水处理

膨胀和泡沫的M. parvicella菌的简述(上)

2021-04-26 09:44:18 微信公众号“治污者说” 作者:郝晓光

对于污水厂来说,污泥膨胀和泡沫就像顽疾一样,总是在不断地反复的滋生和爆发。这种工艺异常的现象在不同的地区,不同的工艺,不同的水质的污水厂都会发生,运行人员总是要面对过高的污泥沉降比和满池的泡沫而发愁,特别是遇到上级的领导到厂检查时,总是有种百口莫辩的无力感,即使出水水质稳定达标,仍然不能让领导们信服污水厂在正常运行。

关于活性污泥膨胀和生物泡沫的问题,在公众号前面的文章中都有比较详细的探讨,对于一个常年难以解决的问题来说,每年都有很多的污水厂不得不去面对,所以对这个问题公众号也会一直从不同的角度进行探讨,希望能给污水厂的一线运行人员提供更多的工艺调整思路来应对活性污泥的这个顽疾。

引起活性污泥膨胀和生物泡沫的细菌种类居多,各种不同的丝状细菌在不同的环境下会诱发膨胀或泡沫现象,这一期和大家探讨引起活性污泥膨胀或泡沫一种细菌:“ M. parvicella”,它是构成活性污泥膨胀和生物泡沫的一种主要的微生物,是一种较长而纤细(直径为0.6–0.8μm),无分支且没有鞘的丝状细菌。它具有卷曲的外观和特征性的革兰氏阳性反应使其易于通过显微镜在活性污泥样品中进行识别。

在从国内外对丝状菌的实验室培养和污水厂的实测研究获得的实验证据表明,这种Mp细菌(为了书写方便,我在后面都简化成Mp细菌)在各种不同的活性污泥处理工艺的曝气池中几乎都有存在,而且根据科学研究表明,这种细菌是造成污泥膨胀和生物泡沫的过程中最常见的一种细菌,诱发二沉池的固液分离效果差,出现二沉池泥位上升、出水带泥、生物池表面的生物泡沫的问题。这使得运行人员每年需要做出非常多的工作,来解决由于MP细菌在污水处理厂中引起的运行和性能问题。

每个厂里的活性污泥代表一个独特的生态系统,MP细菌在各个厂里的生物池里的活性污泥中的异常增殖可能是由多种因素引起的。而且这些因素都交错复杂的影响着Mp细菌的繁殖,比如起源于MP细菌的生物生长特征的情况,MP细菌在临界条件下(如低温和溶解氧水平)都会以非常快的速率生长。同时,污水厂的生物池内的反应环境中存在很多诱导MP细菌快速繁殖生长的情况。目前的针对这种细菌的研究数据表明,这种丝状生物对任何的工况下都具有很强的适应性和繁殖能力。因此Mp细菌具有在广泛的工艺操作条件下生长和生存的可能性,所以在大多数污水厂在运行中,都会不同程度的面对Mp细菌带来的运行困扰。那么这种细菌有没有一些共性的特征来让运行人员进行更好的判断和调整呢?

从科研数据表明Mp细菌的最大生长速率值在0.3mm/d左右,也就是每天最快生长的长度在0.3mm,这一点可以表明,当运行人员通过显微镜看到相当多的菌丝布满镜片的时候,已经表明活性污泥的泥龄已经到了相当高了,只有足够高的污泥龄才能使其的菌丝生长到足够的长度,并在宏观现象中形成高的沉降比和生物泡沫。近年来污水厂对除磷脱氮的管控,运行人员已经从日常的运行中发现,通过更长的泥龄θÇ⩾10 d,会使生物脱氮的效果趋于明显,硝化和反硝化都会比较理想。但是也会同时注意到,随着污泥龄的加长,污泥膨胀和生物泡沫的问题也越来越多的出现,这个运行工况是与Mp细菌的在长污泥龄下的生长周期是一致的。而且在大部分的污水厂中,都会面临着进水水质、水量随时波动的情况,通过更高的污泥浓度,更长污泥龄可以保持活性污泥体系面对负荷冲击的时候,依然能够保持最终出水水质的稳定,这也是Mp细菌的生长要素更加适合。还有就是在多数污水厂面对曝气池表面的浮渣层,或者受到生物池构造结构之间的区域划分导致浮渣层只能在一个区域内长时间的存留,这些都会使Mp细菌在一定区域内大量的繁殖;还有就是在一些污水厂中,出现污泥膨胀期间,污泥脱水的效率下降,大部分膨胀污泥在机械脱水过程中,通过溢流重新回到系统内,在系统不同的流程中获取更充足的营养,特别是和粗格栅的富含大量有机物的原水混合,得以快速获得营养,更加促进了Mp细菌造成的膨胀和泡沫情况。

还有一项让污水厂运行人员心塞的研究表明,在低低至7°C的温度下,在实验室条件和污水处理厂中都可以观察到Parvicella细菌在以明显的速度生长的能力,从而使其具有明显的竞争优势。在污水厂的运行人员的经验体系中,在一个稳定运行的活性污泥污水厂中Mp细菌的繁殖通常具有独特的季节性模式。长期的调研数据表明,在一些地区的污水厂的管理经验中,当生物池内的混合液温度长时间下降到12–15°C以下时,具有脱氮功能的系统会出现因Parvicella细菌而引起膨胀。这个现象在很多污水厂,特别是北方地区的污水厂中,普遍的季节变化导致的污泥膨胀和生物泡沫现象证明了这一点。在一些M.p 细菌较为明显的的活性污泥膨胀的污水厂,在冬季和春季都会出现非常高污泥体积指数SVI,而到了夏季的又会出现SVI的最低值,进入秋季后的SVI值逐渐增加。这种季节性规律变化导致的水温变化,为Mp细菌提供了周期性的生长变化,同时也给运行人员带了非常大的运行困境。运行人员到了冬春季节,往往需要投入大量的精力物力来解决Mp细菌规律性爆发带来的工艺难题。


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