（市政工程专业论文）AO生物除磷系统污泥膨胀控制的研究.pdf

摘要 _ i i ,li i i i i- - r 摘要 a o 除磷工艺是污水生物处理中单元组成最简单的生物除磷工艺，它具有 流程简单、建设费用及运行费用都较低等优点，但是其存在除磷效率难于进一 步提高、处理效果不稳定等缺点。为了进一步提高a o 生物除磷工艺的除磷效 率和稳定性，本课题以实际生活污水为处理对象，对a 0 生物除磷工艺进行了 长期的实验研究。 实验前期，o 除磷工艺以生活污水为处理对象，取得了良好的运行效果。 后来更换了水源，以化粪池污水作为原水，原水水质发生了变化，水中氨氮的 含量明显增加、碳氮比降低，硫离子的含量升高，系统的运行效果也相应发生 了变化，出水的水质变差。同时污泥的沉降性能开始变差，污泥一直存在轻度 的丝状菌膨胀现象，并且经常发生严重的丝状菌膨胀现象，严重阻碍了系统的 正常运行，鉴于此现象的发生，本文对a o 生物除磷工艺的污泥膨胀做了较详 尽的研究。先后采取了改变污泥负荷、溶解氧的浓度和降低硫离子的浓度等措 施，最终使a o 生物除磷工艺的丝状菌膨胀现象得到了控制，污泥沉降性能得 到了有效恢复。通过实验，得出了以下结论： ( 1 ) a o 除磷工艺以生活污水作为处理对象，在最佳工况下运行时，系统 对t p 、c o d 的去除效果较好。出水t p 的浓度基本都在1 o m g ，l 以下，最低浓 度为0 5 m g l ，t p 的去除率在8 5 以上，最高去除率达到9 4 6 4 ；出水c o d 的浓度在4 5 m g l 左右，最低值为3 0 m g l ，c o d 的去除率在8 0 以上，最高 去除率达到9 0 5 。同时污泥具有良好的沉降性能，s v i 在1 0 0 m l g 左右波动。 ( 2 ) 更换水源、以化粪池污水为原水时，系统对c o d 仍然有较好的去除 效果，出水c o d 的浓度低于5 0 m g l ，最低值为3 3 m g l ，c o d 的去除率基本 保持在8 5 以上。但是系统对t p 的去除率有所降低，出水总磷的浓度难以达 到1 o m g l 以下，基本在1 0 m g l - - 2 o m g r l 之间，去除率基本保持在8 0 以上。 同时污泥一直存在轻度的丝状菌膨胀现象，并且经常发生严重的丝状菌膨胀现 象。 ( 3 ) a o 除磷工艺在高污泥负荷条件下运行时，容易发生严重的丝状菌膨 胀现象，这是由于c o d 在厌氧区降解后仍有较高的剩余量进入好氧区，导致 聚磷菌等菌胶团细菌在和丝状菌的竞争中优势变弱造成的；在低污泥负荷条件 下运行时，仍然存在轻度的丝状菌膨胀现象，这一现象是由于原水中硫化物含 量过高导致丝状硫细菌增殖引起的。 关键词：a 0 除磷工艺；污泥膨胀；污泥负荷；溶解氧；丝状硫细菌 北京t 业大学工学硕士学位论文 a bs t r a c t a n a e r o b i c o x i c p h o s p h o r u s r e m o v a l p r o c e s s i st h e s i m p l e s tb i o l o g i c a l p h o s p h o r u sr e m o v a lp r o c e s s t h ep r o c e s s i sc h a r a c t e r i z e df o rs i m p l ep r o c e s s 、l o w e r c o n s t r u c t i o na n do p e r a t i o nc o s t ，b u ti te x i s t sd i s a d v a n t a g e si nt h o s ea s p e c t s ，s u c h 嬲 p h o s p h o r u sr 饿d _ o v a le f f i c i e n c y i sd i f f i c u l tt oi n c r e a s ea n dt r e a t m e n te f f e c ti s u n s t a b l e i no r d e rt of u r t h e rc n h a i l c et h ep h o s p h o r u sr e m o v a le f f i c i e n c ya n ds t a b i l i t y o fa n a e r o b i c o x i cp h o s p h o r u sr e m o v a lp r o c e s s ，l a bs c a l eo fa op r o c e s sf o rt r e a t i n g m u n i c i p a ls e w a g eh a sb e e nr u nf o ral o n g t e r m a tp r o p h a s e ，a op r o c e s sw a su s e dt o t r e a tm u n i c i p a ls e w a g e ，a n da c h i e v e d g o o do p e r a t i n gr e s u l t s l a t e r , w ec h a n g e d t h ew a s t e w a t e rs o u r c e ，w eu s e d w a s t e w a t e ro fs e p t i ct a n k sa sl a ww a t e r , t h ec o m p o n e n t so fw a s t e w a t e rh a dc h a n g e d a l o t , t h ec o n t e n to fa m m o n i a a n ds u l f u ri o n si nw a t e rw a si n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y , a n do p e r a t i n gr e s u l t so fa op r o c e s sw a sc h a n g e da tt h es a m et i m e , a l s ot h eq u a l i t y o fe m u e n tw a sd e t e r i o r a t e d a tt h es a m et i m e ，t h es e t t i e a b l i t yo fs l u d g eb e c a m e w o r s e ，t h es y s t e me x i s t e dt h ep r o b l e mo fs l i g h ts l u d g ef i l a m e n t o u sb u l k i n g , a n dt h e p h e n o m e n o no fs e r i o u ss l u d g ef i l a m e n t o u sb u l k i n g o f 论l lh a p p e n e d , w h i c hs e r i o u s l y h a m p e r e dt h en o r m a lo p e r a t i o no f t h ea op r o c e s s ，i nv i e wo ft h eo e c u i t e n c eo f l i s p h e n o m e n o n , w e d i ds o m ed e t a i l e ds t u d y b yc h a n g i n gs l u d g el o a d i n g 、d i s s o l v e d o x y g e nc o n c e n t r a t i o n ， a n dr e d u c i n gt h ec o n c e n t r a t i o no fs 2 , s l u d g ef i l a m e n t o u s b u l k i n gw a sc o n t r o l l e de f f e c t i v e l y , a l s ot h es e t t l i n ga b i l i t yo fa c t i v a t e ds l u d g eg o t r e c o v e r e d t h r o u g he x p e r i m e n t , w eh a dg o tt h o s ec o n c l u s i o n s ： j 弭协锄a op r o c e s sw a su s e dt ot r e a tm u n i c i p a ls e w a g ea n dr u n n i n ga tt h e o p t i m a lc o n d i t i o n , t h er e m o v a le f f e c to ft p 、c o d w a sv e r yw e l l 1 1 1 cc o n c e n t r a t i o n o ft pi nt h ee f f l u e n tw a sb e l o w1 0 m g l ，a tt h eb e s tt i m e , i tc o u l da c h i e v ei i om o r e t h a n0 5m 扎t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft pw a s8 5 mb e s tr e m o v a lr a t i ow a s 9 4 6 4 i nt h ee x p e r i m e n t t h ec o n c e n t r a t i o no fc o di nt h ee f f l u e n tw a sa b o u t 4 5 r a g l , a 土t h eb e s tt i m e , i tc o u l da c h i e v e3 0 r a g l , t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o d w a sa b o v e8 0 ，t h eb e s tr e m o v a lr a t i ow a s9 0 5 i nt h ee x p e r i m e n t 2 礓吼w a s t c w a t e rs o u r c ew a sc h a n g e da n dw a s t c w a t e ro fs e p t i ct a n k sw a s u s e da sl a ww a t e r ，t h es y s t e ms t i l lh a dg o o dp e r f o r m a n c ea tc o dr e m o v a l t h e c o n c e n t r a t i o no fc o di nt h ee f f i u e n tw a sb e l o w5 0 r a g l , a tt h eb e s tt i m e , i tc o u l d a c h i e v e3 3 r a g l , t h er e m o v a le f f i c i e n c yo fc o dw a s8 5 b u tt h er e m o v a le f f e c to f t pb e c d t h l ew o r s e , t h ec o n c e n t r a t i o no ft pi nt h ee f f l u e n tw a s h a r d l yb e l o w1 o m g l ， m a i n l vb e t w e 饥1 o m g l 2 o n l 影l ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yo ft pw a s a b o v e8 0 a tt h es a m et i m e ，t h es y s t e me x i s t e dt h ep r o b l e mo fs l i g h ts l u d g e t l l a m e n t o 磷 b d 瞄n 氲a l mt h ep h e n o m e n o n o fs e r i o u ss l u d g ef i l a m e n t o u sb u l k i n go f t e nh a p p e n e d 3 、h c nm es l u d g el o a d i n go fa op r o c e s si sm 曲e r , s e r i o u ss l u d g ef i l a m e n t o u s b u l k i n gw a se a s i l yt oh a p p e n ，b e c a u s et h er e m a i n i n gc o d w a ss t i l lv e r yh i g hw h e n i tg o to u to fa n a e r o b i ct a n l ! 【，w h i c hl e dp a o a td i s a d v a n t a g ew h e ni tc o m p e l 脚w l t n 6 l 锄e n t o u sb a c t e r i 乱w h e na op r o c e s s r a na tl o w e rs l u d g el o a d i n g , t h ep r o b l e m o f s 1 i ms l u d g ef i l a m e n t o u sb u l k i n g w a ss t i l le x i s t e d ，b e c a u s et h ea m o u n to ts u l n d em 廿l ew a s t e w a t e rw a sv e r yh i g h , w h i c ht r i g g e r e dt h ep r o l i f e r a t i o no f f i l a m e n t o u ss u i n l r b a c t e r i a k e yw o r d s ：a op h o s p h o r u sr e m o v a lp r o c e s s ；s l u d g eb u l k i n g ；s l u d g ei o a d i n g s ； d i s s o l v e do x y g e n ；f i l a m e n t o u ss u l f u rb a c t e r i a i i i 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，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j l 塞王些态堂或其它教育 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。 签名：妇墨红日期：勘亚显f 。2 矽 关于论文使用授权的说明 本人完全了解j 宝王些盍堂有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部 或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：蛐导师签名芝翌圣盈日期：2q 2 五：2 苫 第1 毫绪论 第l 章绪论 随着人类活动的增加和人类社会的发展，水污染问题已经发展成为全球性 的环境问题。在我国，水污染是城市面临的严重环境问题，它不仅危害人民的 身体健康，还抑制了我国经济的发展，破坏了生态平衡，并容易导致水荒的发 生。我国水体污染主要来源于超标排放的工业废水和大量未经处理直接进入水 体的城市生活污水。据有关资料统计，2 0 0 4 年，全国废水排放总量为4 8 2 4 亿 吨，比上年增加4 9 ，其中工业废水排放量为2 2 1 1 亿吨，占废水排放总量的 4 5 8 ，比上年增加4 1 ；城镇生活污水排放量为2 6 1 3 亿吨，占废水排放总 量的5 4 2 ，比上年增加5 5 。废水中化学需氧量排放量为1 3 3 9 2 万吨，比上 年增加o 4 。 为了控制水污染，改善水环境，各国兴建了大量的污水处理厂。目前美国 已建设了1 8 0 0 0 座城市污水处理厂，英国、法国、德国也各兴建了7 0 0 0 - - 一8 0 0 0 座城市污水处理厂。1 9 8 4 年4 月2 8 日我国第一座大型城市污水处理厂投产运 行，近些年，城市污水处理的建设有了很大发展，截至2 0 0 5 年年底，我国6 6 1 个设市城市中，有3 8 3 个城市建成污水处理厂7 9 1 座。“十五期间，城镇污水 处理设施建设步伐不断加快，全国城市污水的处理率增长了1 8 ，其中有1 3 5 个城市的污水处理率已达到或接近7 0 。随着经济的飞速发展，预计未来五年， 我国城镇污水处理厂的数量还将增加并投入运营乜3 。 在上述污水处理工程实践中，活性污泥法因其运行方式灵活，工作效率高， 日常运行费用低，很少二次污染而被广泛采用，是我国城市污水处理的主体工 艺，我国现有的城市污水处理厂8 0 以上采用该法。生物活性污泥法包含多种 处理工艺，常用的工艺方法有：普通曝气法、a - b 法、o 除磷工艺、a o 脱 氮工艺、a 2 o 脱氮除磷工艺、氧化沟工艺、s b r 工艺等。 1 2a o 生物除磷工艺的研究概况 1 2 1a o 生物除磷工艺简介 a o 生物除磷工艺是美国的研究者s p e c t o r 于1 9 7 5 年在研究活性污泥膨胀 的控制问题时，发现厌氧好氧工艺不仅可有效地防止污泥的丝状菌膨胀、改善 污泥的沉降性能，而且具有很好的除磷效果，从而发明了该工艺d 棚，它是传统 北京t 业大学t 学而j j 学f 麓论文 暑曼量鲁寡鼍量寰暑鼍皇曼曼曼曼皇曼曼曼曼皇曼詈皇皇量曼曼皂曼鲁ii 鼍舅舅鼍曼舅曼曼曼舅曼毫舅曼曼蔓蔓皇曼曼舅皇曼量曼量鼍寰基曼曼寰鼍曼鼍 活性污泥法的一种变形，是单元组成最简单的生物除磷工艺，具有流程简单、 建设费用及运行费用都较低等优点。工艺流程如图1 1 所示： 图l ia o 工艺流程图 f i g l 一1s c h e m a t i cd i a g r a mo f a n a e r o b i c a e r o b i cp r o c e s s 1 2 2 生物除磷原理 污水除磷技术的发展起源于生物超量吸磷现象的发现。生物除磷主要是利 用活性污泥中的聚磷菌在厌氧、好氧交替的环境条件下，能够过量摄取超过其 自身生理需要的磷这一特性，来达到除磷效果的。其具体过程为：在厌氧条件， 兼性细菌通过发酵作用将溶解性b o d 转化为挥发性低分子有机物( v f a s ) ，聚 磷菌分解细胞内的聚磷酸盐同时产生a t p ，一部分供聚磷菌在厌氧环境下维持 生存，另一部分能量供聚磷菌吸收挥发性( w a s ) 低分子有机物，并以聚一b 一羟基丁酸( p h b ) 及糖原等有机颗粒的形式在细胞内贮存起来喳1 ，并将聚磷 酸盐分解所产生的磷酸盐排出细胞外；在好氧条件下，聚磷菌以0 2 作为电子受 体分解p h b ，分解产生的能量一部分供自身生长，另一部分用来从污水中摄取 超过其生长所需要的磷并以聚磷酸盐的形式贮存起来，从而将磷从污水中转移 到污泥中去，剩余污泥的含磷量一般在6 左右，通过剩余污泥排放的方式达 到除磷的目的嘲。 1 2 3 聚磷菌 聚磷菌是a o 生物除磷工艺中的优势菌属，是从工程的角度对e b p r 系统中 具有聚磷特性的微生物的一种界定。普通细菌体内含磷量只有2 左右，而聚 磷菌在好氧条件下，因超量吸磷，使其体内含磷量超过1 0 ，有时甚至高达3 0 。 它主要包括不动杆菌属、气单胞菌属、假单胞菌属等。不动杆菌能积累聚磷酸 盐和聚一b 一羟基丁酸盐( p 船) ；气单胞菌能过量摄取废水中的磷形成聚磷， 但其主要作用是在厌氧条件下降解有机物，并能进行反硝化；假单胞菌能够累 积聚磷酸盐h 1 。从电子受体的角度分类又可将p a o s 分为好氧聚磷菌和反硝化 聚磷菌，前者属于好氧细菌，在厌氧好氧交替的环境中形成优势菌属；后者属 2 第1 章绪论 于兼性厌氧细菌，以硝酸盐或亚硝酸盐作为电子受体，可以在厌氧缺氧交替的 环境中优势生长碡1 。 随着现代微生物学研究方法的应用，人们对聚磷菌在除磷工艺中的作用有 了进一步的了解。但由于聚磷菌纯培养物很难分离获得，目前分离到的聚磷菌 培养物很少，而且具备强化生物除磷所有特征的培养物还未获得，培养物是研 究聚磷菌生理生化特征及代谢途径的基本材料，因此，分离获得培养物是深入 研究强化生物除磷微生物学的重要突破口凹1 。 1 2 4m o 生物除磷工艺的影晌因素 影响o 工艺除磷效果的因素就是影响聚磷菌正常生长的因素，主要包 括以下几个方面： ( 1 ) 溶解氧( d 0 ) 的影响 溶解氧的浓度对生物除磷的影响很大。若厌氧段存在溶解氧，它将作为最 终电子受体而抑制厌氧菌的发酵产酸作用，妨碍或抑制聚磷茵对磷酸盐的释放， 并影响聚磷菌对p h b 的合成。通常厌氧段的d o 应控制在0 2 m l 以下。为最 大限度地发挥聚磷菌的吸磷作用，必须在好氧段供给足够的溶解氧，以满足聚 磷菌对其贮存的p h b 进行降解时对溶解氧作为最终电子受体的需求量，实现最 大限度地转化p h b 而释放出足够的a t p ，供其过量吸磷之需。一般应将此段的 d o 控制在2 o m g l 左右n 删。 ( 2 ) 温度的影响 因为在高温、中温、低温条件下，不同的聚磷菌菌群都具有生物除磷能力， 在5 3 0 0 c 的范围内，除磷效果都可以很好n 们。但是水温高于2 0 0 c ，随着温度 的升高，硝化反应增强，造成回流污泥中n 0 3 - - n 的浓度增高对厌氧区磷的释 放产生不利影响。 ( 3 ) p h 值的影响 p h 值对生物除磷的效果有着极其重要的影响。生物除磷的各个过程如厌氧 释磷，好氧吸磷等都存在着各自反应的最佳p h 值范围。当p h 值过低时，厌氧释 磷的效果不理想；而p h 值过高时，厌氧环境下代谢定量的乙酸等有机基质所需 要的能量增加n 。聚磷菌的最佳p h 值生长范围为6 5 7 5 ，适应p h 值范围为 6 0 - 8 0c 1 2 】。 ( 4 ) 水力停留时间 厌氧池的水力停留时间应保证磷酸盐能从活性污泥中释放出来n 羽，水力停 留时间不能太短也不能太长，停留时间太短、聚磷菌释磷不充分，停留时间太 长，不但增加造价而且会发生磷的无效释放，同时废水中的硫酸盐会被还原为 3 北京丁业寸：学t 掌预】j 学1 声论艾 i l i t 鼍皇量曼曼皇曼皇舅曼皇曼鼍曼皇置皇曼皇皇皇皇曼鼍量毫曼曼曼舅曼曼皇曼量量皇璺皇皇曼曼鼍曼曼曼曼曼曼曼皇曼皇篡曼曼皇曼皇曼曼曼! 量曼曼皇皇舅舅皇 硫化氢，发出臭味，污染空气。有资料表明厌氧池水力停留时间一般为l - - - 2 h 。 污泥在二沉池里的停留时间也不能太长，否则会造成磷的二次释放。 ( 5 ) 污泥龄的影响 a o 除磷是通过排放富磷污泥来达到除磷目的，因此污泥龄的长短对污水 除磷产生直接影响。污泥龄不能太长，太长会导致产泥率降低，从而使通过排 除剩余污泥去除的磷的数量减少n4 1 ，同时硝化菌会富集，造成回流污泥中硝酸 盐的含量增加，对磷的厌氧释放产生不利影响。污泥龄短，则单位重量污泥中 含磷量高，剩余污泥量多，因而除磷效果高。此外，泥龄短还有利于控制好氧 段硝化作用的发生，从而利于厌氧段磷的充分释放。因此，在考虑仅以除磷为 目的系统中，宜采用较短的泥龄。但是，泥龄的确定还应考虑整个处理系统处 理出水中的b o o 或c o d 要求，若泥龄过短，则有可能达不到b o o 或c o o 出水标 准。综合考虑，污泥龄一般应控制在3 5 d - - - - 7 d 。 ( 6 ) m l s s 混合液悬浮固体浓度m l s s 为本法的最重要设计和运行参数n 刖。污泥浓度 的高低能够显示污泥中聚磷菌的数量。如果污泥的浓度过低，其中含有的聚磷 菌的数量太少，造成磷的负荷过高，磷的去除效果不好；然而污泥浓度过高， 造成有机物的负荷过低，对聚磷菌在厌氧区磷的释放和有机物的摄取产生不利 影响，使聚磷菌不能充分发挥除磷作用。m l s s 一般保持在2 0 0 0 m g l 4 0 0 0 m g l 。 ( 7 ) 化合态氧产生的影响 厌氧区化合态的氧主要有n 0 3 - 和n 0 2 - 等，它们的浓度对厌氧区聚磷菌释 磷产生重要影响。如果厌氧区n 0 3 - 的浓度 2 0 m g l ，即使d o 保持在0 2 m g l 以下，也不能达到较好释磷效果，这主要是因为反硝化菌会以n 0 3 - 为基质进 行反硝化作用，反硝化菌是异养菌，会与聚磷菌争夺污水中的低分子有机物， 从而抑制了聚磷菌对p h b 的合成。 1 2 5a 0 生物除磷工艺存在的问题 a d o 生物除磷工艺虽然具有负荷高、泥龄短、水力停留时间短、产泥率高、 除磷能力高等优点，但是还存在除磷效率难于进一步提高，处理后的污水中磷 的浓度难以达到0 5 m g l 以下，还有处理效果不稳定等缺点。 1 3 课题的提出 随着人们环境意识的增强，水环境污染的问题日益尖锐化，以控制水体富 营养化为目的的脱氮除磷技术的开发已成为世界各国主要的奋斗目标，污水排 4 第1 帚绪论 放标准的不断严格是目前世界各国的普遍发展趋势。我国最新颁布的污水排放 标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 一级标准2 0 0 6 年1 月1 日以后要求t p 薹i m g l ，t n 耋 2 0 m g l ，氨氮耋1 5 m g l 。但是在现行的污水生物除磷工艺中，存在处理效果不 稳定，除磷效率难于进一步提高，处理后的出水水质难以达到排放标准等缺点。 因此，如何利用污水中的微生物更有效地去除磷，进一步提高生物除磷工艺的 除磷效果是当前需要深入研究的问题。 从理论上讲a 0 生物除磷工艺相对于普通活性污泥法不仅不容易发生污泥 膨胀，而且能够有效的抑制污泥膨胀。这是因为它存在厌氧好氧交替的环境， 厌氧池能起到厌氧选择器的作用，它能够有效地抑制丝状菌的生长。同时由于 聚磷菌在好氧段摄取了污水中的磷并以聚磷酸盐的形式贮存在体内，增加了污 泥的密度，提高了污泥的沉降性，因此a 0 工艺不易发生污泥膨胀现象。然而 在实验室以a 0 生物除磷工艺处理化粪池污水时，污泥一直存在轻度的丝状菌 膨胀现象，并且经常发生严重的丝状菌膨胀现象。严重的污泥膨胀现象一旦发 生，污泥大量流失，污泥浓度急剧下降，厌氧区的释磷现象消失，系统基本上 丧失除磷功能，出水水质恶化，严重阻碍了系统的正常运行。通过镜检发现， 大量丝状菌伸出菌胶团，可以判断此膨胀主要是由丝状菌增殖引起。污泥膨胀 现象具有普遍性，在实际工程运行过程中，a o 生物除磷工艺也存在污泥膨胀 现象，如深圳滨河污水处理厂二期工程等n 司。因此如何有效地控制并减少a 0 生物除磷工艺污泥丝状菌膨胀现象的发生，是实验过程中迫切需要解决的又一 难题。 1 4 课题的来源 本课题为北京市教委课题“城市水体富营养化防治机制与实用技术研究 。 1 5 研究内容 ( 1 ) 研究a o 生物除磷工艺的稳定性。 ( 2 ) 探索a o 生物除磷工艺污泥膨胀产生的原因。 ( 3 ) 考察污泥负荷、d o 、硫的生物循环等对丝状菌膨胀的影响。 1 6 研究意义 近几十年以来，国内外研究者对污泥膨胀问题进行了大量的研究，并取得 了一些进展，但是针对a o 生物除磷工艺发生的污泥膨胀现象的研究较少，通 过本课题的研究，能够为a o 生物除磷工艺丝状菌膨胀的控制提供新思路，丰 北京丁业大学t 学硕十学f 之沦艾 富和发展现有的污泥膨胀理论。 6 第2 章试验设计 1 1 i ii i i i i i i i 1hiiii, i i ii 黑皇曼曼皇曼詈g l 2 。1 试验工艺与方法 第2 章试验设计 试验采用a o 生物除磷工艺，它是单元组成最简单的生物除磷工艺，具有 工艺流耩简单、建设费用及运行费用都较低等优点。工艺流程如图2 1 所示： 原 2 1 1 试验装置 图2 1 试验装薰示意銎 f i 9 2 - 1s c h e m a t i cd i a g r a mo f e x p e r i m e n t a ls e t - u p 澄水 爱疲器由不锈钢板焊接而戒，长宽高= 2 0 m x 0 6 m x1 0 m ，厌氧段通过 搅拌机完成混合，好氧区采用穿孔管曝气，由室外空压机提供气源。二沉池为 竖流式中心进永周边出水沉淀池，材质为有机玻璃，其余管材为p v c 管。设备 安装德国w t w 公司i qs e n s o rn e ts y s t e m2 0 2 0 在线检测系统，d o 探头安放在 好氧区末端。试验装置照片见图2 2 7 2 12 试验用水 图2 2 试验装置照片 f i 鲒- 2p i c t u r e o f e x p e x i m e n m s e t u p 试验是以北京某小区化粪池的污水作为研究对象，与一般生活污水相比， 该水中氨氮和硫离子的含量偏高，c o d n 地+ n 的值在35 60 之间，具体水 质指标如表2 1 所示： 表2 - l 原水水质表 t a b l e 2 - 1c o m p o n c n bo f w 船t e w a t e r 项目 范围 c o d c r ( m gl 叫) 2 8 0 _ 4 8 0 t p ( r a g l 叫) 70 一1 02 n h 4 + - n ( m g l 一1 ) 8 0 9 0 n 0 3 - - n ( m gl _ 。) 0 05 p h 70 9 73 5 s 0 4 2 - ( r a g l1 ) 1 6 - 37 9 s 2 ( m g l l ) 1 2 9 6 。1 52 9 2 2 分析方法 c o d 采用碧月牌5 b 3 b 型c o d 快速测定仪测定；氨氮采用纳氏试剂光度 第2 章试验 殳计 _ i ! i , , i ll 曼曼量詈曼 法测定；硝态氮采用麝香草酚分光光度法测定；p 0 4 3 - - p 采用钼锑抗分光光度法 测定；s 2 。采用对氨基二甲基苯胺光度法测定；s 0 4 2 。采用铬酸钡光度法测定； m l s s 采用r o y c e7 1 1 7 1 型污泥界面仪测定；d o 采用德国w t wi qs e n s o r n e ts y s t e m2 0 2 0 在线监测系统检测；p h 采用t h e r m oo r i o n8 6 8 型台式p h 计测 定；l e i c ad m i l 显微镜对污泥絮体内微生物进行观察；s v 是活性污泥在 1 0 0 0 m l 的量筒内静沉3 0 m i n 测得：污泥指数s v i ( s l u d g ev o l u m ei n d e x ) 值根据 s v 和m l s s 进行计算得到，并用它来反映污泥沉降性能；硫酸盐还原菌和硫 氧化菌的计数采用m p n 法n 叼。 2 3 试验阶段的划分 本试验共分为四个阶段。第一阶段，a o 除磷工艺稳定性研究；第二阶段， 严重的丝状菌膨胀现象的恢复；第三阶段，考察污泥负荷、d o 对污泥膨胀的 影响；第四阶段，考察硫的生物循环对污泥膨胀的影响。 9 北京工业大学t 学硕十学位论1 之 第3 章a o 除磷工艺的稳定性研究 实验前期，a o 除磷工艺以生活污水为处理对象，取得了良好的运行效果。 后来水源水量不足，更换了水源，直接从化粪池取污水，污水水质发生了变化， 系统的运行效果也相应发生了变化、出水的水质变差，同时系统的稳定性能变 差，污泥一直存在轻度的丝状菌膨胀现象，并且经常发生严重的丝状菌膨胀现 象。更换水源前后系统的运行效果如下： 3 1 更换水源前系统的运行效果 实验研究结果表明厌氧段和好氧段水力停留时间分别控制在1 5 h 和3 5 h 比较合理。最佳工况为：进水流量q = 1 3 0 1 5 0 l h ，污泥回流比r = 4 7 - - - , 8 5 ， 污泥龄s r t = 4 5 d ，好氧区溶解氧控制在2 o 2 5 m g l 。在此工况下，系统对 t p 、c o d 、n h 4 的去除效果如图3 1 、3 2 、3 3 所示。由图3 1 可以看出，出 水t p 的浓度均小于1 0 m g l ，最低浓度为0 5 m g l ；t p 的去除率在8 5 以上， 最高去除率达到9 4 6 4 。由图3 2 可以看出，出水c o d 的浓度波动不大，基 本维持在4 5 m g l 左右，最低浓度为3 0 m g l ；c o d 的去除率在8 0 以上，最 高去除率达到9 0 5 。由图3 3 可以看出，系统对氨氮的平均去除率在2 0 左 右，所去除的氨氮主要用于微生物的同化作用。总体而言，系统对c o d 和t p 的去除效果比较好，这两项指标达到污水排放标准的一级b 标准。 o 、 3 越 蠖 删 峰 蛊 山 一 时间( d ) + 进水t p 的浓度+ 出水t p 的浓度+ t p 的去除率 图3 - 1 系统对1 1 p 的去除效果 f i 9 3 - lr e m o v a le f f e c to f t pi nt h es y s t e m 1 0 摹 、_ ， 褥 篮 戒 g 山 b 第3 章a ，o 除磷工艺的稳定性研究 3 0 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 o 1234567891 0 1 11 21 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 92 02 12 22 32 4 时间( d ) + 进水c o d 的浓度+ 出水c o d 的浓度+ c o d 的去除率 图3 2 系统对c o d 的去除效果 f i 9 3 2r e m o v a le f f e c to fc o di nt h es y s t e m l o o 9 0 8 0 7 0 主 6 0 槲 5 0 赣 4 0g 凸 3 08 2 0 l o o 5 0 零 、， 将 篮 粕 g z + i 釜 z l35了9l l1 31 51 71 92 l2 3 时间( d ) 卜出水氨氮的浓度+ 进水氨氮的浓度十氨氮的去除率 图3 3 系统对氨氮的去除效果 f i 9 3 - 3r e m o v a le f f e c to f n h 4 十ni n 也es y s t e m a o 生物除磷系统在该工况下运行期间，污泥s v i 的变化趋势如图3 - 4 所 示。由图可知，s v i 的变化不大，基本在1 0 0 m i _ j g 左右波动，最大值为1 2 4 m i _ g ( 1 5 0 m i g ) ，处于正常的沉降范围之内。 一13越装gaou 0 5 0 5 0 5 0 4 3 3 2 2 1 1 o o 0 o o o 0 o o o 9 8 7 6 5 4 3 2 l j昌一遗爨g z _ 窆 北京1 = 、u ! 大学t 学硕1 ：学位论文 曼皇皇曼曼曼鼍! 笪曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼量曼曼鼍曼曼皇1 1 。i 量曼量量曼皇曼皇鼍曼皇皇量曼璺皇曼曼曼曼曼皇皇曼舅曼鼍寰皇鼍曼曼曼舅舅曼 1 234567891 01 11 2 1 31 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 4 时间( d ) 图3 4 s v i 的变化趋势 f i 9 3 - 4t r e n dd i a g r a mo fs v i 3 2 更换水源之后的运行效果 由于原水水量不足，不能满足实验室对水量的需求。2 0 0 6 年8 月，实验室 更换原水水源，直接从化粪池取污水。水质之间比较如表3 1 所示，由表可知 化粪池污水水质和先前原水水质差别比较大，s 2 。含量明显增加，同时c n 比降 低。 表3 1 两个原水水质之间的比较 t a b 3 1t h eq u a l i 够c o m p a r i s o no f t w ok i n d so f w a s t e w a t e r ( r a g l ) 项目 先前的原水化粪池原水 c o d c r ( m g l )2 0 0 3 5 0 ( 平均值3 0 0 )2 8 0 4 8 0 ( 平均值3 5 0 ) t p ( r a g l ) 5 m 9 57 o 1 0 2 l 帆+ - n ( m g 几)5 0 8 5 ( 平均值6 0 )8 0 9 0 ( 平均值8 5 ) n 0 3 一- n ( m l ) o o 5o 0 5 s 2 - 1 2 1 2 9 6 1 5 2 9 p h 7 0 8 57 0 9 7 3 5 更换水源后，系统在最佳工况下运行，对t p 和c o d 的去除效果分别如图 3 5 和图3 石所示。由图3 5 可知，原水中总磷的浓度在7 0 - 1 0 0 m g l 之间，出 水中总磷的浓度均小于2 0 m g l ，最小值可以达到1 o m g l l 以下，磷的去除率 基本保持在8 0 以上。进水c o d 的浓度在3 5 0 - 4 2 0 m g l 之间，出水c o d 的浓 度低于5 0 m g l ，满足我国最新颁布的污水排放标准( g b l 8 9 1 8 2 0 0 2 ) 中一级b 标准对c o d 的排放要求，c o d 的去除率基本保持在8 5 以上。然而，通过对 1 2 第3 章a , t o 除磷t 艺的稳定性研究 污泥容积指数( s v i ) 的测定发现，污泥的沉降性能不好，s v i 在3 0 0 m l g 附 近波动，大于1 5 0 m l g ，污泥处于轻度的污泥膨胀状态，污泥沉降性能如图3 7 所示。通过显微镜观察污泥絮体结构发现，污泥结构松散，有少量的丝状菌伸 出菌胶团，污泥絮体的结构如图3 8 所示： 1 2 1 0 鼍8 置 通6 蔗 善4 f - 2 o 1 0 0 9 0 8 0 7 0 孓 6 0 孬 5 0 蟹 4 0 塞 3 0 昌 2 0 1 0 0 l2 3456789 l o1 l1 21 3 1 41 5 1 61 71 8 1 92 0 2 1 时间( d ) + 出水t p 的浓度+ 进水t p 的浓度+ t p 的去除率 图3 5 更换水源后系统对磷的去除效果 f i 9 3 - 5r e m o v a le f f e c to f t p i nt h es y s t e ma f t e rw a s t e w a t e rr e s o u r c ec h a n g e d 12 3 4 5 6 7 8 91 0 1 11 2 1 31 41 51 61 71 81 9 2 02 1 时间( d ) + 进水c o d 的浓度卜出水c o d 的浓度+ c o d 的去除率 图3 - 6 更换水源后系统对c o d 的去除效果 f i 9 3 6r e m o v a le f f e c to fc o d i nt h es y s t e ma r c rw a s t e w a t e rr e s o u r c ec h a n g e d 1 3 96一褥篮书g口oo 似加的加加o o o o 0 0 0 o 0 0 0 蚓砌衢坫加5 15越锋g口ou 岛 蚤 磊 1 2 345 67 e 91 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 92 02 1 时间( d ) 目3 7 更换术源后污泥的沉降性能 f i 9 3 - 7 t r e n d d i a g r a m o f s v la f t e r w a s t e w a t 日r e u r c ec h a g m 图3 8 苗胶团( l o g 倍) f 3 8 m i c r o s c o p e p i e t u r e s o f a c f i v a t e ds l u d g e z o o g l c , v 更换水源之后，污泥一直存在轻度的丝状菌膨胀现象，并且经常发生严重的 丝状菌膨胀现象。2 0 0 6 年下半年系统发生两次严重的污泥膨胀现象，分别发生 在9 月底和u 月中旬。严重的污泥蟛胀现象一旦发生。污泥大量流失，污泥浓 度急剧下降厌氧区的释磷现象消失，系统基本上丧失除磷功能，出水水质恶化， 严重阻碍了系统的正常运行。发生第一次污泥膨胀时，根据选择性理论唧j ，菌胶 团细菌属于b 型，具有较高的置，和曲值，在高的基质浓度条件下生长速率太 并占优势。采取增加污泥污泥负荷、保持足够的溶解氧浓度的措燕来控制污泥膨 胀，但是污泥膨胀现象没有得到控制反而变的更加严重。随后采取加氯杀灭丝状 菌和投加粘土增加絮体比重等方法，均未取得明显效果。最终将系统中的污泥全 部排掉，重新培养污泥。经过4 周培养后，系统中污泥浓度达到2 5 0 0 m g k 左右。 随后系统稳定运行一段时间后，在1 1 月中旬再一次发生严重的丝状菌膨胀现象， 这次采取闷暴等措施，也没有取得明显效果。 污泥膨胀现象的发