一种抑制二沉池污泥膨胀的方法与流程

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种抑制二沉池污泥膨胀的方法。

背景技术：

活性污泥法是污水处理中广泛应用的一种污水生物处理技术。二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。大中型污水处理场的二沉池多采用机械吸泥的圆形辐流式，中型污水处理场也有采用多斗平流式，小型污水处理场多采用竖流式。

二沉池沉降的活性污泥通常处于池底，溶解氧浓度较低，因此易发生污泥膨胀。污泥膨胀总体上可以分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀两大类。丝状菌膨胀是活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖而导致的，非丝状菌膨胀是菌胶团本身生理活动异常、粘性物质大量产生或存在毒性物质使得菌胶团本身无法分泌粘性物质而无法絮凝沉降导致的。这两种污泥膨胀常常同时存在，都会造成污泥上浮至二沉池表面，一方面使泥水分离效果变差，出水中悬浮物（SS）浓度超标，另一方面使回流污泥浓度和质量下降，影响曝气池中所需正常的污泥量，给污水处理的运行和控制带来较大困难。污水处理厂的通常做法是通过投加药剂将丝状和非丝状菌一起杀死来防止污泥膨胀，或是加大污泥回流量，其效果都不是很理想。由于丝状菌在污水处理中也有着积极的作用，它是菌胶团生长的骨架、对有机物具有吸附作用，因此单纯通过杀死丝状菌来控制膨胀也存在不足，而且投加的药剂对出水水质也会产生一定的影响，造成水质二次污染。

CN201510138520.3公开了一种污水处理系统二沉池污泥上浮预警和控制方法，通过建立污水处理系统中发生二沉池污泥上浮的预警分级；按照二沉池上浮污泥覆盖面积占池体表面积的比例即覆盖度、活性污泥颜色中黑色数量和茶色数量的占比、丝状微生物数量为划分依据，划分为三级；并根据预警分级，采用相应的方法进行控制。该发明在污泥上浮发生的初期进行预警，分别采取不同的对策，将其消灭在初始状态，可以大幅减少污泥上浮发生的概率。但是该方法用肉眼观测二沉池上浮污泥覆盖面积占池体表面积的比例、活性污泥颜色中黑色数量和茶色数量的占比，很容易造成误差，并且该方法实施起来很复杂，需要不断改变回流比等工艺参数，不够经济实用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种抑制二沉池污泥膨胀的方法。本发明通过采用改进结构的二沉池，在消除非丝状菌及有毒物质的同时利用丝状菌作为骨架促进其上菌胶团生长，消除了不可利用部分同时避免了可利用部分的流失，有效抑制了污泥膨胀和上浮，保证了出水的清澈度。

本发明抑制二沉池污泥膨胀的方法，包括如下内容：二沉池采用底部由下往上进水，四周出水的形式，在进水管竖直段周围设一中空的圆柱形套筒，套筒底端为喇叭口；排入二沉池的污水从池底进水管进入，经进水管顶部四周出水，然后向下经过套筒的喇叭口后，向套筒外上部和四周扩散，最终由二沉池顶部的排水口排出；当出现污泥膨胀时，套筒用于阻止膨胀污泥向二沉池顶部及边缘浮动；在进水管底端外围设置一倾斜支撑架，支撑架上设置曝气系统，交替曝空气和曝氯气，用于抑制污泥膨胀；停止曝气后沉降污泥从套筒的喇叭口流出，经支撑架下方的排泥管排出。

本发明中，套筒直径为二沉池直径的1/6-1/4，套筒顶端高出二沉池最高液面0.3-0.5m，喇叭口底端到二沉池底最低点的垂直距离为二沉池高的1/6-1/4。喇叭口与套筒壁的夹角a为30-60°，水平投影长度为二沉池半径的1/6-1/5。套筒底端设喇叭口，支撑架和曝气系统都向下倾斜一定角度，有利于污泥顺利沉降到二沉池底，不影响二沉池的排泥；同时将曝气锁在套筒内，避免对套筒外围污水的扰动。

本发明中，支撑架在进水管四周连续设置或者间隔设置，间隔设置可均匀布设3-8个支撑板。支撑架与进水管壁的夹角b为30-60°，支撑架的水平投影长度为套筒半径的4/5-5/6，支撑架底端到二沉池底最低点的垂直距离为二沉池高的1/6-1/4。

本发明中，支撑架上设置曝气系统，曝气系统可以为环状曝气盘，曝气盘内壁与进水管壁固定连接；或者为不同直径的独立圆形曝气盘管，盘管在支撑架环形布置，布置2-8圈。

本发明中，在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。当溶解氧（DO）浓度持续低于1mg/L时，对池中污泥容积指数SVI进行检测，正常情况下，SVI在80-150mg/L；当SVI持续高于150mg/L时，开启套筒内的曝气系统进行曝气。

本发明中，曝气方式采用间歇式曝气，两曝一停为一组。先曝氯气10-20min，，曝气量控制在5-10mg/L，此浓度可杀死污泥中的有毒物质而对丝状菌影响不大；然后曝空气20-40min，在套筒内部实现一个局部曝气空间，并控制溶解氧（DO）在2-5mg/L；停止曝气20-40min。先曝氯气可以首先杀死膨胀污泥中的有毒物质（非丝状菌膨胀），再曝空气，可以在套筒内部实现一个局部曝气空间，可以抑制丝状菌性污泥膨胀。溶解氧是影响丝状菌膨胀的重要因素，在较低的DO值下，大部分好氧菌几乎不能继续生长、繁殖，而丝状菌由于具有较长的菌丝、较大的比表面积和较低的氧饱和常数，所以能继续生长、繁殖，而且即使它们长时间处于厌氧状态下，也不会失去活力。因此，再曝空气可以有效抑制丝状菌生长，促进菌胶团的生长，防止其随水流流出二沉池。停止曝气主要用于污泥的自然沉降，沉降污泥从喇叭口流出，再由排泥管排出。当SVI保持在80-150mg/L，并且DO稳定在2-5mg/L时，停止上述操作。

本发明中，在进水管道水平段设有进料口，当套筒内溶解氧持续低于1mg/L，SVI持续高于150mg/L，若B:N>100:3，B:P>100:0.5，（B：5日生化需氧量BOD，N：总氮，P：总磷）的情况下，向套筒内补充氮源和磷源，使得100:5<B:N<100:3，100:1< B:P<100:0.5，进一步有效抑制污泥膨胀。所述的氮源可以为硫酸铵等常用的含氮化合物，磷源可以为磷酸二氢钾等常用的含磷化合物。

本发明中，控制污水的水力停留时间为0.5-1.5h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、在二沉池池底进水管周围设置套筒、支撑架和曝气系统，并采取交替曝氯气和曝空气的方式，相当于在池中设置了一个生物选择器，菌胶团被选择性的生长，同时丝状菌的生长受到抑制，在不改变污水处理工艺的前提下，通过简单的结构改进和操作，有效将其抑制并控制，避免了丝状菌的流失，有效保证了出水的清澈度。

2、曝气方式采用两曝一停的方式，曝气阶段将细小污泥浮起，避免了其随水流流出，并采用先曝氯气后曝空气的方式，保留住大部分丝状菌作为骨架促进菌胶团的生长，可有效提高菌胶团的生长效率，同时给予了菌胶团不断沉降的时间，提高了出水的清澈度。

3、本发明从曝气方式、溶解氧、氮磷营养物质等多个方面对二沉池污泥膨胀进行控制，对丝状菌和非丝状菌膨胀进行分别处理，既抑制了粘性膨胀的发生，又保留了丝状菌作为菌胶团骨架的功能，彻底解决了污泥膨胀的问题，其装置结构简单实用，操作灵活。

附图说明

图1为本发明改进结构的二沉池的主视结构示意图；

其中，1-进水管，2-进料口，3-套筒，4-支撑架；5-曝气管，6-沉降污泥，7-排泥管，8-排水口，9-二沉池壁。

图2为本发明改进结构的二沉池的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明方法和效果进行详细说明。但不因此造成对本发明的限制。

本发明改进结构的二沉池的具体结构如图1所示，采用底部由下往上进水，四周出水的形式，进水管1上设置了进料口2，进水管四周设一个中空的圆柱形套筒3，套筒底端为喇叭口。当发生污泥膨胀时，套筒用于阻止膨胀污泥向二沉池边缘浮动。在进水管底端外围设置倾斜支撑架4，支撑架上设置曝气管5。当开启曝气时，交替曝空气和曝氯气；当曝氯气时，用于消除膨胀污泥中非丝状菌及有毒物质；当曝空气时，在套筒内部实现一个局部曝气空间，用于抑制丝状菌过度生长，并促进菌胶团的生长。停止曝气后，沉降污泥6从套筒的喇叭口流出，经由支撑架下方的排泥管7排出。

本发明采用的污水为A污水处理厂二沉池污水，污水中氨氮浓度＜5mg/L，总氮浓度＜25mg/L，污泥浓度2000mg/L，溶氧仪检测到套筒内的溶解氧浓度为2mg/L，取水样测定SVI为120mg/L。氮源采用硫酸铵，磷源采用磷酸二氢钾。

实施例1

本实施例采用的二沉池高度为0.5m，直径为1m。套筒直径为0.18m，套筒顶端高出二沉池液面0.4m，喇叭口与进水管壁的夹角a为60°，喇叭口水平投影长度为0.085m，喇叭口底端距二沉池底的垂直距离为0.1m。在进水管四周间隔设置4个支撑架，支撑架与进水管壁的夹角b为60°，支撑架的水平投影长度为0.072m，支撑架底端到二沉池底的距离为0.1m。支撑架上固定两圈曝气盘管。在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

采用污水处理厂二沉池出现污泥膨胀的污水，污水的SVI为250mg/L，污水停留时间为0.5h。污水由进水管进入改进结构的二沉池中，5min后套筒内溶解氧开始下降，15min后溶解氧浓度低于1mg/L，20min后持续低于1mg/L，肉眼可见套筒内有丝状污泥漂浮，同时絮状污泥相粘结，此时对套筒内污水进行采样，测定SVI值为200mg/L，10min后再次取样测量，SVI值为280mg/L。此时打开曝气，先曝氯气10min，分散污泥随气泡上升，然后曝空气30min，控制溶解氧为3mg/L，然后停止曝气20min。如此重复两组，第四组曝气停止时，可见丝状菌表面菌胶团密度变大，污泥有沉降趋势，此时套筒内溶解氧浓度为1.5mg/L，污水SVI值为200mg/L，第五组停止曝气时，可见污泥部分开始聚团沉降，此时套筒内溶解氧浓度1.8mg/L，污水SVI值为160mg/L，第六组停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度2.2mg/L，污水SVI值为140mg/L，第七组停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/L左右，污水SVI值为120mg/L。在处理过程中，丝状菌几乎没有随污水流出二沉池，二沉池出水清澈。回流污泥呈黄褐色，污泥质量良好，进入曝气池后曝气池运行稳定，处理效果好。

实施例2

处理过程及操作条件与实施例1相同。不同在于：当测定SVI值为200mg/L，10min后再次取样测量，SVI值为280mg/L时，此时套筒内污水B:N=100:3，B:P=100:0.3，补加磷酸二氢钾使B:P=100:0.6。此时打开曝气系统，重复6组后，套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/L左右，污水SVI值为120mg/L。处理效果与实施例1相比，污泥质量更好，处理效果也有所提升，而且可以减少曝气组数。

实施例3

本实施例采用的二沉池高度为0.5m，直径为1m。套筒直径为0.25m，套筒顶端高出二沉池液面0.3m，喇叭口与进水管壁的夹角a为30°，喇叭口水平投影长度为0.1m，喇叭口底端距二沉池底的垂直距离为0.12m。在进水管四周间隔设置4个支撑架，支撑架与进水管壁的夹角b为30°，支撑架的水平投影长度为0.08m，支撑架底端到二沉池底的距离为0.12m。支撑架上固定两圈曝气盘管。在套筒内部设置溶氧仪，对套筒内溶解氧浓度进行在线监测和调控。

采用污水处理厂二沉池出现污泥膨胀的污水，污水的SVI为400mg/L，污水停留时间为1.5h。污水由进水管进入改进结构的二沉池中，5min后套筒内溶解氧开始下降，15min后溶解氧浓度低于1mg/L，20min后持续低于1mg/L，肉眼可见套筒内有丝状污泥漂浮，同时絮状污泥相粘结，此时对套筒内污水进行采样，测定SVI值为300mg/L，10min后再次取样测量，SVI值为380mg/L。此时打开曝气，先曝氯气20min，分散污泥随气泡上升，然后曝空气40min，控制溶解氧为3mg/L，然后停止曝气30min。如此重复两组，第四组曝气停止时，可见丝状菌表面菌胶团密度变大，污泥絮体分散，污水粘度降低，污泥有沉降趋势，此时套筒内溶解氧浓度为1.8mg/L，污水SVI值为250mg/L，第五组停止曝气时，可见污泥部分开始聚团沉降，此时套筒内溶解氧浓度2mg/L，污水SVI值为200mg/L，第六组停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度2.2mg/L，污水SVI值为170mg/L，第七组停止曝气时，污泥沉降明显，此时套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/L左右，污水SVI值为150mg/L。第八组停止曝气时，套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/L左右，污水SVI值为130mg/L。在处理过程中，丝状菌几乎没有随污水流出二沉池，二沉池出水清澈。回流污泥呈黄褐色，污泥质量良好，进入曝气池后曝气池运行稳定，处理效果好。

实施例4

处理过程及操作条件与实施例3相同。不同在于：当测定SVI值为300mg/L，10min后再次取样测量，SVI值为380mg/L时，此时套筒内污水B:N=100:2，B:P=100:0.3，补加硫酸铵和磷酸二氢钾使B:N=100:4，B:P=100:0.6。此时打开曝气系统，重复7组后，套筒内溶解氧浓度稳定在2.5mg/L左右，污水SVI值为120mg/L。处理效果与实施例3相比，污泥质量更好，处理效果也有所提升，而且可以减少曝气组数。

比较例1

处理过程及操作条件与实施例1相同。不同之处在于：采用的二沉池没有设套筒结构。污水由进水管进入二沉池中，污水停留时间为1h。5min后套筒内溶解氧开始下降，20min后溶解氧浓度低于1mg/L，30min后持续低于1mg/L，肉眼可见絮状污泥不断密集并向二沉池边缘扩散，此时对二沉池中部污水进行采样，测定SVI值为200mg/L，10min后再次取样测量，SVI值为300mg/L。此时打开曝气系统，与实施例1进行相同的操作。由于没有套筒的阻挡作用，丝状菌和絮状污泥不断向四周扩散，曝气导致二沉池中溶解氧不断升高，二沉池运行紊乱，出水浑浊。

比较例2

处理过程及操作条件与实施例1相同。不同之处在于：只曝空气。由于套筒对膨胀污泥的拦截，二沉池出水暂时较清澈，但是由于没有曝气系统的协同作用，失去了抑制丝状菌生长的作用，套筒中污水的溶解氧持续降低，污泥出现反硝化现象，有气泡生成，污泥出现漂浮现象，二沉池出水浑浊。

比较例3

处理过程及操作条件与实施例1相同。不同之处在于：只曝氯气。由于套筒对膨胀污泥的拦截，二沉池出水暂时较清澈，但是由于没有曝气系统的协同作用，失去了抑制丝状菌生长的作用，套筒中污水的溶解氧持续降低，污泥出现反硝化现象，有气泡生成，污泥出现漂浮现象，二沉池出水浑浊。