厭氧顆粒污泥綜述
發(fā)布日期:2017年02月27日 瀏覽次數(shù):(0)
厭氧顆粒污泥綜述
由于不同的廢水可能產(chǎn)生不同的顆粒污泥,所以顆粒污泥品質(zhì)很難有明確的定義和標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)試人員更多的是從實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和一些化驗(yàn)指標(biāo)來評(píng)估顆粒污泥的質(zhì)量。
1、外觀
顆粒污泥為球形或橢圓形,顆粒大小均勻、粒徑在2-3mm、表面光滑、烏黑發(fā)亮,用手抓一把顆粒污泥使勁兒攥時(shí)有一定的彈勁兒,且顆粒不易破碎,這屬于很好的顆粒污泥。
顆粒大小不太均勻,顆粒太大、表面不夠光滑、有脫皮或"長(zhǎng)毛"等現(xiàn)象,顆粒硬度小,IC反應(yīng)器的取泥口取泥時(shí)打到手上沒有明顯的顆粒感,這屬于一般的顆粒污泥。
破碎的顆粒污泥較多、顆粒碎片和絮狀泥占大多數(shù)的污泥,屬于很差的顆粒污泥。其中的有效顆粒較少,接種后啟動(dòng)時(shí)要注意控制水力負(fù)荷和污泥負(fù)荷,保持反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定。
表面發(fā)白、暗白色或灰色的顆粒污泥可能放置的時(shí)間較長(zhǎng),其活性和重新恢復(fù)活性的速度,明顯不如反應(yīng)器直接排出的顆粒污泥活性高,在啟動(dòng)時(shí),投加量也應(yīng)更多,啟動(dòng)時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。
另外,受限于不同廢水水質(zhì)不同,顆粒污泥會(huì)有不同的形狀,如處理高含硫廢水的顆粒污泥會(huì)比較黃,有黃色斑點(diǎn),如鐵銹一般,這可能與顆粒污泥中硫酸根還原菌占比較高有關(guān)。在處理黃原膠廢水IC反應(yīng)器中,培育出了白色的顆粒污泥,當(dāng)污泥接種至造紙廢水中后,出現(xiàn)了嚴(yán)重的脫皮現(xiàn)象,顆粒污泥從外到內(nèi)逐層脫皮,并隨廢水流出反應(yīng)器,而新形成顆粒污泥為黑色,并且保持了較好的處理效率。
2、沉降速度
顆粒污泥的沉降效果可以用SVI和沉降速度來表示。因顆粒污泥都有比較高的SVI值,所以采用沉降速度更有代表性。好的顆粒污泥有良好的沉降速度,取1L的量筒,加清水至刻度線,將顆粒污泥少量加入,計(jì)算從1L刻度線沉到底部的時(shí)間,從而計(jì)算顆粒污泥的沉降速度,一般在20-80m/h的速度都能滿足要求。沉降速度與顆粒大小、比重等有一定關(guān)系,中空的大顆粒沉降速度較慢,屬于老化顆粒污泥,接種后最容易產(chǎn)生破裂,粒徑小于1mm的顆粒沉降速度也比較慢,但是活性較高,接種后應(yīng)該保持相對(duì)較低的上升流速,待顆粒污泥沉降速度提高后,再逐步增加水力負(fù)荷和容積負(fù)荷。
對(duì)于含鈣較高的廢水,由于顆粒無機(jī)化較嚴(yán)重,顆粒的比重較大,沉降性能非常好。作為接種污泥時(shí),需要注意有硬核大顆粒的數(shù)量,硬核大顆粒數(shù)量越多,污泥的無機(jī)化程度越高,活性則越低。
3、活性
通常,需要通過試驗(yàn)來確定顆粒污泥的產(chǎn)甲烷活性。目前,國(guó)內(nèi)的運(yùn)行項(xiàng)目中,運(yùn)行較好的IC反應(yīng)器,顆粒污泥產(chǎn)甲烷活性可達(dá)1kgCOD/kgVSS.d,當(dāng)運(yùn)行在0.6-0.8kgCOD/kgVSS.d時(shí),有很好的顆粒污泥增殖速度。對(duì)于從外購(gòu)接種污泥的角度來評(píng)價(jià)顆粒污泥的活性,可按照VSS/TSS來確定污泥活性,比值越高活性越強(qiáng),比值越低無機(jī)化程度越高,污泥活性越差。一般情況下,接種顆粒污泥調(diào)試時(shí),控制在產(chǎn)甲烷活性的50%進(jìn)行啟動(dòng),可以保證很好的啟動(dòng)效果和增殖速度。
【形成顆粒污泥的條件】
從實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)來評(píng)估,顆粒污泥的優(yōu)劣重點(diǎn)和上述三個(gè)方面有關(guān),培育出好的顆粒污泥與水質(zhì)、反應(yīng)器和良好的控制條件有密切的關(guān)系。而同種廢水、同樣的反應(yīng)器則直接受控制條件的影響,在我調(diào)試的反應(yīng)器中,同時(shí)建造的兩座反應(yīng)器,產(chǎn)出的顆粒污泥粒徑相差2mm以上,一個(gè)如小米粒大小,另一個(gè)反應(yīng)器則可產(chǎn)出如黃豆大小的顆粒污泥。所以,控制條件對(duì)顆粒污泥的形成至關(guān)重要,國(guó)內(nèi)也不乏用UASB培育出顆粒污泥的案例。從控制角度來說,重點(diǎn)需要主要以下方面。
1、反應(yīng)器的影響
顆粒污泥的形成有多種推斷,但是萊廷格先生的一句話應(yīng)該更明確的說明了顆粒形成的潛在原因:"緩慢生長(zhǎng)的細(xì)菌和極度耐饑餓微生物(產(chǎn)甲烷、乙酸菌等)產(chǎn)生微生物聚集體,它們甚至在彼此追求中實(shí)現(xiàn)聚集狀態(tài),并因此形成平衡生態(tài)體系而受益".從這段話我們可以總結(jié)出顆粒污泥形成的原因必定是微生物互利共生作用的結(jié)果,每一個(gè)污泥顆粒都是一個(gè)或者許多個(gè)微小的"生態(tài)群落",不同類型的微生物之間通過"相互吸引""相互追求來"來形成聚集體-顆粒。這也說明了,為什么會(huì)在UASB中發(fā)現(xiàn)顆粒污泥,為什么IC反應(yīng)器比UASB更容易培養(yǎng)出顆粒污泥,因?yàn)榉磻?yīng)器的結(jié)構(gòu)下形成生長(zhǎng)條件促進(jìn)了微生物之間相互聚集的凝聚力,"讓沉降性能差的污泥組分被選擇性的洗出,且/或選擇性的保留適當(dāng)?shù)暮诵挠糜陬w?;?quot;(摘自萊廷格先生自傳對(duì)顆粒污泥的描述)。
在IC反應(yīng)器中,因?yàn)檩^大的內(nèi)循量使得上升流速很大,沉降性能差的污泥被大量洗出,而沉降性能好的污泥則優(yōu)勝劣汰的被留下來,并越長(zhǎng)越好。正常的IC反應(yīng)器的上升流速可達(dá)10m/h以上,沉降性能差的污泥根本難以保留在反應(yīng)器中,留下的都是沉降性能好的顆粒。
在反應(yīng)器的運(yùn)行中,保留足夠大的上升流速,是形成顆粒污泥的一個(gè)必要條件。另外,布水的形式和均勻度等等都對(duì)顆粒污泥的形成有至關(guān)重要的作用。
2、容積負(fù)荷
容積負(fù)荷從另一個(gè)方面表示了顆粒污泥的生存空間,實(shí)踐表明在10-15kgCOD/m3.d容積負(fù)荷條件下,顆粒污泥能快速增值,當(dāng)反應(yīng)器容積負(fù)荷超過20kgCOD/m3.d時(shí),顆粒污泥增值變的比較緩慢,顆粒污泥床已經(jīng)達(dá)到反應(yīng)器一半高度的位置,這時(shí)候適當(dāng)?shù)呐懦鲱w粒污泥,會(huì)更容易形成顆粒的迅速增殖。
3、污泥負(fù)荷
國(guó)內(nèi)很少有文獻(xiàn)描述污泥負(fù)荷對(duì)顆粒污泥的形成影響。從本人實(shí)際的調(diào)試經(jīng)驗(yàn)總結(jié)得出,在0.6-0.8kgCOD/kgVSS.d的污泥負(fù)荷條件下,是形成優(yōu)質(zhì)顆粒污泥非常關(guān)鍵的參數(shù),其甚至可以抵消很多不利因素,保證顆粒污泥的增殖和抗沖擊性。
當(dāng)污泥負(fù)荷接近1kgCOD/kgVSS.d時(shí),顆粒污泥硬度變差,顆粒表面開始長(zhǎng)出"白毛",并開始逐層脫落,反應(yīng)器內(nèi)絮狀泥增殖速度提高,絮狀泥占的比重增加。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因是污泥負(fù)荷過高,影響了顆粒污泥產(chǎn)酸菌產(chǎn)甲烷菌的平衡,產(chǎn)酸菌快速增值,而產(chǎn)甲烷菌的增殖速度遠(yuǎn)低于產(chǎn)酸菌,從而影響了顆粒的結(jié)構(gòu),造成大量產(chǎn)酸菌聚集。在出現(xiàn)該問題的反應(yīng)器中,不做任何調(diào)整,只降低污泥負(fù)荷半個(gè)月后,反應(yīng)器便可見明顯的顆?;訌?qiáng),一個(gè)月以后顆粒污泥成為主導(dǎo)形態(tài)。在檸檬酸廢水、造紙廢水的調(diào)試中,均遇到過類似的問題。
4、水力負(fù)荷
毫無疑問,水力負(fù)荷是形成顆粒的一個(gè)非常重要的外在因素,從反應(yīng)器的進(jìn)水量來看,保持3-5m/h的上升流速是非常必要的,能達(dá)到2m/h也能保證顆粒污泥的形成。水力負(fù)荷與顆粒的強(qiáng)度有一定的關(guān)系,在保證污泥負(fù)荷不是很高的前提下,高的水力負(fù)荷條件下顆粒污泥的強(qiáng)度較高。
5、進(jìn)水濃度
進(jìn)水COD濃度會(huì)影響顆粒污泥的粒徑。較高的進(jìn)水COD濃度下,有機(jī)物的滲透能力較強(qiáng),產(chǎn)生的顆粒污泥較大,隨著運(yùn)行的持續(xù),大顆粒、中空的顆粒數(shù)量也會(huì)越來越多,與顆粒較大后水質(zhì)波動(dòng)造成內(nèi)部菌種因饑餓死亡有關(guān)。顆粒污泥可以適應(yīng)COD=800~10000mg/L的進(jìn)水濃度,并且保持較高的去除率。
6、預(yù)酸化度
預(yù)酸化度表示了廢水發(fā)生水解反應(yīng)的進(jìn)展,預(yù)酸化度越高說明產(chǎn)酸進(jìn)行的約深入,廢水更容易降解和產(chǎn)生更多的沼氣。而越高的預(yù)酸化度預(yù)示著更低的顆粒污泥產(chǎn)量,因?yàn)轭A(yù)酸化程度越高,產(chǎn)酸菌在反應(yīng)器內(nèi)的繁殖速度越慢,而產(chǎn)酸菌是顆粒污泥實(shí)現(xiàn)快速增值的一個(gè)非常關(guān)鍵指標(biāo),其產(chǎn)泥系數(shù)遠(yuǎn)高于產(chǎn)甲烷菌。受限于產(chǎn)酸菌的增殖緩慢,與產(chǎn)甲烷菌之間結(jié)合成生態(tài)菌落的數(shù)量和速度也降低。
7、絮狀泥含量
絮狀泥會(huì)占據(jù)顆粒污泥生長(zhǎng)的空間,良好的反應(yīng)器中,絮狀泥很少,而大多數(shù)反應(yīng)器很難做到這一點(diǎn),這與運(yùn)行人員對(duì)絮狀泥流出的認(rèn)識(shí)有關(guān)。當(dāng)反應(yīng)器絮狀泥流出量較大時(shí),運(yùn)行人員往往會(huì)通過降低水力負(fù)荷保留絮狀泥來位置運(yùn)行的容積負(fù)荷,而降低水力負(fù)荷不利于顆?;男纬珊托鯛钅嗟南闯?。
8、運(yùn)行的穩(wěn)定性
不管何種反應(yīng)器,運(yùn)行條件的穩(wěn)定都是保持微生物增殖的必要條件,保持同樣的運(yùn)行條件并維持足夠長(zhǎng)的一段時(shí)間,對(duì)顆粒污泥的生長(zhǎng)至關(guān)重要,頻繁變動(dòng)運(yùn)行條件的水廠,顆粒污泥的整體產(chǎn)量比較低,而保持穩(wěn)定條件運(yùn)行的水廠顆粒污泥在經(jīng)過一段時(shí)間的適應(yīng)后,會(huì)快速形成顆?;?。而控制條件如溫度、有毒有害物質(zhì)、硫酸鹽、亞硫酸鹽、pH等則是影響顆粒污泥生存、生長(zhǎng)的基礎(chǔ)條件。