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纺织印染行业为我国的发展做了较大的贡献,废水排放总量在整个工业生产部门中占比较大,该废水有机物含有高、色度深、碱度高、毒性大,是一种较难处理的工业废水。近年来,印染废水的处理技术有较大发展,治理成效显著,但随着人们对环境质量的日益重视,废水处理稳定达标甚至进一步提标的需求愈发强烈。目前绝大多数印染污水厂都采用以生化系统为主的处理工艺,时常发生的污泥膨胀影响着处理效果的稳定性,而国内外针对纺织印染废水生化处理系统中污泥膨胀的研究却鲜有报道。 本文针对纺织印染废水生化处理系统中发生的污泥膨胀问题展开研究,旨在通过探究印染废水生化处理中污泥膨胀的成因,提出一套解决印染废水污泥膨胀调控方法,为生化系统的稳定运行提供保障措施。本研究在长期(3年)跟踪研究郑州某纺织印染园区污水厂生化系统运行的基础上,从微生物的形态特征、生理生态、群落结构三方面探究了污泥膨胀成因;将实际印染废水用于模拟小试研究,采用高通量测序、污泥表征及CCA分析等方法,进一步研究了污泥膨胀的关键因子和丝状菌间的关系;在内部优化调控研究基础上,采用外部强化措施,达到了控制污泥膨胀的预期目标。 纺织印染污水厂生化系统中引起污泥膨胀成因的研究结果表明:污泥膨胀受季节和昼夜温差影响较大,冬季污泥膨胀最严重,夏季最轻,而秋季污泥的SVI指数波动最大;在属水平上分析活性污泥中群落结构表明,引起污泥膨胀的丝状菌主要有Haliscomenobacter、Thiothrix、Leptothrix三个属。 模拟运行小试研究表明:实际印染废水污泥膨胀程度比模拟废水严重。在20℃条件下,原有污泥SVI为571.1ml/g时,以淀粉为主要基质的废水,SVI值都随着负荷的增加而降低,当其进水负荷提高至1.08gBOD/(L·d)时,SVI平均值降低至469.0ml/g;以污水厂水解酸化出水和原水为基质的好氧进水,SVI随着负荷的升高而增加,但以原水为基质的活性污泥SVI值增长幅度相对较大,当原水进水负荷提高至0.72gBOD/(L·d)时,SVI平均值飙升至1140.1ml/g。当溶解氧浓度处于较高值时(4mg/L以上),SVI值降低,此条件下温度对丝状菌的影响不显著,但曝气量剧增,经济不可行。由CCA分析可知,温度与Haliscomenobacter、DO与Zoogloea以及进水负荷与Hyphomonas有较好的相关性,而Hyphomicrob ium、Thiothrix与环境因子相关性小,该结果表明了多种丝状菌受环境因子影响此消彼长,协同维持“丝状菌家族”在菌胶团中的稳定分布。此外,序批式强化运行研究表明:污泥膨胀较为严重情况时,单纯间歇运行方式难以较好的控制污泥膨胀。 以Fe与活性炭合成的FC氧化物对污泥膨胀有较好的控制作用,对比三种粒径,FC-200(粒径在250-200目之间)性价比较佳,其投加量在0.1%时,SVI值在1min内可从474.2ml/g降至200ml/g以下。该药剂可能的主要作用原理是微小的弱磁性颗粒被吸附在菌胶团表面和嵌在丝状菌体之间,通过相互间的磁力吸引和自身重力的作用使污泥集聚、压缩沉降,实现改善污泥沉降性能的目的。与此同时,超声法控制污泥膨胀也取得了较好的效果,但受频率、污泥性状、能量密度、作用时间等多因素的影响,将限制其大规模应用。 综合上述,对于长期发生污泥膨胀的生化系统中多种不同生理特征的丝状菌在污泥絮体中构建了较为稳定的生态系统,加之水质变化等因素导致的混合型污泥膨胀,使得污泥膨胀的成因错综复杂。在内部优化调控方面,高溶解氧更有利于降低SVI值。FC氧化物和超声波对污泥膨胀都有较好的控制效果,具有广谱性、高效性和廉价性。此外,该两种方法由于都是物理法而更加安全可靠。但超声波由于影响因素较多,应用有局限性。