活性污泥系统的常见异常现象与对策

活性污泥系统的常见异常现象与对策第三节活性污泥法的反应动力学原理及其应用四、活性污泥系统的常见异常现象与对策1、污泥腐化：现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；原因：1)负荷量增高；2)曝气不足；3)工业废水的流入等；对策：1)控制负荷量；2)增大曝气量；3)切断或控制工业废水的流入。2、污泥上浮：现象：污泥沉淀30~60分钟后呈层状上浮，多发生在夏季；原因：硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮；对策：1)减少污泥在二沉池的HRT；2)减少曝气量。3、污泥解体：现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降；原因：污泥解体；曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度；对策：减少曝气；增大负荷量。4、泥水界面不明显：原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。5、污泥膨胀：是指活性污泥质量变轻、膨大，沉降性能恶化，在二沉池中不能正常沉淀下来，SVI异常增高，可达400以上。1)因丝状菌异常增殖而导致的丝状菌性膨胀；主要是由于丝状菌异常增殖而引起的，主要的丝状菌有：球衣菌属、贝氏硫细菌、以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等、某些霉菌；(1)污泥膨胀理论：①低F/M比（即低基质浓度）引起的营养缺乏型膨胀；②低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀；③高H2S浓度引起的硫细菌型膨胀。活性污泥中存在着两大类群微生物，一是菌胶团细菌；一是丝状菌。二者的生长速率与基质浓度的关系正好相反，即：在低基质浓度下，丝状菌的生长速率要高于菌胶团细菌；而在高基质浓度条件下，菌胶团细菌的生长速率则要高于丝状菌。在常规的活性污泥系统中，由于需要获得较高的出水水质，即至少在曝气池的出口处要求其中的有机物浓度要达到很低水平，即维持在很低的基质浓度，因此常常会引起丝状菌的生长占优，而引起丝状菌性污泥膨胀的问题。(3)污泥膨胀的对策①临时控制措施：a.污泥助沉法：①改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝等；②改善、提高活性污泥的沉降性、密实性，投加粘土、消石灰等；b.灭菌法：①杀灭丝状菌，如投加氯、臭氧、过氧化氢等的药剂；②投加硫酸铜，可控制有球衣菌引起的膨胀。②工艺运行调节措施：a.加强曝气：①加强曝气，提高混合液的DO值；②使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气；b.调节运行条件：①调整进水pH值；②调整混合液中的营养物质；③如有可能，可考虑调节水温——丝状菌膨胀多发生在20°C以上；④调整污泥负荷。③永久性控制措施：对现有设施进行改造，或新厂设计时就加以考虑，从工艺运行上确保污泥膨胀不会发生；在工艺中增加一个生物选择器，该法主要针对低基质浓度下引起的营养缺乏型污泥膨胀，其出发点就是造成曝气池中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度增殖，从而控制污泥膨胀。a.好氧选择器：在曝气池之前增加一个具有推流特点的预曝气池，其停留时间（HRT为5~30min，多采用20min）的选择非常重要；b.缺氧选择器：高的基质浓度；菌胶团细菌在缺氧条件下（但有NO3-）有比丝状菌高得多的基质利用率和硝酸盐还原率；c.厌氧选择器：其作用机制与缺氧选择器相似，即在厌氧条件下，丝状菌具有较低的多聚磷酸盐的释放速度而受到抑制。2)因粘性物质大量积累而导致的非丝状菌性膨胀。(1)高粘性污泥膨胀：现象：废水净化效果良好，但污泥难于沉淀，污泥颗粒大量随出水流失；原因：①进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高；②氮、磷缺乏，或溶解氧不足；③细菌将大量有机物吸入体内，不能及时降解，分泌过量的凝胶状的多糖类物质；④这些物质中含有很多羟基而具有很高的亲水性，导致污泥中含有很高的结合水，使泥水分离困难。对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。(2)低粘性污泥膨胀：原因：进水中含有毒性物质，使污泥中毒，使细菌不能分泌出足够的粘性物质，从而不能有效形成絮凝体，导致泥水分离困难；对策：控制进水水质，加强上游工业废水的预处理。6、泡沫主要有两种，即化学泡沫和生物(1)化学泡沫成因：洗涤剂或工业用表面活性物质等引起，呈乳白色控制对策：水冲消泡；消泡剂成因：诺卡氏菌属的一类丝状菌引起；呈褐色。问题：可能致病；卫生、环境；影响曝气。控制对策：水冲或消泡剂无效；加氯；排泥，缩短SRT。根本原因：诺卡氏菌在较高温、富油脂类物质的环境中易于繁殖。指导沉降比在活性污泥法处理污水运行的指标污水处理的方法很多，对于大、中型污水处理厂来说，活性污泥法仍是首选工艺，因为它具有运行稳定，耐负荷运行成本低维护方便和处理效果良好的特点。在以活性污泥法处理污水的实际运行中，影响污水处理效果的因素很多，例如：曝气池混合液浓度（MLSS）、污泥沉降比、污泥负荷、污泥回流比、停留时间、溶解氧（DO）、挥发性混合液浓度（MLVSS）、气水比、水温、pH值等都是影响污水处理效果的重要因素，但是，在污水处理工艺的运行管理中，大多以曝气池混合液浓度、沉降比、污泥指数、进出水水质作为指导运行的主要参数。我厂运行十几年来，重点通过曝气池污泥沉降比辅以其它参数来指导污水处理工艺运行，本文对沉降比在运行管理中的重要作用加以研究和探讨。1理论依据利用活性污泥法处理污水，主要是通过活性污泥微生物，在有氧的情况下，将有机物合成新的细胞物质或将其分解代谢，然后再经过由合成细胞形成的菌体有机物的絮凝、沉淀、分离，从而达到去除污水中有机物、净化污水的目的。微生物代谢关系图如下：污水净化的重要环节，首先是污水中有机物在曝气池中微生物的作用下合成菌胶团的过程,其次是菌体有机物的絮凝、沉淀和分离过程；由此推论、研究证明，影响污水处理质量的主要因素：首先是曝气池中由菌体有机物形成的活性污泥浓度（MLSS）的大小；其次是活性污泥凝聚、沉淀性能的好坏。而污泥沉降比（SV%）是指曝气池混合液在100ml量筒中，静置、沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之体积比（%）。由此，一方面，可以直接了解污泥凝聚、沉淀性能的好坏；另一方面，污泥沉降比值在一定程度上也是污泥浓度大小的定量反映；因此，污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要参数。1.1MLSS是影响污水中有机物去除的关键活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长）、有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗组成。当氧供应充足时，活性污泥的增长分为对数增长期、减速增长期和内源呼吸期。在每个增长期，有机物的去除速率、氧利用速率、活性污泥特征等都各不相同。研究发现，有机物（F）与微生物（M）的比值（污泥负荷率F：M）是影响活性污泥处于不同阶段即影响有机物从污水中去除效果的重要因素。F:M=Ns=QLa/XV(KgBOD5/KgMLSS·d)式中：Q－污水流量，m3/dLa－进水有机物（BOD5）浓度，mg/lV－曝气池容积，m3X－混合液悬浮固体（MLSS）浓度，mg/l在一般城市污水处理厂，曝气池容积固定，进水水量和水质（BOD5浓度）比较稳定，由以上公式不难发现，MLSS的大小是污泥负荷率的决定因素，直接影响污水中有机物的去除情况。（1）在SVI值比较稳定的情况下，污泥沉降比值与污泥浓度存在着一定的线性或对数关系。通过对多年的相关数据进行分析研究，得出在SVI为不同值时污泥沉降比与污泥浓度的对应关系，当SVI＜120时，污泥沉降比与MLSS呈线性关系，其中，当SVI＜80时，MLSS值随污泥沉降比变化的斜率比80＜SVI＜120时的大，当SVI120时，污泥沉降比与MLSS呈对数关系。这说明：当SVI值比较稳定的情况下，污泥浓度与污泥沉降比之间存在着稳定的对应关系。随着SVI值的阶段性增大，污泥浓度随污泥沉降比变化的幅度越来越小。（2）温度在一定程度上影响污泥沉降比与污泥浓度的关系，即污泥指数的大小。污泥沉降比与污泥浓度的对应关系，主要因SVI值的改变而发生变化，SVI值大小的改变，除受生物增长期和一些偶然因素影响外，温度是影响SVI值大小的主要因素。下图为一年四季中不同月份下所对应的SVI值情况。此图表明，在一年四季中，SVI值随着季节的不同变化较大，一般情况下，在换季季节，SVI值会突然增大，后来，随着对季节温度的适应，SVI值又逐渐减小，直到下一个季节的转换，SVI值又出现另一个最高值。由图4可以看出，SVI在1月、5月、9月出现较高值，在2月、8月、12月出现较低值，总体来讲，春季SVI值相对较高，冬季较低。当然，因每年的季节温度变化不会完全一样，再加上其它因素的影响，所以每年SVI值随季节的变化曲线也会有所不同，但是，因季节温差而产生的对SVI值的影响将不会改变，其影响趋势也基本相同。（3）污泥沉降比对污水处理效果的影响不同的污泥沉降比，会导致不同的污水处理效果，由上图可以看出，BOD去除率在沉降比大于5%且小于50%的情况下，基本都能稳定在80%以上，当沉降比大于50%时，BOD去除率趋于分散。COD去除率在沉降比小于15%时不太稳定，当沉降比值在15%和50%之间时，其去除率基本能稳定在80%以上，当沉降比大于50%时，COD去除率明显出现不稳定趋势。SS去除率在沉降比小于15%时很不稳定，当沉降比在25%和50%之间时，基本能保持在85%以上，当沉降比大于50%时，SS去除率也趋于分散。三图说明：沉降比小于15%时，曝气池混合液浓度低，活性污泥发育不良，处于不成熟期，污泥絮凝、沉淀效果差，菌胶团松散，活性污泥微生物不活跃，从而造成出水水质不稳定，甚至不能达标；当沉降比在15%～50%之间时，活性污泥已经成熟，混合液浓度较高，一般都在2000～3000mg/l左右，污泥负荷处在沉降区段，污泥絮凝、沉淀性能都比较好，微生物也很活跃,出水水质稳定。为了减少曝气池的鼓风量，节约能源，我们一般将污泥沉降比控制在15%～30%之间。综上所述，在以活性污泥法处理污水的污水处理厂，对运行管理人员来说，不论从理论还是从实践上看，测定污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要方法。因为它不但操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，可以达到控制污水处理效果，保证出水水质的目的。1.2一般情况下，污泥沉降比值是MLSS定量的直观反映这一点由以下公式可以证明MLSS(g/L)=SV/SVI式中SVI(ml/g)为污泥指数，即评定活性污泥凝聚、沉淀性能的指标。在稳定的污水处理工艺中，由于SVI值在一段时间内基本保持在某一稳定区间，因此，通常情况下，污泥沉降比值能够反映曝气池中混合液的浓度，它与污泥浓度成正比例关系。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。2实践应用在以活性污泥法处理污水的二级污水处理厂，影响污水处理工艺运行效果的因素很多,在缺乏经验数据支持情况下，运行管理人员均以沉降比作为指导运行的主要参数，首先，因为它具有操作简单、历时短的特点；其次，运行管理人员、工艺工程师可以通过测量污泥沉降比随时观察活性污泥的絮凝、沉淀过程，了解活性污泥特性，掌握活性污泥量，判断曝气池工艺运行情况，为工艺调整提供科学依据，从而由此控制污水处理效果。2.1沉降比与污泥指数（SVI）的关系由测量污泥沉降比的过程，可以直接了解污泥絮凝、沉淀性能的好坏。在我厂运行中，当SVI值在80-120之间，此时污泥呈褐色、絮状，沉淀性能良好；当SVI值小于80时，说明污泥泥龄过长或有机物含量过低，此时污泥细碎，颜色发黑，活性不好；当SVI值大于120时，污泥过于松散，呈浅褐色，沉淀性能较差；另外，污泥沉降比测量结束后，通过观察量筒中污泥放置多少时间后上浮，可以判定曝气池的供氧情况。如污泥在静沉放置3-4小时后仍不上浮，呈褐色，证明活性污泥性状较好，曝气供氧充分；如静沉2小时左右污泥上浮，呈黑色，说明污泥厌氧，曝气池供氧量不足。在工艺运行中，如果进水量、剩余污泥排放量等运行条件比较稳定，污泥沉降比值不会