2020年環(huán)境影響評價(jià)師答疑:活性污泥系統(tǒng)異常問題對策?

問題：

活性污泥系統(tǒng)異常問題對策?

答疑：

由于工藝控制不當(dāng)，進(jìn)水水質(zhì)變化以及環(huán)境因素變化等原因會導(dǎo)致污泥膨脹、生物相異常、污泥上浮、生物泡沫出現(xiàn)等生物異常現(xiàn)象，這些問題如不立即解決，最終都會導(dǎo)致出水質(zhì)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(chǎn)生沉降性能惡化，不能在二沉池內(nèi)進(jìn)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(biāo)，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(dǎo)致出水BOD5也超標(biāo)。活性污泥的SVI值在100左右時(shí)，其沉降性能最佳，當(dāng)SVI超過150時(shí)，預(yù)示著活性污泥即將或已經(jīng)處于膨脹狀態(tài)，應(yīng)立即予以重視。在沉降試驗(yàn)中，如發(fā)現(xiàn)區(qū)域沉降速度低于0.6m/h，也應(yīng)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(shí)，應(yīng)予以重視，至(e)級時(shí)，污泥處于膨脹狀態(tài)。絲狀菌豐度至(f)級，說明污泥處于嚴(yán)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(dǎo)致的膨脹;后者系菌膠團(tuán)細(xì)菌本身生理活動異常產(chǎn)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(tuán)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(tuán)細(xì)菌強(qiáng)，其數(shù)量超過菌膠團(tuán)細(xì)菌，從而過度繁殖導(dǎo)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(gè)方面：

1) 進(jìn)水中有機(jī)物質(zhì)太少，導(dǎo)致微生物食料不足;

2) 進(jìn)水中氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)不足;

3) pH值太低，不利于細(xì)菌生長;

4) 曝氣池內(nèi)F/M太低，微生物食料不足;

5) 混合液內(nèi)溶解氧DO太低，不能滿足需要;

6) 進(jìn)水水質(zhì)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(dǎo)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(dāng)入流污水“腐化”、產(chǎn)生出較多的H2S(超過1～2mg/L)時(shí)，還會導(dǎo)致絲狀菌硫磺細(xì)菌(絲硫菌)的過量繁殖，導(dǎo)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(tuán)細(xì)菌生理活動異常，導(dǎo)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(jìn)水口含有大量的溶解性的有機(jī)物，使污泥負(fù)荷F/M太高，而進(jìn)水中又缺乏足夠的氧、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，或者混合液內(nèi)溶解氧不足。高F/M時(shí)，細(xì)菌會很快把大量的有機(jī)物吸入體內(nèi)，而由于缺乏氮、磷或DO不足，又不能在體內(nèi)進(jìn)行正常的分解代謝。此時(shí)，細(xì)菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質(zhì)。這些物質(zhì)由于分子式中含有很多氫氧基而具有較強(qiáng)的親水性，使活性污泥的結(jié)合水高達(dá)400%(正常污泥結(jié)合水為100%左右)，呈粘性的凝膠狀，使活性污泥在二沉池內(nèi)無法進(jìn)行有效的泥水分離及濃縮。這種污泥膨脹有時(shí)稱為粘性膨脹。

另一種絲狀菌膨脹是進(jìn)水中含有較多的毒性物質(zhì)，導(dǎo)致活性污泥中毒，使細(xì)菌不能分泌出足夠量的粘性物質(zhì)，形不成絮體，從而也無法在二沉池內(nèi)進(jìn)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(shí)控制措施，另一類是工藝運(yùn)行調(diào)節(jié)控制措施，第三類是永久性控制措施。

臨時(shí)控制措施主要用于控制由于臨時(shí)原因造成的污泥膨脹，防止污泥流失，導(dǎo)致SS超標(biāo)。臨時(shí)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(nèi)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(jī)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(xì)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(xué)藥劑，殺滅或抑制絲狀菌，從而達(dá)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(shè)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(yùn)行實(shí)踐及歷史數(shù)據(jù)積累，確定一個(gè)臨界SVI值。當(dāng)污泥指數(shù)低于該臨界值時(shí)，不影響二沉池的泥水分離及出水水質(zhì)。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(diǎn)。首先應(yīng)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(jī)物含量較低的部位做投加點(diǎn)，以便降低投藥量。因此，最佳加氯點(diǎn)是在回流污泥泵上，如果渠道上有攪拌設(shè)備，則投加點(diǎn)設(shè)在攪拌設(shè)備附近，如無攪拌設(shè)備，則宜設(shè)在回流泵附近。

4)氯量的計(jì)算。一般按系統(tǒng)內(nèi)的污泥總量計(jì)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(diǎn)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(tuán)細(xì)菌。因此，應(yīng)嚴(yán)格控制投加點(diǎn)氯的濃度。一般控制在35mg/L以下。

6)實(shí)際加氯過程中，應(yīng)由小劑量逐漸進(jìn)行，并隨時(shí)觀察SVI值及生物相。當(dāng)發(fā)現(xiàn)SVI值低于SVIm或鏡檢觀察到絲狀菌菌絲溶液，應(yīng)立即停止加氯。開始加氯量可取由(m=K·M)式計(jì)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(shí)間能控制住。

最后需要強(qiáng)調(diào)，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(yùn)行調(diào)節(jié)控制措施用于運(yùn)行控制不當(dāng)產(chǎn)生的污泥膨脹。例如，由DO太低導(dǎo)致的污泥膨脹，可以增加供氧來解決;由于pH值太低導(dǎo)致的污泥膨脹，可以通過增加預(yù)曝氣來解決;由于氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏導(dǎo)致的污泥膨脹，可以投加應(yīng)用物質(zhì);由于低負(fù)荷導(dǎo)致的污泥膨脹，可以在不降低處理功能的前提下，適當(dāng)提高F/M。另外，對混合液進(jìn)行適當(dāng)?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(jìn)行改造，或設(shè)計(jì)新廠時(shí)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(shè)生物選擇器。通過選擇器對微生物進(jìn)行選擇培養(yǎng)，即在系統(tǒng)內(nèi)只允許菌膠團(tuán)細(xì)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(jìn)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(shí)間一般為5～30min， 常采用20min左右。好氧選擇器內(nèi)需對污水進(jìn)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(jī)理是提供一個(gè)DO充足，食料充足的高負(fù)荷區(qū)，讓菌膠團(tuán)率先搶占有機(jī)物，不給絲狀菌過度繁殖的機(jī)會。在完全混合活性污泥工藝的曝氣池前段，設(shè)一個(gè)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(shè)施和設(shè)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(dāng)泥齡較長時(shí)，會發(fā)生較完全的硝化，選擇器內(nèi)會含有較多硝酸鹽，此時(shí)為缺氧選擇器。當(dāng)泥齡較短時(shí)，選擇器內(nèi)既無溶解氧，也無硝酸鹽，此時(shí)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(tuán)細(xì)菌能利用選擇器內(nèi)硝酸鹽中的化合態(tài)氧作氧源，進(jìn)行生物繁殖，而絲狀菌(球衣菌)沒有這個(gè)功能，因而在選擇器內(nèi)受到抑制，增殖落后于菌膠團(tuán)細(xì)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(tuán)細(xì)菌為兼性菌。在厭氧狀態(tài)下將進(jìn)行厭氧代謝，繼續(xù)增殖。但是，厭氧選擇器的設(shè)置，會導(dǎo)致產(chǎn)生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因?yàn)榫z團(tuán)細(xì)菌厭氧代謝會產(chǎn)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(shí)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(diǎn)進(jìn)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(yùn)行現(xiàn)象。泡沫分為兩種，一種是化學(xué)泡沫，另一種是生物泡沫?；瘜W(xué)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(zhì)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(xué)泡沫較多，有時(shí)在曝氣池表面會形成高達(dá)幾米的泡沫山。這主要是因?yàn)槌跗诨钚晕勰嗌形葱纬?，所有產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)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(zhì)會被微生物吸收分解掉，泡沫也會逐漸消失。正常運(yùn)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(dǎo)致F/M劇增，也會產(chǎn)生化學(xué)泡沫。化學(xué)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(xué)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(jìn)入二沉池隨水流走，產(chǎn)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(hù)。另外，生物泡沫在冬天能結(jié)冰，清理起來異常困難。夏天生物泡沫會隨風(fēng)飄蕩，形成不良?xì)馕?。目前，預(yù)防醫(yī)學(xué)還認(rèn)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(shè)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(jìn)入泥區(qū)，干擾濃縮池及消化池的運(yùn)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?yàn)橹Z卡氏菌產(chǎn)生于活性污泥絮體內(nèi)部。增大排泥，降低SRT，有時(shí)稍有效果，但不能從根本上解決問題。因?yàn)橐寻l(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(jīng)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(xì)胞中蠟質(zhì)的類脂化合物含量可高達(dá)11%，細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁中都含有大量類脂物質(zhì)，具有極強(qiáng)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(zhì)的環(huán)境中易大量繁殖。因此，入流污水中含油及脂類物質(zhì)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(chǎn)生生物泡沫。在上述處理廠中，夏天又比冬天易產(chǎn)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(fù)荷的活性污泥系統(tǒng)中更易產(chǎn)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(nèi)上浮，但在運(yùn)行管理中，專指由于污泥在二沉池內(nèi)發(fā)生酸化或反硝化導(dǎo)致的污泥上浮。發(fā)生污泥上浮的污泥，本身不存在質(zhì)量問題，其生物活性和沉降性能都很正常。當(dāng)這些正常的污泥在二沉池內(nèi)停留時(shí)間太長時(shí)，由于缺乏溶解氧而發(fā)生酸化，產(chǎn)生H2S氣體附在污泥絮體上，使其密度減小，造成污泥上浮。當(dāng)系統(tǒng)的SRT較長，發(fā)生硝化以后，進(jìn)入二沉池的混合液中會有大量的硝酸鹽，污泥在二沉池內(nèi)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(dǎo)致運(yùn)行徹底失敗。

污泥上浮的控制措施，一是保持及時(shí)排泥，不使污泥在二沉池內(nèi)停留時(shí)間太長，二是在曝氣池末端增加供氧，使進(jìn)入二沉池的混合液內(nèi)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(dá)到控制反硝化的目的。

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