目前,世界范圍內(nèi)大多數(shù)城市污水處理廠采用活性污泥法處理工藝。普遍存在的問題之一就是活性污泥中的微生物會受到各種內(nèi)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,而且會大大降低生物反應(yīng)系統(tǒng)中活性污泥的活性和數(shù)量。使得污水處理廠的操作、運(yùn)行和控制都產(chǎn)生了一定的困難,嚴(yán)重影響了出水水質(zhì)。
I.活性污泥漂浮的原因
原因浮動污泥可分為兩大類。一個(gè)是由一種水質(zhì)的變化是由操作控制過程引起的。
一、進(jìn)水水質(zhì)導(dǎo)致活性污泥上浮
1.1.過剩表面活性物質(zhì)和油脂化合物
正常污水進(jìn)入曝氣池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),特定表面活性劑對有機(jī)物的部分降解作用形成泡沫,并使泡沫迅速增長。這些泡沫一般呈白色且質(zhì)輕,當(dāng)活性污泥達(dá)到成熟時(shí)消失。當(dāng)污水中有過量的表面活性物質(zhì)時(shí),這類物質(zhì)可以影響細(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性和通透性,使細(xì)胞的某些必要成分流失而導(dǎo)致微生物生長停滯和死亡。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(tuán)上,使活性污泥的比重降低而上浮。另外,當(dāng)進(jìn)水含油脂量過高時(shí),經(jīng)過曝氣與混合,油脂會附聚在菌膠團(tuán)表面,使細(xì)菌缺氧死亡,導(dǎo)致比重降低而上浮。
1.2. pH值沖擊
過高或過低的pH值會影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁里酶的催化作用以及微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。當(dāng)連續(xù)流曝氣反應(yīng)池內(nèi)pH<4.0或pH>11.0時(shí),多數(shù)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。水溫和鹽含量的影響
組成活性污泥的微生物的適宜溫度范圍一般為15或35℃。當(dāng)溫度超過45℃時(shí),活性污泥中的大部分微生物會死亡和漂浮(長期馴化或特殊微生物除外)。
通過調(diào)節(jié)進(jìn)水pH值,不能消除堿度對活性污泥的影響。調(diào)節(jié)堿性進(jìn)水的pH值可以中和堿性物質(zhì),但會產(chǎn)生鹽。滲透壓是影響微生物存活的重要因素之一。如果微生物所在溶液的滲透壓發(fā)生變異,就會導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
1.4. 致毒性底物
對好氧活性污泥微生物有毒性作用的底物主要有:過量的COD、有機(jī)物(酚類及其衍生物、醇類、醛類和某些有機(jī)酸等)、硫化物、重金屬和鹵化物。高底物濃度可形成穩(wěn)定的化合物,以細(xì)胞酶活性為中心,導(dǎo)致基質(zhì)不能接近,不能降解,甚至導(dǎo)致細(xì)胞中毒和死亡。重金屬離子進(jìn)入人類細(xì)胞后,主要通過與酶或蛋白質(zhì)上的-SH基團(tuán)結(jié)合而失活或變性。微量重金屬離子也能在細(xì)胞中積累,并最終對微生物產(chǎn)生毒性作用(微動效應(yīng))。最常見的鹵化物是碘和氯。碘不可逆地與細(xì)菌蛋白質(zhì)(或酶)的酪氨酸結(jié)合,形成二碘酪氨酸并使細(xì)菌失活。氯和水合成次氯酸鹽,分解生成強(qiáng)氧化劑。此外,廢水中有機(jī)物的突變使馴化后的微生物減少或消失,并能降解有機(jī)毒物。
2.活性污泥法所造成的浮體的操作
2.1. 過量曝氣
當(dāng)微生物處于饑餓狀態(tài)時(shí),會導(dǎo)致自身氧化進(jìn)入老化期,池內(nèi)DO濃度升高,或者由于污泥活性差,曝氣葉輪的線速度過高,供氧量過大??傊S著溶解氧的增加,由于有機(jī)物的快速代謝和分解,污泥的活性在短時(shí)間內(nèi)可能非常好。然而,經(jīng)過很長一段時(shí)間后,污泥被打得很輕,破碎(但沒有氣泡),像一朵霧花一樣漂浮在沉淀池的表面,并隨著水流流動。這種污泥顏色淺,活性差,耗氧率低,污泥體積和污泥指數(shù)增加,處理效果顯著降低。
2.2缺氧和反硝化引起的污泥漂浮
當(dāng)廢水中有機(jī)氨化合物含量較高或氨氮較高時(shí),可在適當(dāng)條件下將硝化菌和硝化細(xì)菌氧化為NO3-。例如,如果二沉池中的污泥堆積或停留時(shí)間過長,則NO3還原產(chǎn)生的N2將被活性污泥絮凝劑吸收,使活性污泥浮起。在二沉池或曝氣不足的地方進(jìn)行反硝化,釋放出細(xì)小的氮?dú)馀?,從而降低污泥密度,促進(jìn)活性污泥的漂浮。這種現(xiàn)象在二沉池中較為明顯,懸浮泡沫通常不穩(wěn)定。
2.3條?;亓鬟^大引起污泥上浮
回流的突然增加將使氣體和水的分離不完整,曝氣池中的氣泡將被帶到沉淀區(qū)浮動,這種污泥呈顆粒形狀,顏色不變。
2.4。兩個(gè)浮動污泥沉降罐底油泥生成的產(chǎn)物
如果二沉池底污泥發(fā)酵,產(chǎn)生的二氧化碳和氫氣也會在活性污泥上結(jié)塊,減少污泥的比例,上浮。污泥腐化產(chǎn)生CH4和H2S,然后發(fā)生氣浮。首先,小氣泡從水面逸出,然后是黑色污泥漂浮。
2.5.活性污泥中絲狀細(xì)菌過度生長引起的污泥浮選
當(dāng)進(jìn)水N、P不足、pH過低、混合溶液溶解氧過低、進(jìn)水波動過大等情況下,導(dǎo)致絲狀細(xì)菌和放線菌的異常生長,絲狀細(xì)菌的比生長速率高于膠束細(xì)菌,由于絲狀細(xì)菌的比表面積大,絲狀細(xì)菌在污水中獲得BOD 5物質(zhì)和氧化BOD 5物質(zhì)方面比細(xì)菌更有利。結(jié)果曝氣池中的絲狀細(xì)菌成為優(yōu)勢菌,且大量增加,導(dǎo)致生物泡沫的形成。此外,這些微生物大多是絲狀或樹枝狀的,容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可以掃描顆粒和氣泡,并浮到表面。網(wǎng)狀網(wǎng)包圍的氣泡增加了其表面的張力,使氣泡不易破裂,使污泥浮出水面。
二、活性污泥浮選的控制
根據(jù)活性污泥的漂浮機(jī)理及其影響因素,可采用物理、化學(xué)、生物等方法來控制活性污泥的懸浮。
1.物化方法控制泡沫
1.1. 噴灑水
使用最終水回流,水可以在二次沉淀罐浮子噴灑打破水氣泡和浮動污泥,以降低所述浮動活性污泥。但不能從根本上消除浮泥的現(xiàn)象,這是最常見的物理最簡單的方法之一。
1.2條。調(diào)節(jié)污水pH值
對曝氣池人口進(jìn)行中和,pH自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)由堿池、酸池、pH檢測器和pH自動控制閥組成,使曝氣池進(jìn)水pH值可控制在所需范圍內(nèi)。
1.3。合理的營養(yǎng)物質(zhì)添加
由于工業(yè)廢水中營養(yǎng)比例不平衡,碳源充足,氮、磷等養(yǎng)分不足,因此在處理工業(yè)廢水時(shí)需要添加額外的養(yǎng)分。尿素和磷肥一般用作氮磷源,但用量不宜過高。
1.4.設(shè)置調(diào)節(jié)池
當(dāng)進(jìn)水中含有過量的對好氧活性污泥微生物有毒性的表面活性物質(zhì)、油化合物和底物時(shí),應(yīng)在曝氣池前設(shè)置最終的水回流調(diào)節(jié)池,以稀釋和調(diào)節(jié)曝氣池進(jìn)水中有機(jī)物的濃度,使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。最終回流的先決條件是污水處理廠的處理能力必須大于實(shí)際進(jìn)水。
2. 生物方法控制活性污泥上浮
2.1. 增設(shè)生物選擇器
生物選擇器有好氧選擇器和缺氧選擇器兩種,其目的是使污水在返回污泥前充分混合進(jìn)入曝氣池,并通過調(diào)節(jié)F≤M、DO等因素,選擇性地發(fā)展絮體形成細(xì)菌,抑制絲狀細(xì)菌的過度增殖。在選擇器的設(shè)計(jì)中,需要將選擇器劃分為網(wǎng)格設(shè)置,一般為4≤6格;嘗試增加第一格的F/M值,形成F≤M梯度;同時(shí)控制選擇器的水力保持時(shí)間,一般為10≤15 min。
2.2.工藝的優(yōu)化
活性污泥的微生物組成主要取決于廢水的組成、流型、運(yùn)行條件和適宜的設(shè)計(jì)。在實(shí)際的處理過程中,廢水的組成控制幾乎是一個(gè)難題,因此優(yōu)化操作條件對控制活性污泥的上浮至關(guān)重要。
2.3.增加曝氣量
缺氧或污泥中毒引起的污泥浮選法可以增加曝氣,減少進(jìn)氣量,去除死污泥。
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,以抑制有較長生長期的放線菌的生長。有實(shí)踐證明,當(dāng)污泥停留時(shí)間在5~6 d時(shí),以避免由其產(chǎn)生的污泥上浮問題。
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