活性污泥系統(tǒng)異常問題對策
水處理技術:由于工藝控制不當，進水水質變化以及環(huán)境因素變化等原因會導致污泥膨脹、生物相異常、污泥上浮、生物泡沫出現(xiàn)等生物異，F(xiàn)象，這些問題如不立即解決，最終都會導致出水質量的降低。
1.污泥膨脹及其控制
污泥膨脹是活性污泥常見的一種異，F(xiàn)象，系指活性污泥由于某種因素的改變，產生沉降性能惡化，不能在二沉池內進行正常的泥水分離，污泥隨出水流失。發(fā)生污泥膨脹以后，流出的污泥會使出水SS超標，如不立即采取控制措施，污泥繼續(xù)流失會使曝氣池的微生物量銳減，不能滿足分解污染物的需要，從而最終導致出水BOD5也超標。活性污泥的SVI值在100左右時，其沉降性能最佳，當SVI超過150時，預示著活性污泥即將或已經處于膨脹狀態(tài)，應立即予以重視。在沉降試驗中，如發(fā)現(xiàn)區(qū)域沉降速度低于0.6m/h，也應引起重視。在活性污泥鏡檢中，如發(fā)現(xiàn)絲狀菌的豐度逐漸增大，至（d）級時，應予以重視，至（e）級時，污泥處于膨脹狀態(tài)。絲狀菌豐度至（f）級，說明污泥處于嚴重膨脹狀態(tài)。
污泥膨脹總體上分為兩大類：絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。前者系活性污泥續(xù)絮體中的絲狀菌過度繁殖，導致的膨脹；后者系菌膠團細菌本身生理活動異常產生的膨脹。
（1）絲狀菌膨脹的存在條件及成因 正常的活性污泥中都含有一定量的絲狀菌，它是形成活性污泥絮體的骨架材料；钚晕勰嘀薪z狀菌數(shù)量太少或沒有，則形不成大的絮體，沉降性能不好；絲狀菌過度繁殖，則形成絲狀菌污泥膨脹。在正常的環(huán)境中，菌膠團的生長速率大于絲狀菌，不會出現(xiàn)絲狀菌過度繁殖；如果環(huán)境條件發(fā)生變化，絲狀菌由于其表面積較大，抵抗環(huán)境變化的能力比菌膠團細菌強，其數(shù)量超過菌膠團細菌，從而過度繁殖導致絲狀菌污泥膨脹。引起環(huán)境條件變化的因素有以下幾個方面：
1) 進水中有機物質太少，導致微生物食料不足；
2) 進水中氮、磷營養(yǎng)物質不足；
3) pH值太低，不利于細菌生長；
4) 曝氣池內F/M太低，微生物食料不足；
5) 混合液內溶解氧DO太低，不能滿足需要；
6) 進水水質或水量波動太大，對微生物造成沖擊。
出現(xiàn)以上情況之一，均可為絲狀菌過度繁殖提供必要條件，導致絲狀菌污泥膨脹。另外，絲狀菌大量繁殖的適宜溫度在25～30℃，因而夏季益發(fā)生絲狀菌污泥膨脹。以上所述的絲狀菌指球衣菌，當入流污水“腐化”、產生出較多的H2S（超過1～2mg/L）時，還會導致絲狀菌硫磺細菌（絲硫菌）的過量繁殖，導致絲硫菌污泥膨脹。
（2）非絲狀菌膨脹的存在條件及成因 非絲狀菌膨脹系由于菌膠團細菌生理活動異常，導致活性污泥沉降性能的惡化。這類污泥膨脹又可分二種，一種是由于進水口含有大量的溶解性的有機物，使污泥負荷F/M太高，而進水中又缺乏足夠的氧、磷等營養(yǎng)物質，或者混合液內溶解氧不足。高F/M時，細菌會很快把大量的有機物吸入體內，而由于缺乏氮、磷或DO不足，又不能在體內進行正常的分解代謝。此時，細菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質。這些物質由于分子式中含有很多氫氧基而具有較強的親水性，使活性污泥的結合水高達400%（正常污泥結合水為100%左右），呈粘性的凝膠狀，使活性污泥在二沉池內無法進行有效的泥水分離及濃縮。這種污泥膨脹有時稱為粘性膨脹。
另一種絲狀菌膨脹是進水中含有較多的毒性物質，導致活性污泥中毒，使細菌不能分泌出足夠量的粘性物質，形不成絮體，從而也無法在二沉池內進行泥水分離。這種污泥膨脹稱為低粘性膨脹或污泥的離散增長。
（3）污泥膨脹的控制措施 污泥膨脹控制措施大體可分成三大類，一類是臨時控制措施，另一類是工藝運行調節(jié)控制措施，第三類是永久性控制措施。
臨時控制措施主要用于控制由于臨時原因造成的污泥膨脹，防止污泥流失，導致SS超標。臨時控制措施包括污泥助沉法和滅菌法二類。污泥助沉法系指向發(fā)生膨脹的污泥中加入助凝劑，增大活性污泥的密度，使之在二沉池內易于分離。常用的助凝劑有聚合氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚丙烯酰胺等有機高分子絮凝劑。有的小處理廠還加粘土或硅藻土作為助凝劑。助凝劑投加量不可太多，否則易破壞細菌的生物活性，降低處理效果。FeCl3常用的投加量為5～10mg/L。滅菌法系指向發(fā)生膨脹的污泥中投加化學藥劑，殺滅或抑制絲狀菌，從而達到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。常用的滅菌劑有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等種類。由于大部分處理廠都設有出水加氯消毒系統(tǒng)，因而加氯量控制絲狀菌污泥膨脹成為最普遍的一種方法。具體操作步驟如下：
1)運行實踐及歷史數(shù)據積累，確定一個臨界SVI值。當污泥指數(shù)低于該臨界值時，不影響二沉池的泥水分離及出水水質。該臨界值為最大允許污泥指數(shù)SVIm。
2)持續(xù)測定SVI超過SVIm的次數(shù)和程度，決定是否采取控制措施。
3)選擇最佳加氯點。首先應考慮到氯能在污泥中充分均勻混合，并盡快與絲狀菌接觸。其次盡量選擇有機物含量較低的部位做投加點，以便降低投藥量。因此，最佳加氯點是在回流污泥泵上，如果渠道上有攪拌設備，則投加點設在攪拌設備附近，如無攪拌設備，則宜設在回流泵附近。
4)氯量的計算。一般按系統(tǒng)內的污泥總量計算加氯量：
m=K·M
式中 K－－單位污泥每日加氯量，8～10kgkgCl2/(kg·d);
M－－系統(tǒng)活性污泥總量。
5）核算加氯點污泥中氯的濃度。氯是對微生物無選擇性的殺傷劑既能殺滅絲狀菌，也能殺傷菌膠團細菌。因此，應嚴格控制投加點氯的濃度。一般控制在35mg/L以下。
6）實際加氯過程中，應由小劑量逐漸進行，并隨時觀察SVI值及生物相。當發(fā)現(xiàn)SVI值低于SVIm或鏡檢觀察到絲狀菌菌絲溶液，應立即停止加氯。開始加氯量可取由（m=K·M）式計算出的加氯量的1/5，然后每日逐漸增大，一般需持續(xù)3倍泥齡長的時間能控制住。
最后需要強調，滅菌法適用于絲狀菌污泥膨脹，而助沉法一般用于非絲狀菌污泥膨脹。
工業(yè)運行調節(jié)控制措施用于運行控制不當產生的污泥膨脹。例如，由DO太低導致的污泥膨脹，可以增加供氧來解決；由于pH值太低導致的污泥膨脹，可以通過增加預曝氣來解決；由于氮磷等營養(yǎng)物質的缺乏導致的污泥膨脹，可以投加應用物質；由于低負荷導致的污泥膨脹，可以在不降低處理功能的前提下，適當提高F/M。另外，對混合液進行適當?shù)臄嚢，也有利于絲狀菌污泥膨脹的控制。
永久性控制措施系指對現(xiàn)有處理措施進行改造，或設計新廠時予以充分考慮，使污泥膨脹不發(fā)生，以防為主。常用的永久性措施是曝氣池前設生物選擇器。通過選擇器對微生物進行選擇培養(yǎng)，即在系統(tǒng)內只允許菌膠團細菌的增長繁殖，不允許絲狀菌大量繁殖。選擇器有三種：好氧選擇器、缺氧選擇器和厭氧選擇器。這些所謂的選擇器一般只是在曝氣池首端劃出一格進行攪拌，使污泥與污水充分混合接觸，污水在選擇器中的水力停留時間一般為5～30min， 常采用20min左右。好氧選擇器內需對污水進行曝氣充氧，使之處于好氧狀態(tài)，而缺氧選擇器和厭氧選擇器只攪拌不曝氣。好氧選擇器防止污泥膨脹的機理是提供一個DO充足，食料充足的高負荷區(qū)，讓菌膠團率先搶占有機物，不給絲狀菌過度繁殖的機會。在完全混合活性污泥工藝的曝氣池前段，設一個好氧選擇器，其控制污泥膨脹的效果是非常明顯的。缺氧選擇器與厭氧選擇器的設施和設備完全一樣，它們發(fā)揮什么樣的功能完全取決于活性污泥的泥齡。當泥齡較長時，會發(fā)生較完全的硝化，選擇器內會含有較多硝酸鹽，此時為缺氧選擇器。當泥齡較短時，選擇器內既無溶解氧，也無硝酸鹽，此時為厭氧選擇器。缺氧選擇器控制污泥膨脹的原理，是絕大部分菌膠團細菌能利用選擇器內硝酸鹽中的化合態(tài)氧作氧源，進行生物繁殖，而絲狀菌（球衣菌）沒有這個功能，因而在選擇器內受到抑制，增殖落后于菌膠團細菌，大大降低了絲狀菌膨脹發(fā)生的可能。厭氧選擇器控制污泥膨脹的原理是，絕大部分種類的絲狀菌（球衣菌）都是絕對好氧，在絕對厭氧狀態(tài)下將受到抑制。而絕大部分的菌膠團細菌為兼性菌。在厭氧狀態(tài)下將進行厭氧代謝，繼續(xù)增殖。但是，厭氧選擇器的設置，會導致產生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因為菌膠團細菌厭氧代謝會產生硫化氫，從而為絲狀菌的繁殖提供條件。因此，厭氧選擇器的水力停留時間不宜太長。將現(xiàn)有傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)稍加改造成一些變形工藝，如吸附工藝，逐點進水工藝等形式，也能有效地防止污泥膨脹地發(fā)生。另外，近年來出現(xiàn)的一些新工藝，如A2-O、A-B、SBR等工藝也能有效地防止污泥膨脹。
2.生物泡沫及其控制
泡沫是活性污泥法處理廠中常見的運行現(xiàn)象。泡沫分為兩種，一種是化學泡沫，另一種是生物泡沫。化學泡沫是由于污水中的洗滌劑以及一些工業(yè)用表明活性物質在曝氣的攪拌和吹脫作用下形成的。在活性污泥培養(yǎng)初期，化學泡沫較多，有時在曝氣池表面會形成高達幾米的泡沫山。這主要是因為初期活性污泥尚未形成，所有產生泡沫的物質在曝氣作用下都形成了泡沫。隨著活性污泥的增多，大量洗滌劑或表面物質會被微生物吸收分解掉，泡沫也會逐漸消失。正常運行的活性污泥系統(tǒng)中，由于某種原因造成污泥大量流失，導致F/M劇增，也會產生化學泡沫。化學泡沫處理較容易，可以用水沖消泡，也可加消泡劑。較難處理的是生物泡沫，它是由稱作諾卡氏菌的一類絲狀菌形成的；瘜W泡沫呈乳白色，而生物泡沫呈褐色，可在曝氣池上堆積很高，并進入二沉池隨水流走，產生一系列衛(wèi)生問題。首先，生物泡沫蔓延至走道板上，使操作人員無法正常維護。另外，生物泡沫在冬天能結冰，清理起來異常困難。夏天生物泡沫會隨風飄蕩，形成不良氣味。目前，預防醫(yī)學還認為諾卡氏菌極有可能成為人類的病原菌。如果采用表明曝氣設備，生物泡沫還能組織正常的曝氣充氧，使混合液DO降低。生物泡沫還能隨排泥進入泥區(qū)，干擾濃縮池及消化池的運行。用水沖無法沖散生物泡沫，消泡劑作用也不大。有的處理廠曾嘗試用加氯解決，但收效不大，因為諾卡氏菌產生于活性污泥絮體內部。增大排泥，降低SRT，有時稍有效果，但不能從根本上解決問題。因為已發(fā)現(xiàn)諾卡氏菌有很多種，絕大部分的世代期長，而有的世代期僅2d，采用增大排泥方法，只能去除世代期長的那部分諾卡氏菌。綜上所述，生物泡沫控制的根本措施是從根源上入手，以防為主。
已經知道，諾卡氏菌是形成生物泡沫的主要原因。這種絲狀菌為樹枝狀絲體，其細胞中蠟質的類脂化合物含量可高達11%，細胞質和細胞壁中都含有大量類脂物質，具有極強的疏水性，密度較小。在曝氣作用下，菌絲體能伸出液面，形成泡沫。諾卡氏菌在溫度較高（＞20℃）、富油脂類物質的環(huán)境中易大量繁殖。因此，入流污水中含油及脂類物質較多的處理廠（入大量賓館飯店污水排入）或初沉池浮渣去除不徹底的處理廠易產生生物泡沫。在上述處理廠中，夏天又比冬天易產生生物泡沫。雖然諾卡氏菌世代期有長有短，但絕大部分都在9d以上，因而超低負荷的活性污泥系統(tǒng)中更易產生生物泡沫。
3.污泥上浮問題及其控制
污泥上浮廣義上泛指污泥在二沉池內上浮，但在運行管理中，專指由于污泥在二沉池內發(fā)生酸化或反硝化導致的污泥上浮。發(fā)生污泥上浮的污泥，本身不存在質量問題，其生物活性和沉降性能都很正常。當這些正常的污泥在二沉池內停留時間太長時，由于缺乏溶解氧而發(fā)生酸化，產生H2S氣體附在污泥絮體上，使其密度減小，造成污泥上浮。當系統(tǒng)的SRT較長，發(fā)生硝化以后，進入二沉池的混合液中會有大量的硝酸鹽，污泥在二沉池內由于缺乏溶解氧而發(fā)生反硝化，造成污泥上浮，大量流失，導致運行徹底失敗。
污泥上浮的控制措施，一是保持及時排泥，不使污泥在二沉池內停留時間太長，二是在曝氣池末端增加供氧，使進入二沉池的混合液內有足夠的溶解氧，保持污泥不處理于污泥狀態(tài)。對于反硝化造成的污泥上浮，還可以增大剩余污泥的排放，降低SRT，控制硝化，以達到控制反硝化的目的。
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