生化處理系統(tǒng)無(wú)機(jī)固體分布特性及累積機(jī)制研究.pdf

1、近年來(lái),城市污水處理廠普遍存在污泥有機(jī)質(zhì)(MLVSS)含量低、混合液有機(jī)質(zhì)和懸浮固體比值(MLVSS/MLSS)通常在0.25~0.5之間,遠(yuǎn)低于0.75的正常水平,生化池底部泥沙淤積嚴(yán)重,大多數(shù)污水廠尤其是氧化溝等取消初沉池的污水廠運(yùn)行1~2年,其生化池底部就可能產(chǎn)生0.5~2m的淤泥,使生物處理系統(tǒng)難以正常運(yùn)行。這種現(xiàn)象在三峽庫(kù)區(qū)山地城鎮(zhèn)污水廠表現(xiàn)得尤為突出。究其原因,這種現(xiàn)象可能和污水中外源性無(wú)機(jī)固體含量增加、取消初沉池后無(wú)機(jī)固體

2、去除受阻、化學(xué)除磷導(dǎo)致無(wú)機(jī)物含量的增加、延長(zhǎng)污泥齡導(dǎo)致無(wú)機(jī)固體顆粒及無(wú)機(jī)物在污水處理系統(tǒng)中長(zhǎng)期停留等因素有關(guān)。但是,在查閱資料范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn),鮮有學(xué)者進(jìn)行相關(guān)研究,更缺乏對(duì)污水處理系統(tǒng)無(wú)機(jī)固體分布特性以及污泥MLVSS/MLSS下降的機(jī)制的研究。在分析無(wú)機(jī)固體遷移機(jī)制時(shí),作者認(rèn)為粒徑是影響顆粒物分布特性的重要因素?；诖?研究了細(xì)微泥沙對(duì)活性污泥性質(zhì)的影響;研究了化學(xué)除磷對(duì)活性污泥無(wú)機(jī)組份的累積貢獻(xiàn);重點(diǎn)研究了不同粒徑的細(xì)微泥沙在生化處理系

3、統(tǒng)中的分布特性和歸趨行為;最后研究了細(xì)微泥沙累積對(duì)污水處理廠運(yùn)行的綜合影響。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、胚M(jìn)水的泥沙濃度對(duì)活性污泥的無(wú)機(jī)固體累積及恢復(fù)能力有重要影響。研究發(fā)現(xiàn),粒徑為43um的進(jìn)水細(xì)微泥沙含量(ISS/COD)≦0.6時(shí),MLVSS/MLSS可以維持在0.6以上的較正常水平;ISS/COD≧1.2時(shí),MLVSS/MLSS下降到0.44以下;ISS/COD≧2.4時(shí),MLVSS/MLSS下降到0.25以下。研究進(jìn)一步發(fā)

4、現(xiàn)ISS/COD≧1.8時(shí),會(huì)持續(xù)影響活性污泥系統(tǒng)的恢復(fù)能力,經(jīng)過(guò)60d后MLVSS/MLSS和MLSS難以恢復(fù)到初始值。細(xì)微泥沙能提高活性污泥的沉降性能和脫水性能,但同時(shí)也增大了活性污泥的比重,使得污泥容易在生化池沉積。細(xì)微泥沙不會(huì)抑制微生物活性,但會(huì)降低單位質(zhì)量活性污泥的比好氧呼吸速率。
　?、撇捎昧蛩徼F和硫酸鋁作為化學(xué)除磷劑,根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50014-2006)對(duì)除磷劑投加量和污水廠對(duì)投加方式的要求進(jìn)行化學(xué)除

5、磷。研究結(jié)果表明在運(yùn)行50d以后,MLVSS/MLSS仍能維持在0.6以上的較正常水平?；瘜W(xué)除磷產(chǎn)生的化學(xué)污泥與COD的比值僅為0.1,但對(duì)MLVSS/MLSS和污泥濃度的影響卻大于細(xì)微泥沙含量為(ISS/COD)0.1的影響?；瘜W(xué)除磷也能提高污泥的沉降性能和脫水性能,但會(huì)抑制好氧微生物活性,導(dǎo)致比好氧呼吸速率下降。
　?、沁M(jìn)入生化處理系統(tǒng)的無(wú)機(jī)固體除極少數(shù)細(xì)微泥沙可能隨著出水排出生化系統(tǒng)外,其余部分或懸浮在混合液中、或沉積在構(gòu)筑

6、物底部、或隨剩余污泥排出。研究發(fā)現(xiàn),粒徑<73um的細(xì)微顆粒在混合液、剩余污泥和沉積污泥中的分布比分別為>21％、>31％、<47％,分布相對(duì)均勻;粒徑>106um的顆粒在混合液、剩余污泥和沉積污泥中的分布比分別為<4％、<20％、>75％,主要沉積在構(gòu)筑物底部。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),細(xì)微顆粒進(jìn)入生化處理系統(tǒng)后,極易引起污泥MLVSS/MLSS比值下降,在粒徑<73um顆粒的連續(xù)影響下,生化處理系統(tǒng)運(yùn)行40d后,MLVSS/MLSS從0.84

7、下降到0.26。結(jié)果表明,大顆粒固體更容易沉積在反應(yīng)器底部,導(dǎo)致泥沙淤積,細(xì)微顆粒更容易懸浮在混合液中,引起污泥MLVSS/MLSS比值下降。
　?、韧ㄟ^(guò)對(duì)重慶市A污水廠連續(xù)一年的現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),污水廠進(jìn)水的細(xì)微泥沙濃度年均值為809mg/L, ISS/COD的年均值為1.27,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通生活污水0.1的比值。降雨過(guò)程導(dǎo)致大量的泥沙進(jìn)入生化處理系統(tǒng), ISS高達(dá)1243mg/L, ISS/COD最大值達(dá)到1.98,比背景期增加

8、113％,造成MLVSS/MLSS下降。經(jīng)過(guò)多次降雨后,污水廠的MLVSS/MLSS從旱季的0.57下降到雨季的0.25,污水廠以提高污泥濃度的方式保證污水處理效果,導(dǎo)致MLSS從3000mg/L增加8000mg/L。這種調(diào)控方式阻礙了氧氣傳遞,導(dǎo)致供氣量上升,最終使污水廠的運(yùn)行成本增加了44％以上。研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)進(jìn)水中的泥沙濃度高和進(jìn)水泥沙粒徑小于73um是造成污水廠混合液MLVSS/MLSS降低的主要原因。通過(guò)對(duì)B污水廠的現(xiàn)場(chǎng)研究發(fā)

9、現(xiàn),氧化溝底部的泥沙沉積現(xiàn)象嚴(yán)重。細(xì)微泥沙主要沉積在缺氧段,其沉積厚度為0.36m~1.68m,沉積量為1061m3,使缺氧段的水力停留時(shí)間減少了57％,TN去除率降低了20％。細(xì)微泥沙在污水處理構(gòu)筑物的累積定期為污水廠增加了4-5萬(wàn)的清淤費(fèi)用,同時(shí)也使污水處理構(gòu)筑物停止運(yùn)行,影響污水廠的正常運(yùn)作。
　?、苫诩?xì)微泥沙在生化處理系統(tǒng)中的分布特性,建立無(wú)機(jī)固體的累積模型,化學(xué)污泥與混合液均勻混合,不存在沉積現(xiàn)象,其在混合液中的分布系