汙水（shuǐ）處理之活性汙泥法
汙水處（chù）理之活性汙泥法
發布日期：2022/6/26 10:27:40
活性汙泥法是汙水處理的核心工藝，為了徹底搞懂活性汙泥法，塗山（shān）環保進行了很深度的學習，研讀了各個版本的教材，終（zhōng）於在（zài）靈魂深處摸清了這門技術的精髓。
現在將我的學習心（xīn）得整理成這篇幹貨，分享給（gěi）大家。分為兩塊內容：一是微生物的增殖規律；二是活性汙泥法運行中的5大問（wèn）題及（jí）對策。微生物（wù）的增（zēng）殖規律活性汙泥法是一門關於（yú）人類組織微生物吃有機物的學問。
為了使活性汙泥（ní）中的微生物達到（dào）最佳的吃貨（huò）狀（zhuàng）態，人們總結、發明了各種參數、技術（shù）、工藝；可以說（shuō），生化（huà）係統中的（de）一（yī）切手段都是為了“吃有機物”這一核心宗（zōng）旨。本篇解讀一個（gè）非（fēi）常重要知識點——活性汙泥微生物增（zēng）值規律，指的是在溫度適宜、溶解（jiě）氧含量充足、不存（cún）在抑製性物質（zhì）的條件下，微生物隻受食量（有機（jī）物）影響的情況下的增殖規律。說得簡單（dān）通俗一點，就是研究微生物社會在不同“經濟狀態“下的“人口”增長規律。學習這（zhè）一知識點的目的是為了搞清屎量（有機物）和微生物量二者的關係控製到什麽程度較好，也就是找到（dào）能使曝氣池達到最佳運行（háng）工況的食微比。也（yě）就是搞好微生物社會的“計劃生育”。科學（xué）上，把活性汙泥微生物增殖過程可分為適應（yīng）期、對（duì）數增長期、減（jiǎn）衰增殖期（qī）和（hé）內源呼吸期四個階段。哪個階段是最佳的活性汙泥運行工況呢？下麵塗山環保一一解析。
01 適應期水土不服、胃口不佳
一少部分活性汙泥最初進入某一新的環境，就像人最初進入某一陌生環境，一開始肯定會有些水土不服，需要先熟悉適應。在這個階段內（nèi），隻有微生物個體發生一些調整，包括菌體體積增大、酶（méi）係統調整，尚未開展吃有機（jī）物（wù）的工作，可以理（lǐ）解為調整胃口、適應（yīng）水土的過程。這個階段，池子（zǐ）裏麵的有（yǒu）機物自然不會減少。適應期的（de）長短（duǎn）主（zhǔ）要取決於汙水的成分，這跟人一個道理，你（nǐ）從國內（nèi）的一個地方到國（guó）內的（de）另一個地方需要的適應期一般比你從國內到國外的（de）適（shì）應期（qī）要短。上圖的增殖曲線沒有（yǒu）表（biǎo）現本階段。
02 對數增長期大口狂吃、快速繁殖
火力壯、難沉降
這個階段，微生物適應了環境、調整好了胃口，且（qiě）池子裏（lǐ）麵的屎量未被消（xiāo）耗，十分充足。這期間發生的事情就是，全員微（wēi）生物卯（mǎo）足了勁兒、大口（kǒu）大口地狂吃（chī），有點兒（ér）類似於經曆了小餓的吃貨在自助餐廳的狀態，就是肆無（wú）忌憚的狂吃。此外，在狂吃的過程中還會不停的（de）繁（fán）殖，會有源源不斷的新（xīn）吃貨加（jiā）入到吃屎大軍中，幾十分鍾內（nèi）就可（kě）以繁殖一代，子子孫孫，增殖非常快速，這就是所謂“對數”的由來。套用屎（shǐ）微比（F／M）的概念，這個（gè）階段F／M最高，食物充足，微生物（wù）吃得快、生得快。這個階段的微（wēi）生（shēng）物生命力生猛、活（huó）力極強，反映（yìng）到工（gōng）程屬性上（shàng）就是汙泥（ní）凝聚性能差，不易沉澱（diàn）；就好比一個社會年輕人多、火（huǒ）力壯，往往很難冷靜（沉降）。
03 減衰增殖期食速減緩、增殖變慢（màn）
活力減弱、易於沉降
由於微生物繁殖太猛，隨著“吃屎”進程的推進，屎量會逐漸變得不足；這就好比孩兒生得太多，口糧（也就是有機物）不夠（gòu）吃了。這個階段極其類似於貧困年代（dài）。因為食物不充分，微（wēi）生物吃食的（de）速度會有明顯下降，沒得吃自然也就（jiù）沒得生了，因此增殖速率也會隨之下降。類比人（rén）類社會，相（xiàng）當於出生率和死亡率齊平。總體而言（yán），本階段盡管微（wēi）生物的（de）總量還在增長，但是因（yīn）為吃得不太夠，整體表現得有些“蔫兒”，整個的狀態極類似於一（yī）個進入穩態的社會，也就（jiù）容易冷（lěng）靜（絮凝、沉澱），表現在（zài）工程上就是活性汙泥的凝聚、吸附以及沉澱性能均較好。同時因為缺吃的，所以（yǐ）就吃得比較幹（gàn）淨，反（fǎn）映到工程上就是有機物去除（chú）率高。由於沉降性能好、去除率高，活性汙泥法會將曝氣池（chí）的運行工況控製在這個狀態。
04 內源呼吸期屎耗盡、自消耗無機化、凝聚差
這個階段（duàn）屎量消耗殆盡，基（jī）本上沒什麽可吃的，就相當於人類的大（dà）饑荒年代。微生物（wù）靠消耗自己的細胞壁等維持生命，好比人吃不上（shàng）東西就會消耗脂肪、肌肉，當（dāng）然最終還是會（huì）被餓死，因此，這個階段叫內源呼吸期，就是吃不（bú）到屎靠消耗自身儲存（cún）的物質維持生（shēng）命的階段（duàn）。當然，反映到工程表（biǎo）現為汙泥無機化程度（dù）高、沉降（jiàng）性良好、凝聚性較差，汙泥逐漸減少（shǎo）。實際應用中一般不把這一階（jiē）段作為運行工況，但也有采用，如延時曝氣法。綜上，根據各個（gè）階段吃（chī）屎的狀態以及微生物本身的狀態（tài）可知，減速（sù）增長（zhǎng）階段是活性汙泥法中曝氣池的最佳運行工況。
活性汙泥法運行中的5大問題及對策
活（huó）性（xìng）汙泥（ní）法是水處理常用方法，所以能夠做好其運營管理非常重要。在掌（zhǎng）握了活性汙泥增值規律的基礎上，就能夠得心應手地麵對和解決工程（chéng）應用問題。下文（wén）總結了活性汙泥法運行（háng）過程（chéng）中的5大常見問題以及對策，具有很強（qiáng）的實用（yòng）價（jià）值。
01汙泥膨脹的概念及其解決辦（bàn）法有哪些？
汙泥膨脹的原因：① 絲狀菌膨脹 活性汙泥（ní）絮體中的絲狀菌過度（dù）繁殖，導致膨（péng）脹，促成條件包括進水有機物少，F/M太低，微生物食料不足；進水氮、磷（lín）不足；pH值低；混合液溶解氧太低，不能滿足需要；進水波動（dòng）太大，對微生物造成（chéng）衝擊。② 非絲狀菌膨脹 由於（yú）進水中含有大量的溶解性有機物，使汙泥負荷太（tài）高，而進水（shuǐ）中又缺乏足夠的N、P，或者DO（溶氧（yǎng））不足（zú）。細菌很快把大量有機物（wù）吸入體內，又不能代謝分解，向外分泌出（chū）過量的多糖類物質。這些物質分子中（zhōng）含羥基而具有較強的親（qīn）水（shuǐ）性，使（shǐ）活（huó）性汙泥的結合水高達400%（正常為100%左（zuǒ）右），呈黏性的凝膠狀，無法在（zài）二沉池分離。另一種非絲狀菌膨脹是進水中含有較多毒物，導致細菌中毒，不能分泌出足夠量的黏性物質，形不成絮體，也無法分離。解決辦法：組成廢水的各（gè）種成分由於比例（lì）失調，也可引起汙泥膨脹，如廢（fèi）水中C/N比失（shī）調，若由於碳水化合物的含量過高，可適當的投加尿素、碳酸（suān）銨或氯化銨。如係統進水（shuǐ）濃度太高，可減低進（jìn）水量。至於（yú）曝氣池的環（huán）境（如pH、溫度溶解（jiě）氧（yǎng）等）對活（huó）性（xìng）汙泥的性質也有一定的影響。其他如廢水中含有大量的有機物或石油，以及含（hán）有大量的腐敗（bài）物質都可以引起膨脹。在曝氣池中過多或過少（shǎo）地充氧或攪動不充分，都可引起膨脹。由此可知，為防止（zhǐ）汙泥膨脹，首先應加強管理操作，經常檢測汙水水質、曝氣池內溶解氧、汙泥沉降比、汙泥指數和進行顯微鏡（jìng）觀察，如發（fā）現異常情況應（yīng）及時采取措施，如加大空氣量、及時排泥、在有可能時采取分段進水，以減輕二沉池的負荷。 02汙泥上浮的概念（niàn）及其解（jiě）決辦法有哪些？
汙泥上浮：主要是指汙泥脫氮（dàn）上浮（fú）。汙水在二沉池中經過長時間（jiān）停留會造成缺氧（DO在（zài）0.5mg/L以下），則反硝化菌會使硝酸鹽轉化成氨和氮氣，在氨和氮氣逸出時，汙泥吸附氨和氮氣而上浮使汙泥沉降性降低。解決辦法：汙泥上浮現象和活（huó）性汙泥的性（xìng）質無關，隻因汙泥中產生氣泡，使汙泥密度低於水，因此（cǐ）汙（wū）泥上浮不應與汙泥膨脹混為一談。具體解決辦法有：① 降低進水鹽濃度，控製高負荷COD的衝擊。② 準確地控製曝氣池內的COD負荷（hé）。因此，在（zài）運行操作上要控製曝氣池進水量。通（tōng）過準確地控製MLSS（建議6～8g/L）和曝氣池進水量，將COD負荷控製在0.2～0.4kg/（m3·d）的（de）適當範圍，以減（jiǎn）少汙水的衝擊，如果該汙（wū）水經過均質池後的COD濃度仍然超過設計（jì）標準，應將該股汙水引入事故池（chí）以待（dài）日後處理。③ 完善新建汙水（shuǐ）預處（chù）理工藝，控製汙水厭氧與兼氧（yǎng）酸（suān）化水（shuǐ）解池是保障後續（xù）曝氣池正常運（yùn）轉的關（guān）鍵步驟，汙水中的難降解（jiě）有機物在（zài）此得到降解後（hòu），可以保證曝氣池汙水的出水要（yào）求，也改善了二沉池的沉降性能。應采取以下措施：完成潛水攪拌機配電係統的（de）改造，盡快泵汙泥至酸（suān）化池，進行（háng）酸化池的調試和酸化汙泥的馴化。一次投加剩餘汙（wū）泥（ní）約為池容（róng）的1/5，投加量約為100m3，使（shǐ）池內混合液濃度在（zài）4～6g/L。④控製氧曝池的溶（róng）解氧濃度（dù），適當降低氧曝池MLSS，基本控製在10g/L以（yǐ）內，與之相應的溶解氧濃度控製應根據進水有機負（fù）荷及時調整。⑤增加汙泥回流量，及時排除剩餘汙泥，降低混合液汙泥濃度，縮短汙泥齡，降低溶解氧濃度，但（dàn）不能進入消化（huà）階段。 03泡沫問題的概念及（jí）其解決辦法有哪（nǎ）些？
泡沫問題泡沫一般分為三種形式：① 啟動泡沫 活性汙泥工藝運行啟動初期，由於汙水中含有一些（xiē）表麵活性物質，易引起表麵（miàn）泡沫（mò）。但隨著活性汙泥的成熟，這些表（biǎo）麵活性物質經微生物降解，泡沫現象會逐漸消失。② 反硝化泡沫 如果汙水廠（chǎng）進行硝化反應，則在沉澱池或曝（pù）氣不足的地方會發生反硝化作用，產生氮等氣泡而帶動（dòng）部分汙泥上浮，出現泡沫現（xiàn）象。③ 生物（wù）泡沫 由於絲狀微生物的異常生長，與氣泡、絮體顆粒混合而成的泡沫（mò）具（jù）有穩定、持續、較難控製的特點。生物泡沫對汙水廠的正常運行是非常不利的：在曝氣池或二沉池中出現大量絲狀微生物，在水麵（miàn）上漂浮、積聚大量泡沫，造成出水有機物濃度和懸浮固體升高，產生惡臭或（huò）不良有害氣體，降低機械（xiè）曝氣（qì）方式的氧轉移效率，可（kě）能造成後期汙泥消（xiāo）化時（shí）產生大量表麵泡沫。解決辦法：① 噴（pēn）灑水 這是一（yī）種最（zuì）常（cháng）用的物理方法（fǎ）。通過噴（pēn）灑水流或水珠以打碎浮在水麵上的氣泡，來減少泡沫。打散的汙泥顆粒（lì）部分（fèn）重新恢複沉降性能，但絲狀細菌（jun1）仍然存在於混合液（yè）中，所以不能從根本上消除泡（pào）沫現象（xiàng）。② 投加消泡劑 可采用具有強氧化（huà）性的殺菌劑，如氯、臭氧和過氧化物等。還有利用聚乙二醇（chún）、矽（guī）酮生產的市售藥劑，以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥（yào）劑（jì）等。藥劑的作用僅僅能降低泡沫的增（zēng）長，卻不能消除泡沫的形成。而廣泛應用的殺菌劑普遍存在副作用（yòng），因為過量或投加位置不當，會大量降低反應池中絮成菌的數量及（jí）生物總量。③ 降低汙泥齡 一般采用（yòng）降低曝氣池中（zhōng）汙泥的停留時間，以抑製有較（jiào）長生長期的放線（xiàn）菌的生長。④ 回流厭氧消化池（chí）上清液 已有試驗表明（míng），采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法（fǎ），能控製曝氣池（chí）表麵的氣泡形成。⑤ 投加特別微生物 有研究提出，一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力（lì），其（qí）中包括（kuò）原生動（dòng）物腎形蟲等。另（lìng）外，增加捕食性和拮抗性的微生物，對部分泡沫細菌有控製作用。 04汙泥解（jiě）體的概（gài）念及其解決辦法有哪些？
汙泥（ní）解體：處理水質渾濁、汙（wū）泥（ní）絮凝體微細化，處理效（xiào）果變壞等（děng）則是汙（wū）泥解體現象。導致這種異常現象的原（yuán）因有：汙泥中毒，微生物代謝（xiè）功能受（shòu）到損害或（huò）消失，汙泥失（shī）去淨（jìng）化活性（xìng）和絮凝活性。多數情況下為汙水事（shì）故性排放所造成，應在生產中予以克服，或局部進行預（yù）處理；正常（cháng）運行時（shí），處理水量或汙水（shuǐ）濃度長期偏低，而曝（pù）氣量仍為正常值，出（chū）現過（guò）度曝氣，引起汙泥過（guò）度自（zì）身氧化，菌膠團絮凝性能下降，汙泥解體，進一步汙泥可能會部分或完全失去活性。此（cǐ）時（shí），應調整曝氣量，或隻運行部分曝氣池。解決辦法：運行不當（如曝氣過量），會使活性（xìng）汙泥生物營（yíng）養的平衡（héng）遭到破壞（huài），使微生（shēng）物量減少且失去活性，吸附能力（lì）降低，絮凝體縮小質密，一部分則（zé）成（chéng）為不易沉澱的羽毛狀汙（wū）泥，處理水質混濁，SV%值降低等。當汙水中存在有毒物質時，微生物會受到抑（yì）製（zhì）傷害（hài），淨化能力下降，或完全停（tíng）止，從而使汙（wū）泥失去（qù）活性。一般可（kě）通過（guò）顯微鏡觀察來判別產（chǎn）生的原因。當鑒別出是運行方麵（miàn）的問題時，應對汙水（shuǐ）量、回流汙泥量、空氣量和排泥狀態以及SV、MLSS、DO、NS等多項指標進行檢查，加以調（diào）整。當確定（dìng）是汙水中混入有毒（dú）物質時，應考慮這是新的工業廢（fèi）水混入的結果，需查明來源，按國家排放標準加以處理。 05汙泥腐化的概念（niàn）及其解決辦法有哪些？
汙泥腐化：汙泥腐化上浮是指在沉澱池內的汙（wū）泥由於缺氧而引起厭氧分解，產生甲烷及二氧化（huà）碳氣（qì）體，汙泥吸附氣體上浮。在（zài）二沉池有可能由於汙泥長期滯（zhì）留而進行厭氣發酵（jiào），生成氣體（H2S、CH4等（děng）），從而發生大（dà）塊汙泥上浮的現象。它與汙泥脫氮上（shàng）浮（fú）所不同的是，汙泥腐敗變黑，產生惡臭。此時也不是全部汙泥上浮，大部分汙（wū）泥都是正常地排（pái）出或回流，隻有（yǒu）沉澱（diàn）積在死角長期滯留的汙泥才腐化上浮。解決辦法：①設計並安裝不使汙泥外溢的（de）浮渣設（shè）備；②消除（chú）沉澱池的死（sǐ）角；③加（jiā）大（dà）池底坡度（dù）或改進池底刮泥設備，不使汙泥滯留於池底。此（cǐ）外，如曝氣池內曝氣過度，使汙泥攪拌過於激烈（liè），生成大量小氣泡附聚於絮凝體上，也容易產（chǎn）生這種現（xiàn）象。防止措施是將供氣控製（zhì）在攪拌所需的限度（dù）內，而脂（zhī）肪（fáng）和油則應在進入曝氣池之前加以去除。
