专家对活性污泥若干异常现象的分析和探讨.doc

对活性污泥若干异常现象的分析和探讨

摘要：根据某城市污水处理厂的运行数据对活性污泥若干异常现象：活性污泥膨胀、曝气池水温低、污水PH值不稳定、流入大量有害物质、氮磷比等营养物质不足、悬浮物浓度过低等进行分析和采取相应的运行调整处理方案以及曝气池运行管理方面的分析和探讨。
关键词：城市污水处理厂 活性微生物（活性污泥） 曝气池 异常现象

Several anomalies of the activated sludge analysis and discussion

Abstract: According to a city sewage treatment plant operating data for a number of anomalies in activated sludge: Expansion of activated sludge, aeration tank water temperature is low, stable water PH value, into a large number of hazardous substances, nutrients such as nitrogen and phosphorus than the lack of suspended solids concentration is too low for analysis and treatment options to adjust accordingly and run the aeration tank operation and management aspects of the analysis and discussion.
Key words: Municipal sewage treatment Microorganisms (activated sludge) Aeration Anomalies

前言
目前国内的污水处理厂所采用的的处理工艺大多是活性污泥法及其为基础的改良提高处理工艺。这是指在污水中投入活性微生物或利用某些消耗物质自己培养的活性微生物在曝气池中与污水充分混合并通过机械设备（如风机、转盘等）提供充氧环境使污水中的有机物质被活性微生物吸附和氧化，已达到净化水质的目的（活性微生物是以水中各种有机物作为营养，它的含水率一般在98-99﹪，具有比较大的表面积）。［1］
某河流纵穿市区，每日接纳城市生活污水约10万m3。水质主要受有机物质的污染，常年处于缺氧状态。为了解决污染现状在某河下游利用政府贷款建设一座10万m3的城市污水处理厂并投入运行（最近几年由于经济的高速发展和城市人口的增长，原来的污水处理厂已不能满足城市发展的需要，于是在2001年底对其进行改造使其达到了日处理16.5万m3）。一期采用的是活性污泥处理工艺，二期采用的是A/O多点进水工艺。［2］在10余年的运行过
程中由于受到严格工艺条件的限制或工艺操作、调整失误，设备故障等原因，某段时期会引起活性污泥异常现象的的发生，这将影响到整个工艺运行的处理效果并直接影响到出水水质。本文是针对原有的运行工艺主要是曝气池的异常现象及运行管理进行分析和探讨。请类似污水处理厂参考并指正。

主城区生活污水
粗格栅
细格栅
曝气沉砂池
初沉池
脱氮池
曝气池
二沉池
达标排放
鼓风机房
浓缩池
脱水机房
卫生填埋
回流污泥泵房
剩余污泥泵房
垃圾处理场
图例
污水管线：
污泥管线：
栅渣管线：
图1 污水处理厂处理流程示意图

一、 活性污泥的异常现象
根据有关资料，曝气池SVI值在150ml/g异常上升的现象被称为活性污泥膨胀。［3］它的沉淀实验特征表明：静置30MIN后，上清液非常清，但观察污泥的沉降性和压缩性差。沉淀的污泥表现为极松散。同时回流活性污泥消化程度低，二沉池消化率升高。膨胀后的活性污泥沉降性和压缩性急剧下降使二沉池固液分离困难，活性污泥将从二沉池出水堰板溢出。结果是造成出水水质恶化，达不到预期的处理效果。产生活性污泥膨胀的原因很多，下面根据某城市污水处理厂发生的此类情况和监测数据对其产生的主要原因进行分析：
1、 曝气池水温低
曝气池在冬季水温低的情况下运行时，活性微生物的代谢能力下降。微生物将污水中的一部分有机物氧化分解能力和自身氧化能力降低，从而无法为合成新的细胞和维持自身生命活动提供足够的能源。在其他条件正常的情况下，活性微生物的净生长率低于日常平均值，使SVI值快速上升。
据某城市污水处理厂化验数据表明：*年1—2月份曝气池水温比往年同期较高。根据镜检结果,菌胶团紧密且有大量的原生动物。
表1：*年1、2月SVI平均值
曝气池
月份
1号池（ml/g）
2号池（ml/g）
3号池（ml/g）
1月
155
161
148
2月
128
128
131
如果因为冬季水温低而出现的SVI值上升的的情况建议采用降低污泥负荷和提高浓度的运行措施，促使污泥负荷率低于0.2KGBOD5/kgMLSS·d，是活性污泥完成自身的氧化过程。
2、 污水PH值不稳定
活性污泥微生物生存环境的PH值范围为6.5—8.5之间，最佳PH值为7.2—7.5。
一般城市污水PH值在7.0——7.2之间。［4］如果有含酸废水排入，曝气池在较长时间内保持酸性（PH=5.5-6.5）状态。喜好酸性环境的丝状微生物大量繁殖，引起活性污泥膨胀。［5］据某城市污水处理厂化验报告：*年全年PH值都控制在7.50——7.85之间，非常稳定。所以为活性微生物提供了较好的生存与生长环境。
3、 流入大量含有有害物质的废水
当含有对絮体形成菌胶团有害的物质流入时，会使丝状微生物大量繁殖。丝状微生物喜好摄取分子量小的溶解性有机物，它能够分解碳水化合物、脂肪酸类、蛋白质类及其它含氮化合物。丝状微生物的大量繁殖抑制了絮体成为菌胶团的生长，从而引起活性污泥膨胀。这些含有有害物质的废水由于受生产工艺、种类等条件的限制而随季节的变化，所以要有针对性的对进水水质进行化验分析。当这种情况发生时，采用减少污泥负荷率的运行措施来保证菌胶团的形成；稀释曝气池内的高浓度废水，这有利于解除废水对污泥的裹挟，有利于污泥解析吸附的有害物质，同时稀释进水也可以提高曝气池的水温，有利于活性微生物的新陈代谢。
表2：*年*月22日—25日化验分析报告
检测项目
日期
镜检
SVI(ml/g)
1号池
2号池
3号池
22日
发现钟虫、丝状菌较少、藻类较多，污泥呈黑色。
169
167
177
23日
菌胶团结构松散，少量丝状菌，无钟虫、后生动物，污泥呈淡黑色。
检修
138
137
24日
菌胶团结构松散，少量丝状菌，污泥呈淡黑色。
136
209
182
25日
菌胶团结构紧密，污泥呈浅棕黑褐色
130
130
133
根据上表化验数据分析水质有恶化趋势，但在25日又有恢复。在巡查进水管线时发现22日有红色印染废水流入。
从表2数据知：某城市污水处理厂曝气池运行良好。池内活性微生物生长占绝对优势。虽然在22日受到红色印染废水的连续冲击杀死了曝气池内大量的钟虫和其它微生物，但根据22日的化验数据及时对工艺进行了调整，充分利用了活性微生物的代谢能力，至25日发现菌胶团恢复紧密状态，钟虫生长良好。钟虫的良好生长表明了生物处理系统的稳定性良好，同时也表明曝气池运行较正常。
4、曝气池内氮、磷等营养物质不足［6］［8］
生活污水中含有微生物所需要的各种比例合适的营养物质。要根据有关文献：一般对氮、磷的需要量应满足BOD︰N︰P=100︰5︰1。
氮的总需要量=0.122△×kg/D 式（1）
磷的总需要量=0.023△×kg/D 式（2）
式（1、2）中△×为挥发性污泥增长量。［6］
当工业废水大量流入时，会产生氮、磷营养物质不足的现象。活性微生物中的丝状菌在这种情况下的生长占优势，它的大量繁殖会影响活性微生物的代谢能力，产生污泥膨胀现象，从而降低处理效果。考虑到活性微生物的净增量以及对氮、磷营养物质的需要量随污泥龄而变化，因此按照剩余污泥量估算氮、磷的总需要量以补充它的不足，投加氨水、尿素、磷酸盐等使氮磷比例趋于平衡。
根据某城市污水处理厂运行一年的实验数据分析：污水在脱氮池内的停留时间过长会引起SVI值升高，活性微生物的生长受到抑制。这是因为从初沉池流入到脱氮池的污水其微生物进入厌氧阶段，即消化阶段。此时厌氧细菌群的生长占有优势。在6月份的实际运行中，由于污水在脱氮池内的停留时间过长所以在曝气池中段处监测SVI值连续7天在450mL/g以上。曝气池是微生物的好氧处理区域，池内的活性微生物由于厌氧菌的大量生长而受到抑制。镜检表明污泥结构松散，无法絮凝成菌胶团。现场运行调整的措施是：增加一台进水泵并打开脱氮池通向曝气池的阀门，强制加快污水的流动速度。在24小时后SVI值已降至
300mL/g以下。镜检表明菌胶团已显活性，说明活性微生物已恢复。
5、流入曝气池的污水悬浮物浓度过低
如果污水在初沉池中停留时间过长，相应的沉淀效果也较高，则进入曝气池的污水悬浮物浓度过低，使曝气池中的污泥龄超过正常值。
ts
=
V×X
Qw×Xr

式（3）

式中：ts—污泥龄，d；
V—曝气池容积,M3；
Qw—每日排放的剩余污泥量，M3/d；
Xr—回流污泥浓度，g/L。
从式(3)中可以看出：污泥龄长则污泥负荷低，每日排放的剩余污泥量减少，必然会使二沉池中污泥与水的分离困难，从而产生污泥膨胀，上浮的污泥随出水大量流失，影响了出水水质。
当出现这种情况时，现场运行采取的措施是：缩短污水在初沉池的停留时间，加强污泥的搅动泥水分离。
二、 曝气池管理方面
1、 混合液溶解氧低于正常控制值
当混合液溶解氧低于正常控制值时，即DO≤2.0mg/L。有絮体形成的菌胶团生长受到抑制，此时丝状菌在较低的溶解氧环境中大量繁殖，它的生长处于优势时必然要引起活性污泥的膨胀。
据某城市污水处理厂曝气池现场溶解氧探头显示：混合液溶解氧在0.6mg/L—2.7mg/L之间。如果出现混合液溶解氧低于正常控制值时，应加大曝气量或延长曝气时间，增大活性微生物的比表面积使污水大面积的接受空气中的氧。必要时投加药剂，促使污泥快速形成较大絮体，这也有利于微生物对氧的摄取。
2、污泥负荷变化异常
对于传统活性污泥法处理来说，当污泥负荷为0.3—0.5kgBOD5/kgMLSS·d时，活性污泥对BOD5的去除能力、微生物自身的凝聚性和沉淀性，在大多数情况下是良好的，但也有异常情况的发生：
(1)污泥负荷低于正常控制值
此时SVI值下降，活性微生物自身代谢能力降低。这是因为混合液的有机物浓度达到了
与出水相近的的较低浓度，比表面积大的丝状菌在摄取废水中BOD5物质和氧化BOD5物质所需要的氧的方面都比活性微生物即菌胶团细菌有利得多。其造成的的结果是曝气池中丝状菌成为优势菌种而大量繁殖，导致活性污泥膨胀。这种现象易在夏季高温季节发生。
（2）污泥负荷高于正常控制值
此时的活性污泥凝聚性和沉淀性下降，活性微生物不能快速的吸收和储存废水中的大部分可溶性的有机物质，迫使有机物质的降解速度下降并趋于缓慢，影响了污泥增长，其结果是SVI值相应增大。
当出现以上异常现象时，根据相应的化验数据分析采取现场监控并使废水及回流污泥按不同的配比均匀的流入曝气池，以减轻曝气池正常的运行负荷。
三、活性污泥的解体与上浮［6］
活性污泥出现的异常情况除以上几个方面以外，在某城市污水处理厂近10余年的运行情况看活性污泥的解体和上浮也占有一定的比例。
1、活性污泥的解体
活性微生物因为自身的特性而凝聚成相互紧密组织的菌胶团因为某种原因被破坏成细小絮体的现象一般称为活性污泥的解体。活性污泥解体后，出水水质极端恶化，SS、COD等日常监测值增大，达不到预期理想的处理效果。影响活性污泥解体的原因是多方面的。
（1）曝气池曝气量过度
曝气池的活性污泥絮体是由菌胶团和丝状菌等组合而成。对于正常的活性污泥而言，它们之间有一个适当的比例平衡关系。当曝气过度时就打破了这种平衡关系，使污泥及回流污泥长期处于“饥饿”状态，从而使污泥絮体解体。此时根据现场具体情况可以采取减少曝气量或增大进水量等措施。
（2）污泥负荷降低
当运行中污泥负荷长时间低于正常控制值时，活性污泥被过度氧化，使污泥被迫解体。此时镜检表明：活性微生物难于凝聚，菌胶团松散，并有少量的楯纤虫、轮虫出现，钟虫没有发现。解体后的污泥颜色呈浅灰色。与同期的出水SS、COD值来看，有所升高，出水水质恶化。
2、活性污泥上浮［7］
活性污泥上浮主要表现在SV值异常升高。夏季高温季节，活性污泥自身净化能力高，消化作用及反映强烈，大部分的氨被转化为硝酸盐。硝酸盐在兼性异氧菌的帮助转化过程中被还原成氮气。氮气吸附在活性微生物微小絮体上在二沉池与活性污泥一起上浮。镜检表明它的生物相与正常的活性污泥生物相差不多，把气泡排除掉就能得到很好的沉淀。虽然硝化反应使污水处理效果提高但由于活性污泥的上浮使二沉池的出水中出现活性微生物的微小絮体结果造成了出水水质恶化。采取的现场措施是：减少活性污泥在二沉池中的停留时间，提高污泥回流比加大叶轮转速，同时将风机导流口尽量扩大加大曝气量，以使活性污泥不从二沉池流失为限，这样可以使泥水得到充分的混合；增加剩余污泥排放量以使曝气池中的活性污泥加速更新，适当的排泥不仅可以改善活性污泥的性质还可以使活性污泥得到良好的增殖环境。
表3：某城市污水处理厂*年*月1日—6日的分析检测报告
项目
日期
镜检分析
SV(ml/L)
备注
1号池
2号池
3号池
1日

190
190
190
上午9：30
390
675
645
下午2：40
2日

620
610
540

3日
发现轮虫、丝状菌，未发现钟虫，菌胶团松散
630
750
730
上午9：30
发现丝状菌、楯纤虫，2号池有钟虫，菌胶团松散（下午4：00）
670
450
450
下午2：30
4日
发现丝状菌、楯纤虫，无钟虫，菌胶团松散
560
570
780
上午9：30
900
940
850
下午2：00
5日

400
500
370

6日
发现丝状菌、楯纤虫，少量钟虫，菌胶团紧密
220
220
220

表3表明：连续6日的镜检和SV的检测，说明在4日以前曝气池的运行是不正常的。由于活性污泥的影响使其超负荷运行，最终结果是曝气池内活性微生物自身降解作用的下降造成出水水质恶化。在经过现场增大剩余污泥的排放量等工艺调整后，于5日已能控制活性污泥的上浮，SV值已有下降趋势，在6日已基本恢复正常。
四、 总结
1、曝气池的运行管理
活性污泥的异常现象是多方面情况引起的，从以上的分析中可以看出活性污泥的双重性：（1）敏感性。从对有害物质的适应方面可以看出活性污泥对有害物质的流入是敏感的；（2）再生性。根据以上分析和结论表明活性污泥的再生性比较强。这有利于在较大的或不明的冲
击负荷下保证曝气池的正常运行。
活性污泥对工艺运行条件的要求是比较严格的，这就要求运行中首先控制曝气池进水和出水的稳定性；其次要加强对污水处理厂化验室的管理，以精确和及时的检测数据来指导曝气池的运行；最后要加强对曝气池管理人员的培训，使其能及时发现问题，结合相关数据折正确及时的调整工艺。
2、溶解氧方面
活性微生物对污水进行氧化净化，其根本条件之一就是要有足够的溶解氧。在一定条件下溶解氧的变化可以直接反应生物相的即时状态，所以利用曝气池现场溶解氧探头作为控制曝气池运行的指标是简便和及时可行的。
3、脱氮池方面［9］
从本文的检测数据中可以看出：脱氮池对后续处理单元是有一定影响的。建议缩短污水在脱氮池中的停留时间；在曝气池的进水渠道中增加挡板以缓解污水的冲击负荷，增强活性微生物的适应性。