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摘要：通过分析某市低负荷生活污水治理厂得知，该污水治理厂的污泥体积指标（SVI）是263-380mL/g，正处在污泥膨胀状态下。DO含量与污泥低负荷是造成该厂处在污泥膨胀状态下的重要原因。活性污泥很大程度上处在微膨胀状态，可以确保CODCr、NH3-N、SS以及TP含量等各种出水指标顺利排出，有助于污水治理厂实现节能减排目标。
关键词：低负荷；生活污水；污泥微膨胀法；运用分析
活性污泥法是当前国内最常用的城市污水治理方式，其结构简洁，运行控制简单，但具有曝气能耗高的缺点，而且严重受到污泥膨胀现象的影响。通常认为污水治理环节若SVI维持在50-150mL/g范围，能避免在处理阶段出现污泥膨胀情况造成出水水质污染。但也有探究结果表示，通过使用SBR方法管理污水治理厂运作参数，使得污泥处在微膨胀状态下，很大程度上有助于提升系统脱氮脱磷效率，而且达到节能减排的目的。
1、实例介绍
某市生活污水治理厂主要采集该城镇生物污水及少量园区工业污水，规划日处理量是5000吨，规划进水CODCr是350mg/L，BOD5是160mg/L，SS含量为250mg/L，NH3-N含量为30mg/L，TP含量是4mg/L。
该污水治理厂是A2/O氧化沟方式，采取Carrousel氧化沟，具体日处理能力是4500-6000m³/d，处理流程如图1所示。
图1 污水治理基本流程图
持续10天每日监测污水治理厂运行状况，其中，选择39h每小时检查进出水质量。在监测期间，该污水治理厂实际进水量是4500-6000m³/d，进水CODCr是87.9-720mg/L，TP含量是2.06-12.4mg/L，NH3-N含量为13.5-44.8mg/L。
2、污泥膨胀问题及主因
2.1污泥膨胀问题
第一，污泥沉降比（S30）。据监测结果显示，该污水治理厂的S30变化很小，均是95-97%，泥水表面干净，相对于一般城市污水治理厂需要的20-30%高出很多。
第二，SVI。污水治理厂的日均SVI如图2所示。由图2得知，最大值是380mL/g最小值是263mL/g，平均是320mL/g。相对于一般城市污水治理厂需要的50-150mL/g要超过1倍之上。
图2 污水治理厂日均SVI
第三，污泥膨胀情况。通过用显微镜观察污水治理厂污泥得知，活性污泥丝状菌表现良好，其相互交叉组成稀疏网络，菌团很松散。通过分析发现，这时污水治理厂正处在污泥膨胀状态。
2.2形成原因
（1）F/M。结合监测结果显示，该污水治理厂的进水CODCr较低，是219.95mg/L，只是规划进水CODCr的52%左右。由此得知，污水治理厂的实际污泥负荷是0.05-0.11kg/（kg·d），远小于规划的1kg/（kg·d），只是规划负荷的5-10%。相关研究人员归纳出了活性污泥治理低负荷生活污水时，SVI和污泥负荷之间的关联，结果显示，最佳的污泥负荷是0.25-0.46kg（kg·d），小于或大于该负荷均会引起一定的污泥膨胀现象[1]。因为本次探究的污水治理厂污泥负荷较低，絮凝体内的菌胶团细菌没有充足的养分，而交织在絮凝体内的球衣均却产生较长的丝状体延展出絮体，以扩大表面积，完全吸收环境里低含量的养分。所以，低负荷污泥是导致该污水治理厂出现污泥膨胀现象的重要原因之一。
（2）DO含量。污水治理厂氧化沟原本规划4台曝气机，由于设备故障只运作3台，令曝气池的DO含量下降。
通过分析发现，氧化沟曝气段端部DO含量是0.3-0.46mg/L，远远小于一般标准的2mg/L之上，曝气池内DO含量较低是导致污泥膨胀现象的重要原因。当前，大概有30多种丝状菌会造成污泥膨胀，其中，有很多会在低DO含量状态下繁衍。造成污泥膨胀的DO含量并不固定，但与活性污泥的负荷相关，不同的运作方法对DO含量的要求存在差异[2]。丝状菌属于好氧性微物种，但由于其有很长的菌丝，比表范围大，对DO的亲和力要高于菌胶团。另外，丝状菌就算长期处于缺氧条件下，依旧不会丧失活力，如果复原好氧状态，则会再次生长繁衍。
3、低负荷生活污水治理中污泥微膨胀法的运用效果分析
3.1CODCr治理效果好
当底物含量较少时，丝状菌的比加长速度超过菌胶团，但微生物比增加速度和底物比分解速度呈正比关系，因为菌胶团的产率指标高于丝状菌，但丝状菌比加长速度超过菌胶团，由此得知，当污染负荷偏低时，指在低含量底物状态下，丝状菌对底物比分解速度超过菌胶团，所以，在低负荷污染时，处在微膨胀条件下的污泥对杂物的分解速度未降低，确保了CODCr治理效果。
3.2NH3-N治理效果好
有研究显示，在DO低含量状态下，污泥微膨胀方法依旧可以起到良好的脱氮脱磷效果。DO含量直接关系到硝化反应速度，在DO低含量条件下，硝化反应速度下降，虽然有机物氧化菌会有效控制硝化菌，但因为氨氧化菌的繁殖速度提升，能补偿DO含量下降所引起的活性减小，因此系统的消化效果依旧很好。但NaNO2氧化菌的繁殖素质未提升，会造成NaNO2积累[3]。这时菌胶团就处在缺氧状态下，具有很强的反硝化功能，积累的NaNO2在分散、主动运送等状态下，绝大多数进到菌胶团中实现反硝化，剩下的得到硝化反应。所以，在低负荷污水治理方法中，污泥微膨胀法有助于提高脱氮脱磷质量。
3.3SS治理效果好
该污水治理厂在污泥膨胀状态下依旧可以获得良好的治理效果，二沉池没有产生因污泥膨胀造成的污泥流失情况。
丝状菌数据菌胶团的基础，在丝状菌几乎没有但菌胶团占据巨大优势的污水治理平台内，会因为没有丝状菌骨架支持造成针状污泥的产生。尽管针状污泥有良好的下沉性，但因为絮体较小，会导致出水的SS含量与浊度明显上升。而且，丝状菌下沉性偏差，若系统内丝状菌很多，尽管因丝状菌网捕作用令SS含量与浊度下降，但极易产生污泥膨胀现象造成二沉池中污泥流失。所以，在沉淀环节，适量丝状菌组成的污泥絮状体网络能很好网捕水里细小的SS，而且吸附与截流水里细小颗粒物与游离细菌，进而维持很好的沉降性。所以，在不干扰泥水脱离性能与稳定运行的基础上，无需过度追求较高的污泥沉降性，合理提升丝状菌于活性污泥内占有的比重，保持污泥微膨胀，有利于清理SS。
4、结束语
总之，因为设计超前、管网创建等原因，很多污水治理厂进水量不够或是进水含量少于设计要求，处在低负荷运转状态下，造成少数污水治理厂处理效果不佳、处理成本增多，没有充分发挥出污水治理设施及环境价值。低负荷污水治理厂采取微膨胀工艺，可以有效确保出水水质合格，并大幅度节约处理成本。
参考文献：
[1]陈建，周谐，李萍，黄伟，龚玲，刁香维.污泥微膨胀技术在低负荷生活污水处理中的应用[J].环境工程技术学报，2018，8（02）：149-154.
[2]万玉山，孙凌峰，贾春霞，李娜，雷春生.A/O活性污泥法中污泥微膨胀试验研究（英文）[J].Agricultural Science & Technology，2014，15（09）：1620-1623.
[3]李稳，宋伟，郑瑞印.污泥微膨胀技术在印染废水处理中的应用[J].环境科技，2008，21（06）：43-46.
论文作者:李雪婷
论文发表刊物:《建筑细部》2018年2月下
论文发表时间:2018/9/28
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