污泥王新庄污水处理厂脱氮除磷工艺冬季污泥膨胀

摘要：污泥膨胀作为活性污泥法运行工艺中的一个难题，在全世界污水生物处理系统运行中都普遍存在。经研究发现，虽然在现今的生物脱氮除磷工艺中都已经针对防止污泥膨胀做了较多的优化处理，但大部分工艺还是会出现污泥膨胀，对正常的生产运行造成诸多不利影响。该文根据郑州市王新庄污水处理厂生物脱氮除磷工艺冬季运行中污泥膨胀实例，探寻脱氮除磷工艺中污泥膨胀诱因及机理，为生物脱氮除磷污水处理设施运行提供调整经验与运行指导。
关键词：生物脱氮除磷工艺微丝菌污泥膨胀污泥龄水温
1 前言
随着工业、城市进程的高速发展，我国的水污染程度逐年加重，污水处理现已成为我国社会发展中存在的一个严峻的问题，现今，在我国构建“环保节约型社会”春风吹拂下，污水处理厂遍地开花，为改善地上水资源质量做出了很大贡献。作为淮河流域最大的污水处理厂，郑州市王新庄污水处理厂自2000年12月通水投运至今，已稳定运行了将近十二个年头。2006下半年，为达到新的国家排放标准，王新庄污水处理厂开始了为期2年的系统升级改造。2008年11月，王新庄污水处理厂由原来的AO处理工艺升级为A2/O工艺，具备了脱氮除磷功能。2009至2011年，每年冬季王新庄污水处理厂生物脱氮除磷工艺均出现了较为明显的污泥膨胀，严重影响了生产运行。通过不断深入的摸索与研究，根据生产实际情况，王新庄污水处理厂采取了有效的控制措施，很大程度上削弱了污泥膨胀对生产运行的影响，把污泥指数最高均值从最初发生时的330ml/g降至后来的200ml/g左右，总结了大量运行经验。笔者从此点出发，根据王新庄污水处理厂冬季污泥膨胀期间观测的相关数据，对生物脱氮除磷工艺出现的污泥膨胀现象进行详细分析，并总结、整理出来，与大家共同探讨。

2 工艺概况

王新庄污水处理厂采用传统活性污泥法A2/O工艺，设计日处理能力为40万吨，共分为六个系列运行，来水成分中生活污水占70%左右，其余为工业污水，进水BOD5均值为190mg/l，分为新、老系统共同运行。新系统曝气池池容55000m3，设计水力停留时间16.5h；老系统池容32000m3，设计水力停留时间13h。设计运行MLSS 3000mg/L，曝气池运行方式为推流式，设置有缺、厌氧区及好氧区，底部设有曝气盘。好氧区DO 2～3 mg/L，缺氧区DO 0.2～0.5 mg/L。其工艺流程为：

3 污泥膨胀现象及影响

3.1污泥膨胀现象

该污水处理厂只在冬季低温条件下出现季节性污泥膨胀现象，温度升高后 SVI 值恢复到正常的范围，污泥膨胀现象消失。此膨胀表现为二沉池沉淀区污泥沉降缓慢，进水量较大时容易产生泥层厚度快速增加，二沉池出水SS升高，甚至出现污泥从二沉池出水溢流堰流出，影响出水水质现象，曝气池曝气廊道出现大量褐色泡沫积聚，缺、厌氧廊道出现大量薄层浮泥，影响感观。曝气池污泥SV最高超过 80%，SVI 值达到 200ml/g 以上。
对曝气池末端混合液进行镜检观察，在正常运行期间菌胶团与丝状菌组成的活性污泥结构致密，生物相丰富，包括原生动物和后生动物如：钟虫、轮虫、线虫、鞭毛虫、吸管虫等。污泥膨胀初期检测到污泥结构变得松散，丝状菌数量明显增多，生物相无明显变化。污泥膨胀期间，丝状菌数量明显增多且有相互交织现象，菌体为细长头发丝状的卷曲菌丝体，污泥絮体中菌胶团和丝状菌比例严重失调，丝状菌从污泥絮体中伸出且相互连接，形成以丝状菌为主的网状结构。生物相简单且指示出水水质良好的钟虫大量消失，而污泥中出现大量的楯纤虫且很活跃。

3.2污泥膨胀影响

污泥膨胀时该厂曝气池曝气廊道出现大量褐色泡沫积聚，缺、厌氧廊道出现大量薄层浮泥，严重影响感观。此外，由于二沉池污泥容易出现泥层累积升高，导致污泥随出水溢出而影响出水水质，迫使污水处理厂降低污泥浓度运行，并缩短污泥龄，进而导致硝化不充分、出水氨氮大幅升高。而长期的低硝化率，又降低了硝化菌的增殖量，而污泥龄的缩短也会造成硝化菌浓度下降，二者共同作用的结果导致出水氨氮在很短的时间内急剧上升，最终氨氮在高位达到平衡，造成该厂冬季出水氨氮难以持续保持低值，处理能力也有所下降。而且，由于冬季硝化菌浓度持续较低，即便在春季来临水温上升污泥指数降低的情况下，也需要较长的时期积累硝化菌，恢复氨氮去除能力，从而在较长一段时间内影响污水处理量的提升。

4 试验结果情况及分析

污泥膨胀是活性污泥沉降性能恶化的一种表现，研究污泥膨胀现象，沉降性能是不可忽略的一点，SVI 值能够反映活性污泥的凝聚和沉淀性能，且简单易行，因此将其作为研究判断的手段。由于该厂只在冬季出现污泥膨胀现象，进水水温也必须作为一个观测因素，进行详细记录，并与污泥指数进行对比分析。在此过程中，采用光学数码显微镜对污泥进行定期镜检，结合 SVI，当其显著升高时，重点观察污泥中优势菌群、主要原生动物及后生动物。笔者对王新庄污水处理厂进行实时监测，历经 150 天，每日同一时间段取曝气池末端出口处的活性污泥混合液，测定水温、SV、MLSS、MLVSS 等参数值持续跟踪观测，对曝气池出口部位混合液的 SVI值进行测量计算，对试验结果进行分析。

4.1水温对污泥沉降性能的影响

2010 年 9 月份，水温为 25℃左右，SVI 值为105ml/g左右，试验研究从此阶段开始注意活性污泥的变化，对污泥进行镜检，发现水温降至20℃以下时，丝状菌开始明显增多。
从图 1 可以看出，曝气池中活性污泥混合液的温度在 12～25℃区间内变化时，SVI 值与温度变化呈现出一定的负相关性，随温度的逐步降低，SVI 值逐渐升高，活性污泥的沉降性能变差。由此可以认为，水温是影响该污水处理系统污泥膨胀的一个因素。



图1 SVI与水温变化趋势

4.2MLVSS/MLSS比值与污泥沉降性能变化的关系

试验研究过程中，对曝气池末端出口处活性污泥混合液进行了 MLVSS 和 MLSS 浓度的测定，发现该污水处理厂曝气池污泥的 MLVSS/MLSS 比值呈现季节性的变化，并与 SVI 值的变化存在一定的关联关系。图中给出了 2010 年 9 月～2011 年 3 月活性污泥混合液的 MLVSS/MLSS 比值变化和 SVI值变化。
图2SVI与MLVSS/MLSS变化趋势
从图 2 可以看出，SVI 值的变化与 MLVSS/MLSS 比值的变化之间呈现出一定的正相关关系，SVI 值较低时，污泥中的有机组分含量较低，SVI 值比值升高时，污泥的有机组分含量相应升高。
图32010.9.15-201

1.3.15进水BOD变化趋势

图42010.9.15-2011.3.15进水TP变化趋势

5 原因分析

污泥膨胀基本分为两类：一种是丝状菌膨胀，即污泥中丝状菌过量繁殖所引起的

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丝状菌膨胀；另外一种是高黏性膨胀，由于高亲水性粘性物质大量积累附着在污泥絮体上，导致其比重变轻，引起粘性膨胀，属于非丝状菌型污泥膨胀。