活性污泥法治理城市污水探析

唐發(fā)英

(昭通市生態(tài)環(huán)境局彝良分局彝良縣環(huán)境監(jiān)測站，云南 昭通 657600)

1 引言

我國的污水處理廠始建于1970年，起步建設(shè)與發(fā)展的時間較晚，當(dāng)時主要供工業(yè)與國防使用，隨著經(jīng)濟(jì)水平、人們生活水平的提高，對生活污水的處理需求逐漸提高，在1990年之后我國的污水處理產(chǎn)業(yè)才開始蓬勃興起。我國污水處理廠不斷總結(jié)國外先進(jìn)、成熟的經(jīng)驗，引進(jìn)一流的設(shè)備、技術(shù)融入到實際的工作當(dāng)中，所以污水處理水平的發(fā)展速度非?？?。污水處理廠已經(jīng)納入到我國環(huán)保工程的重要內(nèi)容，引起了社會各界的重視。

2 活性污泥簡介

生物處理有好氧處理和厭氧處理兩種方式，活性污泥處理方法是在人工條件下進(jìn)行的懸浮生長型處理，這種方法由克拉克和蓋奇發(fā)明和應(yīng)用。它的功能是從污水當(dāng)中將可生化有機(jī)物、懸浮固體等其他物質(zhì)進(jìn)行去除，還能夠?qū)⒁恍┝姿?、氮素等進(jìn)行去除，是城市污水處理方法當(dāng)中廣泛應(yīng)用的技術(shù)。

活性污泥是由微生物群體以及吸附污水當(dāng)中的有機(jī)、無機(jī)物質(zhì)組成的絮狀污泥，它的顏色是黃褐色，有土腥味，粒徑在0.02～0.2 mm之間，比表面積為20～100 cm2/mL?；钚晕勰嗟暮繛?9.2%～99.8%，其固體物質(zhì)的組成部分當(dāng)中，有機(jī)物占到75%～85%，無機(jī)物占到20%～38%，活細(xì)胞為25%～50%，在原來的廢水當(dāng)中吸附的難于進(jìn)行生物降解的有機(jī)物為5%～65%。活性污泥當(dāng)中含有大量的微生物，包括細(xì)菌、真菌、原生生物以及后生生物，除此之外，活性污泥當(dāng)中還有污水當(dāng)中的有機(jī)物、無機(jī)懸浮物以及膠體物。細(xì)菌含量為107～108個/mL，原生生物約為103個/mL。了解活性污泥當(dāng)中的微生物是為了更好地理解其在活性污泥反應(yīng)中的作用，微生物是一個混合群體，它們的生長有一定的規(guī)律(圖1)，在條件適宜的情況下，對污水生物進(jìn)行處理當(dāng)中的活性污泥增長過程同純種單細(xì)胞微生物的增殖過程類似。按照微生物的生長速率來看，活性污泥的生長分為四個階段，分別為停滯期、對數(shù)期、靜止期以及衰老期(圖2)。

圖1 污水穩(wěn)定過程中微生物增殖和變移的模式

圖2 活性污泥的生長規(guī)律

3 活性污泥法的基本工藝流程

3.1 活性污泥法的基本流程

活性污泥法的組成部分有4種，包括曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)以及剩余的污泥排除系統(tǒng)。污水與回流的活性污泥首先進(jìn)入曝氣池當(dāng)中，空氣壓縮機(jī)輸送的壓縮空氣通過曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置形成小氣泡，空氣進(jìn)入到污水當(dāng)中能夠提高污水的含氧量，讓污水與活性污泥的混合液進(jìn)行劇烈地攪動，在這個過程當(dāng)中溶解氧、活性污泥以及污水能夠相互融合、充分接觸，使得活性污泥流程能夠正常運行?；钚晕勰嘣谄貧獾倪^程中主要分為兩個階段。

吸附階段，在活性污泥表面和粘性物質(zhì)的作用下，活性污泥顆粒將有機(jī)污染物吸附在菌膠團(tuán)的表面，細(xì)菌包外的酶能夠?qū)⒁恍┐蠓肿佑袡C(jī)物進(jìn)行分解。在穩(wěn)定階段當(dāng)中，由于污水當(dāng)中的氧氣含量充足，微生物能夠吸收這些小分子的有機(jī)物，并將它們氧化分解，一部分分解成二氧化碳和水，另一部分供給自身的需要。污水當(dāng)中的有機(jī)污染物被活性污泥進(jìn)行降解，而活性污泥能夠不斷繁衍增長，從而達(dá)到凈化污水的效果。污水被活性污泥凈化之后與活性污泥一同進(jìn)入二次沉淀池，懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在二次沉淀池進(jìn)行沉淀，并與水分離，此時污水為澄清狀態(tài)然后排出污水處理系統(tǒng)，同時，大部分的接種污泥回流至曝氣池，使得曝氣池當(dāng)中的懸浮固體濃度和微生物濃度保持穩(wěn)定的狀態(tài)，增殖的微生物也從活性污泥凈化系統(tǒng)當(dāng)中排出到剩余污泥當(dāng)中。

殘留在廢水中的有機(jī)物為微生物不能利用的有機(jī)物和微生物能夠利用的有機(jī)物，在廢水當(dāng)中去除的有機(jī)物有三種，分別為微生物能夠利用但是還沒有利用的有機(jī)物、微生物不能利用的有機(jī)物以及微生物已經(jīng)利用的氧化和合成的有機(jī)物，活性污泥法原理的通俗理解方法是微生物將污水當(dāng)中的有機(jī)物吃掉，這樣污水就被凈化了，這種凈化污水的方法與自然界當(dāng)中水體凈化的過程非常類似，只是在其中加入了人工的過程讓污水能夠達(dá)到更好的凈化效果。

3.2 活性污泥的培養(yǎng)方法

城市生活污泥的可生化性較好，在污水處理過程中，常常采用的培養(yǎng)污泥的方法有三種，分別是異步培養(yǎng)法、同步培養(yǎng)法以及接種法。同步與異步培養(yǎng)法在細(xì)菌和微生物的培養(yǎng)和馴化方面有時間上的不同，接種法是根據(jù)生活污泥的處理量等來選擇啟動方式，可以從其他的污水處理廠獲取活性污泥，也可以尋找其他容易獲得糞便污水的渠道，不僅能夠降低啟動成本，還能夠縮短活性污泥的培養(yǎng)時間，提高污水的處理速度。在培養(yǎng)活性污泥之前要進(jìn)行檢查和試驗、測試構(gòu)筑物內(nèi)的水壓等操作，確保無誤之后在進(jìn)行活性污泥的培養(yǎng)階段。

4 活性污泥系統(tǒng)在運行中的問題及對策

活性污泥凈化反應(yīng)當(dāng)中存在的影響因素有5種，分別為營養(yǎng)物質(zhì)、溫度、pH值、溶解酶以及有毒物質(zhì)，活性污泥法在凈化污水的過程中出現(xiàn)了問題能夠降低凈化的效果，使得污泥流失，在操作的過程中要不斷總結(jié)這些異?，F(xiàn)象以及對應(yīng)的解決策略。如果活性污泥的顏色為灰黑色，則說明污泥發(fā)生了厭氧反應(yīng)，有硫細(xì)菌的出現(xiàn)，導(dǎo)致水質(zhì)的惡化。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有3種，分別是負(fù)荷量增高、曝氣不足、工業(yè)廢水流入到活性污泥當(dāng)中，可以采取的措施有控制負(fù)荷量、加大曝氣量以及控制或者切斷工業(yè)廢水的流入。V值顯示異常的現(xiàn)象是污泥上浮、在沉淀之后的上清液當(dāng)中出現(xiàn)懸浮微小的絮體、泥水界面不明顯、污泥膨脹。某廠的外排污水CODcr出現(xiàn)嚴(yán)重超標(biāo)，在凈化的過程中發(fā)現(xiàn)曝氣池的進(jìn)水端石油化工污水含油量為46 mg/L，pH值在5.0以下，在這個環(huán)境當(dāng)中活性污泥當(dāng)中的有效菌種會出現(xiàn)消亡的情況，使得活性污泥法凈化失效，通過二次馴化對水溫進(jìn)行控制，使得含油量保持在每升10 mg以下，pH值在7～8之間，這種環(huán)境下的活性污泥的狀態(tài)達(dá)到最佳，如果CODcr的指標(biāo)仍然超標(biāo)，則需測量活性污泥及其好氧微生物的含量。

4.1 污泥上浮問題

污泥上浮的情況多發(fā)生在夏季，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是由于硝化作用使得二次沉淀池當(dāng)中的污泥被還原成氮氣，我們可以減少污泥在二次沉淀池當(dāng)中的HRT或者減少曝氣量的方法來解決。

4.2 上層清液有大量絮體問題

沉淀之后的上層清液當(dāng)中出現(xiàn)小絮體的原因是污泥解體，曝氣過度，負(fù)荷降低之后活性污泥的自身氧化過度，可以采取的措施是減少曝氣量，增大負(fù)荷。

4.3 泥水界面不明顯問題

泥水界面不明顯的原因是有高濃度的有機(jī)廢水流入，微生物處于對數(shù)增長階段，污水形成的絮體能力較差，可以采用降低負(fù)荷的方式，或者增大活性污泥的回流量，從而提高曝氣池當(dāng)中的MLSS。

4.4 污泥膨脹問題

污泥膨脹的現(xiàn)象是活性污泥的質(zhì)量變輕、膨脹，其沉降性能較差，在二次沉淀池當(dāng)中的沉降性能較差，污泥體積指數(shù)異常增高，通常情況下城市的污水污泥體積指數(shù)為50～150 mL/g，但是如果出現(xiàn)污泥膨脹之后，污泥體積指數(shù)可以達(dá)到400 mL/g以上。出現(xiàn)這種情況的原因主要有兩種，一是因為絲狀菌異常增值，使其菌性膨脹，二是因為活性污泥當(dāng)中有大量的粘性物質(zhì)堆積，使得非絲狀菌性膨脹，需要殺滅絲狀菌，在活性污泥當(dāng)中加投氯、臭氧以及過氧化氫等藥劑，為了改善活性污泥的絮凝性，要加入硫酸鋁等絮凝劑，還可以加入粘土、消石灰等物質(zhì)來提高活性污泥的沉降性，對回流污泥量進(jìn)行增加，當(dāng)活性污泥回流之前要進(jìn)行再生性曝氣。某污水處理廠的污泥膨脹嚴(yán)重，二次沉降池的沉降性能較差，產(chǎn)生較多出水絮體，通過對污泥進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)諾卡式菌屬與微絲菌的優(yōu)勢繁殖使得生物泡沫出現(xiàn)，采取降低污泥濃度的方法為2800 mg/L以內(nèi)，將兩段進(jìn)水改成一段進(jìn)水，7 d之后曝氣池當(dāng)中的泡沫有效減少，SVI值也降到了300 mL/g以下。

4.5 活性污泥出現(xiàn)泡沫問題

在活性污泥法操作過程中如果產(chǎn)生泡沫如果進(jìn)行分類判斷，可以通過顏色和粘度來判斷其狀態(tài)。如果產(chǎn)生數(shù)量較少的棕黃色泡沫，并且沿著輻射的方向慢慢消散，而且這種泡沫在短時間內(nèi)很少發(fā)生嚴(yán)重聚集、出現(xiàn)浮渣的情況，那么這種情況說明當(dāng)前的活性污泥處于老化的狀態(tài)，污泥暗沉不新鮮。如果產(chǎn)生灰黑色易碎的泡沫，在短時間內(nèi)沒有聚集，但是浮渣的堆積較多，這種情況說明活性污泥處于缺氧的狀態(tài)。如果出現(xiàn)鮮白有光澤的白色泡沫，泡沫粘稠不容易破碎，如果泡沫的粘稠容易破碎，那么堆積性，而且色澤陳舊，這種情況說明活性污泥曝氣過度。根據(jù)不同顏色能夠能夠了解活性污泥的狀態(tài)，這樣才能夠采取有針對性的措施進(jìn)行處理，從而規(guī)避活性污泥當(dāng)中出現(xiàn)泡沫的情況。治理活性污泥當(dāng)中出現(xiàn)泡沫的情況，通常情況下采取的措施是用水噴灑泡沫和浮渣，加入除泡的藥劑，從而緩解泡沫堆積的現(xiàn)象。采用灑水措施更加環(huán)保，對活性污泥不會造成二次污染，可以將二次沉淀池當(dāng)中澄清出來的水用來噴灑泡沫，還能夠節(jié)約用水。