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污泥膨胀是困扰活性污泥法污水处理工艺的主要问题之一。其包括丝状菌污泥膨胀和粘性膨胀(非丝状菌膨胀)。关于丝状菌污泥膨胀的原因、机理及预防控制的研究已取得大量成果。而针对粘性膨胀的相应研究却较为滞后。对于粘性膨胀发生原因,污泥特性及预防控制还缺乏深入的研究报道和统一的结论。 本试验采用乙酸钠为唯一碳源的人工配水,在有效容积为12L的SBR反应器中,重点研究了不同曝气量以及营养物质(氮和磷)缺乏两方面因素对污泥沉降性的影响,考察了这些因素引发的粘性膨胀污泥形态、表面特性及污染物转化去除规律,并研究了粘性膨胀污泥的工艺控制方法。 研究发现曝气量对污泥沉降性有显著影响,在曝气量为20L·h-1和40L·h-1时污泥沉降性良好,曝气量为80L·h-1时系统出现轻微粘性膨胀,SVI值上升到280mL·g-1,曝气量在160L·h-1时则发生严重的污泥粘性膨胀,SVI值超过570mL·g-1。高曝气量引发的粘性膨胀污泥粒径细小,污泥混合液粘度显著升高但活性良好,无污泥解体或针状污泥现象出现。粘性膨胀发生过程中污泥胞外聚合物含量逐渐减少,蛋白质和多糖含量分别减少了40%和20%,而且多糖开始下降时间相对滞后,导致多糖含量相对于蛋白质逐渐积累。粘性膨胀系统有机物降解和硝化性能良好,与未膨胀系统基本相同,但除磷效果恶化。高曝气量下粘性膨胀发生的原因在于: ①多糖含量相对蛋白质积累,污泥絮体亲水性增强; ②粘性膨胀污泥除磷效果恶化,聚磷菌数量及其胞内高密度物质含量减少,导致污泥整体密度下降; ③高曝气量在反应器中形成较强的水力剪切作用,同时污泥胞外聚合物含量减少,污泥絮体分散、粒径减小。 试验发现长期过量曝气引发的粘性膨胀,通过降低曝气量能有效抑制但不能彻底控制过量曝气引发的粘性膨胀。 在进水BOD5:N为100:2和BOD5:P为100:0.5时,SBR中都发生了污泥粘性膨胀,污泥混合液粘度均增加。缺氮系统SVI值最高达250mL·g-1,污泥胞外多糖含量增加了84%,蛋白质含量不变。其后由于氮源不足污泥活性降低,氮缺乏引发的粘性膨胀自行好转。缺磷SBR中SVI值达到369mL·g-1。进水磷缺乏对系统活性影响不大,反应器中絮体分散生长,粒径小,多糖和蛋白质含量分别增加了52%和21%。恢复缺磷系统进水磷含量后粘性膨胀得到抑制,经过80周期污泥沉降性彻底好转。氮或磷缺乏引发的粘性膨胀系统污染物去除效果良好。粘性膨胀发生过程中多糖与蛋白质的比值随污泥沉降性恶化而逐渐上升。分析认为胞外多糖的大量增加是粘性膨胀发生的主要原因。 高曝气量和营养物质缺乏引发的粘性膨胀污泥混合液粘度均与SVI值正相关,粘度变化幅度不大。污泥胞外多糖和蛋白质比值升高是粘性膨胀污泥的共同特性。