一体式膜生物反应器的污泥膨胀控制

摘要: 通过试验探讨了污泥膨胀对一体式膜生物反应器 ( MBR)运行效果的影响及发生污泥膨胀的原因。结果表明 ,引起污泥膨胀的主要原因是 BOD负荷变化过于剧烈以及由此导致的DO不足和 pH值急剧下降;污泥膨胀会加剧膜污染 ,并导致 NH3 - N去除率下降 ,但对有机污染物的去除效果影响不大;通过调整 BOD负荷变化速率、 提高混合液中的溶解氧含量 ,可使污泥膨胀得到有效控制。

关键词: 一体式膜生物反应器; 　 污泥膨胀; 　BOD负荷; 　 溶解氧

1　污泥膨胀的发生

试验从 2001年 11月开始运行 ,原水为洗浴废水 ,目的是探讨一体式膜生物反应器 ( MBR)的膜污染问题。2003年 5月 ,由于受“非典 ” 的影响 ,使得取水工作不能正常进行 ,于是将原水改为模拟生活污水。 MBR进水水质的变化如表 1所示。改变进水水质后 MBR共发生了二次污泥膨胀 ,此间污泥变黑 ,反应器内产生了大量的泡沫并不断溢出 ,污泥沉降比由原来的 30%升高到 98% ～99% ,污泥的沉降性能极差。SV I值呈上升趋势 ,高达 300 mL /g,污泥膨胀非常明显。镜检发现 ,微生物的种类和数量呈减少趋势 ,污泥结构松散 ,颜色逐渐变深并有很多菌丝伸出 ,丝状菌长约 100～300μm,直径约 0 . 7～1 . 3μm。

2　污泥膨胀对运行效果的影响

2.1　 对污染物去除效果的影响

试验表明 ,污泥膨胀对 COD的去除效果影响不大 ,发生污泥膨胀后 MBR对 COD的平均去除率仍高达 92 . 8% ,但生物去除 COD的效率有所降低。与 COD去除情况相似,污泥膨胀对 MBR去除 BOD的效果影响较小 (对 BOD的平均去除率为 95 . 9%)。

在 MBR中膜的截留作用对氨氮去除的贡献非常小,故 NH3 - N基本靠微生物去除。由于发生污泥膨胀时的溶解氧只有 0 . 7 mg/L,使得硝化过程受到较大影响,导致对 NH3 - N的去除效果很差 (见图 1)。

2.2　 对膜污染的影响

发生污泥膨胀后,膜对 COD的去除率从 13 . 2%增加到 27 . 8%,膜污染加重 ,膜通量急剧下降 ,膜阻力上升速率提高了近 5倍 ,在达到同一压降 ( 0 . 05MPa)的条件下工作周期缩短了 2 /3 (见图 2)。

3　原因及控制措施

由表 1可知,后期进水 COD值为前期的 3～4倍,BOD5为前期的 2～3倍,NH3 - N更是高达 10～20倍,由此导致污泥负荷率由 0 . 14～0 . 18 kg BOD / (kg MLSS·d)上升到 0 . 48～0 . 67 kg BOD / (kg MLSS·d) ,而 BOD负荷率为 0 . 5～1 . 5 kg BOD / ( kg MLSS·d)时极易发生污泥膨胀。因此 ,*次污泥膨胀的原因是污泥负荷率变化过快和负荷率过高。负荷过高引起了供氧相对不足 ,导致丝状菌大量繁殖 (镜检显示丝状菌为浮游球衣菌 )。发生污泥膨胀后 ,首先从改善进水水质着手减小污泥负荷率并调节营养物质的比例,然后进行闷曝 ,同时提高混合液中的溶解氧含量。但是 ,在*次污泥膨胀即将被控制住时 ,较低的 pH值再次诱发了丝状菌的生长 ,出现了第二次污泥膨胀。经分析其原因是:原水在高位水池停留时间过长导致发生了早期消化反应 ,产生了大量的低分子有机酸和硫化氢。为此 ,减少了原水在高位水池的停留时间 ,并及时更换已经发生消化反应的原水 ,同时向反应器中投加碱调节 pH值 ,经过十几天的运行后终于控制住了污泥膨胀。

4　结论

①　当 MBR发生污泥膨胀时 ,对有机物的去除效果无明显影响 ,但会使 NH3 - N去除效果大大下降 ,并导致膜污染加剧 ,膜通量迅速降低。

②　 污泥负荷率变化过快及负荷率过高是导致污泥膨胀的主要原因。因此在设计 MBR时应采用合理的 BOD负荷率 ,并控制好曝气池的 DO和污泥浓度 ,避免由于污泥浓度过高而引起溶解氧不足。