活性污泥上浮的原因及控制思路

目前，世界范圍內大多數城市污水處理廠(chǎng)采用活性污泥法處理工藝。普遍存在的問(wèn)題之一就是活性污泥中的微生物會(huì )受到各種內外因素的影響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 )大大降低生物反應系統中活性污泥的活性和數量。使得污水處理廠(chǎng)的操作、運行和控制都產(chǎn)生了一定的困難,嚴重影響了出水水質(zhì)。

一．活性污泥上浮的原因

引起活性污泥上浮的原因大致可分為二類(lèi)。一類(lèi)是由進(jìn)水水質(zhì)變化引起的，一類(lèi)是由工藝運行控制引起的。

1．進(jìn)水水質(zhì)引起活性污泥上浮

1.1．過(guò)量的表面活性物質(zhì)和油脂類(lèi)化合物

正常污水進(jìn)入曝氣池運轉時(shí)，特定表面活性劑對有機物的部分降解作用形成泡沫，并使泡沫迅速增長(cháng)。這些泡沫一般呈白色且質(zhì)輕，當活性污泥達到成熟時(shí)消失。當污水中有過(guò)量的表面活性物質(zhì)時(shí)，這類(lèi)物質(zhì)可以影響細胞質(zhì)膜的穩定性和通透性，使細胞的某些必要成分流失而導致微生物生長(cháng)停滯和死亡。在曝氣時(shí)所產(chǎn)生大量泡沫（氣泡），這些氣泡很容易附聚在菌膠團上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當進(jìn)水含油脂量過(guò)高時(shí)，經(jīng)過(guò)曝氣與混合，油脂會(huì )附聚在菌膠團表面，使細菌缺氧死亡，導致比重降低而上浮。

1.2. pH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胞質(zhì)和細胞壁里酶的催化作用以及微生物對營(yíng)養物質(zhì)的吸收。當連續流曝氣反應池內pH＜4.0或pH＞11.0時(shí)，多數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。

1.3. 水溫及鹽含量的影響

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浮（經(jīng)過(guò)長(cháng)期馴化的或特殊微生物除外）。

對進(jìn)水的pH值調整不能消除堿度對活性污泥的影響。對堿性進(jìn)水調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。如微生物所處的溶液滲透壓發(fā)生突變，就會(huì )導致細胞死亡。

1.4. 致毒性底物

對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、有機物（酚及其衍生物，醇，醛和某些有機酸等）、硫化物、重金屬及鹵化物。高底物濃度可與細胞酶活動(dòng)中心形成穩定的化合物，導致基質(zhì)不能接近，無(wú)法被降解，甚至使細胞中毒死亡。重金屬離子進(jìn)人細胞后主要與酶或蛋白質(zhì)上的-SH基結合而使之失活或變性。微量的重金屬離子還能在細胞內不斷積累最終對微生物發(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)生強氧化劑。而且廢水中有機物的突變，使原被馴化好的并能降解有機毒物的微生物減少或消失。

2．工藝運行引起的活性污泥上浮

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(xiàn)速度過(guò)高，供氧過(guò)多。總之，DO上升，短期內污泥活性可能很好，因為新陳代謝快，有機物分解也快，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(mǎn)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增高，處理效果明顯降低。

2.2. 缺氧、反硝化引起的污泥上浮

當廢水中有機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(cháng)，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。由于在二沉池或曝氣不足的地方會(huì )發(fā)生反硝化作用，使微小的氮氣氣泡釋放出來(lái)，從而使污泥的密度減小，有利于活性污泥上浮。這種現象在二次沉淀池中表現明顯，且產(chǎn)生的懸浮泡沫通常不穩定。

2.3. 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上浮，這種污泥呈顆粒狀，顏色不變。

2.4. 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(zhù)有黑色污泥上浮。

2.5. 活性污泥絲狀菌過(guò)量生長(cháng)引起的污泥上浮

當進(jìn)水N,P不足、PH太低、混合液溶解氧太低、進(jìn)水波動(dòng)太大等各種因素影響下，造成絲狀菌和放線(xiàn)菌等微生物的異樣生長(cháng)，絲狀菌的比生長(cháng)速率高于了菌膠團細菌，又由于絲狀菌的比表面積較大，因此，絲狀菌在取得污水中BOD5物質(zhì)和氧化BOD5物質(zhì)所需要的氧氣方面都比菌膠團細菌有利得多，結果曝氣池中絲狀菌成為優(yōu)勢菌種而大量增值，導致生物泡沫的產(chǎn)生。再加上這些微生物大都呈絲狀或枝狀,易形成網(wǎng),能捕掃微粒和氣泡等,并浮到水面。被絲網(wǎng)包圍的氣泡,增加了其表面的張力,使氣泡不易破碎,而引起成片污泥上浮。

二．活性污泥上浮的控制

根據活性污泥上浮機理及其影響因素，可采用物理化學(xué)和生物的方法對污泥上浮進(jìn)行控制。

1.物化方法控制泡沫

1.1. 噴灑水

利用終水回流，噴灑的水流能打碎浮在二沉池水面的氣泡及上浮污泥,以減少活性污泥的上浮。但不能根本消除污泥上浮現象，是一種最常用最簡(jiǎn)便的物理方法。

1.2. 調節污水pH值

曝氣池人口設中和池及由堿池、酸池、pH檢測儀、pH自動(dòng)調節閥等組成的pH自動(dòng)調節系統，使曝氣池進(jìn)水的pH值控制在要求范圍內。

1.3. 合理投加營(yíng)養鹽

由于工業(yè)廢水中營(yíng)養比例失調，常常碳源充分而氮、磷等營(yíng)養物不足，因此處理工業(yè)廢水時(shí)須另外補加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，但投加量不宜過(guò)量。

1.4.設置調節池

進(jìn)水中含有過(guò)量的表面活性物質(zhì)、油脂類(lèi)化合物及對好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物時(shí)，應在曝氣池前設置終水回流調節池，用以稀釋、調節曝氣池進(jìn)水中的有機物濃度，使其穩定在一定范圍內，終水回流的先決條件是污水處理廠(chǎng)的處理能力必須大于實(shí)際進(jìn)水量。

2. 生物方法控制活性污泥上浮

2.1. 增設生物選擇器

生物選擇器有好氧選擇器和缺氧選擇器兩種，其目的就是使進(jìn)入曝氣池的污水先于回流污泥在其中充分混合，通過(guò)調節F/M、DO等因素，選擇性的發(fā)展絮凝體形成菌，抑制絲狀菌等的過(guò)度增殖。在設計選擇器時(shí)，選擇器需要分格設置，一般多采用4～6格；盡量提高選擇器第一格的F/M值，形成F/M梯度；還要控制選擇器的水力停留時(shí)間，一般為10～15分鐘。

2.2.工藝的優(yōu)化選擇

活性污泥的微生物組成主要依賴(lài)于廢水成分、流動(dòng)形式、運行條件和適宜的設計。由于在實(shí)際處理過(guò)程中幾乎難以控制廢水成分，因此對運行條件進(jìn)行優(yōu)化選擇來(lái)控制活性污泥上浮至關(guān)重要。

2.3.增加曝氣量

由于缺氧或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。

2.4.降低污泥齡

一般采用降低曝氣池中污泥的停留時(shí)間，以抑制有較長(cháng)生長(cháng)期的放線(xiàn)菌的生長(cháng)。有實(shí)踐證明，當污泥停留時(shí)間在5～6 d時(shí)，以避免由其產(chǎn)生的污泥上浮問(wèn)題。