MBR中低pH值與低有機負荷引起的污泥膨脹及其恢復
摘 要:目的研究低pH值、低有機負荷引起的絲狀菌活性污泥膨脹對MBR工藝運行效果的影響，控制污泥膨脹，為實際工程應用提供實驗依據。方法試驗以增加反應器內的堿度和污泥負荷來提供適應菌膠團生長的微生物環境為主，同時投加次氯酸鈉殺菌劑和硫酸亞鐵絮凝劑來輔助控制污泥膨脹。結果污泥膨脹期間，上清液CODcr平均去除率比未發生污泥膨脹時提高了6.31%；為保持恒定出水量，膜兩側壓差在7d內由10kPa迅速增加到65kPa。控制反應器內pH值712～810，BOD污泥負荷在01292～01323，調整十余天后，成功控制住了污泥膨脹。結論絲狀菌比表面積大，在低底物濃度的條件下對基質的親和能力比菌膠團強，污泥膨脹使膜污染急劇增加。創造有利于菌膠團生長的微生物環境可有效地恢復由絲狀菌引起污泥膨脹。
關鍵詞:膜生物反應器；膜污染；污泥膨脹；污泥負荷
膜生物反應器(Membrane Bioreactor，MBR)中的膜分離作用取代了常規活性污泥法中的二沉池，具有出水水質好，基建費用低，占地面積小等優點[1]，已成功的應用于污水處理和中水回用工程。與傳統工藝相比，膜的高效截留使微生物全部留在反應器中，不存在由于污泥膨脹導致的污泥流失問題。但是較差的污泥沉降性能會使污泥混合液黏度增加，泡沫增多，使膜污染急劇增加。95%以上的污泥膨脹是由于絲狀菌所引起的，絲狀菌以網格式結構在凝膠層表面覆蓋、捆綁，對膜表面污染物起到支撐和固定作用，最終在膜表面形成厚度大、結構致密、黏著牢固的污染層，縮短了膜過濾周期，成為MBR工藝發展的一大難題[2-4]。
引起絲狀菌污泥膨脹的原因大致可分為5種類型:(1)基質限制；(2)溶解氧限制；(3)營養物缺乏型；(4)高、低pH沖擊引起；(5)腐敗廢水或高硫化氫因素等膨脹類型[5]。當前膜生物反應器中由于上述原因引起的污泥膨脹問題的研究還不是很全面。筆者針對試驗中發生的低pH值，低有機負荷引起的絲狀菌污泥膨脹問題，研究了其對膜生物反應器運行的影響，通過增加堿度和調整污泥負荷的方法成功的控制了污泥膨脹。
1 試驗裝置與方法
1.1 試驗裝置
試驗采用一體式膜生物反應器(見圖1)。反應器有效容積為120L，右側安裝膜組件，采用聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維簾式膜，膜孔徑012μm，纖維內徑016μm，纖維外徑110μm，膜
面積1m2，流量為0.24m3/d。生物反應器底部交錯設置曝氣槽提供微生物所需的溶解氧和產生沖刷膜面的錯流流體，曝氣量由氣體轉子流量計控制；出水泵前設真空壓力表和液體轉子流量計。
1.2 試驗用水及分析方法
試驗模擬生活污水，由工業葡萄糖、尿素、氯化氨和磷酸二氫鉀配置而成，同時加入的微量元素包括:氯化鈣、硫酸鎂、硫酸鐵、硫酸錳、氯化鋅。原水水質參數見表1。
水質檢測項目及方法:CODcr采用重鉻酸鉀法，BOD5采用空氣壓差法，NH3-N采用納試劑光度法，MLSS采用重量法，pH采用便攜式溶氧儀，TP采用鉬酸銨分光光度法，溶解氧采用便攜式溶氧儀。
1.3 試驗的啟動
試驗所用的污泥取自沈陽北部污水處理廠二沉池的回流污泥，取回后將污泥靜沉并棄去上清液，污泥呈深褐色，活性較差。原水對其進行培養馴化，悶曝3d后倒入反應器中。生物反應器采用連續進水、連續曝氣、連續出水的方式運行，將水力停留時間(HRT)調整為8h，氣水體積比為40∶1，溶解氧(DO)>210mg/L，出水流量為10L/h，污泥質量濃度(MLSS）為315g/L。連續運行7d后，污泥已形成較大的顆粒，呈褐色，沉降性能較好，此時認為污泥已經馴化完成，試驗正式運行。
2 污泥膨脹對運行效果的影響
2.1 污泥膨脹的發生
試驗運行17d后發現污泥沉降性明顯下降，連續觀察3d內污泥沉降比(SV)分別為86%，92%，94%；污泥容積指數(SVI)值迅速上升。污泥顏色變深，混合液表面有大量黏性泡沫和云浪
狀的上浮污泥，并陸續蔓延到全池。鏡檢發現微生物的種類和數量較少，污泥結構松散，絲狀菌為主體，證實污泥膨脹已經發生(見圖2)。
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