1  前言

      活性污泥泡沫和膨脹是活性污泥處理廠運(yùn)行管理中經(jīng)常碰到的異常問題，它們絕大多數(shù)是由絲狀微生物異常增殖引起，由絲狀細(xì)菌引發(fā)的活性污泥泡沫和膨脹具有明顯的季節(jié)性和周期性，在寒冷季節(jié)發(fā)生較多。由微絲菌Microthrix Parvicella引發(fā)的泡沫和污泥膨脹在歐洲、澳洲等國(guó)污水處理廠最為常見，氧化溝則更容易發(fā)生[1-6]。微絲菌是一類革蘭氏陽性菌，具有長(zhǎng)而卷曲的絲狀體和疏水性的細(xì)胞壁，喜好低溫，長(zhǎng)鏈脂肪酸和油脂。目前，對(duì)由微絲菌引起的泡沫和膨脹缺乏有效的控制對(duì)策[7-8]。

      本研究對(duì)某污水處理廠三槽式氧化溝出現(xiàn)的微絲菌泡沫和膨脹問題進(jìn)行了分析研究，通過在小試試驗(yàn)中采取的工藝參數(shù)調(diào)整措施如降低泥齡，以及投加化學(xué)藥劑如加氯殺滅絲狀菌，絮凝沉淀等方法進(jìn)行控制研究，并在實(shí)際污水處理現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。為有效預(yù)防和控制活性污泥膨脹和泡沫，本文提出活性污泥泡沫和膨脹的預(yù)警控制措施。

      2  試驗(yàn)材料和方法

      2.1  批式試驗(yàn)

      采用批式試驗(yàn)研究了四種不同的化學(xué)藥劑對(duì)絲狀微生物的控制效果?；钚晕勰嗟幕旌弦喝∽晕鬯畯S發(fā)生泡沫的氧化溝，試驗(yàn)在1 L的燒杯中進(jìn)行，四種化學(xué)藥劑是有效氯10%的次氯酸鈉溶液，純度為45%的季銨鹽抗菌劑AFP(上海未來企業(yè)公司生產(chǎn))，絮凝劑聚丙烯酰胺PAM（分子量900萬）和聚鋁PAC，各藥劑的加量：次氯酸鈉為100～1250 gCL/kg MLSS，AFP為10～250 gCL/kg MLSS，PAM 2～8 mg/L，PAC 50～400 mg/L。攪拌速度120 rpm，反應(yīng)停止后30min測(cè)定SV30，并鏡檢。

      2.2  小試連續(xù)流試驗(yàn)

      在批式試驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室連續(xù)流的實(shí)驗(yàn)，模型反應(yīng)器進(jìn)水和曝氣方式同實(shí)際氧化溝運(yùn)行方式，見圖1。進(jìn)水取自初沉池出水，污泥來自發(fā)生泡沫的氧化溝，在模型中進(jìn)行了改變泥齡試驗(yàn)和投加化學(xué)藥劑AFP和PAM試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中每天測(cè)試進(jìn)出水COD、NH4-N、MLSS和污泥指數(shù)，進(jìn)行鏡檢，鏡檢方法見文獻(xiàn)7。

      2.3  現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)

      某污水處理廠設(shè)計(jì)處理量為15萬t/d，處理裝置分設(shè)A，B，C三組氧化溝，每組設(shè)計(jì)承擔(dān)5萬t/d的污水處理量。目前只有A溝和C溝進(jìn)水工作。由于種種原因，兩條溝自運(yùn)行以來都發(fā)生不同程度的污泥膨脹和泡沫。

      在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的投加次氯酸鈉和縮短泥齡試驗(yàn)，均在A氧化溝進(jìn)行。2003年春末進(jìn)行了投加次氯酸鈉試驗(yàn)，持續(xù)2周，分別在6月5日和6月13日往氧化溝中投加了兩次NaCLO，第一次投加量約為25gCL/KgMLSS，第二次投加12.5gCl/KgMLSS左右；縮短泥齡試驗(yàn)從2003年12月3日開始，持續(xù)1個(gè)月，通過排泥將A溝的污泥齡從11～14天，逐步縮短到6～7天。

      3  結(jié)果與討論

      3.1  運(yùn)行數(shù)據(jù)指標(biāo)分析

      從圖2可見，2003年～2004年的20個(gè)月內(nèi)，氧化溝的SVI變化呈現(xiàn)明顯的季節(jié)變化，冬春季節(jié)氧化溝污泥的SVI會(huì)升高，最高可以達(dá)到350mL/g。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察冬春季節(jié)氧化溝表面時(shí)常會(huì)積聚大量泡沫，有時(shí)泡沫覆蓋達(dá)到90%以上，影響到出水和運(yùn)行管理。而夏秋季相對(duì)比較平穩(wěn)，污泥SVI指數(shù)通常低于150mL/g，基本上觀察不到泡沫現(xiàn)象的發(fā)生。

      通過對(duì)圖2中運(yùn)行數(shù)據(jù)的SVI值同溫度及負(fù)荷的分析可知，SVI的變化與溫度正好相反，即水溫低的時(shí)候，SVI值高，反之低，表明污泥膨脹與低溫有關(guān)；負(fù)荷的變化也同SVI值相反，負(fù)荷較低時(shí)，SVI值處于高水平，說明污泥膨脹與低負(fù)荷有關(guān)。鏡檢和生化反應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，在發(fā)生泡沫的活性污泥混合液和泡沫中，占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的是微絲菌。

      污泥膨脹和泡沫的發(fā)生具有明顯的季節(jié)性，這和微絲菌的生理特性密切相關(guān)，它的適宜生長(zhǎng)溫度在8℃～20℃，細(xì)胞壁呈疏水性，對(duì)長(zhǎng)鏈脂肪酸和油脂等疏水性物質(zhì)有較強(qiáng)的親和性，在負(fù)荷較低時(shí)比菌膠團(tuán)細(xì)菌具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。絲狀細(xì)菌在低溫時(shí)附著在漂浮油脂上生長(zhǎng)，容易造成泡沫或污泥膨脹。在夏季時(shí)當(dāng)水溫高于20℃時(shí)，微絲菌M. parvicella 能產(chǎn)生蛋白水解酶，該酶可分解細(xì)胞質(zhì)壁上的蛋白質(zhì)，使得菌絲斷裂變短［9］。不同時(shí)期的微絲菌的生長(zhǎng)形態(tài)，在冬春季節(jié)時(shí)，是長(zhǎng)頭發(fā)絲狀的卷曲菌絲體，絲體長(zhǎng)度可以達(dá)到600 μm，其數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于絮體量；夏季則呈現(xiàn)短桿狀，長(zhǎng)度只有100 μm左右，而且數(shù)量有限，顯然這種絲狀體不會(huì)對(duì)污泥沉降的性能產(chǎn)生影響。

      3.2批式試驗(yàn)結(jié)果

      為了降低污泥中微絲菌的數(shù)量，提高污泥的沉降性能，采取向活性污泥中加入化學(xué)藥劑如殺菌劑和絮凝劑的方法。投加的化學(xué)藥劑有消毒劑次氯酸鈉，抗菌劑AFP，絮凝劑PAM及PAC。批式試驗(yàn)期間，所取實(shí)際氧化溝中起泡沫的活性污泥，其SVI值在200 mL/g左右。試驗(yàn)結(jié)果如下。

      兩種化學(xué)藥劑對(duì)活性污泥性狀的影響分別見圖4a和4b。

      圖4a中白色柱為投加AFP組，投加量如下：1為空白，2為16.7g/kgMLSS，3為33.3g/kgMLSS，4為83.3g/kgMLSS，5為167.7g/kgMLSS；有色柱為投加NaCLO組，投加量如下：1為空白，2為28gCL/kgMLSS，3為140gCL/kgMLSS，4為280gCL/kgMLSS，5為1400gCL/kgMLSS。

      圖4b中白色柱為投加PAM組，投加量如下：1為空白，2為2mg/L，3為4 mg/L，4為8mg/L，5為16mg/L；有色柱為投加PAC組，投加量如下：1為空白，2為50mg/L，3為100mg/L，4為200mg/L，5為400mg/L

      從圖4中可見，化學(xué)藥劑的投加可以明顯提高污泥的沉降效果，隨殺菌劑投加量增加SV30降低，加AFP的SV30變化相對(duì)平緩，氯劑量為167.7g/kgMLSS時(shí)對(duì)SVI影響較明顯，SV30比對(duì)照減少50%；投加絮凝劑PAM和PAC在2 mg/L和50 mg/L時(shí)SV30與對(duì)照組相比減少70%，隨劑量的增加，SV30略有升高。投加絮凝劑的SV30比殺菌劑的低。殺菌劑次氯酸鈉和AFP對(duì)絮體性狀的改善主要是殺滅其中的絲狀細(xì)菌，使得絲狀細(xì)菌長(zhǎng)度變短，喪失架橋的功能，見圖5。殺菌劑對(duì)絲狀細(xì)菌的殺滅是不可恢復(fù)的，但由于殺菌劑同時(shí)也會(huì)對(duì)菌膠團(tuán)細(xì)菌有殺滅作用，會(huì)影響出水的質(zhì)量[8]。而絮凝劑PAM和PAC的加入則主要是促進(jìn)絮體之間的結(jié)合，使得小塊絮體凝結(jié)成大塊絮體，加快絮體的沉淀，在較短的時(shí)間里達(dá)到較好的效果，對(duì)出水不會(huì)造成影響。由于絮凝劑不能殺滅絲狀細(xì)菌，絮凝起作用的時(shí)間有限，不能從根本上解決絲狀細(xì)菌的膨脹和泡沫問題。