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如何化解冬季活性污泥工艺中的矛盾 实现污水厂高效运行!


恼人的冬季即将来临,污水厂的朋友们,特别是北方污水厂的朋友们,你们准备好了吗?

我们来聊一下在冬季的活性污泥工艺运行中,工艺中存在的几组矛盾:

 

水温与沉降比的矛盾

首先,我们聊一下水的密度,我们通常所说的水的密度1.0g/cm³是一个概数,是相对于温度而言的,是特指T=3.98℃水温的情况下的水的密度0.99997g/cm³近似的写成1.0g/cm³,但是进入冬季后,污水的温度是持续下降的,有些北方地区污水的水温能够下降到15℃以下,在这样的情况下水的密度也是有变化的,不同水温条件下水的密度见表一:

 

从上表中我们可以看到,随着水温降低,水的密度是逐渐上升的,而活性污泥工艺中活性污泥的密度相对稳定。好氧池中,混合液的密度基本保持在1.001g/cm³~1.003g/cm³,随着水温的降低,水和活性污泥的混合液密度无限的接近,因此活性污泥的亲水性会被放大,从而导致泥水分离受阻,虽然这种密度差异比较微小,但不可否认的是,这种影响是存在的。

 

硝化细菌富集与污泥浓度的矛盾

众所周知,污水处理中氨氮指标是至关重要的,活性污泥中主要起到降低氨氮作用的细菌我们称之为硝化菌,由于硝化菌的反应温度的需求,生化池内的水温在10℃时,需要控制污泥龄要到10~20天,在20℃时,污泥龄要到4~7天。根据这个理论,尤其是北方的污水处理厂,在运行中,冬夏的污泥龄控制要有所区别,为了保证生物脱氮的稳定进行,需要在不同的季节、不同的生物池水温情况下,控制不同的剩余污泥排放量,当然也要结合实际的进水水量的变化,控制不同的污泥龄,从生物反应的角度来满足硝化反应的进行,从而保证出水水质的氨氮达标。

为了保证冬季硝化菌在生物池里面良好的富集,通常污水厂采用的方法是减少剩余污泥的排放量,延长污泥龄,提高生物池DO、加大外回流的方法,当然这种方法是直接的方式,但是减少剩余污泥排放后,污泥浓度会上升,污泥浓度的上升,又会造成其它问题:

1)二沉池泥面的问题

二沉池的设计会考虑表二的参数:

冬季运行中,污水厂为稳定硝化,污泥浓度通常有提升20%~40%的现象,但是污泥浓度提升后,势必会造成生物池和二沉池污泥总量的提升,污泥总量的提升会导致二沉池的设计值“固体负荷”发生变化,固体负荷值会超出设计值,这样二沉池的水量负荷(表面负荷)稍有变动,便会造成二沉池跑泥或者翻泥的现象。

 

2)运行能耗的增加

由于剩余污泥排放量减少,生物池中污泥的保有量上升。如何养活多出来的活性污泥?需要更多的供风量,在活性污泥浓度提升20%~40%的基础上,风机的供风量也需要相应的提升,风机功率的输出增加直接导致运行能耗增加 。

 

EPS(胞外聚合物)多糖成分与污泥沉降的矛盾

低温运行对活性污泥的影响,除了对活性污泥中菌体活性的影响以外,主要体现在胞外聚合物中多糖成分与蛋白成分的不平衡。胞外聚合物中多糖成分与运行水温的关系,见下图

图中,运行水温逐渐走低,EPS中的多糖成分含量越高,成反比例线性关系。

 

诚然,低温活性污泥工艺运行低负荷情况下,不可避免会造成丝状菌膨胀问题,但是绵津环保技术人员镜检了多家污水厂冬季的污泥情况,丝状菌丰度大多在~Ⅲ级,不至于造成污泥的沉降问题,因此我们认为冬季运行中造成污泥沉降或者二沉池大面积翻泥的元凶是活性污泥胞外聚合物中多糖累积。

我们知道活性污泥降解有机物大致有三个过程,吸附、转换、胶凝。

传输:当有机物质与微生物接触时产生传输作用。在这个步骤中废水有机物是借吸附与吸收两个同时进行作用,传输到微生物体内。

转换:进入微生物体内的有机物变为细胞质的过程是转换作用。

胶凝:胶凝发生于微生物已经吃饱,且活性已降低时,需要静止的水体状态以达到泥水分离。

在冬季低温运行的状态下,本身微生物的活性会降低,对于有机物的降解速率也会随之降低,在降解过程发生到转换过程时,不能保证在有限的降解时间内完全将有机物转换完成。那么出于生物的自我保护状态,细菌会以多糖的形式将有机聚集在菌体表层,这就是造成冬季胞外聚合物中多糖成分比例上升的主要因素。

多糖的过度累积会造成活性污泥疏水性降低,最终二沉池的表现形式为泥水分离困难,造成大面积跑泥或者翻泥的现象。

 

冬季运行污水厂的主要问题是氨氮超标和污泥沉降的问题,如何解决这些矛盾和问题?绵津环保专业技术人员提供如下解决思路。

活性污泥工艺中,好的硝化系统硝化菌占污泥总量的比例大概是3%~5%,冬季出现硝化问题,大概率是硝化菌菌量不足或者低温造成的活性抑制,除了延长污泥龄提高污泥浓度以外,还有一种方式是直接投加培养好的硝化菌来弥补系统的不足。绵津环保经过多年的技术沉淀和菌种应用经验,自主研发生产的低温生物促进硝化菌(Micro Motion®-N,已应用于国内污水厂,通过投加绵津环保的低温硝化菌,可以成功解决活性污泥不足和冬季低温造成的氨氮超标问题。

 

冬季生化系统的生物污泥活性问题如何解决?绵津环保自2019年引进美国技术,研发了生物助沉剂系列产品(Bio Target Floc,该系列产品从活性污泥的密度因素着手,从根本上解决了泥水分离问题。该药剂可降解,无二次污染,不会对污水排放数据造成任何影响,是一款绿色环保药剂。在我国山西、陕西、内蒙、甘肃、宁夏、河南、山东、贵州、四川、华北等地区得到充分应用,成功解决了污泥活性不足的问题,对当地冬季国考断面的水质提升起到了关键作用。

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