SBR法处理工业废水中pH值对污泥膨胀的影响.doc

题名SBR法处理工业废水中pH值对污泥膨胀的影响 作者丁峰,彭永臻,支霞辉 关键词pH值; SVI(污泥指数); SBR; 活性污泥膨胀 单位青岛建筑工程学院环境工程系,北京工业大学,同济大学 青岛266033,山东省青岛市抚顺路11号,电话(0532)5073982 ,北京100022 ,上海200092 摘要主要研究了在SBR法处理啤酒废水和化工废水中pH值对污泥膨胀的影响。试验研究的结果表明 ,进水的pH值在 5 0 6 0 ,啤酒废水长期保持进水pH值为 5 0时 ,活性污泥的污泥指数SVI10 0mL g ,当pH值 5 0 2 5时 ,会引起活性污泥活性抑制和污泥上浮 (尤其是化工废水 )。进水pH值在 9 0 12 0时 ,2种废水的污泥指数略有上升 ,但SVI60时开始上升。对于化工废水而言,进水的pH值低的主要原因是废水中的各种有机酸所致,所以,随处理过程有机酸的逐步降解,pH值会逐渐升高,2种废水在进水pH值为110时,过程pH值略有降低的原因主要是碱性条件下产生NH3逸出,消耗部分碱度所致。32进水pH值对活性污泥沉降性能及污泥膨胀的影响开始2种废水的进水CODCr约为800 mg/L,每个周期反应时间为15 h,空气流量为07 m3/h,每个周期的反应完毕后排出一部分污泥,使MLSS都保持在2 000 mg/L左右,CODCr有机负荷约69 kg/kgd,2种废水进水pH值从70以较快的速率降至20,由70驯化后升高至120。试验过程2种废水不同pH值设置的反应周期见表1。根据表1设计的试验方案,并同步检测每个周期的活性污泥SV%、MLSS、SVI、出水CODCr等项目。2种废水试验过程SVI与出水CODCr变化的结果见图2。图2实验过程SVI与出水CODCr变化曲线从图2可见,在开始反应的10个周期内进水pH值为70、65,适于绝大多数活性污泥的微生物生长,2种废水的SVI皆保持在7090 mL/g,出水CODCr皆在100 mg/L以下。当进水pH值为5560(1122周期)以后,啤酒废水出水的CODCr几乎呈阶梯状急剧上升,而SVI值仅略有下降;化工废水的出水CODCr、SVI变化很小。进水pH值由50逐渐降至25的过程中,2种废水的出水CODCr都上升,并且啤酒废水上升更快,在第60周期达到了473 mg/L,化工废水也达到了167 mg/L,而且过程中两者的SVI值先是逐渐下降,至第48周期以后又略有上升,但SVI值都100 mL/g。提高进水的pH值至80100时,啤酒废水的SVI继续上升(达到约108 mL/g),而化工废水的SVI开始下降(降至约35 mL/g左右)。当pH值为110 120时,啤酒废水的SVI开始下降至60 mL/g,出水CODCr也很低,而化工废水SVI值变化不大,但出水CODCr急剧上升,达到283 mg/L。这些结果需综合考虑活性污泥动力学、SBR法特点和试验现象来分析。pH值在6070范围内,绝大多数微生物能正常代谢,SVI值正常,出水CODCr和MLSS很低,整个反应过程的DO都在20 mg/L以上,且65 min左右DO开始突然上升,表明生化反应已近结束。(见图3)。图3不同进水pH值的反应周期内DO过程线pH值为6050后,啤酒废水开始出现白色泡沫,但不带泥,出水有悬浮絮体,石化废水的污泥增长率降低,污泥变灰白,出现白色泡沫,出水浑浊,可见,低pH值对有些微生物的抑制作用表现出来,CODCr去除率开始下降。从图3可见,反应过程中的DO较前偏高,90 min后啤酒废水的DO无突然上升趋势,表明反应尚没有结束。化工废水的DO至75 min后才上升。在pH值50以后,啤酒废水出现大量粘乳状大气泡泡沫,伴有上浮泥带出、流失,总污泥量几乎不增加,出水呈雾状;SS和CODCr急剧增加;石化废水的泡沫增多,污泥褪色变白,呈颗粒状,出水浑浊。这时pH值对大多数微生物的抑制更加明显,有些微生物甚至失活,死亡,成为上浮泥的一部分。pH值越低,啤酒废水混合液长期处于比进水pH值还低的环境中,使大多数的非嗜酸性微生物代谢活动受限,甚至停止,白块状活性污泥增多,pH值越低,啤酒废水出水CODCr越高,在pH=25时,CODCr达到473 mg/L,去除率50%。而化工废水中活性污泥微生物活性虽开始受抑制,但随着有机酸的分解,pH值快速上升,能使多数微生物恢复活性,白块状污泥较少。因此,化工废水的出水CODCr虽略有升高,但仍保持在200 mg/L以下,反应过程中出现的泡沫虽然包含的嗜酸性的放线菌较多,但多集中于泡沫中,故低pH值下,2种废水活性污泥的SVI都保持在4060 mL/g的低水平。待2种废水进水pH值升至80120时,啤酒废水的泡沫减少,出水CODCr150 mg/L,而SVI值先上升至约107 mL/g,而后下降,相同的空气流量条件下两反应过程的DO增高,底物降解所需时间pH值=120时液面有上浮泥出现。而化工废水的活性污泥首先变黑,在pH值110时,液面上开始有浮泥,反应过程不断出现大量透明白色泡沫有氨气逸出,出水的CODCr和SS上升。可见,在碱性条件下,许多微生物可在偏碱性环境中生存,而非嗜碱性微生物,如嗜酸乳杆菌,氧化硫杆菌等活性降低,甚至死亡。在7090以后,絮凝作用开始下降,这时电排斥作用增加,是脱絮(悬)、上浮、不絮凝的原因。33长期低pH值运行时引起的污泥膨胀进水低pH值时反应过程中pH值的相对稳定性,选用啤酒废水进行试验。试验中保持进水ODCr=800 mg/L,反应时间为15 h,空气流量为07m3/h,进水pH值分别为70和50,通过每个周期结束时排泥,控制活性污泥的MLSS约为2 000 mg/L左右。76个周期的运行结果见图4。从图4中可见,进水pH值=70时,经过长期运行后出水的CODCr基本在100150 mg/L,SVI为70100 mL/g,镜检发现,絮状菌和丝状菌数量保持平衡。当进水pH值=50时运行的结果使SVI更低(70100 mL/g),不同的是出水CODCr较高,在150350 mg/L间波动。活性污泥镜检观察,几乎很少见到丝状菌,反应过程伴有轻微的上浮污泥,且上清液清澈透明。图4啤酒废水长期低pH值条件下SVI与出水CODCr变化曲线34控制反应过程pH值不变,pH值对活性污泥性能的影响2种废水进水的CODCr保持800 mg/L左右,反应时间为15 h。空气流量为07 m3/h, MLSS约2 000 mg/L。反应过程中用H2SO4(或NaOH)调节混合液的pH值,使之保持与进水pH值基本不变,设置的方案见表2,试验进水pH值由70逐渐降至35,运行了42周期,检测的结果见图5。图5实验过程SVI与出水CODCr变化曲线(保持过程pH值不变)图5发现,在pH值降低过程中,啤酒废水进水pH50后,不控制过程pH值,其混合液pH值略有下降。控制过程pH值与前述相比等于提高了反应过程的pH值,因此SVI值变化不大,当CODCr阶梯型上升较小,上浮污泥也不多。而化工废水在pH值较低时污泥活性受到严重抑制。出水CODCr较啤酒废水比前述中化工废水高得多。pH值降至55时就开始出现严重上浮污泥,活性污泥变灰白,至pH值为35时,混合液中污泥量显著减少,上浮泥继续增加,最终生物化学反应终止。而在此过程中SVI的变化很小,基本保持为60 mL/g左右。机理如前所述,控制反应过程在低的pH值下,化工废水较啤酒废水的活性抑制程度更加明显,污泥上浮加重,而SVI变化很小,都保持在100 mL/g以下,未出现丝状菌过量生长引起的膨胀。4结论(1)通过用SBR法处理啤酒废水和化工废水中pH值对污泥膨胀影响的试验研究,结果表明,进水的pH值在5060,啤酒废水长期保持进水pH值为50时,活性污泥的污泥指数SVI100 mL/g。当pH值5025后引起活性污泥活性抑制和污泥上浮(尤其是化工废水),若进水pH值在90120时,则2种废水的污泥指数略有上升,但SVI110 mL/g,并且活性污泥皆表现出活性的抑制和污泥的解体。(2)在进水的pH值在3570,且控制反应周期内pH值不变时,2种废水的活性污泥上浮加剧,化工废水污泥较啤酒废水的上浮程度更严重。(3)在整个试验过程中,镜检未见过量真菌和其它丝状菌,可见用SBR法处理工业废水时,过低或过高的pH值不一定引起污泥膨胀。参考文献1Jiri Wanner.The Implementation of Bulking Control in the Design ofActivated Sludge Systems.Wat.Sci.Tech.1994.29(7):193202.2Imre T.,Erno fleit.Modeling of the Micromorphology of the ActivatedSludge Floc:Low DO,Low F/M Bulking.Wat.Sci.Tech.1995.31(2):235243.3Valter Tandoi,Simona Rossetti.Etal.Some Physiological Properties of anItalian Isolate of MICROTHEIX PARVICELLA Wat.Sci.Tech.1998.37(45):18.4S.Knoop and S.Kunst.Influence of Tamperature and Sluge Loading onActivated Sludge Setting, especially on MICROTHEIX PARVICELLA.Wat.Sci.Tech.1998.37(45):2735.5Sezign,M.,Jenkins,D.,Parker,D.S.A Unified Theory of FilamentousActivated Sludge Bulking.J.Wat.Poll Control Feb.1978.50:362368.6王凯军.活性污泥膨胀的机理与控制.北京:中国环境出版社,1992.7F. Strom, D. Jenkins. Identification and Significance of FilamentousMicroorganisms in Activated Sludge.J.WPCF.1984.56(5):449459.8Wesley O.Pipes. Bulking,Deflocculation and Pinpoint Floc. J.WPCF,1979.51(1).作者通讯处丁峰266033山东省青岛市抚顺路11号青岛建筑工程学院环境工程系电话(0532)5073982E-2003-04-08收稿不同工艺处理各种废水中pH值对污泥膨胀的影响存在差异 污泥膨胀问题是活性污泥自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。其主要特征是：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到90%，SVI达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊。污泥膨胀在污水处理过程中的危害显而易见，发生污泥膨胀后，二沉池出水的SS将会大幅度增加，直至超过国家排放标准，同时导致出水的CODcr和BOD5也超标。如果不立即采取控制措施，污泥持续流失会使曝气池内的微生物数量锐减，不能满足分解有机污染物的正常需要，从而导致整个系统的性能下降，甚至崩溃。如果恢复，需要从培养、驯化活性污泥重新开始。但目前就PH对污泥膨胀的影响没有一个明确的标准，只是以偏概全的认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖。污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。 丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，但我们首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。研究在SBR法处理啤酒废水和化工废水中pH值对污泥膨胀的影响。试验研究的结果表明,进水的pH值在5060,啤酒废水长期保持进水pH值为50时,活性污泥的污泥指数SVI100 mL/g,当pH值5025时,会引起活性污泥活性抑制和污泥上浮(尤其是化工废水)。进水pH值在90120时,2种废水的污泥指数略有上升,但SVI110 mL/g,活性污泥