沉降曲线对控制活性污泥膨胀的重要作用

吕宝兴 赵曦
（天津市开源污水处理公司）

1 概述：

　　纪庄子污水处理厂84年投入生产运行，设计工艺为传统的活性污泥法。污水处理工艺流程如下：

　　原水由生活污水和工业废水组成，生活污水占大部分。作为大型污水处理厂，我厂进水水质变化幅度不大。但在生产运行期间，由于实际需要，在工艺调节方面可能会造成水力负荷变化较大，污泥膨胀发生。造成污泥沉淀性能变差，SVI值不断变大，二次沉淀池内污泥界面上升，回流污泥浓度较低。如短时间内得不到及时控制活性污泥会严重恶化，对生产运行造成不利影响，但由于造成污泥膨胀的原因较多，如溶解氧的影响，冲击负荷的影响，有机负荷的影响，营养物质比例影响，H₂S的影响等。只有能准确、及时发现问题的起因，采取行之有效的控制方法。才能缓解和改善活性污泥的性能，控制污泥膨胀。但在目前的污水处理行业并未有溶解氧为多少时有利于丝状菌大量繁殖造成污泥膨胀；冲击负荷为多大时，会造成污泥膨胀，这些是根据处理水质、水量、处理工艺等各方面共同决定的，这些值只是有一个相对的大小，并未有准确的数。它需要工艺管理人员在长时间工艺运行中总结摸索出来的。因此，克服活性污泥膨胀一直是活性污泥法处理工艺中的技术难题。下面将介绍一种操作简单易行的方法—沉降曲线法。它能直接发映出活性污泥的凝聚和沉淀性能，对控制污泥膨胀有重要的指导作用。

2 沉降曲线反映活性污泥凝聚、沉淀性能和控制污泥膨胀的原理。

　　污水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解成二氧化碳和水，一部分合成细胞物质成为菌体，为使其从水中分离出来。必须使菌体凝聚形成易于沉淀分离的絮凝体，由于该絮凝体比表面积较大，能吸附难于被降解的有机物从水中沉淀分离出来，保证出水水质。因此该环节运做的好坏在活性污泥法处理污水中起着举足轻重的作用。而评定活性污泥凝聚沉淀性能的指标为污泥指数（SVI）。SVI值过高污泥难于沉淀分离，并使回流污泥浓度降低，该现象即为污泥膨胀，它会造成污泥的流失和活性污泥严重恶化等后果。SVI值过低，污泥细碎密实，沉淀性能良好，但含有较多细小悬浮物，影响出水水质。如果我们在平常的操作中对活性污泥的凝聚沉淀性能进行监控，及时发现问题及时调整工艺可能会从根本上防止污泥膨胀的发生。
　　（1）目前评价活性污泥的指标有：
　　a.观察活性污泥中的生物相。
　　b.混合液悬浮固体（MLSS）。
　　c.混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）。
　　d.污泥沉降比（SV%）。
　　e.污泥指数（SVI）。
　　f.污泥龄（Ts）。
　　指标从不同侧面反映活性污泥的性能，对日常运行起着重要的指导作用。沉降曲线作为一种较新型的评价指标，它能反映出活性污泥的凝聚和沉淀性能。做沉降曲线的方法和污泥沉降比的方法基本相同，在曝气池第七廊道首端取曝气池中的混合液100ML放入量筒中，每静沉5分钟记录一次沉淀污泥与混合液的体积比。然后以时间为横坐标，以体积比为纵坐标，定点连接光滑曲线，根据污泥沉降的实际需要我们有时做30分钟沉降曲线，60分钟沉降曲线，120分钟沉降曲线。我们在记录一系列沉淀污泥与混合液的体积比的同时能观察到活性污泥絮凝体的形成及凝聚情况，而沉降曲线会清晰的反映活性污泥絮凝体的沉淀情况。由于SVI在不同状态下沉降曲线有其不同的形状，而在污泥膨胀即SVI值过高时，沉降曲线更有其自身的特点。因此以该种操作简单的监控手段来指导我们的工艺运行，控制污泥膨胀有较好的效果。

3 纪庄子污水处理厂在不同运行状态下的沉降曲线及工艺调整控制方法。

　　曝气池所处的运行状态不同，其活性污泥的絮凝和沉淀性能必然会有相应的改变而其沉降曲线将较直观的反映出来。
　　（1）当SVI>200时，2000年4月7日Ⅱ系列曝气池
　　气温：16℃ 水 温：17℃ 气水比：3.03 回流比：74%
　　MLSS：2308 mg/L MLVSS：1650 mg/L f ：0.71 Sv % 73 SVI 316 ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：400 钟 虫：280 累枝虫：60 轮虫：400　漫游虫：1200 表壳虫：160
　　变形虫：1580 斜管虫：760 小轮毛：400 污泥活性差，原生动物少，丝状菌多。
　　进曝气池水质 BOD：137.34 mg/L SS：118 mg/L
　　出水水质 BOD：14.27mg/L SS：22 mg/L
　　沉降曲线图1：

　　2000年4月10日Ⅱ系列曝气池
　　气温：16℃　水温：17℃ 气水比：3.03 回流比：74%
　　MLSS：1672　mg/L Sv %：63 SVI： 377 ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：1420 钟 虫：700 累枝虫：280 轮虫：0　漫游虫：440 表壳虫：260
　　变形虫：560 斜管虫：680 小轮毛：1040
　　污泥活性差，原生动物少，且较活跃丝状菌很多，成片沉淀物为絮状。
　　进Ⅱ系列曝气池水质 BOD：96.17 mg/L SS：72 mg/L
　　出水水质　BOD：14.56 mg/L SS：18 mg/L
沉降曲线见图2：

　　SVI>200时，污泥发生膨胀。其沉淀性能差，图1、图2两曲线的共同特点是前5分钟沉降的效果很差沉降效率低于15%，活性污泥絮凝体质轻、分散、松散，凝聚和沉淀性能都差。此种情况下采取了加大剩余污泥排放量，尽快排出性能已恶化的污泥，同时尽量减少污水在一沉池的停留时间，使曝气池进水中的SS值提高，以较短的时间在曝气池中形成良好的活性污泥。
　　（2）当SVI<80时，2000年8月28日Ⅰ系列曝气池
　　气温：27℃　水 温：29℃ 气水比：3.03 回流比：74%
　　MLSS：1828 mg/L MLVSS：1268 mg/Lf： 0.71 Sv% ： 12 SVI：66ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：3000 钟虫：900 累枝虫：300 轮虫：240 漫游虫：120 表壳虫：1000
　　变形虫：1600 斜管虫：40 污泥活性差，原生动物少，丝状菌多。
　　进曝气池水质 BOD：94.64 mg/L SS：26 mg/L
　　出水水质 SS：7 mg/L
　　沉降曲线图3：

　　2000年8月28日Ⅱ系列曝气池
　　气温：27℃　水温 ：29℃ 气水比：3.03 回流比：56%
　　MLSS：5050 mg/L MLVSS：3080 mg/L f ：0.60 Sv% ： 30 SVI：59 ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：1200 钟 虫：480 累枝虫：240 轮 虫：360
　　漫游虫：60 表壳虫：2400 变形虫：680 斜管虫：40
　　进曝气池水质 BOD：104.86mg/L SS：34 mg/L
　　出水水质 SS：5 mg/L
　　沉降曲线见图4：
　　当SVI<80时，活性污泥的沉淀性能良好。由图3可见活性污泥只用5分钟时间已沉淀完毕且污泥细碎密实，颜色较黑不呈絮凝状态，由于进曝气池污水的SS偏低，曝气池的污泥浓度偏低，采取了减低Ⅰ系列曝气池的供气量，以免发生污泥解体；由图4可知活性污泥沉淀性能良好，而污泥细碎密实，颜色较黑，不呈絮凝状态。在运行参数中f=0.6偏低，说明活性污泥中无机物含量较高,部分污泥龄较长,且曝气池中的污泥浓度偏高。故采取了加大剩余污泥的排放量,调整污泥活性以免造成由于泥龄过长而引起的污泥膨胀。
　　（3）当80≤SVI≤200左右时，2000年11月7日Ⅰ系列曝气池
　　气温：9℃　水 温：18℃ 气水比：3.03 回流比：74%
　　MLSS：2422 mg/L MLVSS：1816mg/L f： 0.75 Sv% ： 25 SVI：103ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：2420 钟 虫：8060 累 枝 虫：220 轮虫：640　漫游虫：280 表壳虫：1960
　　变形虫：2900 小轮毛：60 结节鳞壳虫：40 污泥活性较好。
　　进曝气池水质 BOD：107.44 mg/L SS：54 mg/L
出水水质　BOD：29.99 mg/L　SS：5 mg/L
　　沉降曲线图5：

　　2000年12月7日Ⅱ系列曝气池
　　气温：7℃ 水温：18℃ 气水比：3.03 回流比：56%
　　MLSS：3855mg/L MLVSS：2858mg/L f：0.75 Sv% ： 46 SVI：119 ml/g
　　镜检情况：（个/ml）
　　盾纤虫：600 钟 虫：60 累枝虫：120 轮虫：380 漫游虫：20 表壳虫：480
　　变形虫：1960 斜管虫：20
　　进曝气池水质 BOD：104.86 mg/L SS：45 mg/L
　　出水水质 SS：15mg/L
　　沉降曲线见图6：

　　当80≤SVI≤200左右时，活性污泥的沉淀性能较好。由图5可见整个沉降过程平稳,活性污泥的沉淀性能良好，说明活性污泥状态良好，各项运行参数正常，不需进行工艺调整。由图6可见活性污泥的沉淀性能一般，尤其在前5分钟污泥的沉淀效果差。曲线形状与图1、图2相类似，且絮凝体较松散分散，该种沉降曲线是发生污泥膨胀的一种先兆。根据曝气池运行的其它参数可知，曝气池中污泥浓度较高，进曝气池的污水中SS偏低，即新鲜污泥的加入量较少，曝气池中的污泥趋于陈旧。在此种情况下，应采取加大剩余污泥排放量，防止由于污泥龄过长引起的污泥膨胀。

4．结论

　　从日常运行情况可以看出，SVI在不同状态活性污泥沉降曲线有其不同的特点。当SVI>200时，活性污泥发生膨胀时其特性是分散、松散、沉淀性能差。故在初期沉淀过程中这些分散颗粒经较长时间的互相粘和，结合成较大的絮凝体，才能以较快速度进行沉淀，由于松散和沉淀性能差的特性，使其沉淀过程长，故形成的（图1、图2）沉降曲线，与正常的污泥沉降曲线（图7）有较大差别。当SVI〈80时，活性污泥性能良好，图3所示沉降曲线，活性污泥只用了5MIN就基本完成了整个沉淀过程。活性污泥细碎、密实，不具有凝聚性能，基本失去了活性，与图7所示差别较大。图4所示沉降曲线与图7形状相似。说明该活性污泥的沉淀性能基本正常。但由于其f值为0.6在以处理生活污水为主的活性污泥中偏低，只需加大剩余污泥排放量既可保持活性污泥的良好状态。当80≤SVI≤200时，如图5所示沉降曲线与图7基本相似，且活性污泥的其余各项评价指标基本正常说明活性污泥正处于良好状态，图6所示的活性污泥SVI为119mg/L。未发生污泥膨胀而图6形状与图1相似，与图7差别较大。故可说明此时活性污泥将要发生膨胀，再根据其它各项评价指标，对运行工艺马上进行调整，可防止污泥膨胀的发生。

　　沉降曲线作为一项简单易行的日常技术分析方法，在活性污泥的性能发生改变时，其曲线形状会有所改变，尤其在污泥膨胀之前，沉降曲线形状有其自身特征。能使工艺管理人员能及时发现问题、找出根源、提出方案，防止污泥膨胀的发生是解决污泥膨胀的最好办法。只要工艺管理人员对沉降曲线给予关注和进一步的研究，会发现它对解决工艺运行中的问题会起到事半功倍的作用。