污泥活性抑制和污泥上浮的檢測(cè)及控制

污泥活性抑制和污泥上浮的檢測(cè)及控制

摘要：引起污泥活性抑制和污泥上浮的原因在進(jìn)水水質(zhì)方面有：過(guò)量表面活性物質(zhì)和類脂化合物，過(guò)低或過(guò)高的pH值沖擊，堿度過(guò)高，水溫過(guò)熱，酚及其衍生物、醇、醛、某些有機(jī)酸、硫化物、重金屬及鹵化物等致毒性底物的流入；工藝運(yùn)行方面的原因有：過(guò)量曝氣，污泥缺氧反硝化，污泥回流量過(guò)大，池底積泥腐化以及機(jī)械應(yīng)力等，還有起沫絲狀菌的過(guò)量生長(zhǎng)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(yíng)養(yǎng)鹽等。

關(guān)鍵字：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(yùn)行過(guò)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(jī)底物的去除率下降。有些微生物（如絲狀菌）的過(guò)量增長(zhǎng)會(huì)形成泡沫（foam）或浮渣（scum），運(yùn)行時(shí)機(jī)械應(yīng)力、挾裹氣泡等均會(huì)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(huì)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(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)致活性污泥活性抑制與上浮的原因、檢測(cè)分析方法和控制技術(shù)進(jìn)行了討論。1引起活性污泥上浮的主要因素1.1進(jìn)水水質(zhì)1.1.1過(guò)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(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性和通透性，使細(xì)胞的某些必要成分流失而導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)停滯和死亡。當(dāng)曝氣池進(jìn)水中含有大量這類物質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量泡沫（氣泡），這些氣泡很容易附聚在菌膠團(tuán)上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當(dāng)進(jìn)水含油脂量過(guò)高時(shí)，經(jīng)過(guò)曝氣與混合，油脂會(huì)附聚在菌膠團(tuán)表面，使細(xì)菌缺氧死亡，導(dǎo)致比重降低而上浮[1-3]。1.1.2pH值沖擊過(guò)高或過(guò)低的pH值會(huì)影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁里酶的催化作用以及微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。當(dāng)連續(xù)流曝氣反應(yīng)池內(nèi)pH＜4.0或pH＞11.0時(shí)，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[4]。用SBR法處理啤酒廢水和化工廢水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)進(jìn)水pH值為2.5－5.0和10.0－12.0時(shí)，pH值越低（或越高），污泥活性受抑制越嚴(yán)重，上浮污泥量越多?？刂频蚿H值（3.5-7.0）的反應(yīng)周期內(nèi)pH值不變，兩種廢水的活性污泥在pH≤5.5時(shí)就開(kāi)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（ExtraCelluarPolymer）的電離官能團(tuán)增加，活性污泥絮凝作用增加（盡管帶的負(fù)電性增加），但當(dāng)pH值超過(guò)一定范圍后，絮凝作用下降?？梢?jiàn)，這時(shí)的電排斥作用增加，也會(huì)造成活性污泥脫絮（懸浮、不絮凝、反絮凝（deflocculation）和上浮[6]。1.1.3鹽含量的影響對(duì)進(jìn)水的pH值調(diào)整不能消除堿度對(duì)活性污泥的影響。對(duì)堿性進(jìn)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[7]。如微生物所處的溶液滲透壓發(fā)生突變，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。1.1.4水溫過(guò)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(guò)45℃時(shí)會(huì)使活性污泥中大部分微生物死亡而上?。ń?jīng)過(guò)長(zhǎng)期馴化的或特殊微生物除外）[8]。另外，KlausKriebitzsch等在用SBR工藝測(cè)定溫度對(duì)細(xì)胞內(nèi)酶活性影響的試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，溫度在20、30和40℃時(shí)酶活性較好，大于50℃之后，酶的活性明顯下降。1.1.5致毒性底物對(duì)好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量過(guò)高的COD、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。高底物濃度可與細(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(wú)法被降解，甚至使細(xì)胞中毒死亡。重金屬離子進(jìn)人細(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(duì)微生物發(fā)生毒害作用（微動(dòng)作用）。鹵化物最常見(jiàn)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，其分解產(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。1.2工藝運(yùn)行1.2.1過(guò)量曝氣微生物處于饑餓狀態(tài)而引起自身氧化進(jìn)人衰老期，池中溶解氧濃度（DO）上升；或者由于污泥活性差，曝氣葉輪線速度過(guò)高，供氧過(guò)多?？傊?，DO上升，短期內(nèi)污泥活性可能很好，因?yàn)樾玛惔x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(wú)氣泡），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。1.2.2缺氧引起的污泥上浮污泥呈灰色，若缺氧過(guò)久則呈黑色，并常帶有小氣泡。1.2.3反硝化引起的污泥上浮當(dāng)廢水中有機(jī)氨化合物含量高或氨氮高時(shí)，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為NO3-，如二沉池積泥或停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，NO3-還原產(chǎn)生的N2會(huì)被活性污泥絮凝體所吸附，使得活性污泥上浮。1.2.4回流量太大引起的污泥上浮回流量突增，會(huì)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(dòng)。1.2.5二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(huì)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(gè)個(gè)小氣泡逸出水面，緊接著有黑色污泥上浮。1.3活性污泥絲狀菌過(guò)量生長(zhǎng)及其控制產(chǎn)生的污泥上浮1.3.1溫度與負(fù)荷微絲菌（Mocrothrixpatvicella）的最佳生長(zhǎng)條件是溫度在12－15℃，污泥負(fù)荷小于0.1kg/（kg·d）。它的天然疏水性會(huì)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(fù)荷是0.2kg/(kg·d)，M.parvicella也不增值。它打碎成30－80μm的碎片，成浮渣形式而上浮。1.3.2表面活性物質(zhì)、類脂化合物及機(jī)械應(yīng)力作用引起低負(fù)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(jìn)水中表面活性物質(zhì)和類脂化合物濃度的升高、接種和機(jī)械應(yīng)力也會(huì)引起放線菌（Actinomycetes）的增長(zhǎng)。Kappeleretal觀察到機(jī)械應(yīng)力（如離心泵）損壞緊密的活性污泥絮凝體并導(dǎo)致微絲菌的過(guò)量增長(zhǎng)[9]。1.3.3過(guò)量投加絲狀菌抑制劑在曝氣池流出槽中注人過(guò)氧化氫，數(shù)天后，絲狀菌就消失，SVI從580mL/g下降至178mL/g。且過(guò)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(huì)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(cè)方法2.1測(cè)定污泥的耗氧速率（OUR）和ATP測(cè)定活性污泥的耗氧速率（OUR），可判斷有無(wú)毒物流入、負(fù)荷條件和排泥平衡情況[10]。若同時(shí)測(cè)定三磷酸腺苦（ATP），還可以從處理機(jī)能方面對(duì)微生物量和活性度進(jìn)行定量分析。根據(jù)P.E.Jorgensen等的研究表明，測(cè)定ATP含量和OUR是檢測(cè)生物量活性的可靠方法。2.2利用指示生物診斷活性污泥狀態(tài)和性能用顯微鏡對(duì)活性污泥中的微生物進(jìn)行鏡檢，其中的原生動(dòng)物和后生動(dòng)物（統(tǒng)稱為微型動(dòng)物）相對(duì)比細(xì)菌個(gè)體大，在顯微鏡下易于觀察、鑒別和計(jì)數(shù)，且對(duì)外界環(huán)境條件的變化更為敏感，作為指示生物來(lái)診斷活性污泥的狀態(tài)和性能，在工程實(shí)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(dòng)物對(duì)活性污泥狀態(tài)和性能的指示作用微型動(dòng)物鏡檢情況況活性污泥狀態(tài)①鐘蟲(chóng)、遁纖蟲(chóng)、累累枝蟲(chóng)、聚縮縮蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)蟲(chóng)等固著型原原聲動(dòng)物和輪輪蟲(chóng)等后生動(dòng)動(dòng)物大量出現(xiàn)現(xiàn)（≥106個(gè)/L）良好②微型動(dòng)物種類高度度多樣化，沒(méi)沒(méi)有占絕對(duì)優(yōu)優(yōu)勢(shì)數(shù)量的微微生物

①波豆蟲(chóng)、尾波蟲(chóng)、側(cè)側(cè)滴蟲(chóng)、屋滴滴蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)蟲(chóng)、草履蟲(chóng)等等快速游泳型型原生動(dòng)物較較多惡化②嚴(yán)重惡化時(shí)微型動(dòng)動(dòng)物極少，或或被一種（或或一組）占優(yōu)優(yōu)勢(shì)

漫游蟲(chóng)、斜葉蟲(chóng)、管管葉蟲(chóng)等慢速速游泳型或匍匍匐行進(jìn)的原原生動(dòng)物較多多惡化→良好可觀察到微型動(dòng)物物，但個(gè)體數(shù)數(shù)比正常污泥泥害臊，蠕動(dòng)動(dòng)纖毛類叫少少。球衣菌、絲絲硫菌、微絲絲菌、放線菌菌大量出現(xiàn)膨脹、泡沫和浮渣渣變形蟲(chóng)和簡(jiǎn)便蟲(chóng)等等肉足類原生生動(dòng)物的個(gè)數(shù)數(shù)在混合液中中出現(xiàn)104個(gè)/mL分散、解體新態(tài)蟲(chóng)、扭頭蟲(chóng)、草草履蟲(chóng)出現(xiàn)較較多溶解氧（DO）不不足輪蟲(chóng)和變形蟲(chóng)大量量出現(xiàn)曝氣過(guò)剩3控制污泥上浮的技術(shù)措施①穩(wěn)定曝氣池進(jìn)水水質(zhì)的最可行、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污水處理廠應(yīng)考慮設(shè)有較大容積的調(diào)節(jié)池（均質(zhì)池）并控制好均質(zhì)池（調(diào)節(jié)池）液位。因高液位會(huì)使均質(zhì)池的水量緩沖能力下降，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)池底的雜質(zhì)進(jìn)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(yíng)養(yǎng)鹽。由于工業(yè)廢水中營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，常常碳源充分而氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物不足，因此處理工業(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，但投加量不宜過(guò)量。④曝氣池人口設(shè)中和池及由堿池、酸池、pH檢測(cè)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)水的pH值控制在要求范圍內(nèi)。⑤采用純氧曝氣。從西德引進(jìn)的純氧曝氣裝置，投產(chǎn)5a以來(lái)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(jìn)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(dòng)形式、運(yùn)行條件和適宜的設(shè)計(jì)。由于在實(shí)際處理過(guò)程中幾乎難以控制廢水成分，因此對(duì)運(yùn)行條件和反應(yīng)器設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化選擇至關(guān)重要。參考文獻(xiàn)：[1]Britt－MarieWilenetal.shbortTeamEffectsofDissolvedOxygenConcentrationontheTurbidityoftheSuperrnatantofActivatedSludge[J]．Wat.Sci.Tech，1998，38(3)：25－33.[2]J.KappelerandWilliGujer．InfluencesofWastewaterCompositionandOperationConditionsonActivatedSludgeBulkingandScumFormation[J]．Wat.Sci.Tech，1994，30(11)：181－189．[3]DavidJenkinsTowardsaComprehensiveModelofActivatedSludgeBubingandFoaming[J]．Wat.Sci.Tech，1992，25（6）：215－230．[4]WesleyO．Pipes．Bulking，Deflocculation，andPinpointFloc[J].JournalofWPFC，1979，51（1）：62－70[5]高春娣，王淑瑩，吳凡松，崔和平．化工污水處理場(chǎng)污泥膨脹與上浮的原因及其控制[J]．哈爾濱建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，32（5）：52－55．[6]姚毅．活性污泥的表面特性與其沉降脫水性能的關(guān)系[J]．中國(guó)給水排水，1996，12（1）：22－25．[7]俞漢青廢水處理中微型動(dòng)物及其作用[J]．中國(guó)給水排水，1992，8（2）：43－46．[8]王家玲．環(huán)境微生物學(xué)[M]．北京：高等教育出版社，1988[9]P.E.Jorgensen．etal．EstimationofViableBiomassinwaste