關於汙泥膨脹機(jī)理的詳解!
來(lái)源:国内精品久久久久久久影视麻豆(bǎi)盛(shèng)環保 發布時間:2020-10-15
汙泥膨(péng)脹指汙泥結構極度鬆散(sàn),體積增大、上浮,難於沉降(jiàng)分離影響出水水質的現象。基本上各種(zhǒng)類型的活性汙泥工藝都會發生汙泥(ní)膨脹,而(ér)且一旦發生難以控製,通常都需要很長的時(shí)間來(lái)調(diào)整。汙(wū)泥膨脹的發生率是(shì)相當高的,在歐洲近百分之五十的城(chéng)市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生(shēng),在中國的發生率也非常(cháng)高。針對汙泥膨脹,各方(fāng)麵的理論很多,但並不完全一致,甚至有很多相互矛(máo)盾,這給水處(chù)理工作者造成很大(dà)的麻煩。
1、汙泥(ní)膨脹特點
汙泥結構鬆散,質量變輕,沉澱(diàn)壓縮性能(néng)差;SV值增大,有時達到百(bǎi)分之九十,SVI達到300以上;大量汙泥(ní)流失,出水渾濁;二(èr)次沉澱難以固液分離,回流汙泥濃度低,有時還伴隨大量的泡沫的產生,無法維持(chí)生化處理的(de)正常工作。
汙泥(ní)膨脹是生化處理係統較為嚴重的異常現象(xiàng)之一,它直(zhí)接影響出水水質,並危害整個(gè)生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當(dāng)高的,在歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不同程度(dù)的(de)汙泥膨脹發生,在中國的發生率(lǜ)也非常(cháng)高。基本上目前各種類型的活(huó)性汙泥工藝都會發生汙泥膨脹。汙泥膨脹不但發生率高,發生普遍,而且一旦發生難以控製,通(tōng)常都需要很(hěn)長的時間來調整。針對汙泥膨脹,各方麵的理論很(hěn)多(duō),但並不完全一(yī)致,甚(shèn)至有很多相互矛(máo)盾,這給水處理工作者造成很大的麻(má)煩。
2、汙泥膨脹類(lèi)型
1、非絲狀菌膨脹(zhàng)
非絲(sī)狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而汙泥(ní)負荷太高的時候,此時細(xì)菌吸附(fù)了大量有機物,來不及代謝,在胞(bāo)外積(jī)貯大量高粘性的多(duō)糖物質,使(shǐ)得表麵附著(zhe)物大量增加,很難沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時,也有可(kě)產生膨脹現象。因為若缺氮,微(wēi)生物便於工作不能充(chōng)分利用碳源(yuán)合成細胞物質,過(guò)量(liàng)的(de)碳源將被(bèi)轉化為多糖(táng)類胞外貯存物,這種貯存物是高度親水型化(huà)合物,易形成結合水,從而影響(xiǎng)汙(wū)泥的沉降性能,產生高粘性的汙泥膨脹(zhàng)。非絲狀菌汙泥膨脹(zhàng)發生(shēng)時其生化處理效能仍較高,出水也還比較(jiào)清澈,汙泥鏡檢也看不(bú)到絲狀菌。非絲狀菌(jun1)膨脹發生情況較少,且危害並不十分嚴重。
2、非絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見,成因(yīn)也十(shí)分複雜。影響絲狀菌汙(wū)泥膨脹的因素有很多,*先應該認識到的是活性汙泥是一個混合培養係統,其中至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲狀菌。而絲狀(zhuàng)菌在與活性膠團係統共生的關(guān)係中是不可缺(quē)少的一類重要微生物。它的存在對淨化汙水起著很好(hǎo)的作用。它對保持汙泥的絮體結(jié)構,保(bǎo)持生化處理的淨化效率,及在(zài)沉澱中起著對懸浮物的過濾(lǜ)作用(yòng)等(děng)都有很重要的意義。事實也證明在絲狀菌與菌膠團細(xì)菌平衡時是不會產生汙泥(ní)膨脹,隻有當絲狀菌生長超過菌膠(jiāo)團細菌時,才會出現汙泥膨(péng)脹現(xiàn)象。
3、汙泥膨(péng)脹幾種理論
1、A/V假說
當混合液中基質收到限(xiàn)製或控製時,由於比表麵積大的絲狀菌獲取基質的能(néng)力要強於菌膠團,因而菌膠團受到(dào)抑製,絲狀菌大量繁殖;
2、動(dòng)力選擇性理論
以微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學為(wéi)基礎,根據不(bú)同種類微生物具(jù)有不同(tóng)的*大比生長速率和飽和常數,分析絲狀菌與菌膠團的(de)競爭情況;
3、饑餓假(jiǎ)說
將活性汙泥中(zhōng)微生物分為三類,*類(lèi)是菌膠團細菌,第二類是具有高基質親和力但生長緩慢的耐饑餓絲狀菌,第三類是對溶解氧有高親(qīn)和力、對饑餓高度敏感的(de)快速生長絲(sī)狀菌;
4、存儲選擇理論
在底(dǐ)物風度的狀態下,非絲狀菌具有貯存底物的(de)能力,而被(bèi)貯存物質(zhì)在底物匱乏(fá)時能夠被代謝產生(shēng)能量或合成蛋白質。但是一些(xiē)絲狀菌也(yě)具有底(dǐ)物貯存能力,底物貯存能力不能完全用來解釋汙泥(ní)膨脹機理;
5、氮氧化氮假說
CASEY提出(chū)低(dī)負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥(ní)膨脹假說,如果缺(quē)氧區的反硝化不充分,導致(zhì)好氧區存在亞硝酸氮(dàn),那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細胞色素,進而(ér)抑製其好氧情況下的基質利(lì)用,相反一些絲狀菌隻能將硝酸氮還原為亞硝酸氮,因此不會在反硝(xiāo)化(huà)條件下胞內積累NO和N2O,絲狀菌就(jiù)不會在好氧段被抑製(zhì),因而更具競爭優勢。亞硝酸與(yǔ)SVI有一(yī)定的正(zhèng)相(xiàng)關性。沉澱性能良好的汙泥粒徑分布較廣,且以球菌為主,膨脹汙(wū)泥的粒徑大都在10μm以(yǐ)內,汙泥較為細碎。
4、汙泥膨脹的影響因素
1、溫度
低溫有利於絲狀菌生長,Daigger等人發(fā)現10℃容易(yì)導致絲(sī)狀菌性汙泥膨脹,而汙水溫度提高到22℃則不容易產生汙泥膨脹現象;
2、pH
活性汙泥微生物適宜pH範圍為6.5~8.5,pH小於6時,菌膠團活性減弱,生長受到抑製,但絲狀菌能大量繁殖,取代菌膠團成為優勢種群,汙泥的沉降性能明顯變差並發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時,真(zhēn)菌完全占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要原因(yīn)之一,若DO成為限(xiàn)製因子,菌膠團生長受抑製,而絲狀菌因具(jù)有巨大的比表麵(miàn)積,更易獲得(dé)溶解氧進行生(shēng)長繁殖,在競爭中處於優勢(shì)地位。具有低Ks的絲(sī)狀菌在低(dī)基質濃度下,具有比菌膠團高的比生長速率,這可以解釋基質限製、溶解氧限(xiàn)製和營養物質限製引起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧(yǎng)成為(wéi)限製,任何負荷下都會發生汙泥膨脹。汙水處理中DO控製在2左右,太高太低都容易引起汙泥膨脹。
4、F/M
低負荷情(qíng)況下,由於絲狀菌(jun1)具有巨(jù)大(dà)的比(bǐ)表麵積,低Ks,其對碳源有較強的親和力,優先利用(yòng)碳源,造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水曝氣池(chí)中;低負荷容易引發絲狀菌汙泥膨脹,高負荷容易引發汙泥粘性膨(péng)脹(zhàng)。負荷分布不均,好(hǎo)氧區一直(zhí)處於低負荷運行狀(zhuàng)態易造成(chéng)絲(sī)狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內汙泥負荷參數的影響研究表明,當F/M<0.2kg/kg.d時,容易引發(fā)汙泥膨脹;Pan和Su等人將汙(wū)水通過(guò)好(hǎo)氧選擇器進(jìn)入膜生物反應器,將F/M調整到0.4kg/kgd,有效的控(kòng)製(zhì)了(le)汙泥膨脹;而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器,加強反硝化除磷作用,有效解決(jué)了汙泥膨脹。
高有機負荷下,反應器內底物(wù)充裕,在這種情況(kuàng)中菌膠團比絲狀菌具有更強(qiáng)的吸附與存貯營養物質的能(néng)力,能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖,具有較高的(de)比生長(zhǎng)速率,抑製了絲狀菌的生長,但是如果(guǒ)DO濃度不夠,在(zài)0.5mg/L以下(xià),菌膠團在低溶氧(yǎng)的條件下增殖受到抑製,而(ér)絲狀菌由於其具有更大的比(bǐ)表麵積,即使在低溶氧的(de)條件下也能獲得氧(yǎng),其增(zēng)殖速率明顯高於菌膠團,發生高負(fù)荷低DO下的汙泥膨脹;低負荷下由(yóu)於長時間缺少(shǎo)足夠的(de)營養物質,菌膠團生長受到抑製,而絲(sī)狀菌具有(yǒu)較大的比表麵積,其菌絲會(huì)從菌膠團中伸展出(chū)來以增加其攝取營(yíng)養的表(biǎo)麵積(jī)。
由於研究者的研究背景和研究條件不盡(jìn)相同,研究結果也很(hěn)不(bú)一致尤其是關於有(yǒu)機負荷與汙泥膨脹關係的說法也比較混亂(luàn)。高低有機負荷都可能引起汙泥膨脹,Ford和Eckenfeilder等人發現高低負(fù)荷(hé)下都可能發(fā)生汙泥膨脹,Palm等人認為根據負荷不同,在任何DO濃度條件下都可能發生膨脹,Chudoba等人認為即使對於推流式曝氣池(chí),雖然沿吃長方向存在著高(gāo)的(de)濃度梯度,但(dàn)在高負荷下也會發生汙泥(ní)膨脹。
5、N、P營養物質
通常(cháng)認為汙水中BOD:N:P=100:5:1為微生物的(de)適(shì)宜比例。N、P含量不均衡的廢水,會引(yǐn)發絲(sī)狀菌與非絲狀菌膨脹,絲狀菌膨(péng)脹:有研究發現在缺N的情況下,由於(yú)絲狀菌具有巨大的比表麵積,低Ks,其對N、P等營養物質有較強的(de)親和力(lì),優先利(lì)用營養(yǎng)物質,造成競爭優勢;非絲狀菌(jun1)汙(wū)泥(ní)膨脹:BOD5/N為100:3時,菌(jun1)膠團未能有充分的N完成代謝,於是把有機物以高親水性的多糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性汙泥法會助長絲狀(zhuàng)菌的(de)過量生長,這可用痕量金屬缺(quē)乏症理論分析。由於(yú)絲狀(zhuàng)菌具有比菌(jun1)膠團更大的比表麵積,其在(zài)痕(hén)量金屬含量不足時比後者具有更大的對痕量金屬的吸附能力,從而抑製了(le)菌膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業(yè)廢(fèi)水進入汙水廠時,活性汙(wū)泥中(zhōng)的(de)微生物要出現中毒現象,Novak在對非絲狀菌膨脹的(de)研究中發現,菌(jun1)膠團(tuán)吸收汙水中的有毒(dú)物質後(hòu),粘性物質(zhì)分泌減少,生理活動出現異常,可能引起汙泥膨脹。