣＬ／ｋｇＭＬＳＳ，５为
１４００９ＣＬ／ｋ酬ＬＳＳ。
图４ｂ中白色柱为投加ＰＡＭ组，投加量如下：ｌ为空白，２为２ｍ∥Ｌ，３为４ ｍｇ／Ｌ，４为
８ｍｇ／Ｌ，５为１６ｍｇ／Ｌ；有色柱为投加ＰＡＣ组，投加量如下：１为空白，２为５０ｍｇ／Ｌ，３为ｌＯＯｍｇ／Ｌ，
１ 前言
活性污泥泡沫和膨胀是活性污泥处理厂运行管理中经常碰到的异常问题，它们绝大多数 是由丝状微生物异常增殖引起，由丝状细菌引发的活性污泥泡沫和膨胀具有明显的季节性利 周期性．在寒冷季节发生较多。由微丝菌ＭｉｃｒｏｒｈｒｉｘＰａｒｖｉｃｅｌｌａ引发的泡沫和污泥膨胀在 欧洲、澳洲等国污水处理厂最为常见，氧化掏则更容易发生“１。。微丝菌是一类革兰氏阳性 菌，具有长而卷益的丝状体和疏水性的细胞壁，喜好低温，长链脂肪酸和油脂。目前，对由 微丝菌引起的泡沫和膨胀缺乏有效的控制对策。…。