北京市高碑店汙水處理廠汙泥膨脹的控製

摘要：伴隨著活性汙泥工藝的產(chan) 生，汙泥膨脹問題一直是運轉管理中煩憂人們(men) 的大難題。在汙水處理比較普及的西方發達國家，象荷蘭(lan) 、德國、英國、美國，有30%～50%的汙水處理廠都發生過不同程度的汙泥膨脹問題。在我國汙水處理起步較早的上海，幾乎所有的城市汙水處理廠和一些工業(ye) 廢水處理廠都存在一定程度的絲(si) 狀菌膨脹問題。

關(guan) 鍵詞：汙泥膨脹 絲(si) 狀菌 絮凝體(ti)

1 前言

自從(cong) 1914年Aldern和Lockett發明活性汙泥法處理汙水技術之後，到今天的七、八十年中，活性汙泥工藝由於(yu) 其處理出水水質好，工藝比較穩妥可靠，而且人們(men) 在長期的實踐中，在設計和運行管理等方麵也積累了豐(feng) 富的經驗，因此，活性汙泥法得到廣泛的應用。長期以來，它是各種廢水處理，特別是城市汙水處理工藝的主流。
但是伴隨著活性汙泥工藝的產(chan) 生，汙泥膨脹問題一直是運轉管理中煩憂人們(men) 的大難題。在汙水處理比較普及的西方發達國家，象荷蘭(lan) 、德國、英國、美國，有30%～50%的汙水處理廠都發生過不同程度的汙泥膨脹問題。在我國汙水處理起步較早的上海，幾乎所有的城市汙水處理廠和一些工業(ye) 廢水處理廠都存在一定程度的絲(si) 狀菌膨脹問題。

2 概況

北京高碑店汙水處理廠一期工程於(yu) 九三年底建成並投入運行，設計處理能力50萬(wan) 噸/日，設計工藝為(wei) 傳(chuan) 統活性汙泥法。從(cong) 試運行到正式運行，處理水量逐年增加，從(cong) 94年的日均處理汙水25萬(wan) 噸至現在的日均處理汙水50萬(wan) 噸，工藝運行一直比較穩定，出水水質達標，取得了良好的環境效益和社會(hui) 效益。
高碑店汙水處理廠雖然處理工藝比較成熟，但由於(yu) 是一個(ge) 大型汙水處理廠，所以對工藝運行控製的要求就非常高，容易出現這樣或那樣的問題，處理這些問題的過程，正是我們(men) 提高運行管理水平的過程，同時這些經驗也能對其它汙水處理廠的運行起到參考作用。九八年二月中旬，高碑店汙水廠發生了汙泥膨脹現象，一發現問題，我們(men) 采到了相應措施，至四月下旬*恢複正常。下麵我們(men) 就此次出現的汙泥膨脹問題的成因研究以及控製過程作一報告，以供參考。

3 汙泥膨脹前運行狀況

汙泥膨脹是由於(yu) 活性汙泥中絲(si) 狀菌異常增殖造成的，而絲(si) 狀菌的增殖需要一個(ge) 過程，同時由於(yu) 該廠規模大，抗衝(chong) 擊能力強，發生汙泥膨脹不是短期內(nei) 就能形成的，會(hui) 有一個(ge) 較長時間的積累，所以，我們(men) 有必要對汙泥膨脹前的一個(ge) 月時間段運行狀況作一回顧（以二係列為(wei) 例）。

3.1 進水狀況

（1）來水構成：

高碑店汙水廠上遊來水包括生活廢水及東(dong) 郊化工廠、酒精廠等工業(ye) 廢水，二者比例基本為(wei) 1：1，即各占50%。經環保部門測定，水中重金屬等有毒物質低於(yu) 國家標準。

（2）來水水量：

高碑店汙水廠上遊汙水收集管網收集到的汙水總量據測算為(wei) 80萬(wan) 噸/日，由於(yu) 高汙廠一期工程日處理能力僅(jin) 為(wei) 50萬(wan) 噸，故處理水量能穩定在50萬(wan) 噸/日，多餘(yu) 汙水由上遊溢流口排放。

（3）BOD5值（如圖1）：

從(cong) 圖1看到，曝氣池進水BOD5 在98年1月份普遍偏低，基本上處於(yu) 100mg/l以下，特別是從(cong) 下旬開始，處於(yu) 明顯的下降趨勢，低曾達40mg/l。

（4）水溫：

基本保持穩定在14℃～15℃之間。

（5）PH值：

保持在7.5左右。

3.2 曝氣池參數

（1）汙泥濃度（如圖2）：

從(cong) 圖2看到，1月份汙泥濃度處在較高的水平，維持在2000mg/l左右，從(cong) 1月下旬到2月下旬呈現快速升高的趨勢，高達3500mg/l以上。

（2）汙泥負荷（如圖3）：

從(cong) 圖3看，從(cong) 1月中、下旬開始，至2月上旬這段時間，汙泥負荷呈下降趨勢，基本都在0.1kgBOD5/kgMLSS.d以下，低曾達到0.05 kgBOD5/kgMLSS.d。

（3）汙泥齡（如圖4）：

從(cong) 圖4看1月中旬到1月底，汙泥齡基本保持在9天左右，泥齡過長，表明汙泥已部分老化，抗衝(chong) 擊能力差。

（4）溶解氧（如圖5、6）：

從(cong) 圖5、圖6看，從(cong) 1月至2月上旬，溶解氧普遍偏高，缺氧段在0.4mg/l以上，好氧段在3mg/l以上。

（5）汙泥沉降比（如圖7）： 

從(cong) 圖7看，從(cong) 1月下旬到2月上旬呈現明顯上升趨勢，高曾達30%以上，說明汙泥沉降性能正在變差。

（6）汙泥指數（如圖8）：

從(cong) 圖8看，1月開始汙泥指數就一直呈現緩慢的上升趨勢，表明汙泥膨脹的發生趨勢。

（7）回流比：

基本控製在70%左右。

（8）剩餘(yu) 汙泥排放量：

控製在6000m3/d左右。

3.3 微生物鏡檢

根據每日運行報告的鏡檢內(nei) 容發現，從(cong) 1月中旬到2月上旬，微生物種類及數量呈減少趨勢，但活性較好。活性汙泥結構也逐漸變差，顏色逐漸發深灰色並有少量菌絲(si) 伸出，說明汙泥活性及結構正在變差，已有發生絲(si) 狀菌膨脹趨勢。

3.4 二沉池出水

正常，比較清澈。

4 汙泥膨脹發生時的主要現象

4.1二沉池反映現象

（1）沉麵現象

在沉池池麵上先出現零散的片狀上浮汙泥，並陸續蔓延至全池，該上浮汙泥呈淺褐色，伴有大量細微泡沫，不易打散，加水稀釋攪拌後仍不沉澱，無異常氣味。

（2）出水非常清澈

4.2 曝氣池反映現象

曝氣池池麵形成細微的暗褐色泡沫，取曝氣池活性汙泥做30分鍾沉降比時，發現絮凝體(ti) 沉速變慢，活性汙泥的壓縮性能變差。汙泥容積指數急劇上升，缺氧段漂浮大量深褐色汙泥，致使溶解氧測定無法進行。回流汙泥麵上由於(yu) 攪拌產(chan) 生的氣泡大（乒乓球大小），且不容易破碎。

4.3 微生物鏡檢

進行微生物觀察時，發現大量的菌絲(si) 伸出菌膠團，菌絲(si) 形狀稍彎，無分枝，長度在50um～200um之間，直徑在0.7～1.4um之間，菌絲(si) 上有部分附著物，內(nei) 有橫隔，汙泥結構變差，其它指標微生物數量很少。

4.4 SVI

從(cong) 圖8中看出，SVI值從(cong) 98年1月份開始緩慢上升趨勢，從(cong) 2月下旬至3月上旬呈加速上升趨勢，高達300以上，此段時間汙泥膨脹程度嚴(yan) 重。

5 汙泥膨脹成因及性質分析

5.1 汙泥膨脹產(chan) 生的研究理論

一般研究理論認為(wei) 汙泥膨脹的產(chan) 生主要受以下三方麵的因素影響。

（1）來水水質因素主要包括：

汙水陳腐

營養(yang) 物缺乏，不能維持BOD5∶N∶P＝100∶5∶1 的比例關(guan) 係
有毒物質偏高

（2）環境因素主要包括：

流量變化大，產(chan) 生較大衝(chong) 擊負荷

PH值偏低

水溫適宜25～30℃之間

（3）運轉條件因素主要包括：

汙泥負荷偏低，一般小於(yu) 0.15KgBOD5/kgMLSS.d

低溶解氧，小於(yu) 1mg/l

汙泥齡長，傳(chuan) 統活性汙泥齡超過7天

5.2 汙泥膨脹中絲(si) 狀菌種類及性質

（1）不同條件下膨脹汙泥中占優(you) 勢的絲(si) 狀菌類群

有關(guan) 研究列出下表：

（2）常見絲(si) 狀菌性質（見下表）

（3）關(guan) 於(yu) 諾卡氏菌

有關(guan) 研究表明，諾卡氏菌是絲(si) 狀菌的一種，是形成生物泡沫的主要原因，它具有*的疏水性，很難清除和被機械破碎，經常出現在二沉池表麵。

5.3 高碑店汙水廠此次汙泥膨脹成因及性質

（1）由微生物鏡檢可知，高碑店汙水廠此次汙泥膨脹屬絲(si) 狀菌膨脹而不是非絲(si) 菌膨脹。

（2）由各種圖表可知，此次膨脹是因來水營養(yang) 物缺乏（主要是BOD5偏低），進而導致汙泥負荷偏低（小於(yu) 0.1Kg BOD5/kg MLSS.d），汙泥齡過長（9天），正常微生物食料缺乏，缺少活性，而絲(si) 狀菌過度繁殖造成的。

（3）結合微生物鏡檢及二沉池表象，根據研究資料，我們(men) 認為(wei) ，此次汙泥膨脹中絲(si) 狀菌類型主要為(wei) 0041型菌及諾卡氏菌兩(liang) 種。

（4）根據絲(si) 狀菌菌絲(si) 中度，我們(men) 認為(wei) 此次汙泥膨脹屬中度膨脹。

6 控製措施及變化過程

6.1控製措施

通過分析，我們(men) 認為(wei) 此次汙泥膨脹主要是由於(yu) 汙泥負荷偏低引起的中度絲(si) 狀菌膨脹，考慮到加藥可能產(chan) 生的副作用，決(jue) 定通過調整工藝運行參數，重點加強對曝氣池的管理，來改善汙泥狀況。從(cong) 2月10日開始我們(men) 采取了以下措施：

（1）縮短汙泥齡

主要是通過加大剩餘(yu) 汙泥排放量來實現，由原來的每天排6000立方米加大到13000立方米，回流比仍控製在70%，使汙泥齡由9天左右縮短到3天左右，從(cong) 而加快活性汙泥更新速度。

（2）提高汙泥負荷

由於(yu) 加大了剩餘(yu) 汙泥排放量，必然降低曝氣池汙泥濃度，由原來的2000mg/l左右，降到1200mg/l左右，從(cong) 而有效地提高了汙泥負荷，從(cong) 原來的0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，提高到0.2Kg BOD5/kg MLSS.d以上。

（3）降低溶解氧

主要方法是從(cong) 原來1500m3/min的供氣量調整至1000 m3/min的供氣量，使溶解氧由原來的4mg/l降至2mg/l左右，為(wei) 活性汙泥創造有利的生存環境。

6.2 采取控製措施後變化過程

這裏首先需要說明的是進水狀況從(cong) 各種數據來看，基本保持穩定，這也就保證了控製措施的穩定性，下麵就分析一下主要參數的變化過程。

（1）汙泥濃度變化：

從(cong) 圖2看到，從(cong) 2月10日開始控製，到3月3日，曆時3周左右，使汙泥濃度由原來的3500mg/l左右降至1000～1500mg/l之間，並一直保持此值。

（2）汙泥負荷變化：

從(cong) 圖3看到，在開始控製的前3周左右的時間裏，汙泥負荷並沒有明顯的變化，從(cong) 第四周開始有明顯的上升趨勢，從(cong) 0.1Kg BOD5/kg MLSS.d逐步上升到0.3Kg BOD5/kg MLSS.d左右，但由於(yu) 4月4日至10日，二係列初沉池進行維護，而使二係列停止進水，至使汙泥負荷有所反複，但總的趨勢是上升的，並在0.2～0.3Kg BOD5/kg MLSS.d之間。

（3）汙泥齡變化趨勢：

從(cong) 圖4看到，從(cong) 2月10日～3月5日汙泥一直控製在3天左右，從(cong) 3月6日以後，由於(yu) 設備、設施維修等原因，泥齡變化幅度較大，但基本保持在3～4.5天之間。

（4）溶解氧變化：

從(cong) 圖5看到，缺氧段溶解氧在1月份普遍偏高達0.4mg/l以上，在汙泥發生膨脹後由於(yu) 池麵漂浮大量汙泥，至使無法測定溶解氧值，在恢複後基本在0.2mg/l以下。從(cong) 圖6我們(men) 看到，好氧段溶解氧在1月份也普遍偏高，達4mg/l左右。在控製期變化幅度較大，主要是受鼓風機運行狀態不穩，故而延長了控製時間，在穩定後基本保持在2～3mg/l之間。

（5）沉降比變化：

從(cong) 圖7看，從(cong) 1月下旬開始，汙泥沉降比從(cong) 低的11%開始，呈反複上升趨勢，到3月下旬達到高30%左右，之後呈現逐級回落，後穩定在10%～3mg/l之間。

（6）汙泥指數變化：

從(cong) 圖8看到，汙泥指數的變化趨勢非常清晰，從(cong) 1月開始，就運行在緩慢的上升通道中，至3月中旬，也就是汙泥膨脹高峰期，汙泥指數發生了突然上揚到300以上，之後隨著控製措施的作用，呈現緩慢下降趨勢，至正常時保持在100左右。

（7）微生物相變化：

從(cong) 2月9日，對曝氣池末端混合液進行微生物觀察時，所有的絮凝體(ti) 上都有菌絲(si) ，但密度較低

從(cong) 2月12日～3月2日，所有絮凝體(ti) 上都有菌絲(si) ，密度中度，並且菌絲(si) 之間有較多相互交織，菌絲(si) 較長50～200um，菌絲(si) 上附著物較多，並有較多遊離的菌絲(si) ，並且其它類型指示微生物極少，僅(jin) 觀察到輪蟲、盾纖蟲、偶爾有少量的鍾蟲，汙泥結構較差。

從(cong) 3月3日～3月8日，絲(si) 狀菌豐(feng) 度降低，菌絲(si) 也變短，其中菌絲(si) 上有大量的附著物，並有較多的管葉蟲、斜管蟲，汙泥結構較差；3月15日微生物相觀察時，指示微生物明顯減少，絮凝體(ti) 中菌絲(si) 又明顯增多、增長。3月16日～3月24日所有絮凝體(ti) 上都有菌絲(si) ，密度偏高，較多的交織成網，菌絲(si) 上附著物較少，3月25日～4月3日，微生物相無明顯變化，絲(si) 狀菌密度中等，汙泥的沉降性較差，4月10～4月13日，絲(si) 狀菌豐(feng) 度逐步下降，結構一般，有較多的毛蟲類微生物出現，4月17日絮體(ti) 上的菌絲(si) 變短，且密度極低。(見圖片7)基本上恢複正常，鍾蟲類微生物增多，結構較好，汙泥的沉降性能好。

（8）曝氣池、二沉池池麵變化及二沉出水水質：

從(cong) 2月9日～3月2日，曝氣池有大量暗褐色泡沫，不易破碎，易堆積，表明汙泥膨脹仍在慣性發生，至3月3日時，暗褐色泡沫明顯減少，這與(yu) 曝氣池MLSS降低有直接關(guan) 係。在膨脹過程中，二沉池麵上有大量的片狀汙泥上浮，由於(yu) 二沉池是中心進水，周邊出水的輻流式沉澱池，在出水堰板前有浮渣擋圈，阻止上浮汙泥隨水流失，上浮汙泥給人工清除。（見圖片8）

除3月14日、15日、16日及3月22日、23日這幾天出水SS>30mg/l，這與(yu) DO過低有直接關(guan) 係，其它出水水質SS為(wei) 21.0～29.0mg/l，BOD為(wei) 10～20mg/l。

7 結論

7.1汙泥膨脹的提前判斷

通過對各種趨勢的分析，我們(men) 認為(wei) 有兩(liang) 個(ge) 參數對於(yu) 汙泥膨脹發生趨勢的提前判斷非常重要：一個(ge) 就是汙泥負荷是否連續兩(liang) 周以上時間維持在0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，另一個(ge) 就是汙泥指數是否連續兩(liang) 周以上保持上升趨勢，兩(liang) 者要同時參考，若同時發生，基本就可判斷汙泥膨脹將要發生的趨勢，應立刻采取控製措施。

7.2控製汙泥膨脹的時間

（1）控製措施產(chan) 生作用的時間

從(cong) 2月10日我們(men) 開始采取控製措施後，汙泥膨脹仍慣性發展，到3月6日達到，期間為(wei) 27天，然後開始轉好，因此我們(men) 認為(wei) 對汙泥膨脹的控製措施不會(hui) 立刻見到效果，而是有一定滯後期，該滯後期為(wei) 汙泥齡（9天）的3倍時間。

（2）從(cong) 開始控製到*恢複正常的時間

在本次控製過程中，由於(yu) 設施維護導致3月6日～9日二係列停止進水4天，4月3日～9日二係列停止進水6天，同時，由於(yu) 鼓風機係統故障頻繁試機，使3月19日～25日這段時間供氣不穩定，造成各項指標有所反複。從(cong) 2月10日開始采取控製措施到4月20日*恢複，實際共用了10周左右時間，但從(cong) 圖3、圖5、圖6、圖7、圖8，各項指標趨勢分析，從(cong) 3月6日開始至4月10日這段時間是由於(yu) 設備、設施維修及故障等原因造成的控製反複，如整個(ge) 係統運行連續穩定，那麽(me) 這段時間中不穩定時間（約3周）應可省去，那麽(me) 此程度的汙泥膨脹的正常控製時間應為(wei) 7周左右，而此前汙泥齡為(wei) 9天左右，故我們(men) 認為(wei) ：這種中度汙泥膨脹控製的時間應為(wei) 汙泥齡的5倍時間左右。

（3）綜合上所述，汙泥膨脹控製措施見效後的治愈期（2倍泥齡）應快於(yu) 其滯後期（3倍泥齡）。

7.3 曝氣池的控製參數：

通過本次汙泥膨脹的控製，我們(men) 得出本廠曝氣池的佳控製參數如下：汙泥濃度為(wei) 1000～1500mg/l；汙泥負荷為(wei) 0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS.d；汙泥齡為(wei) 4～6天；好氧段溶解氧為(wei) 2～3mg/l；缺氧段溶解氧為(wei) 0.2mg/l以下。