（环境工程专业论文）ao生物除磷工艺的小试研究与应用.pdf

中文摘要 水体的富营养化现象已经成为人类所面临的严重的水环境问题之一，城市污 水磷含量约占水体总磷负荷的3 4 ，因此降低城市污水中磷含量是防止水体富营 养化的主要途径。近年来，国家相继颁布实施的污水综合排放标准 ( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 和城镇污水处理厂排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 规定了非常 严格的磷酸盐排放标准，因此城市污水厂必须考虑除磷处理。1 9 9 8 年1 月1 日 起建设的污水处理厂主要采用生物除磷技术。 从处理技术的发展来看，a 2 o - r 艺、a o 工艺、氧化沟工艺、s b r 工艺等诸 多工艺均不仅具有去除有机物的功能，而且还有不同的脱磷除氮效果，本课题主 要采用小试模拟试验的方法对生物除磷效果进行研究，找出控制o 工艺良性运 行的主要影响因素和主要工艺参数的控制指标。 本课题建立了模拟装置，主要进行a o 系统直接培养活性污泥与接种活性 污泥的菌种驯化规律研究；确定适合纪庄子污水处理厂进水水质的a o 除磷工 艺的主要运行参数和影响因素，积累a o 除磷工艺的运行经验；同时根据纪庄 子污水处理厂o 生物除磷系统的运行状况探讨生物除磷的运行机理。具体讲 就是通过本课题的研究分析和应用，力求实现提高b o d 、c o d 、s s 、氨氮、总 磷去除率，提高污水处理厂的出水水质，减少可预见问题的发生频率，降低生产 运行成本，提高污水处理厂o 系统的运行效果。 研究结果表明：a o 生物除磷系统在运行稳定的情况下，磷的去除率远远 高于传统活性污泥法。直接培养驯化活性污泥的方法比接种培养的方法历时长、 能耗大；直接法培养驯化的活性污泥比接种法培养的活性污泥的驯化程度更高一 些：厌氧段中的n o x n 含量会影响磷的释放，所以要尽量减少a o 池进水及回 流污泥中携带的n o x - n 含量；磷的剩余量与多种因素有关，出水的总磷与f m 没有单纯的正比、反比关系；同时研究表明，在保证出水磷的含量符合国家标准 的同时，可以通过调整运行参数达到去除氨氮的效果。 关键词： a o 生物除磷活性污泥运行参数小试研究 a b s t r a c t t h ee u t r o p h i c a t i o np h e n o m e n o no ft h ew a t e ra l r e a d yb e c a m eo n eo fs e r i o u s w a t e re n v i r o n m e n t a lq u e s t i o n sw h i c ht h eh u m a n i t yf a c e d ，p h o s p h o r u sc o n t e n to ft h e m u n i c i p a lw a s t e w a t e ra p p r o x i m a t e l yc o m p o s e d3 4 o ft o t a lp h o s p h o r u si nt h ew a t e r b o d y , t h e r e f o r er e d u c e dt h ep h o s p h o r u sc o n t e n to ft h em u n i c i p a lw a s t e w a t e ri st h e m a i nw a yo fp r e v e n t i n ge u t r o p h i c a t i o no ft h ew a t e rb o d y i nr e c e n ty e a r s ，t h ec o u n t r y p r o m u l g a t e d ”i n t e g r a t e dw a s t e w a t e rd i s c h a r g es t a n d a r d ”( g b 8 9 7 8 - 19 9 6 ) a n d 。d i s c h a r g e s t a n d a r do fp o l l u t a n t sf o r m u n i c i p a lw a s t e w a t e r t r e a t m e n t p l a n t ” ( g b 18 918 - 2 0 0 2 ) t os t i p u l a t et h e e x t r e m e l ys t r i c tp h o s p h a t ed i s c h a r g e ds t a n d a r d ， t h e r e f o r et h em u n i c i p a lw a s t e w a t e rt r e a t m e n tp l a n t sh a v et oc o n s i d e rp h o s p h o r u s r e m o v a lt e c h n o l o g y f r o mj a n u a r y1 ，19 9 8 ，m u n i c i p a lw a s t e w a t e rp l a n t sm a i n l yu s e t h eb i o l o g i c a lt e c h n o l o g yt or e m o v a lo f p h o s p h o r u s f r o mt h et e c h n o l o g i c a ld e v e l o p m e n t ，t h et e c h n o l o g yo fa 2 o ，t h et e c h n o l o g yo f a o ，t h et e c h n o l o g yo fo x i d a t i o nd i t c h ，t h et e c h n o l o g yo fs b ra n ds oo n m a n y t e c h n o l o g i e sn o to n l yh a v ef u n c t i o nt oe l i m i n a t et h eo r g a n i cm a u e la l s oh a v et h e d i f f e r e n tf u n c t i o nt or e m o v a lo fp h o s p h o r u sa n dn i t r o g e n ，t h i ss u b j e c tm a i n l yr e s e a r c h b i o l o g i c a lr e m o v a lo fp h o s p h o r u se f f e c tt h r o u g hl a b o r a t o r ye x p e r i m e n t s e e k st h e m a i n m o v e m e n tp a r a m e t e ra n di n f l u e n c ef a c t o ro ft h et h ea os y s t e m ， t h es u b j e c te s t a b l i s h e sal a b o r a t o r ye q u i p m e n t ，m a i n l yr e s e a r c ht h er u l ea b o u t t h ed i r e c t l yd o m e s t i c a t i n ga c t i v es l u d g ea n dt h ev a c c i n a t i o nd o m e s t i c a t i n ga c t i v e s l u d g eo fa os y s t e m i tc o n f i r mt h em a i nr u n n i n gp a r a m e t e r sa n di n f l u e n c ef a c t o r so f t h ea ob i o l o g i c a lp h o s p h o r u sr e m o v a it e c h n o l o g yw h i c hf i ti n f l o wq u a l i t yo f j i z h u a n g z iw a s t e w a t e rp l a n t a c c u m u l a t er u n n i n ge x p e r i m e n to fa ot e c h n o l o g y d i s c u s sb i o l o g i c a lm e c h a n i s mo fr e m o v a lo fp h o s p h o r u sa c c o r d i n gt ot h er u n n i n g s t a t u so ft h ea ob i o l o g i c a lr e m o v a lo fp h o s p h o r u so fj z z 州p c o n c r e t e l y , i ti s t h r o u g hr e s e a r c h i n ga n da n a l y z i n ga n da p p l y i n gt h es u b j e c t ，t oi m p r o v er e m o v a lr a t e o fg e n e r a lp h o s p h o r u s ，b o d ，c o d ，s s ，a m m o n i a cn i t r o g e n i m p r o v ew a t e rq u a l i t y o fw a s t e w a t e rp l a n t ，c u td o w nt h eo c c u r r e n c ef r e q u e n c y ，r e d u c ep r o d u c i n gc o s t ，r a i s e o p e r a t i n ge f f i c i e n c yo ft h ea os y s t e mo fm u n i c i p a lw a s t e w a t e rp l a n t s t h ef i n d i n g si n d i c a t e st h a t ：i nt h es t a b l es i t u a t i o no fa ob i o l o g i c a lr e m o v a lo f p h o s p h o r u s ，t h er a t eo fr e m o v a lo fp h o p h o r u si sm u c hh i g h e rt h a nt r a d i t i o n a la c t i v e s l u d g et e c h n o l o g y t h ed i r e c tm e t h o do fd o m e s t i c a t i n gt h ea c t i v es l u d g el a s t e dl o n g e r t h a nt h em e t h o do f v a c c i n a t i o n ，t h ee n e r g yc o n s u m p t i o ni sb i g g e r ；t h ed i r e c tm e t h o d o f d o m e s t i c a t i n gt h ea c t i v es l u d g ei sm o r ed e g r e et h a nt h em e t h o do fv a c c i n a t i o n ；t h e n o x - nc o n t e n tt ob ea b l et oa f f e c tt h ep h o s p h o r u sr e l e a s i n gi nt h et i r i n g - o x y g e n s e c t i o n ，t h e r e f o r ei tm u s tr e d u c et h en o x - nc o n t e n to ft h ew a t e ri nt h ea op o n di n l e t a n dt h eb a c k f l o ws l u d g ec a r r i e s ；s i m u l t a n e o u s l ys t u d i e si n d i c a t e st h a t ，i nt h es a m e t i m e ，k e e p i n gt h ee f f e c to fr e m o v a lo fp h o s p h o r u s ，i tc a nr e m o v a lo fa m m o n i a c n i t r o g e nt h r o u g ha d j u s t i n gr u n n i n gp a r a m e t e r k e y w o r d s ：a o ，b i o l o g i c a lr e m o v a lo fp h o s p h o r u s ，a c t i v es l u d g e ，r u n n i n g p a r a m e t e r , l a b o r a t o r ye x p e r i m e n t 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：朔及签字日期：7 唧年f 月垃日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权苤洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：刁糸夕舍 导师签名： 签字日期：加。7 年 月2 日签字日期：砂呷年f 月2 日 第一章序论 1 1 除磷的历史背景 第一章序论 氮、磷对水体的污染主要体现在引起水体富营养化。富营养化会使水中藻类 恶性繁殖，大多数种类的蓝藻会使水产生霉味和腥臭味。许多种藻类还会产生毒 素，可富集在水生生物体内，井通过食物链影响人类的健康。藻类死亡腐败后被 微生物分解，消耗大量溶解氧，严重影响鱼类的生存。近海水域由于氮、磷污染 造成海域营养过剩，耗氧藻类过度繁殖会引起鱼类和无脊椎动物的大量死亡，改 变底栖生物群落的组成，使珊瑚礁窒息而亡，由此引起的赤潮、棕潮、绿潮( 依 海藻颜色不同而称呼) ，近年来的研究表明，藻类的过量繁殖，与磷酸盐的含量 之间存在着某些平行关系，引起过量繁殖的那些藻类，往往能积累大量正磷酸盐。 从藻类的生长来看，磷的需要尤为重要。磷污染对水体富营养化的影响更大，控 制磷污染对控制和防治水体富营养化显得尤为重要。【i 】 进入水体的氮磷来源是多方面的，由人类活动造成的氮磷来源主要包括： 1 没有脱氮除磷的城市工业废水和生活污水排入水体； 2 以农业污染为主的面源污染，如化肥、农药的大量施用和动物粪便等随 地表径流进入水体； 3 广泛使用含磷洗涤剂； 4 雨水。众多统计资料表明，雨水中的硝酸盐氮含量在0 1 6 1 0 6 m g l 间； 氨氮含量在0 0 4 1 7 0 m g l 间：磷含量在未检出限和0 1 0 m g l 范围间。 从7 0 年代初开始，世界上许多国家研究发现，造成富营养化污染的磷主要 来源是工业污水和生活污水，生活污水的三级处理可削减磷负荷的9 0 以上， 是消除水域富营养化的最有效的途径。据调查，我国绝大多数湖泊属于磷控制湖， 控制磷污染对控制和防治水体富营养化显得尤为重要。水体中的磷根据其来源， 可分为外源性磷和内源性磷，内源性磷是指来自水体内部的磷，而湖泊沉积物是 湖水内源性磷的主要来源。通过人为的努力，外源性磷可以受到控制。 水体中磷主要以有机磷及无机磷两种形式存在。 有机磷，多为胶体和颗粒状，例如：葡萄糖一6 一磷酸、2 一磷酸甘油酸、磷 肌酸。主要来源于生活污水、农业废弃物和某些工业废水。经微生物分解后，它 们将转化为无机磷。【2 】 第一章序论 水中的无机磷，多为溶解状态。主要有： 正磷酸盐、偏磷酸盐( p o ) 、聚磷酸盐( 焦磷酸盐p 2 0 7 4 。、三磷酸盐p 3 0 l o 孓、 三磷酸氢盐h p 3 0 9 2 。) 。其中，一部分为有机磷经微生物分解转化后形成的，另外 的一部分来自被农肥或农药污染的农田排水，地表径流以及某些工业废水。【3 】 厌氧一好氧( a o ) 生物除磷工艺，是流程最简单的生物除磷工艺，该工艺 最主要的特征是高负荷运行，泥龄短、水力停留时间短，相应得污泥产率和除磷 能力较高。4 a o - i - - 艺在污水处理应用相当广泛。研究o i 艺的生物除磷的机 理、影响因素、工艺控制方法，以及在保证除磷效果的同时，如何达到去除氨氮 是本课题研究的目的。 1 2 生物除磷技术国内外发展概况 1 2 1 生物除磷技术国外发展概况 废水生物除磷的设想是g r e e n b u r g 于1 9 5 5 年提出的，6 0 年代，美国的一些 污水处理厂发现，由于曝气不足而成厌氧状态的混合液d p p 0 4 3 。的浓度增加，从 而引起人们对生物除磷原理的广泛研究。【5 】 在传统的活性污泥中，磷作为微生物正常生长所必需的元素用于微生物菌体 的合成，并以生物污泥的形式排出从而引起磷的排放仅能获得1 0 - - - - 3 0 的除磷 效果。1 1 3 但在污水处理厂的运行中，常常会观察到更高的去除率，即微生物吸收 的磷量超过了微生物正常生长所需要的磷量，这就是活性污泥的生物超量除磷现 象。污水生物除磷技术的发展正是源于生物超量除磷现象的发现。 6 1 近2 0 年来，污水除磷脱氮技术一直是污水处理领域的热点也是难点。1 9 8 3 年国际水污染控制和研究协会( 国际水质协会i a w q 的前身) 在哥本哈根举行了 第一次磷氮去除国际会议，这是污水除磷脱氮技术研究和工程应用取得的重大进 展的重要标志。此后，各种类型的磷氮去除会议不断。国际水质协会还专门设立 了氮磷营养物去除委员会来引导和组织学术活动，使各国的专家学者能更好的交 流该领域的最新研究成果和工程实践经验。法规的压力和市场的导向加速了污水 除磷脱氮技术的发展，出现了各种各样的高效低耗型污水除磷脱氮技术的发展， 以及生物处理和化学处理的有机结合。因为从除磷脱氮的技术来说，某些化学的 或物理化学的方法可以有效去除废水中的氮和磷，但是一般来说化学法和物理化 学法运行操作复杂，费用较高，也无法利用原有的废水处理构筑物来改建污水处 理系统，因此，废水生物脱氮除磷技术由于其优越性取得了飞速的发展，并能与 化学处理进行有机的结合在生产实践中得以应用。【7 】 2 第一章序论 1 2 2 生物除磷技术国内发展概况 近年来，我国的社会经济取得了快速的发展，工业化和城市化程度不断提高， 但是我国的水环境污染和水质富营养化状况越来越严重。磷对受纳水体的主要危 害表现在以下几个方面：( 1 ) 、造成水体的富营养化；( 2 ) 、影响水源水质，增加 给水处理成本；( 3 ) 、对人和生物产生毒性。就水体富营养化而言，当水体中磷 的含量高于0 5 m g l 时，将促进富营养化现象的加速发生；但当水体中磷的含量 低于0 5 m g l 时，能控制藻类的过渡生长；而低于0 0 5 m g l 时，藻类则几乎停止 生长。因此，水体中磷的含量是控制或导致水体富营养化的限制因素，在我国众 多内陆湖泊的富营养化已到了非常严重的程度。在许多地区，防止饮用水污染和 水体富营养化己成为防止水污染的重要问题，在缺水地区实现污水资源化也已提 到议事日程。i s j 在此情况下，国家几十家科研设计单位先后开展了污水除磷脱氮技术的研 究、开发和工程应用，并取得了一大批具有实用价值的研究成果和工程经验。如： 污水脱磷除氮技术被列入“七五”、“八五”、“九五”国家及省市重大科技攻关项 目，国内中国市政工程华北设计研究院、华东师范大学、上海市政工程设计院、 天津大学、天津市环境保护科学研究院、清华大学、同济大学等几十家单位先后 开展了该方面的研究。包括从国外引进和国内设计单位独立设计、建设完成的除 磷脱氮污水处理厂有数十座之多，但总体来说，这项技术在我国的研究和应用尚 属起步阶段，对一些理论问题的研究和认识还不够深入，污水除磷工艺的研究及 实际应用也就显得尤为重要。【9 j 国内对磷的去除形成了以下两种观点：化学除磷和生物除磷，这主要是基于 磷不同于氮，不能形成氧化体或还原体，向大气放逐，但具有以固体形态和溶解 形态互相循环转化的性能。这样，污水除磷技术有：使磷成为不溶性的固体沉淀 物，从污水中分离除去的化学除磷法和使磷以溶解态为微生物所摄取，与微生物 成为一体，并随同微生物从污水中分离出去的生物除磷法。化学除磷法包括混凝 沉淀除磷技术与晶析法除磷技术，由于化学除磷法须使用铝盐、铁盐或石灰等混 凝剂，增加运行费用、加大运行管理的难度并有可能形成二次污染，故生物除磷 在国内得到了广泛的研究和应用。【1 0 】 1 3 主要研究内容、方法 1 3 1 研究目的 通过小试模拟试验，确定适合纪庄子污水处理厂进水水质的a o 除磷工艺 第一章序论 的主要运行参数和影响因素。探讨纪庄子污水处理厂的运行状况是否符合除磷机 理。 1 3 2 主要研究内容 本科题的主要研究内容是：通过模拟小试研究活性污泥菌种驯化的规律；确 定适合纪庄子污水处理厂进水水质的a o 除磷工艺的主要运行参数和影响因素： 同时根据纪庄子污水处理厂a o 生物除磷系统的运行状况探讨生物除磷的运行 机理。具体讲就是通过本课题的研究分析和应用，力求实现提高b o d 、c o d 、 s s 、氨氮、总磷去除率，提高污水处理厂的出水水质，减少可预见问题的发生频 率，降低生产运行成本，提高污水处理厂a o 系统的运行效果。 1 3 3 主要研究方法 本课题研究方法是：采用小试模拟试验的方法，根据改扩建后纪庄子污水处 理厂的各处理构筑物停留时间来确定小试装置的体积与尺寸。根据纪庄子污水处 理厂的初设参数确定小试运行参数。对试验数据采取统计、筛选、比较、分析和 研究的方法，统计并分析本次模拟a o 生物池的运行效果，找出控制a o 工艺 良性运行的主要影响因素和主要工艺参数的控制指标。 4 第_ 二章小试装置及活性污泥的培与驯化 第二章小试装置及活性污泥的培养与驯化 小试本着尽量模拟实际处理构筑物的水流状态，严格控制小试装置中各构筑 物的运行控制参数与实际构筑物相同想法，尽量消除小试与生产性调试之间的差 别，从小试的运行调试的经验和教训中，获得生产性调试的指导依据。 2 1 模拟小试的流程、装置及参数确定 2 1 1 模拟小试工艺流程 模拟小试具体处理工艺流程如图2 1 ： 回 进水 剩余污泥 图2 1 模拟小试工艺流程 5 鼓风机 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 2 1 2 装置图 进 2 1 3 参数的确定 图2 - 2 小试试验装置图 剩余污泥池 模拟小试中，确定了小试处理水量为0 2 2 m 3 h 后，小试装置的体积是根据改 扩建后纪庄子污水处理厂的各处理构筑物的主要运行参数停留时间来确定 的。小试装置的外形尺寸是结合其体积并充分考虑水流状态的情况下形成的，此 过程的选择也经过了多次试验的验证。 扩建后纪庄子污水处理厂a o 生物除磷系统的日处理量为2 8 x1 0 4 m 3 d ，曝气 池尺寸为7 6 m x 4 8 m x 6 m ，体积为1 8 6 0 0 m 3 ，初设的总停留时间为6 5 h ，初没的厌 氧段停留时间为1 5 小时；二沉池的数量为8 个，沉淀时间2 5 小时，二沉池直 径为4 5m 。 根据纪庄子污水处理厂a o 生物除磷系统的运行参数，特确定小试的处理量 为0 2 2 m 3 h ，小试a o 池的尺寸为1 3 0 m x l 0 0 r e x l 3 0 r e ( 有效水深1 2 0 m ) ，体积为 1 6 9m 3 ，名义总停留时间为7 7 h ，厌氧段名义停留时间为2 2 h ；小试二沉池数量 为1 个，沉淀时间2 5 h ，尺径0 9 m 。 2 2a o 池活性污泥的培养和驯化 a o 生物除磷系统能否顺利投入运行，其中a o 池的活性污泥的培养驯化 的时间及活性污泥的运行参数起着关键作用。为此，在此小试中对a o 系统培 6 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 养活性污泥与接种活性污泥运行规律进行了研究，为生产运行提供指导和技术的 支持。 在培养过程中，高质量的活性污泥主要体现在以下几方面： 1 良好的吸附性能：胶体状态的有机污染物首先必须被吸附到活性污泥絮体 上，并进一部被吸附到细菌表面才能得到降解，否则去除胶体状有机物的能 力差： 2 较好的生物活性：生物活性差的活性污泥降解有机物的速率慢； 3 良好的沉降性能：只有沉降性能良好的活性污泥在二沉池中才能得到有效的 泥水分离，否则，必将导致二沉出水混浊，s s 超标；【l l 】 4 良好的浓缩性能：浓缩性能良好才能保证二沉池较高的排泥浓度，如浓缩性 能差、排泥浓度低，要保证足够的回流污泥泥量，只能提高回流比，提高回 流比会缩短污水在曝气池的停留时间，导致曝气时间不足，影响处理效果。 同时在培养中，通过镜检密切关注活性污泥原生动物的生长情况，在活性污 泥微生物中：细菌在污水的净化中起决定性作用，是微生物菌种中的主要成分， 在一定的能量水平下，大部分细菌构成了絮凝体并形成菌胶团，具有良好的自身 凝聚和沉淀性能；0 1 1 真菌的构造较复杂且种类较多，它能分解碳水化物、脂肪、 蛋白质及其它含氮化合物；原生动物以细菌充作营养，当运行条件和处理水质发 生变化时，原生动物亦随之发生变化，因此原生动物在评定微生物种群的质量和 处理效果方面具有一定的意义；【1 3 】后生动物( 如轮虫) 一般不经常出现，它是非 常稳定的生物处理系统的指标。培养驯化成熟的菌种是由细菌、真菌、原生动物、 后生动物等多种微生物群体相结合组成的一个小生态系统。总之，在生物处理法 中净化污水的第一承担者是细菌，其次出现原生动物是细菌的首次捕食者；继之 出现的后生动物是细菌的第二次捕食者，而微生物的培养驯化直接关系到整个污 水处理工艺的运行效果。0 4 1 根据纪庄子污水处理厂的实际状况，特制定了直接培 养活性污泥和间接培养活性污泥两种活性污泥培养方案。 2 2 1 微生物与污泥活性之间的关系 污泥法污水处理系统环境条件发生变化时，微生物的种类、数量及其活性 也会随之发生相应的变化。在一定程度上生物相能反映污水处理系统的处理质量 及运行状况。【1 5 】因此，在污水处理系统运行过程中可通过对活性污泥中生物相观 察来了解处理系统的运行状况，并根据观察的情况及时调整处理系统的。根据有 关文献记载以及通过多年对纪庄子污水处理厂微生物状况的观察，总结出一些观 点。 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 2 2 1 1 生物种类的变化与废水净化的关系 在培菌阶段对污泥中生物的种类的演替观察非常重要，它可用来指导培菌工 作的进行。在培菌初期，水中有机物浓度很高，污泥未形成，这时可观察到大量 的游离细菌及鞭毛虫，接着出现掠食很强的游动纤毛虫，随着培菌的进行，水中 有机物浓度不断降低，游离细菌及鞭毛虫数量不断减少，游动纤毛虫因食物减少 而不断减少，当出现了固着型纤毛虫标志污泥基本形成，随着污泥成熟及净化程 度好时，便会出现轮虫。 在正常运行阶段时，若污泥中的生物种类突然发生变化，可以推测运行状态 亦在发生变化。因此在生产实践中找出运行过程中的指示性生物，根据指示性生 物的数量变化来了解污水处理的运行状况，预测处理效果。活性污泥中累枝虫、 木盾纤虫、裂口虫、钟虫的数量呈增长趋势时，出水水质明显变好，出水b o d 5 值 下降，出水悬浮物浓度也随之下降。在污泥结构松散转差时，常可发现游动纤毛 虫大量的增加，出水混浊、处理效果较差时，变形虫及鞭毛虫类原生动物的数量 会大大增加。污泥恶化时活性污泥絮体小，主要大量出现鞭毛类和游泳性纤毛虫， 如活性污泥严重恶化时基本上不存在原生动物，而是以大量的细菌为主。污泥解 体时活性污泥絮体小，呈针状分散，主要大量出现肉足类原生动物。【2 7 】 图2 3 反映了在废水净化过程中微生物的变化情况。 有机物 图2 3 微生物在废水净化过程中的演替 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 当污水浓度和b o d 负荷低时，会以游仆虫属、旋口虫属、轮虫属、表壳虫属、 鳞壳虫属等生物占优势，这种生物多，标志着硝化正在进行。出现这种生物相时 应及时提高b o d 负荷运行。在活性污泥出现恶化的情况时，通过调整运行环境， 出现漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等生物时，表明活性污泥开始从恶化恢复到 正常状态。【1 6 】 2 2 1 2 纤毛虫种群数量与出水中游离细菌数量的关系 纤毛虫对细菌的掠食能力是惊人的，在活性污泥微生物中，游泳型纤毛虫的 数目随细菌的数目的变化而变化，只要细菌数目多，游泳型纤毛虫就占优势，当 水体中的有机物逐渐被氧化分解，细菌数目逐渐减少，这时游泳型纤毛虫也逐渐 减少，而让位给固着型纤毛虫，固着型纤毛虫只需较低的能量，所以它们可以生 存与细菌很少的环境中，水中的细菌物质愈来愈少，最后固着型纤毛虫也得不到 必需的能量，这时，水中生存的微型生物主要是轮虫等后生动物。【1 7 】 2 2 1 3 楣纤虫的数量与悬浮物的关系 出水的混浊度主要是由于出水中含有大量的游离细菌造成的，而固着性纤毛 虫对游离细菌不能起到吞食作用，只能靠游泳性纤毛虫进行去除，如楣纤虫的数 量增加，势必减少了出水中游离的细菌，使出水的混浊度下降。 2 2 1 4 钟虫类和硝化作用有关 曝气池中的活性污泥在足够的溶解氧和停留时间的情况下，会发生硝化反 应，而此时的活性污泥也必然处于内源呼吸阶段，活性污泥微生物中主要包括固 着性纤毛虫和后生动物( 轮虫、线虫等) ，因此说钟虫类和硝化作用有关 2 2 2a o 系统直接培养活性污泥 2 2 2 1 菌种直接培养与驯化 培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物质，对于城市污水，其中菌 种和营养物质都具备，在此基础上创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生 物大量增殖，以提高微生物氧化分解有机物的效率，因此，可直接进行培养活性 污泥。 首先进水经过潜水泵进入调节池( 见图2 2 ) ，调节池主要起调节进水水量 和短时间沉淀去除污水中悬浮性的无机物的作用。然后污水进入a o 生物池的 厌氧区、好氧区，直至好氧区出水堰口有出水为止。 经过以上过程，开启a o 生物池内的搅拌器和曝气器，运转2 4 小时后，停 9 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 止a o 生物池内所有搅拌器和曝气器运行2 3 小时，将a o 生物池内上清液放 掉。然后在将a o 生物池内注满污水，进行闷曝2 4 小时。在微生物菌种的培养 驯化过程中，在a o 生物池保持适宜的营养物与微生物的比值，供给所需要的 氧，使微生物与有机物相接触，全体均匀地保持适当的时间，营养物与微生物的 比值一般用污泥负荷率加以控制，其中营养物数量由流入污水量和浓度所定。关 于好氧池的空气量，应满足供养和搅拌这两者的需要，在供氧上应使最高负荷时 混合液溶解氧保持在l 一2 m g l 左右。搅拌的作用是使污水与污泥充分混合，搅 拌程度应通过测定曝气池表面、中间和池底的污泥浓度是否均匀决定，a 段混合 液溶解氧保持在0 5 m g l 左右。 如此进行，每次所放上清液逐渐减小，观察池内的微生物生长情况。当池内 污泥浓度有所增加或出现污泥絮体后，可适当增加污泥回流量，并控制回流比， 如此往复进行，连续换水。当a o 生物池的菌种培养正常，二沉池正常出水后， 即可进行正常模拟运行。 2 2 2 2 直接培养法微生物变化情况 在菌种直接培养过程中，首先出现肉足虫类原生动物，随着时间的延长出现 了纤毛虫和后生动物。从第1 3 天开始各种原生动物均在污泥中被发现，说明活 性污泥的菌种培养和驯化已经完成。 表2 1直接培养法微生物状况表 l o 第一市小试装置及活性珂泥的培与驯化 i 一 咄精型纤t 虫 e i r m 2 4 直接培莽法微生物状况 2 2 2 3 直接培养活性污泥二沉池出水状况 直接培养活性污泥，每2 4 小时排放一次l 清液从第6 天开始对排入一沉 池的上清液进行b o d 5 、c o d 、s s 的虢测所得结果如表2 - 2 所示 表2 - 2 直接培苗期问一沉出水水质状况 从2 - 2 可知，直接培菌法从第1l 天开始：沉池小水水质基本污染指标达到 排放标准。因此直接培菌法培养活性污泥虿少需要1 l 灭，而n 水质污染指标在 随后几天下降速度较快，说明污泥的活性好。 哪舌；锄湖瑚o 一山，*# 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 2 2 3a o 系统接种培养活性污泥 2 2 3 1 菌种接种培养与驯化 根据纪庄子污水处理厂现状，改扩建和工艺运行同时进行的情况下，有条件 对系统的活性污泥进行接种培养，为此，在模拟小试中，对该种活性污泥的培养 也进行摸索和研究。 用接种法培养活性污泥，首先取运行的曝气池的回流污泥( 回流污泥的浓度 在6 0 0 0 m g l 左右) 0 5 m 3 注a a o 生物池中，约占a o 池的1 3 体积，闷曝3 个小 时， a 段的溶解氧控制在0 5 m g l 左右，好氧段的溶解氧控制在2 m g l 左右。此 期间对接种的活性污泥进行充分的曝气，使污泥充分进入内源呼吸期的后期，其 活性得到比较彻底的恢复，甚至强化，完全恢复活性污泥的活性。其次，向o 生物池中注入新鲜污水。这种状态下，污水与污泥接触后，其吸附、凝聚、降解 以及沉淀等性能能够得到充分发挥，即活性污泥微生物对有机物进行了完整的吸 附、代谢过程，而活性污泥也经历完整的生长周期。最后，根据a o 生物池中活 性污泥浓度、微生物的镜检状况及出水的水质情况决定回流污泥的量。 2 2 3 2 接种培养法微生物变化情况 接种培养活性污泥1 8 天的微生物状况如表2 3 所示。 表2 3接种法培养微生物状况表 从表2 3 可知，在菌种接种培养初期，微生物状态与运行正常的活性污泥相 似，进入中期以后，游泳性纤毛虫减少，固着型纤毛虫增多，说明水体中的细菌 数量减少，活性污泥的活性有所降低，随着新鲜污泥的加入和不断的曝气，污泥 活性从第7 天开始好转。 1 2 第一章小试装置及活性污泥的培与驯化 7 0 0 6 0 0 5 0 0 4 0 0 # i3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 2 3 4 *5 *6 *7 *8 * & 图2 5 接种培养法微生物状况 2 23 3 接种培养活性污泥二沉池出水状况 接种培养活性污泥，因为微生物菌种已经存在，故从第3 天开始对排入 沉池的上清液进行b o d 5 、c o d 、s s 的监测所得结果如表2 - 4 所示。 表2 - 4 接种培苗期间二：沉出水水质状况 从2 - 4 可知，接种培菌法从第7 天开始- 沉池出水水质基本污染指标达到排 放枷、准。i q 此接种培苗法培养活性污泥至少需要7 天，而h 水质污染指标存随后 几天下降速度较慢，污泥中的微牛物有一定的陕复期，说明污泥的活性不如直接 培浦注，但有节时、节能得优点。 2 3 小结 神模拟小试叶1 ，j 刳直接培养驯化的方法培养活性污泥所需的日 问约为j 2 4 天坩接种培养的方法培养活性污泥所需时间约为6 8 天。有接培养驯化活 第二章小试装置及活性污泥的培与驯化 性污泥的方法，历时长、能耗大。 直接法培养驯化的活性污泥和接种法培养的活性污泥在处理工艺运行的初 期，前者的二沉出水水质要好与后者，活性污泥的驯化程度更高一些：前者的原 生动物比后者的活跃。 在接种法培养活性污泥时，间歇换水与连续换水相结合进行，在培养初期 宜采用问歇换水的方式，可缩短整个培养过程，在后期利用连续换水方式可在培 养活性污泥的同时做好整个二级处理系统的联动调试运行工作。 通过以上试验，决定本次小试的菌种培养采用接种培养法。 1 4 第三章a o 生物除磷的小试运行 第三章a o 生物除磷的小试运行 通过接种培养活性污泥成功后，对小试装置采用连续进水，完全模仿纪庄 子污水处理厂a o 生物除磷工艺的模式，共运行5 0 余天，对进、出水和中间控 制点的关键数据进行了检测。 3 1 出水中总磷的去除效果 表3 1 总磷去除效果 运行天数 进水t p ( m g l )出水t p ( m g l )去除率 1 天3 2 93 0 5 7 2 9 2 天 3 6 03 2 6 9 4 4 3 天4 5 62 9 83 4 6 5 5 天4 7 42 8 53 9 8 7 6 天 3 4 32 4 5 2 8 5 7 7 天4 2 01 9 65 3 3 3 8 天3 6 41 9 3 4 6 9 8 9 天3 9 01 9 6 4 9 7 4 1 0 天 2 6 5 1 7 93 2 4 5 1 1 天3 1 12 1 5 3 0 8 7 1 2 天 3 4 02 1 9 3 5 5 9 1 3 天3 9 82 2 l4 4 4 7 1 5 天3 0 51 3 9 5 4 4 3 1 6 天 4 4 92 0 l 5 5 2 3 1 7 天3 4 61 5 85 4 3 4 2 0 天 4 4 l1 5 3 6 5 3 l 2 1 天 3 1 21 4 1 5 4 8 l 2 3 天2 7 20 9 l6 6 5 4 2 4 天 3 1 0 2 2 52 7 4 2 2 5 天2 4 l1 1 35 3 1l 2 7 天4 4 5 1 0 2 7 7 0 8 2 8 天3 6 60 8 57 6 7 8 2 9 天 3 8 51 1 3 7 0 6 5 3 0 天4 7 31 0 87 7 1 7 3 l 天8 0 41 0 48 7 0 6 3 3 天5 4 01 0 7 8 0 1 9 3 4 天4 7 7 0 9 67 9 8 7 1 5 第三章a o 生物除磷的小试运行 由表3 1 可以看出，小试进水总磷的平均值4 3 0 m g l ( 8 6 1 - 2 4 1 m g l ) ，二沉 池出水总磷的平均值为1 6 8 m g l ( 3 8 7 0 3 6 m g l ) ，去除率为5 7 7 3 。由于初 期污泥的活性处于恢复期，影响了磷的除去。从第4 4 天至4 8 天曝气池曝气纱条 堵塞，磷的去除率明显降低。去除以上因素，在正常运行的情况下磷的去除率可 达6 6 。而之前纪庄子污水处理厂用传统活性污泥法对于磷的去除率只达到了 8 。 从图3 1 可知，在2 7 天至3 9 天之间进水总磷有所提高，但出水的磷一直保 持稳定的状态，可见在运行稳定的情况下，进水中磷的适当增加不会影响除磷效 果。 1 6 第三章a o 生物除磷的小试运行 3 2b o d 和s s 的去除 3 2 1 小试中b o d 和s s 的去除情况 表3 - 2b o d 和s s 的去除 运行 b o d 5 化验测定数据 s s 化验测定数据 l 天 3 8 0 02 3 19 3 9 l3 1 02 29 2 9 0 3 天 2 3 0 22 3 58 9 7 82 1 52 6 8 7 9 l 4 天3 8 0 02 8 59 2 5 l3 2 52 l9 3 5 4 5 天4 0 0 02 7 39 3 1 74 0 02 89 3 0 0 7 天 2 5 3 31 8 39 2 7 61 8 62 08 9 2 5 8 天2 4 6 72 1 79 1 2 12 1 01 59 2 8 6 9 天1 9 1 02 8 58 5 0 611 22 47 8 5 7 1 0 天 2 8 0 0 3 0 08 9 2 91 3 41 39 0 3 0 1 l 天2 1 0 02 2 08 9 5 21 5 6l l9 2 9 5 1 3 天 1 6 0 o2 3 38 5 4 21 5 62 88 2 0 5 1 3 天1 8 0 01 6 09 1 1 l1 2 52 28 2 4 0 1 4 天 1 8 5 01 8 98 9 7 96 42 26 5 6 3 1 6 天 3 3 0 03 0 0 9 0 9 l 5 3 02 4 9 5 4 7 1 7 天2 7 3 32 1 19 2 2 82 4 83 08 7 9 0 2 0 天 1 9 5 02 2 48 8 5 41 4 81 88 7 8 4 2 l 天 1 8 5 01 7 59 0 5 41 1 61 58 7 0 7 2 3 天 1 2 0 42 1 88 1 8 81 1 21 4 8 7 5 0 2 4 天 2 7 3 3 1 4 49 4 7 22 3 21