活性污泥浓度与沉降性能研究范文

1污泥形态结构

活性污泥培养初期（1~2d），污泥结构松散，颜色泛黄，絮凝性、沉降性较差，菌胶团较少，形状不规则，见图2。培养15d后污泥达到成熟期，纯氧曝气的COD，NH3-N去除率均超过85%（分别为85.51%，85.34%），空气曝气超过80%（80.13%，82.49%）。污泥呈深褐色，且絮状体较大、菌胶团密实、数量较多，形状大多都规则，有球形、椭圆形、分枝形与其他各种形态。观察统计表明：纯氧曝气菌胶团密度大于空气，是空气的1.3倍，菌胶团形态更加整齐规则，污泥中细小的颗粒、游离细菌很少，处理出水清澈。

2培养历程对污泥浓度与沉降性的影响

2.1污泥浓度变化特性污泥浓度随培养时间的变化情况见图3。随着培养时间延长，纯氧曝气、空气曝气系统中MLSS，MLVSS具有相同的变化规律：先降低、再上升波动、再下降稳定。污泥浓度（ρ（MLSS）=4180.11mg/L,ρ（MLVSS）=2135.38mg/L）在培养初期（0~4d）出现较大降幅，纯氧MLSS,MLVSS分别降低了29.31%和42.36%。这是由于在污泥接种培养驯化的适应初期，微生物繁殖生长速度小于自身分解代谢速度，导致污泥量下降。分解代谢主要是消耗污泥中有机物，使MLVSS减小，从而导致f(ρ（MIVSS）/ρ（MLSS）)值下降。4~12d中MLSS，MLVSS迅速增加，然后略有下降并保持基本稳定。稳定期纯氧MLSS、纯氧MLVSS、空气MLSS、空气MLVSS的质量浓度均值分别达到4225.57,3155.71,3915.71,2514.00mg/L。纯氧曝气系统ρ(MLSS),ρ(MLVSS)比空气曝气分别高出7.99%,20.33%，f1(纯氧曝气ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）)均值（0.74）大于f2(空气曝气ρ（MLVSS）/ρ（MLSS）)均值（0.64），说明纯氧曝气更加有利于提高污泥浓度，尤其是有机物浓度MLVSS。MLVSS比MLSS更精确反映活性污泥中降解污染物的微生物量，纯氧曝气污泥中好氧细菌数达到6.7×105个/g，比空气曝气污泥高40.32%。这使得纯氧曝气具有较高处理效果，COD和氨氮平均去除率为94.10%，96.58%，比空气曝气分别高出10.50%，13.45%。

2.2污泥沉降性能反应器中接种污泥SV=59.32%，SVI=121.34mL/g）,沉降性能见图4。随着培养时间的延长，2种曝气系统中SV，SVI均先降低后波动稳定，即活性污泥的沉降性能随时间延长逐渐变好。空气曝气污泥SV缓慢下降，纯氧曝气出现2个平台：6~12d稳定在38%左右，14~16d明显下降，16d后又稳定在25%左右（平均25.12%）。培养初期（6d内）SV，SVI均出现不同程度下降，空气曝气下降幅度较小，不超过10%，而纯氧曝气下降幅度较大，SV，SVI分别下降38.45%，48.65%，这是因为污泥浓度降低的结果。6d后污泥的体积指数SVI值有所波动并趋于平稳。稳定期（16~30d）空气、纯氧曝气的SVI均值分别为117.76，60.12mg/L，纯氧曝气比空气曝气小48.95%。因此，纯氧曝气系统SV，SVI值均低于空气曝气系统污泥，且纯氧曝气系统的SV值波动幅度小，污泥沉降性更稳定，因为纯氧曝气系统菌胶团比空气曝气系统密实。

3曝气量对污泥特性影响

3.1对污泥浓度的影响由于纯氧曝气比空气曝气时污水中DO高得多，而增加曝气量有助于提高污泥的活性。以曝气量为变量，考察其对污泥特性的影响，结果见图5。纯氧曝气污泥MLSS，MLVSS随着曝气量增加的而迅速增加，当曝气量为0.02L/(min•L)（污水中ρ（DO）=20.30mg/L）时，污泥量达到最大值，ρ（MLSS）=4317.23mg/L,ρ（MLVSS）=3294.45mg/L，然后又迅速下降。这可能是由于DO过高，导致污泥中微生物过度氧化而使污泥量下降。f值从曝气量0.02L/(min•L)的0.78降到了曝气量0.05L/(min•L)的0.72，说明了污泥量减少是污泥中有机物（主要是微生物）的减少。COD去除率从曝气量0.02L/(min•L)的95.60%下降到曝气量0.05L/(min•L)的89.71%，也说明了污泥中微生物数量的减少。从当曝气量大于0.05L/(min•L)后，ρ（MLSS),ρ（MLVSS)分别稳定在3389~3511mg/L和2463~2263mg/L范围内，f值稳定在0.68~0.72。纯氧曝气污泥浓度比较稳定，曝气量大于0.20L/(min•L)后的试验没有再继续做下去。空气曝气气量过小（0.015L/(min•L)以下）时，由于DO质量浓度不够（0.54mg/L），微生物生长代谢作用小于污泥自身的分解代谢作用，使得污泥量不增加反而减小，COD去除率只有50%左右。当曝气量大于0.02L/(min•L)时，污泥量开始增加。曝气量0.10~0.22L/(min•L)（ρ（DO）=5.50~6.24mg/L）范围内污泥量缓慢增加，COD的去除率能达到85%左右，此后减小并保持稳定。因此，低曝气量（0.02L/(min•L)）高质量浓度DO（20.30mg/L）有利于纯氧曝气的污泥浓度提高，而大曝气量（0.10~0.22L/(min•L)）低质量浓度DO（5.50~6.24mg/L）有利空气曝气污泥的生长。

3.2对污泥沉降性的影响曝氧量对污泥沉降性影响见图6。纯氧曝气系统在曝气量较小（小于0.02L/(min•L)）时，随着曝气量的增加，SV，SVI值迅速下降。当曝气量为0.02~0.03L/(min•L)，SV，SVI达到最小值，均值分别为23.3%，61.42mg/L，污泥沉降性最好。此范围内虽然污泥浓度增加，但污泥结构趋于密实，沉降性提高。然后随曝气量增加，SV，SVI快速增大，污泥沉降性变差，这是由于污泥的结构变得松散而导致的结果。当曝气量超过0.05L/(min•L)后，SV，SVI值变化缓慢，污泥沉降性慢慢变差，这是由于大曝气量时DO很高，氧化了污泥结构中的胶黏物质，加上大气量对污泥的搅拌使得污泥结构更加松散，细小的污泥颗粒增加，与曝气量0.02~0.03L/（min•L）水的出水相比，浊度增加了30%以上，同时，污泥中的微型动物数量也减少了25%。因此，小曝气量（0.02L/(min•L)）是纯氧曝气系统沉降性能最佳时的曝气量。

4结论

以SBR反应器处理生活污水时，纯氧曝气污泥优于空气曝气，纯氧曝气污泥中菌胶团结构紧密，密度大。纯氧曝气污泥浓度大于空气曝气，且污泥中有机成分更高，活性更大。纯氧曝气污泥SV，SVI值均低于空气曝气系统污泥，且SV值波动幅度小，污泥的沉降性更稳定。曝气量对纯氧曝气污泥、空气曝气污泥的影响不同，低曝气量、高含量DO有利于纯氧污泥的浓度提高，沉降性能改善。

作者：胡小兵刘孔辉赵鑫单位：安徽工业大学建筑工程学院生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心