水處理技術(shù):1 前言
在采用活性污泥法處理各種廢水的運(yùn)行管理中，因各種原因會使污泥膨脹、上浮導(dǎo)致污泥結(jié)構(gòu)松散、沉降性差，嚴(yán)重破壞整個(gè)生化處理過程，不僅影響出水水質(zhì)，而且由于污泥大量流失，使曝氣池中混合液濃度不斷降低，污染物去除效果變差。本文通過探尋活性污泥惡化的原因，提出一些較為有效的控制方法。
2 污泥膨脹
污泥膨脹從廣義上講是指活性污泥的凝聚性和沉降性的惡化，其表現(xiàn)形式是處理廢水呈現(xiàn)渾濁。
污泥膨脹可分為絲狀膨脹和高粘性膨脹。絲狀膨脹指絲狀細(xì)菌過度增殖。污泥的絮體是由菌膠團(tuán)和絲狀菌共同組成的，二者相互交織，正常情況下二者比例適當(dāng)。如果絲狀細(xì)菌過多，則絲狀菌將伸出污泥的絮體之外，使絮體分散，相互間的接觸、凝聚很難，導(dǎo)致SVI很高。高粘性膨脹是由于污泥中高粘性的多糖類物質(zhì)太多所致，它們的持水性能很強(qiáng)，使污泥含水率較高，比重降低，難以沉降。引起污泥膨脹的主要因素如下。
2.1 水質(zhì)
廢水中如果糖類物質(zhì)含量過多，產(chǎn)生絲狀膨脹的細(xì)菌對糖類物質(zhì)有特別的嗜好，豆制品、糖類加工廢水中易出現(xiàn)這種現(xiàn)象。在這類廢水中N、P含量相對不足，由于絲狀細(xì)菌的表面積大于一般細(xì)菌的表面積，故易把廢水中不足的N、P吸收，使之達(dá)到增殖。
2. 2 DO
促使處理池中DO上升的第1種情況是當(dāng)微生物處于饑餓狀態(tài)時(shí)，引起自身氧化，進(jìn)入衰老期；第2種情況是由于污泥活性差，葉輪線速度過高，供氧過多。總之，DO上升，短期內(nèi)污泥活性可能很好，新陳代謝快，有機(jī)物分解也快，但時(shí)間一久，污泥被打得又輕又碎（但無氣泡），象霧花片似的飄滿處理池表面，隨水流走，影響去除效率。
2. 3 溫度
溫度是影響微生物生長和生存的重要因素之一。溫度過低，微生物活性不足；溫度過高，吸收細(xì)胞中生物化學(xué)反應(yīng)速度和生長速率加快。通常溫度每升高10℃，生化反應(yīng)速度就增加1倍。另一方面，細(xì)胞的重要組成如蛋白質(zhì)、核酸等對溫度較敏感，隨溫度的升高而可能遭受不可逆的破壞。適宜活性污泥微生物生長的溫度范圍為15~35℃。
2.4 pH值
活性污泥是一個(gè)動(dòng)態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同種屬的微生物對pH值有不同的適宜范圍。過高或過低的pH值會影響外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁內(nèi)酶的催化作用，影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可給性以及有毒物質(zhì)的毒性從而影響底物的降解。絲狀細(xì)菌宜在酸性環(huán)境（pH值為4.5~6.5）中生長，活性污泥的菌膠團(tuán)宜在pH為6~8的環(huán)境中生長。
2.5 負(fù)荷率
如果曝氣池內(nèi)有機(jī)物超過正常負(fù)荷，污泥膨脹程度提高，使絮體內(nèi)部DO消耗提高，在菌膠團(tuán)內(nèi)部產(chǎn)生了適宜絲狀菌生長的低DO條件，從而促使絲狀菌的分枝超過絮體，伸入溶液。絲狀菌的分枝為細(xì)菌的聚合和較大絮體的形成提供了延伸的骨架，加劇了氧的滲透困難，從而導(dǎo)致了內(nèi)部絲狀菌的發(fā)展。
3 污泥上浮
3.1 硝化
當(dāng)廢水中有機(jī)氮化合物含量高或氨、氮含量高時(shí)，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為NO3-。如二沉池厭氧，NO3-就會還原為N2，N2被活性污泥絮凝體所吸附，使得污泥比重<1而上浮。如果二沉池長期厭氧發(fā)酵，產(chǎn)生的CO2和H2附聚在活性污泥上，也會使污泥比重降低而上浮。曝氣時(shí)間過長，污泥在曝氣池內(nèi)氧化進(jìn)入硝化階段，一般來講，出水水質(zhì)較碳化階段為好，但是在供氧不足時(shí)，則會產(chǎn)生反硝化現(xiàn)象。這種污泥帶有小氣泡，反硝化剛開始，污泥顏色不變，時(shí)間久了污泥變灰色，在沉淀區(qū)表面污泥隨水凝聚成塊流出，或匯集成塊停在導(dǎo)流區(qū)外壁。如果曝氣區(qū)內(nèi)有DO，而沉淀區(qū)內(nèi)缺氧，大部分屬于反硝化現(xiàn)象。
3.2 致毒性底物
對活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括CODCr含量過高的某些有機(jī)物（酚及其衍生物，醇、醛和某些有機(jī)酸等）、硫化物、重金屬及鹵化物。工業(yè)廢水尤以石油化工廢水成分復(fù)雜，有機(jī)物濃度高、變化大。研究表明，高基質(zhì)濃度可使細(xì)胞酶活動(dòng)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(xì)胞中毒死亡。如酚類化合物主要損傷微生物的細(xì)胞膜，鈍化酶并使蛋白質(zhì)變性；醇類物質(zhì)通過溶解細(xì)胞壁和膜中的類脂，破壞膜結(jié)構(gòu)并使蛋白質(zhì)脫水變性；醛類底物能與蛋白質(zhì)氨基酸中的多種基因共價(jià)結(jié)合而使其變性；有機(jī)酸能抑制微生物（尤其是霉菌的酶和代謝活性）；重金屬離子（主要是H g+、Ag+和Cu2+）進(jìn)入細(xì)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(xì)胞內(nèi)不斷積累最終對微生物發(fā)生毒害作用（微動(dòng)作用）；鹵化物致毒物的影響順序是F >Cl>Br>I，最常見的是碘和氯，碘不可逆地與菌體蛋白質(zhì)（或酶）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，它分解產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑。而且廢水中有機(jī)物的突變，使原被馴化好的并能降解有機(jī)毒物的微生物減少或消失，而另一些有機(jī)物增多或新的有機(jī)毒物出現(xiàn)，這樣又須經(jīng)過一段時(shí)間微生物才能適應(yīng)。因此，當(dāng)進(jìn)水CODCr 、有機(jī)物急劇變化、含有過量的致毒性底物時(shí)，就很容易使活性污泥微生物受沖擊破壞而上浮，表現(xiàn)為泥塊夾有大量氣泡、打碎后有油花飄在水面上。
4 控制污泥膨脹、上浮的技術(shù)措施
（1） 穩(wěn)定曝氣池進(jìn)水最可行、最經(jīng)濟(jì)的方法是終水回流，用以稀釋、調(diào)節(jié)曝氣池進(jìn)水中的有機(jī)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(shí)際進(jìn)水量。
（2） 控制好均質(zhì)池（調(diào)節(jié)池）液位。因高液位運(yùn)行會使均質(zhì)池的緩沖能力下降甚至喪失；而低液位運(yùn)行不僅均質(zhì)效果差，且易使油和均質(zhì)池底部的雜質(zhì)進(jìn)入曝氣池，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)鹽比例失調(diào)，常常碳源充分而氮、磷等營養(yǎng)物不足，處理工業(yè)廢水時(shí)須另外補(bǔ)加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，且投加量滿足所需即可，不宜過量。
（4） 必要時(shí)曝氣池入口處設(shè)中和池及由堿池、酸池、pH檢測儀、pH自動(dòng)調(diào)節(jié)閥等組成的pH自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使曝氣池進(jìn)水pH值控制在要求范圍內(nèi)。
（5） 工業(yè)廢水處理廠應(yīng)考慮設(shè)有較大容積的調(diào)節(jié)池（均質(zhì)池），以避免曝氣池遭受水力負(fù)荷的沖擊。
（6） 采用純氧曝氣。
（7） 對積泥腐化上浮的污泥可將其打碎，待其沉下后繼續(xù)進(jìn)行曝氣。
（8） 對污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝氣量，減少進(jìn)水量，清除死污泥。
（9） 活性污泥的微生物組成主要依賴于廢水成分、流動(dòng)形式、運(yùn)行條件和適宜的設(shè)計(jì)。
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