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MBR反應器中污泥膨脹的危害及解決方法
來源:
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作者:200985930380911
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發布時間: 2089天前
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污泥膨脹的控制2.1 絮凝法 膨脹活性污泥的密度一般比水小，作為應急處理措施，可考慮投加混凝劑，以改善其沉降性能。我們初步選擇了常用的高分子混凝劑——陽離子型聚丙烯酰胺和無機混凝劑——硫酸亞鐵進行對比試驗。
1. 污泥膨脹的狀況及危害
在MBR膜生物反應器中，隨著運行時間的推移，膜內外表面都會受到不同程度的污染，致使膜過濾壓力上升，膜運行周期縮短。
近年來，許多研究認為，胞外聚合物是膜污染眾多因素中超重要的生物因素;尤其在污泥發生非絲狀菌膨脹時，胞外聚合物的濃度急劇上升，極度影響膜組件的正常運行，而且使膜組件的更換周期縮短。
從分析我們大家可以看出，污泥膨脹對膜的污染的影響很大，直接導致膜的正常運行周期縮短，進而縮短了膜的更換周期，使該工程的經濟效益大打折扣(在本工程中膜組件的投資約占總投資的百分之三十)。
該工程運行過程中，經測定原水中BOD5，N，P的平均質量比為100：3：4，在沒有采取任何措施的情況下，污泥的SVI值逐漸上升直至220mL/g，發生污泥膨脹，在SVI值逐漸上升的整一個完整的過程中，活性污泥的微生物種群發生了變化，變化可分為兩個階段。
第一階段，在SVI從剛開始的80mL/g上升到170mL/g。這一過程中，絲狀菌數量逐漸增加并成為活性污泥中的優勢菌種。絲狀菌之間的架橋作用干 擾了污泥絮體的凝聚和壓實，使得污泥的沉降性能惡化，SVI值上升。但是，這一階段持續時間較短，污泥膨脹并不嚴重，危害較小。
第二階段，隨著運行時間的增加，SVI值從170mL/g上升到220mL/g，并且不再繼續上升，SVI值維持在200 mL/g以上。這一過程中，絲狀菌的數量逐漸減少，出現了高含水率的粘性菌膠團大量生長的現象。當SVI上升到220mL/g左右時，鏡檢時已觀察不到或 只有少量絲狀菌。菌膠團細菌分泌的大量粘性物質使污泥連成均勻的一片，阻礙了污泥絮凝體的下沉和壓縮，污泥的沉降性能嚴重惡化，發生了非絲狀菌膨脹。
當發生污泥膨脹時，反應池中可見云浪狀的污泥上浮，并陸續蔓延至全池。為此采取了一系列的診斷措施：測試了反應池混合液出流的pH值以及混合液中的DO。測試結果顯示：混合液pH值穩定在7.6左右，DO的質量濃度約為2.73mg/L，均在正常范圍內。
如前所述，進水中BOD，N，P的平均質量比為100：3：4，屬氮缺乏狀態。根據以上觀察到的現象及文獻綜述[3]，我們大家都認為導致污泥高粘性膨脹的原因與氮缺乏有關。
2. 污泥膨脹的控制
2.1 絮凝法
膨脹活性污泥的密度一般比水小，作為應急處理措施，可考慮投加混凝劑，以改善其沉降性能。我們初步選擇了常用的高分子混凝劑——陽離子型聚丙烯酰胺和無機混凝劑——硫酸亞鐵進行對比試驗。
2.1.1 聚丙烯酰胺投加量與污泥沉降性能的關系
聚丙烯酰胺的投加對于污泥的沉降性能的改善有一定的效果，且存在一個超佳投加量，但是，效果不是很理想。筆者分析后認為，該中水回用系統采用新型淹沒式 復合膜生物反應器，曝氣量大、水力攪拌強烈，聚集起來的絮體顆粒容易遭到破壞，從而導致混凝效果不理想;當投加量高于超佳投加量時，絮凝體除中和膠體的負 電荷以外，過多的正電荷又使膠體離子帶上正電荷而重新穩定。
2.1.2 硫酸亞鐵投加量與污泥沉降性能的關系
陽離子型聚丙烯酰胺的投加效果受水力條件等因素的限制不是十分理想，同時其單體有毒性、難降解，存在二次污染問題，經濟效益較投加硫酸亞鐵差。
硫酸亞鐵價格便宜、使用簡單，對膜及污泥沒有負面影響，其對污泥密度的影響是有效的，但其不能從根本上解決營養比例失調的問題，所以只能作為應急控制措施。
2.2 營養鹽調整法
在污泥膨脹問題的研究中，對污泥膨脹的恢復與控制是一個十分重要的環節。在該中水回用工程的運行過程中發現，投加硫酸亞鐵后，沉降性能一度改善的活性污 泥在原有有機負荷條件下如停止投加，繼續做處理，則活性污泥的沉降性能就會逐漸惡化，三日后恢復到投加前的狀態。所以需要尋找一種在活性污泥膨脹后行之 有效的恢復控制方法。
運行過程中我們對正在同時運行的兩組膜生物反應器進行對比試驗：組投加了充足的氮源，使其BOD5，N平均質量比約為100：5;第二組在投加了充足的氮源的情況下，我們同時提高了進水有機負荷，有機負荷(以CODCr計)提高到2.0kgCOD/m3·d以上。我們發現，中污泥的SVI值降低到150mL/g以下時，組當反應器運行的時間為一周左右;第二組反應器運行的時間僅為三至四天。
實際運行經驗表明：、解決因氮的缺乏引起的污泥膨脹的根本的解決辦法是調整營養物質的比例。第二、在保持營養物比例適當的情況下提高有機負荷，可以縮短污泥的沉降性能恢復正常的時間。
2.3 其他控制方法
在污泥粘性膨脹超嚴重的情況下(用容器裝一些污泥，無論用什么方法污泥始終粘附在容器的表面)，可考慮適當排掉一些膨脹的污泥，再重新取一些新泥，以減少多糖類物質對污泥的覆蓋;同時增加水力停留時間，使沒有被完全氧化的有機物有足夠的時間被消耗掉。
由于原水中洗滌劑含量很高，加之曝氣強度較大，常常會出現白色、粘稠的泡沫，并且越積越多，當污泥發生膨脹時，危害較大。2002年12月29日夜，由于 泡沫積累成為高達一米多高的泡沫山，致使污泥大量流失。經過這次事故以后，我們除投加消泡劑以外，采取了水力消泡的方法。在反應池上方安裝噴頭，用MBR 反應器的出水對反應池上部進行噴淋，以控制膨脹污泥和泡沫對反應器的危害，并已取得良好的效果。
3 結論
通過對中水回用工程近一年來運行狀況的觀查與分析，總結起來有以下幾點值得注意：
①以洗浴水為主要原水的MBR工藝在污泥膨脹期，能夠使用硫酸亞鐵作為應急投加混凝劑，超佳投加量為60mg/L，但因其不能從根本上解決營養比例失調的問題，所以只能作為應急控制措施。
②對于該中水回用工程運行過程中出現的污泥膨脹，根本的解決辦法是調整營養物質的比例;同時我們發現，在保證營養物比例合適的前提下，提高有機負荷可以 加速污泥沉降性能的恢復。工程實踐證明，通過以上措施我們成功的控制了污泥的高粘性膨脹。同時我們發現，增加排泥以及增加水力停留時間也是有效的輔助措施。
在MBR膜生物反應器中，隨著運行時間的推移，膜內外表面都會受到不同程度的污染，致使膜過濾壓力上升，膜運行周期縮短。
近年來，許多研究認為，胞外聚合物是膜污染眾多因素中超重要的生物因素;尤其在污泥發生非絲狀菌膨脹時，胞外聚合物的濃度急劇上升，極度影響膜組件的正常運行，而且使膜組件的更換周期縮短。
從分析我們大家可以看出，污泥膨脹對膜的污染的影響很大，直接導致膜的正常運行周期縮短，進而縮短了膜的更換周期，使該工程的經濟效益大打折扣(在本工程中膜組件的投資約占總投資的百分之三十)。
該工程運行過程中，經測定原水中BOD5，N，P的平均質量比為100：3：4，在沒有采取任何措施的情況下，污泥的SVI值逐漸上升直至220mL/g，發生污泥膨脹，在SVI值逐漸上升的整一個完整的過程中，活性污泥的微生物種群發生了變化，變化可分為兩個階段。
第一階段，在SVI從剛開始的80mL/g上升到170mL/g。這一過程中，絲狀菌數量逐漸增加并成為活性污泥中的優勢菌種。絲狀菌之間的架橋作用干 擾了污泥絮體的凝聚和壓實，使得污泥的沉降性能惡化，SVI值上升。但是，這一階段持續時間較短，污泥膨脹并不嚴重，危害較小。
第二階段，隨著運行時間的增加，SVI值從170mL/g上升到220mL/g，并且不再繼續上升，SVI值維持在200 mL/g以上。這一過程中，絲狀菌的數量逐漸減少，出現了高含水率的粘性菌膠團大量生長的現象。當SVI上升到220mL/g左右時，鏡檢時已觀察不到或 只有少量絲狀菌。菌膠團細菌分泌的大量粘性物質使污泥連成均勻的一片，阻礙了污泥絮凝體的下沉和壓縮，污泥的沉降性能嚴重惡化，發生了非絲狀菌膨脹。
當發生污泥膨脹時，反應池中可見云浪狀的污泥上浮，并陸續蔓延至全池。為此采取了一系列的診斷措施：測試了反應池混合液出流的pH值以及混合液中的DO。測試結果顯示：混合液pH值穩定在7.6左右，DO的質量濃度約為2.73mg/L，均在正常范圍內。
如前所述，進水中BOD，N，P的平均質量比為100：3：4，屬氮缺乏狀態。根據以上觀察到的現象及文獻綜述[3]，我們大家都認為導致污泥高粘性膨脹的原因與氮缺乏有關。
2. 污泥膨脹的控制
2.1 絮凝法
膨脹活性污泥的密度一般比水小，作為應急處理措施，可考慮投加混凝劑，以改善其沉降性能。我們初步選擇了常用的高分子混凝劑——陽離子型聚丙烯酰胺和無機混凝劑——硫酸亞鐵進行對比試驗。
2.1.1 聚丙烯酰胺投加量與污泥沉降性能的關系
聚丙烯酰胺的投加對于污泥的沉降性能的改善有一定的效果，且存在一個超佳投加量，但是，效果不是很理想。筆者分析后認為，該中水回用系統采用新型淹沒式 復合膜生物反應器，曝氣量大、水力攪拌強烈，聚集起來的絮體顆粒容易遭到破壞，從而導致混凝效果不理想;當投加量高于超佳投加量時，絮凝體除中和膠體的負 電荷以外，過多的正電荷又使膠體離子帶上正電荷而重新穩定。
2.1.2 硫酸亞鐵投加量與污泥沉降性能的關系
陽離子型聚丙烯酰胺的投加效果受水力條件等因素的限制不是十分理想，同時其單體有毒性、難降解，存在二次污染問題，經濟效益較投加硫酸亞鐵差。
硫酸亞鐵價格便宜、使用簡單，對膜及污泥沒有負面影響，其對污泥密度的影響是有效的，但其不能從根本上解決營養比例失調的問題，所以只能作為應急控制措施。
2.2 營養鹽調整法
在污泥膨脹問題的研究中，對污泥膨脹的恢復與控制是一個十分重要的環節。在該中水回用工程的運行過程中發現，投加硫酸亞鐵后，沉降性能一度改善的活性污 泥在原有有機負荷條件下如停止投加，繼續做處理，則活性污泥的沉降性能就會逐漸惡化，三日后恢復到投加前的狀態。所以需要尋找一種在活性污泥膨脹后行之 有效的恢復控制方法。
運行過程中我們對正在同時運行的兩組膜生物反應器進行對比試驗：組投加了充足的氮源，使其BOD5，N平均質量比約為100：5;第二組在投加了充足的氮源的情況下，我們同時提高了進水有機負荷，有機負荷(以CODCr計)提高到2.0kgCOD/m3·d以上。我們發現，中污泥的SVI值降低到150mL/g以下時，組當反應器運行的時間為一周左右;第二組反應器運行的時間僅為三至四天。
實際運行經驗表明：、解決因氮的缺乏引起的污泥膨脹的根本的解決辦法是調整營養物質的比例。第二、在保持營養物比例適當的情況下提高有機負荷，可以縮短污泥的沉降性能恢復正常的時間。
2.3 其他控制方法
在污泥粘性膨脹超嚴重的情況下(用容器裝一些污泥，無論用什么方法污泥始終粘附在容器的表面)，可考慮適當排掉一些膨脹的污泥，再重新取一些新泥，以減少多糖類物質對污泥的覆蓋;同時增加水力停留時間，使沒有被完全氧化的有機物有足夠的時間被消耗掉。
由于原水中洗滌劑含量很高，加之曝氣強度較大，常常會出現白色、粘稠的泡沫，并且越積越多，當污泥發生膨脹時，危害較大。2002年12月29日夜，由于 泡沫積累成為高達一米多高的泡沫山，致使污泥大量流失。經過這次事故以后，我們除投加消泡劑以外，采取了水力消泡的方法。在反應池上方安裝噴頭，用MBR 反應器的出水對反應池上部進行噴淋，以控制膨脹污泥和泡沫對反應器的危害，并已取得良好的效果。
3 結論
通過對中水回用工程近一年來運行狀況的觀查與分析，總結起來有以下幾點值得注意：
①以洗浴水為主要原水的MBR工藝在污泥膨脹期，能夠使用硫酸亞鐵作為應急投加混凝劑，超佳投加量為60mg/L，但因其不能從根本上解決營養比例失調的問題，所以只能作為應急控制措施。
②對于該中水回用工程運行過程中出現的污泥膨脹，根本的解決辦法是調整營養物質的比例;同時我們發現，在保證營養物比例合適的前提下，提高有機負荷可以 加速污泥沉降性能的恢復。工程實踐證明，通過以上措施我們成功的控制了污泥的高粘性膨脹。同時我們發現，增加排泥以及增加水力停留時間也是有效的輔助措施。
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