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好氧活性污泥的培養(yǎng)研究

文檔作者：趙曉寧劉志斌張正夫文檔來源：遼寧工程技術(shù)大學資源與環(huán)境工程學院		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月31日
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好氧活性污泥的培養(yǎng)研究
趙曉寧劉志斌張正夫
(遼寧工程技術(shù)大學資源與環(huán)境工程學院遼寧阜新123000)
摘要采用在實驗室自行培養(yǎng)好氧污泥菌種的形式來研究活性污泥培養(yǎng)．以新鮮的人工模擬廢水作為營養(yǎng)液直接曝氣，
通過控制pH值、溫度、溶解氧等條件逐步培養(yǎng)活性污泥，得出活性污泥在培養(yǎng)的不同階段運行異常時的特征。重點對絲狀茵
污泥膨脹的原因進行分析，并提出有效的控制方法。
關(guān)鍵詞活性污泥絲狀茵污泥膨脹
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1672—9064(2010)02-0055-04
活性污泥法是城市污水處理廠最為廣泛應用的生物處
理技術(shù)．是生化法處理廢水的基本工藝技術(shù)?；钚晕勰喾ㄌ?
理污水時．主要是在活性污泥微生物的作用下，使污水中的
有機物迅速加以氧化、分解。從而改變有機物的化學性質(zhì)，使
污水得到凈化?。但是環(huán)境因素的變化對活性污泥微生物活
性有著重要的影響。培養(yǎng)好氧活性污泥的關(guān)鍵技術(shù)是好氧活
性污泥沉降性能的好壞。它直接影響了出水水質(zhì)．而在污泥
培養(yǎng)過程中污泥膨脹是處理水質(zhì)惡化的重要原因。本文通過
實驗研究了哪些具體兇素對好氧活性污泥活性產(chǎn)生影響的。
對污泥發(fā)生絲狀膨脹的系列原因加以分析．并得出了控制絲
狀菌的方法。
1試驗部分
1．1試驗原理
在好氧活性污泥法中起主要作用的是好氧活性污泥微
生物。好氧活性污泥中的細菌．真菌。原生動物。微型后生動
物等多種微生物群體相結(jié)合組成一個小生態(tài)體系．只要滿足
微生物的營養(yǎng)要求和環(huán)境條件．好氧活性污泥微生物就可得
到生長繁殖。活性污泥培養(yǎng)馴化的方法有多種：問歇投水培
養(yǎng)、階段培養(yǎng)、滿載培養(yǎng)、接種培養(yǎng)【21。其中，活性污泥微生
物的演變交替規(guī)律界限不清晰．相應的微生物對污泥培養(yǎng)的
指示作用不明確j試驗利用成分較穩(wěn)定的人工模擬生活污水
單獨投入SBR曝氣池中．進行穩(wěn)定曝氣直接培養(yǎng)出好氧活
性污泥。培養(yǎng)過程中活性污泥微生物從低級向高級逐步演
變。有利于分別對其進行行為特性研究和適應條件分析。
1．2試驗用水及培養(yǎng)方法
1．2．1試驗材料及設備
種泥：阜新市清源污水處理廠生化反應池中的污泥。
人工模擬廢水成分：葡萄糖、氯化銨、磷酸二氫鉀、磷酸
二氫鈉、氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸鋅和硫酸銅等按著C：
N：P=100：5：l配制。
試驗設備：試驗裝置見圖1．反應器有效容積是0．30x
0．88x0．53=l 39．92L。
進水
曝氣
i{{；l
圈1試驗裝置
虹吸出
虹吸捧
1．2．2培養(yǎng)方法
試驗采用SBR法．間歇投入人工模擬的生活污水進行
培養(yǎng)。其運行過程見圖2。
進水反應靜止出理!一閑置睦至廣l薹r制一1蕁出?+bid’
圈2 SBR法系統(tǒng)流程圖
試驗用水為人工模擬的生活污水，污水的pH值控制約
為6．5．7．5之間．溫度約為14～19℃，溶解氧為2．5—3mg／L，
COD值為200～300mr4L．其有機物和其它水質(zhì)條件符合微生
物的生長要求．鏡檢發(fā)現(xiàn)少量游離細菌。在此基礎上加強曝
氣．改善其它環(huán)境條件。促使活性污泥微生物的逐步演變成
熟．最終培養(yǎng)出具有良好生物降解活性的好氧活性污泥。反
應器屬于完全混合式曝氣沉淀池。其運行特點是當廢水進入
反應池后．在最短時間內(nèi)。即與池中的混合液能充分的混合，
并被稀釋。因此流人池中的污水的pH值、溫度及水質(zhì)變化
對池內(nèi)活性污泥的沖擊作用將降低。
1．2．3試驗方法
池中溫度控制在18。22℃之間，pH值控制在6．5～7．5之
間，溶解氧在2．5。3mg／L。每天運行2個周期，日總曝氣時間
18h．靜止時間每次40min，負荷在0．2—0．3kgBOD／(kgMLSS·
d)。曝氣運轉(zhuǎn)過程巾。為了及時了解和控制污泥的生長和活
性狀態(tài)．每天通過顯微鏡檢查曝氣池混合液及絮體中微生物
的狀況。同時采用時間控制序列操作管理，監(jiān)測分析以下指
標：溫度、pH、溶解氧量、污泥SV扒曝氣池MISS、MLVSS以
作者簡介：趙曉寧(1983．)．遼寧鞍山人，遼寧工程技術(shù)大學資源與環(huán)境工程學院碩士研究生。
萬方數(shù)據(jù) 2010．No。2． o
田3培養(yǎng)前期MLsS隨時間變化情況
1。
芝30
考20
l。
0
1；v"
^·k．．
r 1?
天；目k／d
圖4培養(yǎng)前期SV∞數(shù)據(jù)隨時間變化情況
圖5培養(yǎng)前期污泥的形態(tài)
圖6培養(yǎng)中期污泥形態(tài)
5v
1l 13 l 5 17 19 2l 23 25
天戡m
圖7培養(yǎng)中期SV∞數(shù)據(jù)隨時問變化情況
及進出水COD等。與
此同時．利用虹吸作
用排泥．每天排泥量
為6000mL．污泥濃度
控制在3000mg／L左
右。
2培養(yǎng)過程中的
現(xiàn)象討論
2．1培養(yǎng)前期
培養(yǎng)前期即培養(yǎng)
階段的第1～10d．由
于從污水廠中取回的
新鮮污泥的原始性能
很好．所以測得的
MLSS與SV。數(shù)據(jù)均
符合正常范圍而且絮
凝情況良好．分別見
圖3和圖4。但由于
人工模擬的污水中有
機物濃度相對比較
高．營養(yǎng)相對單一．所
以活性污泥在物理性
狀上顏色尚淺．見圖
5。
2．2培養(yǎng)中期
培養(yǎng)中期即培養(yǎng)
的第11～25d．隨著
培養(yǎng)過程的進行．細
菌數(shù)目大大增加．污
水中出現(xiàn)了掠食能力
更強的纖毛蟲綱中的
不同種類的原生動
物。在這個過程中池
面浮著大面積的泡
沫．池水變成酸臭的
味道．原因可能是由
于曝氣量的降低且有機物加大導致污泥發(fā)生絲狀膨脹。絲狀
菌大量繁殖導致污泥膨脹，見圖6。
通過每隔ld對COD的測定．可知在這一時期污泥的活
性降低，有機物降解能力下降到30％左右．見表l。污泥的沉
降性能比較差，SV∞數(shù)據(jù)隨時間變化情況見圖7．且上清液
渾濁污水有腐敗的氣味。
2．3培養(yǎng)后期
培養(yǎng)后期即培養(yǎng)階段的第25-45d．經(jīng)過對污泥膨脹的
有效控制，絲狀菌的生長得到抑制。見圖8。此時出現(xiàn)了大量
的鐘蟲類原生動物，污水的沉降性能得到明娃的改善，SV。
數(shù)據(jù)隨時問變化情況見圖9。標志著活性污泥已成熟．游離
細菌含量低，活性污泥絮體已經(jīng)形成．污泥濃度在3000—
2010．N02，
裹1培養(yǎng)中期COD的去除率
天數(shù)／d進水COD／mg·L?！鏊瓹OD／rag·L—COD去除牢／％
3．1．1 進水水質(zhì)變化圈9培養(yǎng)后期SV。數(shù)據(jù)隨時間變化情況
(1)原水中營養(yǎng)
物質(zhì)含量不足。活性
污泥法處理污(廢)水
的過程．就是污泥中
的微生物種群不斷地
吸收、利用水中污染圈10培養(yǎng)后期MISS隨時問變化情況
物．在自身增殖的同
時。將污染物加以降解的過程。隨反應的進行需要多種營養(yǎng)
物質(zhì)保證其正常的新陳代謝活動．并維持生物的動態(tài)平衡和
活動。若微生物的食物不足，會使低營養(yǎng)型微生物絲硫細菌、
貝氏硫細菌過度繁殖．在與菌膠團細菌的競爭中占優(yōu)。
(2)原水中碳水化合物和可溶性物質(zhì)含量高。絲狀菌與
其它菌種相比有其自身的一些特點．它對高分子物質(zhì)的水解
萬方數(shù)據(jù) 。
能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)。所以。當廢水中含有較多量的
可溶性有機物時，有利于底物中絲狀菌的繁殖。此外．廢水中
含過多量的糖類碳水化合物時．諸如球衣菌屬的絲狀菌能直
接將葡萄糖、乳糖等糖類物質(zhì)作為能源加以吸收利用．同時
分泌出高粘性物質(zhì)覆蓋在菌膠團細菌表面．從而大大提高了
污泥的水結(jié)合率。
(3)硫化物含量高。正常的活性污泥巾硫代謝絲狀菌含
量不多．若污水中硫化物含量偏高(這種情況多存在于工業(yè)
廢水中)，容易引起諸如硫化菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌
的過量增殖，致使引發(fā)污泥膨脹。
(4)進水波動。進水波動是指進入活性污泥反應器的原
水在流量以及有機物濃度、種類方面的改變。如果曝氣池中
有機物濃度突然增加．就會因微生物呼吸迅速致使溶解氧含
量降低。此時絲狀菌在爭奪氧的過程中占優(yōu)，能夠大量繁殖。
引起污泥膨脹。
3．1．2反應器環(huán)境條件變化
(1)溫度。反應器底物中每種細菌都有自己的最適宜生
長溫度。在最適宜生長溫度下。其繁殖旺盛．競爭力強。如果
溫度較低．污水中微生物代謝速度較慢．會積貯起大量高粘
性的多糖類物質(zhì)。使活性污泥的表面附著水大大增加．SVl
值增高．從而可能會引起污泥膨脹。溫度對絲狀菌的影響也
是很普遍的．絲狀茵的膨脹對溫度具有敏感性，在其它條件
等同的情況下．10℃時產(chǎn)生嚴重的污泥膨脹現(xiàn)象：將反應器
溫度提高22℃。不再產(chǎn)生污泥膨脹。這也是大多數(shù)活性污泥
在冬季時會產(chǎn)生污泥膨脹或者污泥膨脹更加嚴重的原因之
．o
o
(2)溶解氧。溶解氧作為構(gòu)成活性污泥混合液的3要素
(氣、水、泥)之一，是許多生物降解反應的必要條件。菌膠團
細菌和浮游球衣菌等絲狀菌對溶解氧需要量差別比較大．菌
膠團細菌是好氧菌．而絕大多數(shù)絲狀菌是適應性強的微好氧
菌。因此。若溶解氧含量不足，菌膠團的生長受到抑制，而絲
狀菌仍能正常利用有機物．在競爭中占優(yōu)。
(3)pH值。pH值較低，會導致絲狀真菌的繁殖而引起污
泥膨脹?；钚晕勰辔⑸镒钸m宜的pH值范圍是6．5～8．5；pH
值低于6．5時利于真菌生長繁殖：
(4)BOD污泥負荷。BOD污泥負荷是設計活性污泥反應
池和控制其運行的重要指標。一般在0．2—0．3kgBOD／
(kgMLSS·d)之間。
3．1．3營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或不平衡
進水中營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或不平衡．除引發(fā)絲狀菌膨脹外．
還會導致非絲狀菌污泥膨脹。由于進水中含有大量的溶解性
有機物。使污泥負荷太高。而進水中又缺乏足夠的N、P或溶
解氧不足．細菌很快把大量有機物吸人體內(nèi)，又不能及時代
謝分解．向外分泌過多的糖類物質(zhì)，這類物質(zhì)中所含的羥基
具有很強的親水性．可以使活性污泥結(jié)合水率高達400％．呈
粘性的凝膠狀．
3．2絲狀菌引起污泥膨脹的控制方法
3．2．1投加藥劑法控制污泥膨脹
2010．N02．
污泥膨脹的早期控制方法主要是靠外加藥劑(如消毒
劑)直接殺死絲狀菌或投加無機或有機混凝劑增加污泥絮體
的密度來改善污泥絮體的沉降性能。目前此類方法仍運用于
某些污水處理廠。
投加氧化劑：
(1)投加Cl：或漂白粉?？刂莆勰嗯蛎洸捎玫膫鹘y(tǒng)氧化
劑是CI：。Jenkins等人的研究表明?，具有氧化能力的Cl：和
次氯酸根滲入細胞后．能破壞菌體內(nèi)的酶系統(tǒng)。導致細胞死
亡。絕大程度上說的絲狀菌是可以通過加氯氣得以有效控
制。一般投加在|口1流污泥巾。加一定量的Cl：、濃度應控制在
小于35mg／L，加氯量最適宜控制在10～20mg／L·d，投加母過
大反而會殺死菌膠團菌，造成絮體解體。當SVI值逐漸降低、
膨脹不斷緩解時，應逐漸減少投藥量。本實驗投加了2．39的
次氯酸．
(2)投加H20：。雙氧水在控制污泥絲狀菌膨脹中的應用
也相當廣泛。Keller等人的研究發(fā)現(xiàn)IS]．控制絲狀蘺的最少投
量是0，l以g·d(H20JMLSS)8寸。將會破壞脫磷作片l，投加一
段時間后(大概8-10d)脫磷作用會慢慢恢復。H20：的毒性對
脫氮作用只有少量的影響．
(3)投加O，。投加臭氧也可以控制絲狀菌所引起的污泥
膨脹．臭氧還能有效地改善硝化作用和提高難降解有機物的
去除率，臭氧的投加量在3．59／kg·d(H20=／MLSS)左右。
投加凝聚刺：
投加合成的有機聚合物、鐵鹽、鋁鹽等混凝劑均可以通
過其凝聚作用來提高污泥的壓密性增加污泥的比重：投加高
嶺土、碳酸鈣、氫氧化鈣等也可以通過提高污泥的壓密性來
改善污泥的沉降性能I引。實驗采用在曝氣池中投加硅藻土．
按干污泥接種鼉的0．4％～0．5％計算加入13．29的硅藻土，改
善了污泥的沉降性能．
3．2．2加大回流量控制污泥膨脹
實驗采用將虹吸排m的污泥排入2個單獨設置的曝氣
池內(nèi)進行曝氣。將微生物體內(nèi)貯存物質(zhì)氧化．從而使菌膠團
細菌具有最大吸附和貯存能力．使污泥得到充分再生并恢復
活性。所以可以在與絲狀菌的競爭中獲得優(yōu)勢．抑制絲狀菌
的過量繁殖．
4結(jié)論
(1)在污泥培養(yǎng)過程中。培養(yǎng)前期由于營養(yǎng)單一導致污
泥在物理性狀j：顏色較淺．培養(yǎng)中期絲狀菌大量繁殖導致污
泥膨脹，培養(yǎng)后期對污泥膨脹進行有效控制．出水水質(zhì)良好．
污水凈化效果良好。
(2)絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象主要發(fā)生在培養(yǎng)中期．通過分
析得出絲狀菌污泥膨脹的原因主要有進水水質(zhì)變化、反應器
環(huán)境條件的變化以及營養(yǎng)物質(zhì)缺乏或不平衡。
(3)實驗中通過2個階段交替進行來控制絲狀膨脹。第
l階段是在投加2．39次氯酸的同時。把f11流量控制在60％．
溶解氧在3mg／L左右；第2階段是在投加13．29硅藻土的同
時，把『口1流量控制在55％，溶解氧在2．7mg／L左右。每個階段
運行2d，交替進行，共20d，最終使污泥恢復活性．達到穩(wěn)定
(下轉(zhuǎn)第65頁)
萬方數(shù)據(jù) o
程：厭氧水解池+人工濕地+生態(tài)溝；去除效果：COD：73．6％、
BO疇：85．8％、SS：80．7％、NH3-N：60．3％、P：75．6％，經(jīng)處理后
出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GBl8918—
2002)一級標準B類標準。
費用：總投資80萬元．無運行費用。
(2)華北地區(qū)(北京康陵村)。設計流量：120m3／d；工藝流
程：初沉池+潛流人T濕地+植物床+人工湖；去除效果：COD：
81．84％、BOD5：87．19％、SS：86．26％、NH3一N：56．97％、TP：
86．66％．出水水質(zhì)達到北京市水污染物排放標準(DBll／
307—2005)一級B到二級之間。
費用：造價費約3600．4000元／t，運行費0．1元，t。
(3)華東地區(qū)(浙江某農(nóng)村)。設計流量：40m3／d；工藝流
程：厭氧池+人工濕地+穩(wěn)定塘；去除效果：COD：75．1％．
87．3％、BOD5：75．2％一94．3％、SS：90．2％一97．6％、TN：50．2％一
67．8％、NH3-N：65％～75．3％、TP：70．6％～85．9％，出水水質(zhì)達到
《污水綜合排放標準(GB8978—1996)的一級標準。
費用：造價費3．8l萬元．運行費0．082元／t，維護費1200
元，a。
(4)兩部地區(qū)(四川昭化鎮(zhèn))。設計流量：3000m3／d；T藝
流程：沉沙池+沉淀池+人丁濕地+氧化塘；去除效果：COD：
82．2％、TN：55．0％、NH3-N：65．7％、"IV：94．O％，經(jīng)處理后出水達
到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準)(GBl8918—2002)一級
標準B類標準。
費用：建設成本976元／t，綜合處理成本0．35元／t。
生狀況差的現(xiàn)狀．對村莊環(huán)境質(zhì)量的提高有非常重要的作
用。
(2)增設調(diào)節(jié)池。農(nóng)村生活污水具有水量少、濃度高、日
變化系數(shù)大和間歇排放等特點．白天幾個時段集中排水，夜
間基本沒有排水。不設調(diào)節(jié)池使水量、水質(zhì)都難以有效調(diào)節(jié)，
水量大時。由于污水沒有出路，只能直排，所以應該設置調(diào)節(jié)
池。
(3)后續(xù)處理設施。針對人工濕地不能使農(nóng)村污水達標
排放．可以結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況．在人工濕地后面接生態(tài)塘
或土壤滲濾系統(tǒng)。
4結(jié)語
相對城市來說．農(nóng)村經(jīng)濟不發(fā)達，農(nóng)民整體文化素質(zhì)不
高，缺乏技術(shù)人才與管理人員．因此，必須從實際出發(fā)。在處
理污水時應考慮低投入、低耗費、低維護等因素，而人工濕地
操作管理簡單、運行費用低、投資少。可以充分利用農(nóng)村地區(qū)
現(xiàn)有的荒地、洼地、沼澤地，修建人工濕地，人工濕地在我國
廣大農(nóng)村地區(qū)具有良好的應用前景。目前國內(nèi)一些學者對人
工濕地處理農(nóng)村污水進行研究并取得了一定的成效．但人工
濕地還不能作為一種成熟的工藝來處理農(nóng)村污水．一些技術(shù)
性的問題還需要深入研究下去。
參考文獻
l 吳樹彪。胡靜。翟旭，等．家庭人工濕地組合系統(tǒng)處理農(nóng)村生活污水
的試驗研究．水處理技術(shù)，2009。35(3)
由上面的示范工程點可以看出．我國不同農(nóng)村地區(qū)建立2
了以人工濕地為核心處理技術(shù)的示范性工程．并取得了明顯
的處理效果．從投入運行費用也可以看出．采用人工濕地處3
理農(nóng)村污水比較經(jīng)濟。這說明人工濕地在實際丁程中的應用
情況較好。盡管如此．這些工程還顯得有點單薄，還需要建立
更多的示范丁程點來驗證處理效果并在技術(shù)上改進完善。。
3輔助措施6
(1)農(nóng)村改廁。由于我國農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟落后，很大一部分
農(nóng)民家庭廁所衛(wèi)生情況很差。有很多敞開的糞缸廁所．既臭7
又會滋生蒼蠅、蚊子，對周圍環(huán)境造成很大的影響，其中污染
物的含量較高?？梢詫F(xiàn)有的糞缸廁所改成化糞池，麗其他8
廚房、洗滌污水進行小規(guī)模人工生態(tài)濕處理的方案。既解決
了農(nóng)村的生活污水對環(huán)境的污染．又改善了農(nóng)村家庭廁所衛(wèi)
帖靖璽．鐘云．鄭正．等．二級串聯(lián)A．y-濕地處理農(nóng)村污水的脫氮除
磷研究．中國給水排水。2007，23(1)
葉芬霞．李穎．米瑞芬．塔式復合人工濕地處理農(nóng)村生活污水的試
驗研究．中國給水排水，2008，24(21)
嚴弋．海熱提．潛流式人工濕地在我國干旱區(qū)的試運行．水處理技
術(shù)，2007，33(10)
莫建紅．人工濕地工藝處理農(nóng)村生活污水。廣東化工．2009。36(7)
周有．邵志遠．張統(tǒng)．人工濕地在新農(nóng)村建設污水處理的應用．住宅
產(chǎn)業(yè)．2008(9)
李松．單勝道。曾林慧。等．人工濕地，穩(wěn)定塘工藝處理農(nóng)村生活污
水．中國給水排水。2008，24(10)
昊昊．歐陽峰．人工濕地在西部農(nóng)村地區(qū)對生活污水的應用研究．廣
東農(nóng)業(yè)科學．2008(9)
4～Ip—H●--一-I●-“一Ⅶ一“帥¨一¨l--。_‰—In¨．一●qI-，mllI"_tllI．．，。¨¨．—_●～—‰“，一Ⅶ¨一Ⅶ-—¨¨¨一¨“"一¨II¨，1●H"，岫l●H，州¨p．"4111_一m●··，“¨．-一-hp,．J4ilt-，_●h_，_●●¨—‰_√q●●n，Ⅲ¨一_¨_—¨．_—Ⅵm一●H．一_¨-，。¨．_—m№’呻¨—q¨-—H¨-—q●_—_●～—_¨p一一_H_。_l●p
(上接第57頁)
狀態(tài)。
在工程實際巾．引發(fā)污泥膨脹的誘因不可能是單一的，
只有分析其產(chǎn)生的主要原因．才能找到解決問題的關(guān)鍵辦
法。
參考文獻
1 王凱軍，賈立敏．城市污水生物處理技術(shù)開發(fā)與應用(第1版)．北
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