PH值对活性污泥沉降过程的影响

第33卷第4期 哈尔滨建筑大学学报 v。l33H。4 1竺!兰!星 ：：： ：!!：型!坚些兰!!!望竺竺竺呈竺堡!錾!兰!竺矍 垒坚；!竺! 文章编号：1006—6780(2000)04—0039一04 pH值对活性污泥沉降过程的影响 丁 峰，彭永臻，于德爽 (哈尔滨建筑大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150090) 摘要：试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明．沉降过程中混合液的pH值对sv％、svI的影响与活性污泥的类型相关。对于正常 状态的污泥、粘性膨胀污泥、低Do和低F／M的丝状菌膨胀污泥，pH值高(9o)比pH值低(3o)时沉降速度 慢。而低pH值引起的真菌型膨胀污泥．混合液的pH值高比低时的沉降速度快，且与废水的种类无关。在 pH值分别为9o，5．o，3o的混台液沉降试验中，低Do和低F／^i引起的丝状苗膨胀枵泥的sv％相差最 小。相应sVI的差值也最小{如啤酒废水的svI差值分别为12．6mL／g，14．2mL／g，化工废水的为95mL／g， lo．5mL／g)。正常状态污泥和低pH值引起的丝状真菌型膨胀污泥的sv％、svI差别开始依次增大。困过量 碳源存在引起的粘性膨胀污泥的sv％、svI相差最大(如以上两种废水樗泥的svl分别相差32tmL／E和 21．5mL／g之多)。在同样条件下啤酒废水略大于化工废水污泥的sv％、svI差值，但两者的变化趋势一致。 关键词：PH值；沉降曲线；影响；沉降比 中田分类号：x703文献标识码：A TheeffbctsofpHonactiVatedsludgesediment DINGFeng，PENGYong-zhen，YUDe-shu粕g scbool0fM呲坤咀1＆En“m枷entdEng愀^n＆Ha小inunivofCivilEn＆＆A"h．，HⅡrbln150090，ch；na Abstract：Theexpe—mentalresultsindicatedthateffects0fpHonSV％andSVIinmix￡ureliquid durir唱sedimentprocesBhavea directrelationshipwithBctivatedsludge‘ypes．Sedimentveloci‘yof highPHi8slowerthanthat0flowpHonnoⅡnal，viscousbuIking，lowDO＆lowF／Mnlamentous activatedsludge．But“isonthecontraryoffun舀bulkingactivatedsludgeduetoIowpHandthat hasnothingtodowilh3ewagetype8．Du^ngthesedimente。perimentwhic|lpHvalueofmi】(tureliq— uidis9．0，5．0，3．0respectively，IheminimumSV％difkrenceis90tinnlamentousactivatedsludge thatcausedbyIowDO＆lowF／MandcorrespondiRgwithsVIdifferencetooIsuchas ofbeer sewage’8，12．6mL／g，14．2mL／g；chemicalsewage，9．5mL／g’10．5mL／gre8Pectively)，whichofnomal andfun舀bulki“gactivatedsludgeduetolowpHisbi鹊erinproperorder，themaximumSV％，SVI di腑renceisachievedinviscousbulki“gcausedbyexcessivec盯bonexisted(such鹊ofsVIdifference， 32．1mL／g，21．5mL／gofsew89e‘yPesmentionedabove)，aIldwhichofbeersewageisblggerthaIlIhat ofchemicaI’sslightlyatthe8ameconditions．Butthevariationtende“cyshows110difkrence． Keyw盯ds：pHvalue；sedimentcurve；eⅡect；sedimentratio pH值不仅直接影响着处理过程中活性污泥微生物的种类、数量及其生命活动、代谢方式和代谢产 物的类型、表面特性，是决定污泥微生态系的主要因素之一，而且与活性污泥的沉降特性和沉降过程 密切相关⋯。近年来的国内外研究表明12】：90％以上的污泥膨胀是由各种丝状菌的过量增殖引起的⋯。 反应器混合液的pH值对活性污泥絮凝、沉降特性和沉降过程的研究尚不多见”“，而这又是一个影响 活性污泥sV％、污泥指数sVl(sludgeVolumeIndex)测定、决定污泥沉降过程的一个重要因素。本文 收稿日期：1999—08—27 基盒珥目：国家自然科学基金赞助项目(59778024)及黑龙江省自然科学基金资助项日 作者简介：丁峰(1965一)，男，哈尔滨建筑大学博士生 万方数据 哈尔滨建筑大学学报 第33卷 就此进行了试验研究。 l试验设备和方法 试验分别用含有葡萄糖、蔗糖、果胶、蛋白质、酵母等成分的啤酒废水和主要含有乙酸、苯 酐、二元苯酸及偏苯三酸等有机酸类的化工废水为底物，采用间歇式反应器(sequencingBatchReac， tor，简称sBR)。总容积为38L，每次进水量为33．oL。啤酒废水的MLss约为1900mg／L，化工废水 的约为2000mg／L，试验中，通过改变反应时间、进水底物浓度、曝气量、营养液(NH；cI与KH：P0。 配制)含量、调节pH值(投加H：so。或NaoH)来控制反应器的有机负荷F／M、溶解氧DO浓度、营养 物比例、反应混合液的pH值，分别生成正常的活性污泥、低F／M、低Do、N与P不平衡、低pH 值弓【起的膨胀污泥，然后分别用H：so·或NaoH将反应结束时混合液的pH值分别调为3．o，5．o， 9 o，并使之同时沉降，分别测定其2h内的沉降曲线，以观察不同类型活性污泥在不同pH值混合液 中的沉降规律以及对sv％、svI值测定的影响大小。 2试验结果与分析 2．1正常状态的活性污泥 两种废水的进水coD都在800mg／L左右，反应时间为2．5h，空气流量保持o．6m3／h恒定，平 均污泥有机负荷约5．Ok只cOD／kgML5s·d，整个反应过程的D0都在2，0mg／L以上。按BOD5：N：P= 100：5：I添加营养物质。两种废水的进水pH值约7．o一7．5，在此条件下反应6周期阱后，两种废水 的出水coD皆在80”g／L以下，反应结束的污泥状态良好。将反应结束时的混合液pH值分别调至 9．o，5．o，3．o，同时沉降2h，测定的沉降曲线见图1。从图1可见，在整个沉降过程中，每种活性 污泥的沉降曲线总趋势一致、差别较小。啤酒废水的污泥在约40min、化工废水污泥在约20min已进 人压缩区。同时还可以看到，两种污泥沉降过程中，pH值越高时沉降越缓慢，pH值越低时的沉降速 度越快。根据定义，在沉降30min时，沉降过程 pH值为3．o，9．o时啤酒废水污泥的sv％最大相 差3％，svl值相差15．8mL／z，而化工废水污泥 sv％相差3，2％，sVI相差16．0mL／g。这主要是 由于活性污泥菌胶团外存在部分胞外粘性聚合物， 主要包括多糖(POIysacehridesJ、蛋白质(Protejn)、 核酸(DNA，RNA)或脂类(grease)，pH值较低时其 相对粘度较低，在絮凝后的沉降速度越快所致。 2．2粘性膨胀污泥 两种废水进水cOD变为1500mg／L，BODs：N： P≥20：l：0．2，反应时间为1．5h，每个周期结束， 排放部分剩余污泥，使MLss基本不变。进行18 E 目 魁 握 世 蛙 周期后，出现了严重的粘性污泥膨胀，镜检发现是 。“． 很少量丝状菌和非丝状菌的结合水含量高造成的。 图1不同pII值条件下正常活性污泥的沉降曲线 原因在于过量的碳源存在，但N、P缺乏，微生物不能充分利用而将其转变成多聚糖类胞外高度亲冰 型化合物，其能保持的结合水高达380％。造成污泥的比重减轻，形成粘性膨胀。 取第18周期结束时的活性污泥进行如上试验，结果见图2。由图2中可见，混合液中的pH值 对粘性膨胀污泥的沉降过程影响很大。并且，两种废水混合液的pH值越低，沉降越快。pH值为9．o 和3．o，啤酒废水污泥的sv％相差6．1％之多，svI相差约32．1mL／g。化工废水的sV％相差4．3， svI相差约21．5mL／g。这主要是因为，胞外多聚糖类物质的相对粘度与pH值的一般关系“1，见图 3。从图3中可见，pH值降低，活性污泥中多聚糖胞外物质的相对粘度降低，沉降速度加快，使两 种废水的活性污泥在低pH值时沉降性能变好。 万方数据 第4期 丁峰等：pH值对活性污泥沉降过程的影响 41 2．3低有机负荷F／M。低溶解氧DO产生的丝状菌类膨胀污泥 进水cOD仍为800mg／L，曝气量为0．6m3／h，两个反应器的反应时间延长为5h。形成了对 sBR法而言相对低的有机负荷(约2．5kgcOD／kgMIJss·d)。运行12周期后，两种废水的污泥都出现 了低F／M型丝状菌型膨胀。将两个反应器中正常状态的活性污泥的曝气量降为o．3m，／h后，测得每 个反应周期内的Do多在o．3一o．5mg／L左右，约12周期后，两种废水的活性污泥中低Do型丝状菌 已占优势，将以上两种类型的膨胀活性污泥在不同pH值条件下进行沉降试验，得到的结果见图4。由 图4可以看出，低DO引起的膨胀污泥较低F／ M的沉降初始速度快。在pH值为9．o时，两种 类型的丝状菌膨胀污泥沉降较慢。而出值为较 低的5．0，a．0时，污泥的沉降性能稍好，但 pH值为9．O和3．0的sv％相差较小。低DO时 啤酒废水和化工废水的sv％差值分别为2．7， 1．9，而低F／M时的sv％差值则分别为2．4， 2．1，相应svI值差别也不大。这主要是低F／M 运行的膨胀污泥中主要含有微丝菌、0041型、 0092型等丝状菌，而低DO引起的膨胀污泥中 丝状菌以170l型，浮游球衣菌、021N型为 主，初始沉降速度的差别可能是两种膨胀污泥 中所包含的丝状菌类型和数量不同引起的。在 略碱性及中性的混合液中，丝状菌和多数生存 的絮状菌都有较好的活性，污泥颗粒问丝状菌 的支撑、桥连作用明显，沉降性能较差。而pH 值较小(3．o)时，多数丝状菌活性受到抑制，甚 至个别的弯曲、缠绕成颗粒状，而使污泥的沉 降速度加快。 2．4低pH值引起的丝状真菌性膨胀污泥 试验中将两种废水的进水pH值调至5．5， 其它条件同前，运行25周期后，啤酒废水的污 日 目 型 _退 世 嬉 —●一pH值=9o(啤酒) +pH值=3．o(啤酒) —c}pH值=5．o(化工) +州值=5o(啤酒 十pH值=90(化工 —凸广_pH值=3o(化工 O 20 40 60 80 lOO 120 I／⋯ 图2不同pH值条件下粘性膨胀彳亏泥的沉降曲线 2·2 20 斟l-8 巷16 曩 1_4 J·2 1．0 图3 pH值与多聚糖类相对粘度关系 泥出现了明显的颗粒状污泥膨胀。镜显发现颗粒状膨胀枵泥是由丝状菌缠绕菌胶团块形成，周围发 现大量的粗丝体是丝状真菌的特征。化工废水污泥因底物分解特点，反应过程低pH值时段短，作 用不明显。pH值降至5．o，运行至76周期后，才出现膨胀的趋势。分别将25周期末的啤酒废水污 0 20 40 60 80 100 120 I／mln 田4在不同pH值条件下低Do．低F／M丝状菌膨胀污泥的沉降曲线 ∞如∞伯∞蚰们∞∞m o 糍㈣矧器耀跹鼢融融搿黜嬲低低低低低低低低低低低低 O O 0 O 0 0 O O 0 0 0 O 9 5 3 9 5 3 9 5 3 9 5 3值值值值值值值值值值值值_吾曲呻吨_吾_吾晰吣蝴咖哺晰}}{}}{÷÷÷童 ∞如蚰∞∞如∞如∞m 0 EE＼越墟进蛙 万方数据 42 哈尔滨建筑大学学报 泥和76周期末的化工废水污泥进行 试验，结果见图5。从图5中看到， pH值较低时(3．O，5．0)两种污泥的 沉降速率较小，而pH值高(如9．o) 时的沉降速率提高。原因可能是混合 液pH值较低时。适于低pH值占优 势的真菌类丝状菌活性较好，不易沉 降，而在较高的pH值环境，这些真 菌活性抑制，甚至死亡。丝体弯曲或 缠绕，沉降速率加快。 第33卷 值=5O(啤酒 值=90(化工 值=3O(化工 O 20 40 60 80 100 120 f／min 图5不同pH值时丝状真菌性膨胀荇泥的沉降曲线 综台以上结果，不同类型的活性 污泥在试验pH值范围内(3，o～9．o)测定的sV％和sVI最大差值见表l。表中“+”表示pH=9．o时的 sV％大于pH=3．o时的sV％值，“一”则表示相反的情况。 3结论 表1 sv％．sⅥ差值统计 1．沉降过程中混合液的pH值对sv％、sv【的影响与活性污泥的状态相关，对于正常状态的污 泥、粘性膨胀污泥、低Do和低F／M的丝状菌膨胀污泥，pH值高(9．o)比pH值低(3．o)时沉降速度 慢。而低pH值引起的真菌型膨胀污泥，混合液的pH值高比低时的沉降速度快。且与废水的种类 (啤酒废水或化工废水)无关。 2．在pH值分别为9．o，5．o，3．o的混合液沉降试验中，低DO和低F／M引起的丝状菌膨胀污 泥的sv％、svI相差最小，相应svI的差值也最小(如啤酒废水的sVI差值分别为12．6mL79，14．2 mL／g；化工废水的为9．5mL／g，10．5mL／g)。正常状态污泥和低pH值引起的丝状真菌型膨胀污泥 的sv％、svI差值开始依次增大。而因过量碳源存在引起的粘性膨胀污泥的sV％相差最大(如以上 两种废水污泥的svI差值分别为32．1mL／g和21．5mL／g之多。 3．在试验的五种类型的活性污泥中，两种废水活性污泥sv％、svI差值的变化趋势一致。但啤 酒废水比化工废水的活性污泥的sv％、svI差值略大。 4．综合上述，准确测定某种废水活性污泥的sv％、svI时，应考虑混合液的pH值。 参考文献： 【l】姚毅．活性污泥的表面特性与其沉降脱水性能的关系【J】．中国给水排水．1996，12(1)：22～26． f2]田口广著．孙玉修译．活性污泥膨胀与控制对策fM】．北京：中国建筑工业出J扳社，1981． 『3】王凯军．活性枵泥的机理与控制【M】．北京：中国环境科学出版社，1992 【4】ROBERTMCOWAN1NANcYcLOVEAcIivated91udge8ndother神robic9u8pe“dedcuhufeproce8sesⅢ．wa“￡nvImⅡ R“，1995，67(4)：433—450 I 5】KN00Ps KUNsTs．ITllluenceoftemper甜ll砷andsludgeloadj”gonacdvatedsludgeseclli“g，e8Pe。iallyonMI cROTHRJxPARVI—cELLAfJ】wat．Sci．nch．1998，37(4—5)：27—35． [6】H0wARlHR． Phy】ogenetica舢8ⅢcntofnvemaⅡ陀nlou8bacteriai帅hIed‰打lb11lki“g8ctiⅦtedsludges【J1． wat．sciTech．．1998，37(4—5)：303—306． ∞如∞∞∞如加如加m o oo＼拦避盘器 万方数据 PH值对活性污泥沉降过程的影响 作者： 丁峰， 彭永臻， 于德爽 作者单位： 哈尔滨建筑大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨 150090 刊名： 哈尔滨建筑大学学报 英文刊名： JOURNAL OF HARBIN UNIVERSITY OF CIVLL ENGINEERING AND ARCHITECTURE 年，卷(期)： 2000,33(4) 被引用次数： 6次 参考文献(6条) 1.HOWARTH R Phylogenetic assessment of five filamentous bacteria isolated from bulking activated sludges[外文期刊] 1998(4/5) 2.KNOOP S;KUNST S Influence of temperature and sludge 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