污泥活性抑制和污泥上浮的檢測及控制

污泥活性抑制和污泥上浮的檢測及控制

論文作者：丁峰1徐學(xué)清1彭永臻2王淑瑩2高春梯2摘要引起污泥活性抑制和污泥上浮的原因在進水水質(zhì)方面有：過量表面活性物質(zhì)和類脂化合物，過低或過高的pH值沖擊，堿度過高，水溫過熱，酚及其衍生物、醇、醛、某些有機酸、硫化物、重金屬及鹵化物等致毒性底物的流入；工藝運行方面的原因有：過量曝氣，污泥缺氧反硝化，污泥回流量過大，池底積泥腐化以及機械應(yīng)力等，還有起沫絲狀菌的過量生長產(chǎn)生的泡沫和浮渣?？刂苹钚晕勰嗌细〉闹饕胧┯校赫{(diào)節(jié)曝氣劑的DO、pH值，采用均質(zhì)調(diào)節(jié)池并控制其液位，合理投加營養(yǎng)鹽等。

關(guān)鍵詞廢水處理活性污泥污泥上浮沖擊致毒控制

引言

在采用活性污泥法處理廢水的運行過程中，有多種原因可引起曝氣池活性污泥的活性受到抑制而導(dǎo)致微生物性質(zhì)和類群的改變、有機底物的去除率下降。有些微生物的過量增長會形成泡沫或浮渣，運行時機械應(yīng)力、挾裹氣泡等均會使活性污泥的比重降低而上浮飄走，不僅增加了出水中的懸浮固體量，而且會大大降低生物反應(yīng)系統(tǒng)中活性污泥的活性和數(shù)量。本文在閱讀大量國內(nèi)外文獻基礎(chǔ)上，對導(dǎo)致活性污泥活性抑制與上浮的原因、檢測分析方法和控制技術(shù)進行了討論。

1引起活性污泥上浮的主要因素

進水水質(zhì)

過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物

這類物質(zhì)可以影響細胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性和通透性，使細胞的某些必要成分流失而導(dǎo)致微生物生長停滯和死亡。當曝氣池進水中含有大量這類物質(zhì)時，會產(chǎn)生大量泡沫，這些氣泡很容易附聚在菌膠團上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當進水含油脂量過高時，經(jīng)過曝氣與混合，油脂會附聚在菌膠團表面，使細菌缺氧死亡，導(dǎo)致比重降低而上浮[1-3]。

pH值沖擊

過高或過低的pH值會影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細胞質(zhì)和細胞壁里酶的催化作用以及微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。當連續(xù)流曝氣反應(yīng)池內(nèi)pH＜或pH＞時，多數(shù)情況下活性污泥中微生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致發(fā)生污泥上浮。用SBR法處理啤酒廢水和化工廢水的實驗結(jié)果表明：當進水pH值為－和－時，pH值越低，污泥活性受抑制越嚴重，上浮污泥量越多?？刂频蚿H值的反應(yīng)周期內(nèi)pH值不變，兩種廢水的活性污泥在pH≤時就開始出現(xiàn)污泥上浮[5-6]。另一方面，隨著pH值的增加，由于胞外聚合物的電離官能團增加，活性污泥絮凝作用增加，但當pH值超過一定范圍后，絮凝作用下降?？梢姡@時的電排斥作用增加，也會造成活性污泥脫絮和上浮。

鹽含量的影響

對進水的pH值調(diào)整不能消除堿度對活性污泥的影響。對堿性進水調(diào)pH值，雖然中和了堿性物質(zhì)，但產(chǎn)生了鹽。鹽溶液濃度不同其滲透壓也不同，滲透壓是影響微生物生存的重要因素之一。如微生物所處的溶液滲透壓發(fā)生突變，就會導(dǎo)致細胞死亡。

水溫過熱

組成活性污泥的微生物適合的溫度范圍一般為15－35℃，超過45℃時會使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮。另外，KlausKriebitzsch等在用SBR工藝測定溫度對細胞內(nèi)酶活性影響的試驗中也發(fā)現(xiàn)，溫度在20、30和40℃時酶活性較好，大于50℃之后，酶的活性明顯下降。

致毒性底物

對好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量過高的COD、有機物、硫化物、重金屬及鹵化物。高底物濃度可與細胞酶活動中心形成穩(wěn)定的化合物，導(dǎo)致基質(zhì)不能接近，無法被降解，甚至使細胞中毒死亡。重金屬離子進人細胞后主要與酶或蛋白質(zhì)上的-SH基結(jié)合而使之失活或變性。微量的重金屬離子還能在細胞內(nèi)不斷積累最終對微生物發(fā)生毒害作用。鹵化物最常見的是碘和氯，碘不可逆地與菌體蛋白質(zhì)的酪氨酸結(jié)合，生成二碘酪氨酸，使菌體失活。氯與水合成次氯酸，其分解產(chǎn)生強氧化劑。而且廢水中有機物的突變，使原被馴化好的并能降解有機毒物的微生物減少或消失。

工藝運行

過量曝氣

微生物處于饑餓狀態(tài)而引起自身氧化進人衰老期，池中溶解氧濃度上升；或者由于污泥活性差，曝氣葉輪線速度過高，供氧過多?？傊?，DO上升，短期內(nèi)污泥活性可能很好，因為新陳代謝快，有機物分解也快，但時間一久，污泥被打得又輕又碎，象霧花片似的飄滿沉淀池表面，隨水流走。這種污泥色淺，活性差，耗氧速率下降，污泥體積和污泥指數(shù)增高，處理效果明顯降低。

缺氧引起的污泥上浮

污泥呈灰色，若缺氧過久則呈黑色，并常帶有小氣泡。

反硝化引起的污泥上浮

當廢水中有機氨化合物含量高或氨氮高時，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為NO3-，如二沉池積泥或停留時間過長，NO3-還原產(chǎn)生的N2會被活性污泥絮凝體所吸附，使得活性污泥上浮。

回流量太大引起的污泥上浮

回流量突增，會使氣水分離不徹底，曝氣池中的氣泡帶到沉淀區(qū)上浮，這種污泥呈顆粒狀，顏色不變，上翻的方向是從導(dǎo)流區(qū)壁直向沉淀區(qū)壁成湍流翻動。

二沉池池底積泥引起的污泥上浮

如果二沉池底泥發(fā)酵，產(chǎn)生的CO2和H2也會附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥腐化產(chǎn)生CH4、H2S后卜浮，首先是一個個小氣泡逸出水面，緊接著有黑色污泥上浮。

活性污泥絲狀菌過量生長及其控制產(chǎn)生的污泥上浮

溫度與負荷

微絲菌的最佳生長條件是溫度在12－15℃，污泥負荷小于/。它的天然疏水性會引起活性污泥的脫水性差，最高為490mL/g。在溫度高于20℃后、即使污泥負荷是/(kg·d)，也不增值。它打碎成30－80μm的碎片，成浮渣形式而上浮。

表面活性物質(zhì)、類脂化合物及機械應(yīng)力作用

引起低負荷膨脹和污泥上浮的最頻繁的絲狀菌是：微絲菌、0092型、0041型。在進水中表面活性物質(zhì)和類脂化合物濃度的升高、接種和機械應(yīng)力也會引起放線菌的增長。Kappeleretal觀察到機械應(yīng)力損壞緊密的活性污泥絮凝體并導(dǎo)致微絲菌的過量增長。

過量投加絲狀菌抑制劑

在曝氣池流出槽中注人過氧化氫，數(shù)天后，絲狀菌就消失，SVI從580mL/g下降至178mL/g。且過氧化氫也有確保曝氣池DO和去除H2S臭味的效果。但若加人量太多會引起活性污泥的活性抑制及污泥上浮。

2活性污泥活性抑制與上浮的檢測方法

測定污泥的耗氧速率和ATP

測定活性污泥的耗氧速率，可判斷有無毒物流入、負荷條件和排泥平衡情況[10]。若同時測定三磷酸腺苦，還可以從處理機能方面對微生物量和活性度進行定量分析。根據(jù)等的研究表明，測定ATP含量和OUR是檢測生物量活性的可靠方法。

利用指示生物診斷活性污泥狀態(tài)和性能

用顯微鏡對活性污泥中的微生物進行鏡檢，其中的原生動物和后生動物相對比細菌個體大，在顯微鏡下易于觀察、鑒別和計數(shù)，且對外界環(huán)境條件的變化更為敏感，作為指示生物來診斷活性污泥的狀態(tài)和性能，在工程實踐中已有較廣泛應(yīng)用。這種指示作用概括于表1中。表1微型動物對活性污泥狀態(tài)和性能的指示作用微型動物鏡檢情況活性污泥狀態(tài)①鐘蟲、遁纖蟲、累枝蟲、聚縮蟲、獨縮蟲等固著型原聲動物和輪蟲等后生動物大量出現(xiàn)良好②微型動物種類高度多樣化，沒有占絕對優(yōu)勢數(shù)量的微生物①波豆蟲、尾波蟲、側(cè)滴蟲、屋滴蟲、豆形蟲、草履蟲等快速游泳型原生動物較多惡化②嚴重惡化時微型動物極少，或被一種占優(yōu)勢漫游蟲、斜葉蟲、管葉蟲等慢速游泳型或匍匐行進的原生動物較多惡化→良好可觀察到微型動物，但個體數(shù)比正常污泥害臊，蠕動纖毛類叫少。球衣菌、絲硫菌、微絲菌、放線菌大量出現(xiàn)膨脹、泡沫和浮渣變形蟲和簡便蟲等肉足類原生動物的個數(shù)在混合液中出現(xiàn)104個/mL分散、解體新態(tài)蟲、扭頭蟲、草履蟲出現(xiàn)較多溶解氧不足輪蟲和變形蟲大量出現(xiàn)曝氣過剩

3控制污泥上浮的技術(shù)措施

①穩(wěn)定曝氣池進水水質(zhì)的最可行、最經(jīng)濟的方法是終水回流，用以稀釋、調(diào)節(jié)曝氣池進水中的有機物濃度，使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，終水回流的先決條件是污水處理廠的處理能力必須大于實際進水量。

②污水處理廠應(yīng)考慮設(shè)有較大容積的調(diào)節(jié)池并控制好均質(zhì)池液位。因高液位會使均質(zhì)池的水量緩沖能力下降，甚至喪失；而低液位運行不僅均質(zhì)效果差，且易使油和均質(zhì)池底的雜質(zhì)進人曝氣池，造成活性污泥受沖擊而上浮。液位宜控制在50％－70％。

③合理投加營養(yǎng)鹽。由于工業(yè)廢水中營養(yǎng)比例失調(diào)，常常碳源充分而氮、磷等營養(yǎng)物不足，因此處理工業(yè)廢水時須另外補加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，但投加量不宜過量。

④曝氣池人口設(shè)中和池及由堿池、酸池、pH檢測儀、pH自動調(diào)節(jié)閥等組成的pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使曝氣池進水的pH值控制在要求范圍內(nèi)。

⑤采用純氧曝氣。從西德引進的純氧曝氣裝置，投產(chǎn)5a以來從未出現(xiàn)污泥上浮。

⑥污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝氣量，減少進水量并清除死污泥。

⑦活性污泥的微生物組成主要依賴于廢水成分、流動形式、運行條件和適宜的設(shè)計。由于在實際處理過程中幾乎難以控制廢水成分，因此對運行條件和反應(yīng)器設(shè)計進行優(yōu)化選擇至關(guān)重要。

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