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关于污泥解体、膨胀、上浮、泡沫的解决办法都在这里了!

2022/2/21

目前,世界范围内大多数城市污水处理厂采用活性污泥工艺。但是污泥异常问题使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难,严重影响了出水水质。

1、污泥解体的概念及其解决办法

1、污泥解体的原因

水质浑浊、污泥絮凝体微细化,处理效果变坏等则是污泥解体现象。导致这种异常现象的原因有:污泥中毒,微生物代谢功能受到损害或消失,污泥失去净化活性和絮凝活性。

异常情况下为污水事故性排放所造成,应在生产中予以克服,或局部进行预处理;正常运行时,处理水量或污水浓度长期偏低,而曝气量仍为正常值,出现过度曝气,引起污泥过度自身氧化,菌胶团絮凝性能下降,污泥解体,进一步污泥可能会部分或完全失去活性。此时,应调整曝气量,或只运行部分曝气池。

2、解决办法

运行不当(如曝气过量),会使活性污泥生物营养的平衡遭到破坏,使微生物量减少且失去活性,吸附能力降低,絮凝体缩小质密,一部分则成为不易沉淀的羽毛状污泥,处理水质混浊,SV%值降低等。


当污水中存在有毒物质时,微生物会受到抑制伤害,净化能力下降,或完全停止,从而使污泥失去活性。

一般可通过显微镜观察来判别产生的原因。当鉴别出是运行方面的问题时,应对污水量、回流污泥量、空气量和排泥状态以及SV、MLSS、DO、NS等多项指标进行检查,加以调整。当确定是污水中混入有毒物质时,应考虑这是新的工业废水混入的结果,需查明来源,按国家排放标准加以处理。
2、污泥膨胀的概念及其解决办法
1、污泥膨胀的原因
1. 丝状菌膨胀活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖,导致膨胀,促成条件包括F/M太低,微生物食料不足;pH值低;混合液溶解氧太低,不能满足需要。
通过活性污泥沉降性能、容积指数判断丝状菌发生膨胀的程度:
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2. 非丝状菌膨胀 


由于进水中含有大量的溶解性有机物,使污泥负荷太高,而进水中又缺乏足够的N、P,或者DO(溶氧)不足,细菌很快把大量有机物吸入体内,又不能代谢分解,向外分泌出过量的多糖类物质。

这些物质分子中含羟基而具有较强的亲水性,使活性污泥的结合水高达400%(正常为100%左右),呈黏性的凝胶状,无法在二沉池分离,并在曝气池产生堆积性的泡沫。


2、解决办法

为防止污泥膨胀,首先应加强管理操作,经常检测污水水质、曝气池内溶解氧、污泥沉降比、污泥指数和进行显微镜观察,如发现异常情况应及时采取措施,如加大空气量、及时排泥、在有可能时采取分段进水,以减轻二沉池的负荷。

对于丝状菌膨胀轻、中度可以通过调高PH,适量的杀菌剂来调整,对于高、重度丝状菌膨胀,可以考虑放弃治疗,清池投泥重新培养了。


对于非丝状菌膨胀比较简单,笔者遇到非丝状菌膨胀不下10多次了,手段就是降低负荷或者配齐CNP比就可以搞定了。
3、污泥上浮的概念及其解决办法    
引起活性污泥上浮的原因大致可分为二类。一类是由进水水质变化引起的,一类是由工艺运行控制引起的。
1、污泥上浮的原因

1、进水水质引起活性污泥上浮

1、过量的表面活性物质和油脂类化合物

正常污水进入曝气池运转时,特定表面活性剂对有机物的部分降解作用形成泡沫,并使泡沫迅速增长。这些泡沫一般呈白色且质轻,当活性污泥达到成熟时消失。当污水中有过量的表面活性物质时,这类物质可以影响细胞质膜的稳定性和通透性,使细胞的某些必要成分流失而导致微生物生长停滞和死亡。在曝气时所产生大量泡沫(气泡),这些气泡很容易附聚在菌胶团上,使活性污泥的比重降低而上浮。另外,当进水含油脂量过高时,经过曝气与混合,油脂会附聚在菌胶团表面,使细菌缺氧死亡,导致比重降低而上浮。

2、 pH值冲击


过高或过低的pH值会影响活性污泥微生物胞外酶及存在于细胞质和细胞壁里酶的催化作用以及微生物对营养物质的吸收。当连续流曝气反应池内pH<4.0或pH>11.0时,多数情况下活性污泥中微生物活性受到抑制,或失去活性,甚至死亡,以致发生污泥上浮。

3、 水温及盐含量的影响


组成活性污泥的微生物适合的温度范围一般为15-35℃,超过45℃时会使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮(经过长期驯化的或特殊微生物除外)。

对进水的pH值调整不能消除碱度对活性污泥的影响。对碱性进水调pH值,虽然中和了碱性物质,但产生了盐。盐溶液浓度不同其渗透压也不同,渗透压是影响微生物生存的重要因素之一。如微生物所处的溶液渗透压发生突变,就会导致细胞死亡。

4、致毒性底物


对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括:含量过高的COD、有机物(酚及其衍生物,醇,醛和某些有机酸等)、硫化物、重金属及卤化物。高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合物,导致基质不能接近,无法被降解,甚至使细胞中毒死亡。重金属离子进入细胞后主要与酶或蛋白质上的-SH基结合而使之失活或变性。微量的重金属离子还能在细胞内不断积累最终对微生物发生毒害作用(微动作用)。卤化物最常见的是碘和氯,碘不可逆地与菌体蛋白质(或酶)的酪氨酸结合,生成二碘酪氨酸,使菌体失活。氯与水合成次氯酸,其分解产生强氧化剂。而且废水中有机物的突变,使原被驯化好的并能降解有机毒物的微生物减少或消失。

2、工艺运行引起的活性污泥上浮

1、 过量曝气


微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进入衰老期,池中溶解氧浓度(DO)上升;或者由于污泥活性差,曝气叶轮线速度过高,供氧过多。总之,DO上升,短期内污泥活性可能很好,因为新陈代谢快,有机物分解也快,但时间一久,污泥被打得又轻又碎(但无气泡),像雪花片似的飘满沉淀池表面,随水流走。这种污泥色浅,活性差,耗氧速率下降,污泥体积和污泥指数增高,处理效果明显降低。

2、 缺氧、反硝化引起的污泥上浮


当废水中有机氨化合物含量高或氨氮高时,在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-,如二沉池积泥或停留时间过长,NO3-还原产生的N2会被活性污泥絮凝体所吸附,使得活性污泥上浮。由于在二沉池或曝气不足的地方会发生反硝化作用,使微小的氮气气泡释放出来,从而使污泥的密度减小,有利于活性污泥上浮。这种现象在二次沉淀池中表现明显,且产生的悬浮泡沫通常不稳定。

3、回流量太大引起的污泥上浮


回流量突增,会使气水分离不彻底,曝气池中的气泡带到沉淀区上浮,这种污泥呈颗粒状,颜色不变。

4、二沉池池底积泥引起的污泥上浮

如果二沉池底泥发酵,产生的CO2和H2也会附聚在活性污泥上,使污泥比重降低而上浮。污泥腐化产生CH4、H2S后上浮,首先是一个个小气泡逸出水面,紧接着有黑色污泥上浮。

5、活性污泥丝状菌过量生长引起的污泥上浮


当进水N,P不足、PH太低、混合液溶解氧太低、进水波动太大等各种因素影响下,造成丝状菌和放线菌等微生物的异样生长,丝状菌的比生长速率高于了菌胶团细菌,又由于丝状菌的比表面积较大,因此,丝状菌在取得污水中BOD5物质和氧化BOD5物质所需要的氧气方面都比菌胶团细菌有利得多,结果曝气池中丝状菌成为优势菌种而大量增值,导致生物泡沫的产生。再加上这些微生物大都呈丝状或枝状,易形成网,能捕扫微粒和气泡等,并浮到水面。被丝网包围的气泡,增加了其表面的张力,使气泡不易破碎,而引起成片污泥上浮。

2、活性污泥上浮的控制


根据活性污泥上浮机理及其影响因素,可采用物理化学和生物的方法对污泥上浮进行控制。

1、物化方法控制泡沫


1、喷洒水

利用终水回流,喷洒的水流能打碎浮在二沉池水面的气泡及上浮污泥,以减少活性污泥的上浮。但不能根本消除污泥上浮现象,是一种最常用最简便的物理方法。

2、调节污水pH值


曝气池人口设中和池及由碱池、酸池、pH检测仪、pH自动调节阀等组成的pH自动调节系统,使曝气池进水的pH值控制在要求范围内。 

3、合理投加营养盐

由于工业废水中营养比例失调,常常碳源充分而氮、磷等营养物不足,因此处理工业废水时须另外补加。一般以尿素和磷酸盐为氮源和磷源,但投加量不宜过量。

4、设置调节池

进水中含有过量的表面活性物质、油脂类化合物及对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物时,应在曝气池前设置终水回流调节池,用以稀释、调节曝气池进水中的有机物浓度,使其稳定在一定范围内,终水回流的先决条件是污水处理厂的处理能力必须大于实际进水量。

2、生物方法控制活性污泥上浮

1、增设生物选择器


生物选择器有好氧选择器和缺氧选择器两种,其目的就是使进入曝气池的污水先于回流污泥在其中充分混合,通过调节F/M、DO等因素,选择性的发展絮凝体形成菌,抑制丝状菌等的过度增殖。在设计选择器时,选择器需要分格设置,一般多采用4~6格;尽量提高选择器第一格的F/M值,形成F/M梯度;还要控制选择器的水力停留时间,一般为10~15分钟。

2、工艺的优化选择

活性污泥的微生物组成主要依赖于废水成分、流动形式、运行条件和适宜的设计。由于在实际处理过程中几乎难以控制废水成分,因此对运行条件进行优化选择来控制活性污泥上浮至关重要。

3、增加曝气量

由于缺氧或污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝气量,减少进水量并清除死污泥。

4、降低污泥龄

一般采用降低曝气池中污泥的停留时间,以抑制有较长生长期的放线菌的生长。有实践证明,当污泥停留时间在5~6 d时,以避免由其产生的污泥上浮问题。

4、泡沫问题的概念及其解决办法

1、泡沫问题


一般分为三种形式:

1、启动泡沫

活性污泥工艺运行启动初期,由于污水中含有一些表面活性物质,易引起表面泡沫。但随着活性污泥的成熟,这些表面活性物质经微生物降解,泡沫现象会逐渐消失。


2、反硝化泡沫

如果污水厂进行硝化反应,则在反硝化池、二沉池或曝气不足的地方会发生反硝化作用,产生氮等气泡而带动部分污泥上浮,出现泡沫现象。


3、生物泡沫
 
由于丝状微生物的异常生长,与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。

生物泡沫对污水厂的正常运行是非常不利的:在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生物,在水面上漂浮、积聚大量泡沫,造成出水有机物浓度和悬浮固体升高,产生恶臭或不良有害气体,降低机械曝气方式的氧转移效率,可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫。

2、解决办法


1. 喷洒水

这是一种最常用的物理方法。通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面上的气泡,来减少泡沫。打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能,但丝状细菌仍然存在于混合液中,所以不能从根本上消除泡沫现象。

2. 投加消泡剂

 
可采用具有强氧化性的杀菌剂,如氯、臭氧和过氧化物等。还有利用聚乙二醇、硅酮生产的市售药剂,以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。

药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长,却不能消除泡沫的形成。而广泛应用的杀菌剂普遍存在副作用,因为过量或投加位置不当,会大量降低反应池中絮成菌的数量及生物总量。

3. 降低污泥龄

一般采用降低曝气池中污泥的停留时间,以抑制有较长生长期的放线菌的生长。

4. 回流厌氧消化池上清液

已有试验表明,采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法,能控制曝气池表面的气泡形成。

5. 投加特别微生物

有研究提出,一部分特殊菌种可以消除Nocardia菌的活力,其中包括原生动物肾形虫等。另外,增加捕食性和拮抗性的微生物,对部分泡沫细菌有控制作用。