废水生物处理系统运行状况的评价

废水生物处理系统运行状况的评价徐亚同华东师范大学（上海200062）摘要废水生物处理系统运行时，我们要经常对系统的运行状况进行观察，当发生异常时，及时加以调整，达到系统长期稳定地达标运行和节省运行费用的目的。本文介绍了通过巡视、生物相观察、测定污泥的性状、水质的理化指标以评价系统运行状况的方法。关键词：废水生物处理运行状况巡视污泥性质镜检水质指标EvaluationoftherunningsituationofbiologicalwastewatertreatmentsystemXUYa-tongEastChinaNormalUniversity(Shanghai,200062)Abstract:Itisnecessarytoexamandmonitortheactivatedsludgesystemfrequentlyincaseofabnormalrunning.Themethodstoevaluatetherunningsituationofbiologicalwastewatertreatmentsystemwereintroducedinthispaperwhichwereasfollows,inspectiontour,microscopicexamination,sludgecharacterandwaterqualityindexdetermination.Keywords:biologicalwastewatertreatment;runningsituation;inspectiontour;sludgecharacter;microscopicexamination;waterqualityindex好氧生化处理是由活性污泥中的微生物，在有氧存在的条件下，将废水中的有机污染物氧化、分解、转化成CO2、NH4+-N、NOx--N、PO43-、SO42-等后随出水排放的过程。活性污泥中的微生物是凝聚、吸附、氧化分解废水中有机物的主力军，提高处理系统的效率，都与改善污泥性状、提高污泥微生物的活性有关。因此，必须经常检查与观察活性污泥中微生物的组成与活动状况。如污泥的沉降性能差，将影响二沉池中泥水分离的效率。而运行中的异常情况（如工业废水中有毒成分的突增，进水pH突变、污泥负荷突变、溶解氧异常等），也首先会影响到污泥中微生物的种类、数量和活性。同常规的化学测定一样，对活性污泥的观察可得知系统的运行状况。在发现异常现象时，可及时追查进水或管理中的问题，清除隐患，保证处理设施的正常高效运行。我们可定期对生物处理系统作一巡视，考察曝气池、沉淀池运行的情况；运用各种手段和方法了解活性污泥和生物膜的性能；借助显微镜观察活性污泥的结构和生物种群的组成；此外还可通过对水质的化学测定来了解废水生物处理系统的运行状况。在系统正常运行时应保持合适的运行参数和操作管理条件，使之长期达标运行；在发现异常现象时，应找出症结所在，及时加以调整，使之早日恢复。1巡视操作管理人员每班须数次定时登上处理装置作一观察，了解系统运行的状况，此即为巡视，其主要观察内容如下。1.1色、嗅正常运行的城市污水厂及无发色物质的工业废水处理系统，活性污泥一般呈黄褐色。在曝气池溶解氧不足时，厌氧微生物会相应滋生，含硫有机物在厌氧时分解释放出H2S，污泥发黑、发臭。当曝气池溶解氧过高或进水过淡、负荷过低时，污泥中微生物可因缺乏营养而自身氧化，污泥色泽转淡。良好的新鲜活性污泥略带有泥土味。1.2二沉池观察与污泥性状活性污泥性状的好坏可从二沉池及后面述及的曝气池的运行状况中显示出来，因此管理中应加强对现场的巡视，定时对活性污泥处理系统的“脸色”进行观察。二沉池的液面状态与整个系统的运行正常与否有密切关系，在巡视二沉池时，应注意观察二沉池泥面的高低、上清液透明程度及漂泥的有无、漂泥泥粒的大小等等：上清液清澈透明——运行正常，污泥性状良好；上清液混浊——负荷过高，污泥对有机物氧化、分解不彻底；泥面上升、SVI高——污泥膨胀，污泥沉降性差；污泥成层上浮——污泥中毒；大块污泥上浮——沉淀池局部厌氧，导致该处污泥腐败；细小污泥飘泥——水温过高、C/N不适、营养不足等原因导致污泥解絮。1.3曝气池观察与污泥性状在巡视曝气池时，应注意观察曝气池液面翻腾情况，曝气池中间若见有成团气泡上升，即表示液面下曝气管道或气孔有堵塞，应予以清洁或更换；若液面翻腾不均匀，说明有死角，尤应注意四角有无积泥。此外还应注意气泡的性状：(1)气泡量的多少在污泥负荷适当、运行正常时，泡沫量较少，泡沫外观呈新鲜的乳白色泡沫。污泥负荷过高、水质变化时，泡沫量往往增多，如污泥泥龄过短或废水中含多量洗涤剂时即会出现大量泡沫。(2)泡沫的色泽泡沫呈白色、且泡沫量增多，说明水中洗涤剂量较多；泡沫呈茶色、灰色，表示污泥泥龄太长或污泥被打碎、吸附在气泡上所致，这时应增加排泥量。气泡出现其它颜色时，则往往表示是吸附了废水中染料等类发色物质的结果。(3)气泡的粘性用手沾一些气泡，检查是否容易破碎。在负荷过高，有机物分解不完全时气泡较粘，不易破碎。2污泥性状在废水生物处理中，我们除了要求活性污泥（及生物膜）有很强的“活性”、具有很强的氧化分解有机物的能力外，还要求具有良好的沉降凝聚性能，以使它在二沉池中能很快和彻底地进行“泥”（污泥）、“水”（出水）分离。我们可通过下述方法来判断污泥的这一性状。2.1污泥沉降体积（SV30）SV30是指曝气池混合液静止沉降30分钟后污泥所占的体积。它是测定污泥沉降性能最为简便的方法。SV30的体积越小，污泥沉降性能越好。城市污水厂SV30常在15～30%左右。SV30值应采用1000毫升量筒来测定，也有的用100毫升量筒，因其直径较小，对污泥的沉降有阻滞效应，SV30值将偏高。据报导，SV30值与污泥浓度、污泥絮体颗粒大小、污泥絮粒性状等因素有关。对同一类污泥，其浓度越高，SV30值也越大。有时我们发现二沉池污泥泥面偏高，又未见其它异常现象，这很可能是污泥增长速率较高，而排放剩余污泥量较少，造成污泥浓度过高所致。絮粒大的污泥沉降较快，絮粒小的污泥沉降慢，按污泥絮粒平均直径的大小可将污泥分成三个等级：大粒污泥：絮粒平均直径大于500m；中粒污泥：絮粒平均直径在150m～500m之间；小粒污泥：絮粒平均直径小于150m。在进行污泥沉降试验时，有时会发现污泥沉降界面不清的现象，这是因为污泥中絮粒大小差异悬殊所致，大絮粒迅速下降，细小絮粒沉降慢，形成一个非连续层。这种情况在污泥短期缺乏营养或由于污泥中毒而造成部分解絮时，尤为明显。污泥絮粒性状，是指污泥絮粒的形状、结构、紧密度及污泥中丝状菌的数量。近似圆形的絮粒称为圆形絮粒，与圆形截然不同的称为不规则形状，无开放空隙的称为封闭结构。絮粒中的细菌排列致密，絮粒边缘与外部悬液界限清晰的称为紧密的絮粒，边缘界线不清的称为疏松的絮粒。在实践中大量观察到圆形、封闭、紧密的絮粒相互间易于凝聚和压缩，其沉降性能良好；反之则沉降性能差。丝状细菌数量与污泥沉降性能的关系，早为国内外学者所重视。根据活性污泥中丝状细菌与菌胶团细菌的比例，将丝状菌的数量分成五个等级：0级：污泥中几乎无丝状菌存在；级：污泥中存在少量丝状菌；+级：存在中等数量的丝状细菌，但总量尚少于菌胶团细菌；++级：存在大量丝状细菌，总量与菌胶团细菌大致相等；+++级：污泥絮粒以丝状细菌为骨架，数量大于菌胶团细菌。大量观察业已证实，污泥中丝状菌数量越多，其沉降性能越差，这与丝状细菌比表面积大这一物理性状有关。上述0～级丝状细菌的活性污泥，可在二沉池中形成一层致密的网状污泥层，粘附沉降速率较慢的细小泥粒，共同形成较大的絮粒一起下沉，故出水清澈，悬浮固体极少。当丝状菌达++级以上时，大量丝状菌从絮粒中到处伸展，往往组成“剌毛球”状的活性污泥骨架。这些伸向絮粒外部的无数“触手”，阻碍了絮粒间的压缩，使污泥SV值升高，严重时SV30接近100%，最终导致污泥膨胀，使污泥在二沉池大量流失。因此在管理中，当发现污泥中丝状菌达+级时，即应注意其数量的动态变化，若有继续增多的趋势，必须采取适当措施予以克服。此外，丝状细菌的形态对沉降亦有一定的影响，长而直的丝状菌对污泥沉降压缩的阻力更大，污泥更难于沉降。2.2污泥体积指数SVISVI系指曝气池中活性污泥混合液经30分钟沉降后，1克干污泥所占的污泥层体积（以毫升计）。在SVI的概念中排除了污泥浓度对沉降体积的影响，反映了活性污泥的松散程度，是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数。一般认为SVI小于100～150时，污泥沉降良好；SVI大于200时，污泥膨胀，沉降性能差。污泥絮粒的大小与污泥的性状能影响SVI值，其关系与SV30相似。此外，污泥负荷（F/M）对SVI也往往有较大的影响。在F/M过低时，微生物营养条件差，可因两种情况出现SVI值上升：其一是丝状菌过多而造成污泥结构松散、沉降性能差。在污泥中两大类细菌的竞争过程中，比表面积大、耐低营养的丝状菌生长速率可高于菌胶团细菌，并在污泥中逐渐占优势，造成SVI值上升。其二是产生微小污泥，但与前者不会同时存在。2.3混合液悬浮物浓度（MLSS）、混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS）MLSS指曝气池中单位体积活性污泥混合液中悬浮物的重量，有时也称之为污泥浓度。MLSS的大小间接反映了混合液中所含微生物的量。除MLSS外，有时也以混合液中挥发性悬浮物（MLVSS）来表示污泥浓度，这样可避免污泥中惰性物质的影响，更能反映污泥的活性。对某一特定的废水和处理系统，活性污泥中微生物在悬浮物中所占的比例相对稳定，因此可认为用MLSS浓度的方法同用MLVSS浓度的方法具有同样的价值。目前，不少污水处理厂根据曝气池中混合液的污泥浓度来控制系统的运行，若MLSS或MLVSS不断增高，表明污泥增长过快，排泥量过少。在生产实践中，适当维持高的污泥浓度，可减少曝气时间，有利于提高净化效率，尤其在处理有毒、难以生物降解或负荷变化大的废水时，可使系统耐受高的毒物浓度或冲击负荷，保证系统正常而稳定地运行。但污泥浓度过高时，会改变混合液的粘滞度，由于扩散阻力的原因，氧的吸收率会下降。试验表明，污泥浓度每增加1克/升，污泥氧吸收率下降3～4%，结果使污泥需氧量增加、能耗上升。污泥浓度高还会增加二沉池的负担，如不能适应将会造成跑泥现象。对浓度低的废水，污泥浓度高会造成负荷过低，使微生物生长不良，处理效果反而受到影响。2.4污泥灰分污泥中的各种无机物质，属污泥灰分，即MLSS与MLVSS的差值，其量可占污泥干重的10～50%。如曝气池进水中悬浮杂质较多，盐度较高或污泥泥龄较长，污泥中灰分所占比例亦较大。成形的无机颗粒折光性较强，借助显微镜很易找到它的踪迹。运行中发现污泥灰分在短期内显著上升时，须检查沉砂池及初沉池运行是否正常。污泥中灰分的存在有利于改善污泥的沉降性能。但它无活性作用，数量偏多不利于处理效果的提高，且增加了无效的提升、回流等能耗。2.5出水悬浮物（ESS）ESS指单位体积出水中悬浮物的重量。ESS值的大小是活性污泥系统运行状况及污泥性状的一个重要的指标。经测定，ESS每升高10毫克/升，将会使出水的BOD升高6.1毫克/升，TOC升高5.3毫克/升，COD升高14.2毫克/升，TN升高1.2毫克/升，TP升高0.2毫克/升（以上均为平均值）。可见，ESS的高低对处理效果有相当大的影响。ESS的多少与污泥絮粒大小、丝状菌数量等有关。此外ESS偏高还同管理上的不善导致污泥性状恶化有关，如溶解氧不足、进水pH及有毒物质超标、回流污泥过量等。当ESS30毫克/升时，表明悬浮物流失过多，这时应寻找原因，采取对策，加以纠正。2.6污泥的可滤性可滤性是指污泥混合液在滤纸上的过滤性能。我们发现，凡污泥结构紧密、沉降性能好的污泥，滤速快。凡解絮的、老化的污泥，滤速甚慢。2.7污泥的耗氧速率（OUR）OUR指单位重量的活性污泥在单位时间内的耗氧量，其单位为毫克O2/克MLSS小时或毫克O2/克MLVSS小时。OUR是衡量污泥活性的重要参数。OUR