SMSBR處理焦化廢水的污泥特性摘要：采用一體化膜—序批式生物反應器(SMSBR)處理焦化廢水，在泥齡為600d的狀態(tài)下運行，污泥產(chǎn)量少并體現(xiàn)出延時曝氣的特征，平均污泥負荷＜0.102kgCOD/(kgMLSS·d)。當污泥濃度＞6518mg/L時污泥沉降性能變差，但以膜實現(xiàn)泥水分離可以保證出水不受之影響。VSS/SS(比活性)總體呈較弱的下降趨勢，但脫氫酶活性的變化與出水COD的對應關系出現(xiàn)了反常現(xiàn)象。經(jīng)過長期運行，污泥顆粒平均粒徑從100μm降至30μm，并在低溫和高負荷的情況下表現(xiàn)出分散生長的特點，從而使上清液的濁度和COD升高。關鍵字：軋鋼循環(huán)冷卻水水處理水質穩(wěn)定CharacteristicsofActivatedSludgeinCokeWastewaterTreatmentbySubmergedMembraneSequencingBatchReactorLIChunjie1，ZHUNanwen1，GUGuowei2(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240,China;2.StateKeyLabofPollutionControlandResourceRecycle,TongjiUniversity,Shanghai200092,China)Abstract：Incokewastewatertreatmentbysubmergedmembranesequencingbatchreactor(SMSBR),whenSRTwaskeptat600daysduringrunningperiod,therewaslowsludgeproductionwithemergenceoftheextendedaerationcharacteristics,andsludgeloadwaslessthan0.102kgCOD/(kgMLSS·d)inaverage.Whensludgeconcentrationwasmorethan6518mg/L,itssettleabilitybecameworse.However,theseparationofsludgeandwaterbymembraneexertednoinfluenceontheeffluent.VSS/SS(specificactivity)showedaslightdroptendencyingeneral,andabnormalphenomenonwasobservedbetweendehydrogenaseactivityofsludgeandeffluentCOD.Afteralongrunningperiod,averagesizeofsludgeparticlewasreducedfrom100μmto30μm,anddispersegrowthofsludgeappearedatlowtemperatureandhighload,whichcausedtheriseinturbidityandCODofsupernatant.Keywords:SMSBR;cokewastewater;sludgecharacteristics由于膜分離的作用，MBR工藝可以維持很高的污泥濃度，并具有很長的泥齡，表現(xiàn)出延時曝氣的運行特征，而其污泥特性又不同于傳統(tǒng)活性污泥工藝。相關的研究包括泥齡、污泥濃度、產(chǎn)泥率、污泥沉降性能、污泥形態(tài)、生物相組成、污泥的顆粒分布、粘度和污泥活性等方面。SMSBR工藝在泥齡為600d狀態(tài)下處理焦化廢水的有關試驗情況見參考文獻［1］。1污泥濃度的變化試驗過程中MLSS與MLVSS的變化如圖1所示。由圖1可見，試驗過程中污泥濃度出現(xiàn)兩個峰值，第一個峰值出現(xiàn)在工況1，該工況運行時間長，受季節(jié)溫度變化的影響很大。試驗運行的前76d(至1999年12月11日)，混合液懸浮固體(MLSS)持續(xù)增至6128mg/L，并達到相對穩(wěn)定，以后受氣溫下降的影響代謝活性變差，污泥濃度開始下降，于第168d(2000年3月12日)降至最低點(5036mg/L)，此后又隨著氣溫的回升而增高，最終達6118mg/L，該值與前一個穩(wěn)定值接近，代表了在容積負荷為0.45kgCOD/(m3·d)時的最終污泥濃度范圍；第二個峰值出現(xiàn)在工況2～4，當平均容積負荷增至0.67kgCOD/(m3·d)時MLSS增至6820mg/L，當平均容積負荷進一步增至0.83kgCOD/(m3·d)后MLSS增至7420mg/L，當平均容積負荷又降至0.53kgCOD/(m3·d)后MLSS下降至6000mg/L左右?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體(MLVSS)的變化與MLSS的變化規(guī)律相似。由于該工藝SRT很長，所以污泥濃度主要與進水負荷有關，并可由下式反映：X=[Dh(COD進水-COD出水）]/[（Dp/Ylim)+ms（1）式中X——污泥濃度Dh——HRT的倒數(shù)Dp——SRT的倒數(shù)Ylim——最大產(chǎn)泥系數(shù)ms——維持系數(shù)當泥齡很長時Dp可以忽略，此時有機物的代謝不能滿足微生物的能量消耗，微生物內源呼吸作用加大，使產(chǎn)泥率很低?？梢娫谀帻g很長且在一定的容積負荷下，隨著污泥濃度的不斷增長，污泥負荷不斷下降，最終由于營養(yǎng)逐漸缺乏使污泥濃度的增長變慢直至達到穩(wěn)定，工況1的平均污泥負荷(NS)為0.085kgCOD/(kgMLSS·d)，工況2為0.102kgCOD/(kgMLSS·d)，體現(xiàn)出明顯的延時曝氣特征。圖2反映了試驗運行初期污泥濃度和污泥負荷的這種變化關系。與多數(shù)MBR工藝相比，該試驗中的污泥濃度并不算高，這一方面與處理水質有關，另一方面由于較長時間的低溫運行使污泥增長受到影響所致。2污泥的沉降性圖3反映了試驗運行過程中污泥沉降比SV30和SVI的變化。由圖3可見，工況1運行過程中污泥具有良好的沉降性能，平均SV30為25.1%，平均SVI為46mL/g；在工況2～3運行時，由于污泥負荷的提高，污泥濃度進一步升高，其沉降性能開始變差，從2000年7月2日起(MLSS為6518mg/L)，SV30＞30%并呈逐漸上升趨勢；進入工況4，其平均SV30為80.3%，平均SVI為137.7mL/g。在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，污泥沉降性能變差將直接導致出水水質下降。對于傳統(tǒng)的SBR工藝來講，在相同污泥濃度下SVI值直接影響周期進水量(參考文獻［2］列舉了這種關系)，即當MLSS為2000mg/L、SVI為100時，進水量可為反應器有效容積的80%，若SVI提高到200時，則只能進60%的水量；當MLSS為5000mg/L、SVI為100時，只能進50%的水量，若SVI提高到200時，反應器不能運行。從該試驗結果看出，由于通過膜分離來實現(xiàn)泥水分離，系統(tǒng)運行不受污泥沉降性能的影響。3污泥的活性污泥活性有多種表征方法，其中最簡單的一種是考察污泥混合液中的揮發(fā)性組分與總固體的比值(即VSS/SS)。圖4為整個試驗過程中VSS/SS反映的比活性變化。由圖4可見，以VSS/SS所反映的比活性在試驗的第一階段總體呈下降趨勢，這是由于該試驗選用了很長的泥齡，經(jīng)長期運行后污泥處于營養(yǎng)缺乏的狀態(tài)，必然會引起其活性的下降；而在試驗的第二階段又表現(xiàn)出上升趨勢，這是由于該段外加了易降解的碳源使污泥的活性成分提高了。從整個運行過程來看VSS/SS較高，平均為0.832。實際上VSS/SS所反映的是污泥中非無機成分所占的比例，由于焦化廢水本身所含懸浮物較少，其中的無機成分極低，因此在長期運行中保持很高的VSS/SS是完全合理的。為了進一步了解污泥活性，又測定了污泥的脫氫酶活性(如圖5所示)。脫氫酶由活的生物體產(chǎn)生，能促進有機物的脫氫反應，可以反映廢水生物處理中活性微生物量及其對有機物的降解活性。測定脫氫酶的方法很多，目前較為常用的是氯化三苯基四氮唑(TTC)法，該法主要選用無色的TTC作人為受體，受氫后生成紅色的三苯基甲（TF），通過檢測單位污泥量在單位培養(yǎng)時間內生成的TF量［μgTF/(mgMLSS·h)］來表征脫氫酶活性［3］。理論上講，所測得的脫氫酶活性應與出水中剩余的有機質成比例，即當測得的污泥脫氫酶活性高時，對應的出水COD應低，反之亦然。但試驗中這種對應關系出現(xiàn)了反差，其結果令人費解。由圖5看出，隨著反應溫度回升脫氫酶活性很快上升，在硝化反應恢復正常時達到相對穩(wěn)定值(2000年4月9日—5月27日)，平均為17.57μgTF/(mgMLSS·h)，相應地該階段出水COD達到了相對穩(wěn)定值，平均為135mg/L；根據(jù)參考文獻［1］，當硝化反應恢復后并體現(xiàn)出好氧段的反硝化功能時，出水COD又一次降至100mg/L以下，按理論分析脫氫酶活性應具有更高的值，但實際結果卻截然相反：脫氫酶活性很快下降，并于2000年7月6日—8月2日穩(wěn)定在較低的水平，平均為2.98μgTF/(mgMLSS·h)；在按照“缺氧1—好氧—缺氧2”方式運行后，再次測定的脫氫酶活性(2000年9月20日)值高達41.5μgTF/(mgMLSS·h)，而此時的出水由于外加碳源的影響而具有較高的值，因此單從以上脫氫酶活性與出水COD的對照結果來看，當溫度適合微生物的活動時，表現(xiàn)出污泥脫氫酶活性高、出水水質反而差的結果。筆者不認為測試方面存在問題，因為圖5中的數(shù)據(jù)是大量且穩(wěn)定的，因此其中的原因值得進一步探究。4污泥的顆粒分布弓旨聰SMSB經(jīng)R仇在運行過程中絞，污泥的顆粒狼分布發(fā)生了明輩顯的改變，該狀變化將對反應頑器中氧的傳遞上、污泥的沉降斯性能及膜過濾歌阻力等產(chǎn)生影撿響。貌試驗中污式泥顆粒分布的承測定是通過上念海理工大學開器發(fā)鍛的嚇FA誠M巨激光顆粒測量宮儀，利用光散濫射原理對不同飾范圍的顆粒進膀行數(shù)據(jù)的采集光和處理。污泥傷顆粒累積分布濱和頻率分布分融別根據(jù)持式僅(2樂)墓、鋤(3拋)爆確定：瓶式中恨偉D瀉——別顆粒直徑井，舒μ貧m爭伍搞x礎、秧n榴—作—柄參數(shù)爪單圖鵲6顧列舉了試驗運耍行初叔期知(199怨9佳年艦9法月駐2岔4次日悶)嗓和末饑期捎(200廢0元年昨9金月藝1祖3州日魚)獸的污泥顆粒分誠布情況，不同左運行階段的平總均粒徑比較如等圖臨7犁所示背。主角由槍圖群6華可知，污泥顆散粒分布在較寬列的范圍；由右圖胸7莖可見蘆，樹SMSB棉R禮運行之前的平社均污泥粒徑紹為孟133.1摸8辨μ兵m執(zhí)，系統(tǒng)運行后懇污泥顆粒呈下絞降趨勢，最終婆穩(wěn)定哭在啦35.2闊8昌～篇37.7使3念μ租m簽。該結果與其大他揚MB天R獅的研究結果相鎮(zhèn)似哈［琴4習、松5徒］職。污泥顆粒變原小的原因主要穩(wěn)是由于泥齡太狗長引起的。丹由于試驗驕條件所限未能乒考察污泥顆粒忙分布的變化對刊其他因辛素防(蜻如污泥的沉降減性初等嫂)樓的影響。環(huán)5遭污泥生長狀鉗態(tài)的變化缺參考文獻旬［綱1縮］曾報道了污馳泥特性的變化示會影響上清快液瀉CO票D客的測定，一方勾面由于泥齡太拋長導致代謝產(chǎn)遙物的積累；另淹一方面由于受勻低溫和高負荷受的影響，使污孤泥表現(xiàn)出分散抗生長的特點，女從而導致游離脫細菌增多。污北泥特性的這種派變化可通過測腦試上清液濁度棕和鏡檢上清維液址(霉污泥經(jīng)濾紙過場濾所得濾粥液抵)控中的游離細菌志來說明，濁度紅的測試結果如導表牌1捧所示。誼憶表殲1頁膜出水和上絨清液濁度的變枕化單日期逮膜出水濁度刺上清液濁度奶日期氧膜出水濁度廊上清液濁度代1999-1撲2-02礙1.02句51.4委2000-0慌4-09喇0.98鍛23.8摸2000-0逗4-05出1.05漢31按2000-0善5-08勉0.77較16.5鎖2000-0去4-06虜0.86犧19.3點2000-0污5-16注0.55聾11階2000-0襯4-07扒0.91趁22.7耽2000-0迷7-23滑1暑56.2例2000-0番4-08唐0.96到19.3唱

表

憑

都標在摧SMSB隸R掙試驗之前龍按哀SB壘R瑞法馴化污泥時硬，發(fā)現(xiàn)污泥的例絮凝性非常好鞋，上清液濁度獄很低；踢在犁SMSB訓R膏運行初期也未洲觀察到上清液扁有明顯變化，無而一個多月后斗上清液逐漸變勉得渾濁。這種昨變化一方面來漁自代謝產(chǎn)物的嶼積累，另一方招面也與溫度不夕斷下降有關；予當反應溫度回謙升后污泥的絮車凝性好扒轉謠(200蠢0沈年執(zhí)4百月高5割日算—柳5昨月儲1乞6遙日滋)幫，所測濁度值途明顯減小，但尖還有濁度肌＞藏10NT忍U右的情況并保持脂相對穩(wěn)定，這汽反映出代謝產(chǎn)遙物的積累達到救穩(wěn)定；而當負配荷再次提高后祖，上清液濁度伯又一次升高，佳這是由于毒性濁刺激使污泥再鞭次表現(xiàn)出分散貨生長的特點。幕試驗過程中膜預出水濁度進＜貪1.0NT列U外，充分說明了簽膜分離對保證他出水水質起到否了關鍵作用。言6

上惑結論溝暈臟爛霜①草SMSB拒R然在泥齡董為罵600適d糞的運行條件下疊污泥產(chǎn)量少，守體現(xiàn)出延時曝昏氣的特征，平泰均污泥負荷廁＜堡0.102繪kgCOD/別(kgMLS蓬S·d舌)敏。綱艷京私②繞經(jīng)過長期運行衫，當污泥濃度訪＞班6518搖mg/樂L腳時其沉降性能責變差，但以膜醫(yī)實現(xiàn)泥水分離猾可以保證出水河不受污泥沉降貝性能的影響乳。彎③戶VSS/SS任(示比活量性齒)侄總體表現(xiàn)出較冶弱的下降趨勢窄，但污泥脫氫拒酶活性的變化猾與出啊水遵CO浪D潔的對應關系卻頸表現(xiàn)出反差。章胡歉④鄉(xiāng)經(jīng)過長期的運灣行，污泥顆粒脫平均粒徑錘從滴10襖0沙多產(chǎn)μ冷m削降勻至葛3會0該多首μ縫m昏，并在低溫和蔽高負荷的情況荒下表現(xiàn)出分散琴生長的特點，俗從而使上清液憐濁度們和沃CO即D協(xié)升高司。至參考文獻：擊稿［徹1累］換技李春杰，耿琰治，周琪，哲等項.SMSB距R它去除焦化廢水線中有機物和氮障的特性多［茄J膜］番.努中國給水排水范，邀200午1映，始17(5繭)