沉降曲線對控制活性污泥膨脹的重要作用
作為大型污水處理廠，我廠進水水質變化幅度不大。但在生產運行期間，由于實際需要，在工藝調節方面可能會造成水力負荷變化較大，污泥膨脹發生。造成污泥沉淀性能變差，SVI值不斷變大，二次沉淀池內污泥界面上升，回流污泥濃度較低。如短時間內得不到及時控制活性污泥會嚴重惡化，對生產運行造成不利影響，但由于造成污泥膨脹的原因較多，如溶解氧的影響，沖擊負荷的影響，有機負荷的影響，營養物質比例影響，H2S的影響等。
1 概述：
紀莊子污水處理廠84年投入生產運行，設計工藝為傳統的活性污泥法。污水處理工藝流程如下：
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原水由生活污水和工業廢水組成，生活污水占大部分。作為大型污水處理廠，我廠進水水質變化幅度不大。但在生產運行期間，由于實際需要，在工藝調節方面可能會造成水力負荷變化較大，污泥膨脹發生。造成污泥沉淀性能變差，SVI值不斷變大，二次沉淀池內污泥界面上升，回流污泥濃度較低。如短時間內得不到及時控制活性污泥會嚴重惡化，對生產運行造成不利影響，但由于造成污泥膨脹的原因較多，如溶解氧的影響，沖擊負荷的影響，有機負荷的影響，營養物質比例影響，H2S的影響等。只有能準確、及時發現問題的起因，采取行之有效的控制方法。才能緩解和改善活性污泥的性能，控制污泥膨脹。但在目前的污水處理行業并未有溶解氧為多少時有利于絲狀菌大量繁殖造成污泥膨脹；沖擊負荷為多大時，會造成污泥膨脹，這些是根據處理水質、水量、處理工藝等各方面共同決定的，這些值只是有一個相對的大小，并未有準確的數。它需要工藝管理人員在長時間工藝運行中總結摸索出來的。因此，克服活性污泥膨脹一直是活性污泥法處理工藝中的技術難題。下面將介紹一種操作簡單易行的方法—沉降曲線法。它能直接發映出活性污泥的凝聚和沉淀性能，對控制污泥膨脹有重要的指導作用。
2 沉降曲線反映活性污泥凝聚、沉淀性能和控制污泥膨脹的原理。
污水中有機物通過生物降解，一部分氧化分解成二氧化碳和水，一部分合成細胞物質成為菌體，為使其從水中分離出來。必須使菌體凝聚形成易于沉淀分離的絮凝體，由于該絮凝體比表面積較大，能吸附難于被降解的有機物從水中沉淀分離出來，保證出水水質。因此該環節運做的好壞在活性污泥法處理污水中起著舉足輕重的作用。而評定活性污泥凝聚沉淀性能的指標為污泥指數（SVI）。SVI值過高污泥難于沉淀分離，并使回流污泥濃度降低，該現象即為污泥膨脹，它會造成污泥的流失和活性污泥嚴重惡化等后果。SVI值過低，污泥細碎密實，沉淀性能良好，但含有較多細小懸浮物，影響出水水質。如果我們在平常的操作中對活性污泥的凝聚沉淀性能進行監控，及時發現問題及時調整工藝可能會從根本上防止污泥膨脹的發生。
（1）目前評價活性污泥的指標有：
a.觀察活性污泥中的生物相。
b.混合液懸浮固體（MLSS）。
c.混合液揮發性懸浮固體（MLVSS）。
d.污泥沉降比（SV%）。
e.污泥指數（SVI）。
f.污泥齡（Ts）。
指標從不同側面反映活性污泥的性能，對日常運行起著重要的指導作用。沉降曲線作為一種較新型的評價指標，它能反映出活性污泥的凝聚和沉淀性能。做沉降曲線的方法和污泥沉降比的方法基本相同，在曝氣池第七廊道首端取曝氣池中的混合液100ML放入量筒中，每靜沉5分鐘記錄一次沉淀污泥與混合液的體積比。然后以時間為橫坐標，以體積比為縱坐標，定點連接光滑曲線，根據污泥沉降的實際需要我們有時做30分鐘沉降曲線，60分鐘沉降曲線，120分鐘沉降曲線。我們在記錄一系列沉淀污泥與混合液的體積比的同時能觀察到活性污泥絮凝體的形成及凝聚情況，而沉降曲線會清晰的反映活性污泥絮凝體的沉淀情況。由于SVI在不同狀態下沉降曲線有其不同的形狀，而在污泥膨脹即SVI值過高時，沉降曲線更有其自身的特點。因此以該種操作簡單的監控手段來指導我們的工藝運行，控制污泥膨脹有較好的效果。
3 紀莊子污水處理廠在不同運行狀態下的沉降曲線及工藝調整控制方法。
曝氣池所處的運行狀態不同，其活性污泥的絮凝和沉淀性能必然會有相應的改變而其沉降曲線將較直觀的反映出來。
（1）當SVI>200時，2000年4月7日Ⅱ系列曝氣池
氣溫：16℃ 水 溫：17℃ 氣水比：3.03 回流比：74%
MLSS：2308 mg/L MLVSS：1650 mg/L f ：0.71 Sv % 73 SVI 316 ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：400 鐘 蟲：280 累枝蟲：60 輪蟲：400 漫游蟲：1200 表殼蟲：160
變形蟲：1580 斜管蟲：760 小輪毛：400 污泥活性差，原生動物少，絲狀菌多。
進曝氣池水質 BOD：137.34 mg/L SS：118 mg/L
出水水質 BOD：14.27mg/L SS：22 mg/L
沉降曲線圖1：
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2000年4月10日Ⅱ系列曝氣池
氣溫：16℃ 水溫：17℃ 氣水比：3.03 回流比：74%
MLSS：1672 mg/L Sv %：63 SVI： 377 ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：1420 鐘 蟲：700 累枝蟲：280 輪蟲：0 漫游蟲：440 表殼蟲：260
變形蟲：560 斜管蟲：680 小輪毛：1040
污泥活性差，原生動物少，且較活躍絲狀菌很多，成片沉淀物為絮狀。
進Ⅱ系列曝氣池水質 BOD：96.17 mg/L SS：72 mg/L
出水水質 BOD：14.56 mg/L SS：18 mg/L
沉降曲線見圖2：
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SVI>200時，污泥發生膨脹。其沉淀性能差，圖1、圖2兩曲線的共同特點是前5分鐘沉降的效果很差沉降效率低于15%，活性污泥絮凝體質輕、分散、松散，凝聚和沉淀性能都差。此種情況下采取了加大剩余污泥排放量，盡快排出性能已惡化的污泥，同時盡量減少污水在一沉池的停留時間，使曝氣池進水中的SS值提高，以較短的時間在曝氣池中形成良好的活性污泥。
（2）當SVI<80時，2000年8月28日Ⅰ系列曝氣池
氣溫：27℃ 水 溫：29℃ 氣水比：3.03 回流比：74%
MLSS：1828 mg/L MLVSS：1268 mg/Lf： 0.71 Sv% ： 12 SVI：66ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：3000 鐘蟲：900 累枝蟲：300 輪蟲：240 漫游蟲：120 表殼蟲：1000
變形蟲：1600 斜管蟲：40 污泥活性差，原生動物少，絲狀菌多。
進曝氣池水質 BOD：94.64 mg/L SS：26 mg/L
出水水質 SS：7 mg/L
沉降曲線圖3：
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2000年8月28日Ⅱ系列曝氣池
氣溫：27℃ 水溫 ：29℃ 氣水比：3.03 回流比：56%
MLSS：5050 mg/L MLVSS：3080 mg/L f ：0.60 Sv% ： 30 SVI：59 ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：1200 鐘 蟲：480 累枝蟲：240 輪 蟲：360
漫游蟲：60 表殼蟲：2400 變形蟲：680 斜管蟲：40
進曝氣池水質 BOD：104.86mg/L SS：34 mg/L
出水水質 SS：5 mg/L
沉降曲線見圖4：
當SVI<80時，活性污泥的沉淀性能良好。由圖3可見活性污泥只用5分鐘時間已沉淀完畢且污泥細碎密實，顏色較黑不呈絮凝狀態，由于進曝氣池污水的SS偏低，曝氣池的污泥濃度偏低，采取了減低Ⅰ系列曝氣池的供氣量，以免發生污泥解體；由圖4可知活性污泥沉淀性能良好，而污泥細碎密實，顏色較黑，不呈絮凝狀態。在運行參數中f=0.6偏低，說明活性污泥中無機物含量較高,部分污泥齡較長,且曝氣池中的污泥濃度偏高。故采取了加大剩余污泥的排放量,調整污泥活性以免造成由于泥齡過長而引起的污泥膨脹。
（3）當80≤SVI≤200左右時，2000年11月7日Ⅰ系列曝氣池
氣溫：9℃ 水 溫：18℃ 氣水比：3.03 回流比：74%
MLSS：2422 mg/L MLVSS：1816mg/L f： 0.75 Sv% ： 25 SVI：103ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：2420 鐘 蟲：8060 累 枝 蟲：220 輪蟲：640 漫游蟲：280 表殼蟲：1960
變形蟲：2900 小輪毛：60 結節鱗殼蟲：40 污泥活性較好。
進曝氣池水質 BOD：107.44 mg/L SS：54 mg/L
出水水質 BOD：29.99 mg/L SS：5 mg/L
沉降曲線圖5：
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2000年12月7日Ⅱ系列曝氣池
氣溫：7℃ 水溫：18℃ 氣水比：3.03 回流比：56%
MLSS：3855mg/L MLVSS：2858mg/L f：0.75 Sv% ： 46 SVI：119 ml/g
鏡檢情況：（個/ml）
盾纖蟲：600 鐘 蟲：60 累枝蟲：120 輪蟲：380 漫游蟲：20 表殼蟲：480
變形蟲：1960 斜管蟲：20
進曝氣池水質 BOD：104.86 mg/L SS：45 mg/L
出水水質 SS：15mg/L
沉降曲線見圖6：
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當80≤SVI≤200左右時，活性污泥的沉淀性能較好。由圖5可見整個沉降過程平穩,活性污泥的沉淀性能良好，說明活性污泥狀態良好，各項運行參數正常，不需進行工藝調整。由圖6可見活性污泥的沉淀性能一般，尤其在前5分鐘污泥的沉淀效果差。曲線形狀與圖1、圖2相類似，且絮凝體較松散分散，該種沉降曲線是發生污泥膨脹的一種先兆。根據曝氣池運行的其它參數可知，曝氣池中污泥濃度較高，進曝氣池的污水中SS偏低，即新鮮污泥的加入量較少，曝氣池中的污泥趨于陳舊。在此種情況下，應采取加大剩余污泥排放量，防止由于污泥齡過長引起的污泥膨脹。
4．結論
從日常運行情況可以看出，SVI在不同狀態活性污泥沉降曲線有其不同的特點。當SVI>200時，活性污泥發生膨脹時其特性是分散、松散、沉淀性能差。故在初期沉淀過程中這些分散顆粒經較長時間的互相粘和，結合成較大的絮凝體，才能以較快速度進行沉淀，由于松散和沉淀性能差的特性，使其沉淀過程長，故形成的（圖1、圖2）沉降曲線，與正常的污泥沉降曲線（圖7）有較大差別。當SVI〈80時，活性污泥性能良好，圖3所示沉降曲線，活性污泥只用了5MIN就基本完成了整個沉淀過程。活性污泥細碎、密實，不具有凝聚性能，基本失去了活性，與圖7所示差別較大。圖4所示沉降曲線與圖7形狀相似。說明該活性污泥的沉淀性能基本正常。但由于其f值為0.6在以處理生活污水為主的活性污泥中偏低，只需加大剩余污泥排放量既可保持活性污泥的良好狀態。當80≤SVI≤200時，如圖5所示沉降曲線與圖7基本相似，且活性污泥的其余各項評價指標基本正常說明活性污泥正處于良好狀態，圖6所示的活性污泥SVI為119 mg/L。未發生污泥膨脹而圖6形狀與圖1相似，與圖7差別較大。故可說明此時活性污泥將要發生膨脹，再根據其它各項評價指標，對運行工藝馬上進行調整，可防止污泥膨脹的發生。
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沉降曲線作為一項簡單易行的日常技術分析方法，在活性污泥的性能發生改變時，其曲線形狀會有所改變，尤其在污泥膨脹之前，沉降曲線形狀有其自身特征。能使工藝管理人員能及時發現問題、找出根源、提出方案，防止污泥膨脹的發生是解決污泥膨脹的最好辦法。只要工藝管理人員對沉降曲線給予關注和進一步的研究，會發現它對解決工藝運行中的問題會起到事半功倍的作用。
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