生化系统活性污泥上浮和沉淀池中污泥膨胀

生化系统活性污泥上浮和沉淀池中污泥膨胀

摘要：从活性污泥上浮、膨胀的原因着手，探讨生化系统中污泥活性抑制、污泥上浮检测与控制及控制沉淀池中污泥膨胀的手段。

关键词：活性污泥污泥上浮丝状菌污泥膨胀检测控制选择器活性污泥工艺

引言：

在采用活性污泥法处理废水的运行过程中，有多种原因可引起生化体统（曝气池）中污泥活性受到抑制，导致生化系统中污泥上浮和沉淀池中污泥膨胀，从而使有机物的去除率下降。

污泥膨胀、上浮的问题是活性污泥自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。其主要特征是：污泥结构松散，质量变轻，体积膨大，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到90%，SVI达到400以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀池难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。污泥膨胀、上浮是生化处理系统较为严重的异常现象之一，它直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作。

生化池（曝气池）中污泥活性一旦受到抑制，就会导致微生物性质和类群的改变、有机底物的去除率下降。有些微生物（如丝状菌）的过量增长会形成泡沫或浮渣，运行时机械应力、挟裹气泡等均会使活性污泥的比重降低而上浮飘走，流入二沉池会引起二沉池污泥膨胀，不仅增加了出水中的悬浮固体量，而且会大大降低生物反应系统（曝气池）中活性污泥的活性和数量。

污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近50%的城市污水厂每年都会有不同程度的污泥膨胀发生，在我国的发生率也非常高。基本上目前各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀。污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。针对污泥膨胀、污泥上浮及生化体统中污泥活性受抑制，各方面的理论很多，但并不完全一致。本文在阅读大量文献基础上，对导致活性污泥活性抑制与膨胀、上浮的原因、检测方法和控制技术进行了讨论，整理出几种较为成熟且有普遍意义的观点，并归纳如下。

1 引起活性污泥上浮的主要因素

1.1 进水水质

1.1.1 过量的表面活性物质和油脂类化合物

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。当曝气池进水中含有大量这类物质时，会产生大量泡沫（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[1-3]。

1.1.2 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[4]。用SBR法处理啤酒废水和化工废水的实验结果表明：当进水pH值为2.5－5.0和10.0－12.0时，pH值越低（或越高），污泥活性受抑制越严重，上浮污泥量越多。控制低pH值（3.5-7.0）的反应周期内pH值不变，两种废水的活性污泥在pH≤5.5时就开始出现污泥上浮[5-6]。另一方面，随着pH值的增加，由于胞外聚合物（Extra Celluar Polymer）的电离官能团增加，活性污泥絮凝作用增加（尽管带的负电性增加），但当pH值超过一定范围后，絮凝作用下降。可见，这时的电排斥作用增加，也会造成活性污泥脱絮（悬浮、不絮凝、反絮凝（deflocculation）和上浮[6]。

1.1.3 盐含量的影响

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[7]。如微生物所处的溶液渗透压发生突变，就会导致细胞死亡。

1.1.4 水温过热

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）[8]。另外，Klaus Kriebitzsch等在用SBR工艺测定温度对细胞内酶活性影响的试验中也发现，温度在20、30和40℃时酶活性较好，大于50℃之后，酶的活性明显下降。

1.1.5 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。重金属离子进人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。

1.2 工艺运行

1.2.1 过量曝气

微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进人衰老期，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），象雾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。

1.2.2 缺氧引起的污泥上浮

污泥呈灰色，若缺氧过久则呈黑色，并常带有小气泡。

1.2.3 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。

1.2.4 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，上翻的方向是从导流区壁直向沉淀区壁成湍流翻动。

1.2.5 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后卜浮，首先是一个个小气泡逸出水面，紧接着有黑色污泥上浮。

1.3 活性污泥丝状菌过量生长及其控制产生的污泥上浮

1.3.1 温度与负荷

微丝菌（Mocrothrix patvicella）的最佳生长条件是温度在12－15℃，污泥负荷小于0.1kg/（kg·d）。它的天然疏水性会引起活性污泥的脱水性差，最高为490mL/g。在温度高于20℃后、即使污泥负荷是

0.2kg/(kg·d)，M.parvicella也不增值。它打碎成30－80μm的碎片，成浮渣形式而上浮。

1.3.2 表面活性物质、类脂化合物及机械应力作用

引起低负荷膨胀和污泥上浮的最频繁的丝状菌是：微丝菌、0092型、0041型。在进水中表面活性物质和类脂化合物浓度的升高、接种和机械应力也会引起放线菌（Actinomycetes）的增长。Kappeleretal

观察到机械应力（如离心泵）损坏紧密的活性污泥絮凝体并导致微丝菌的过量增长[9]。

1.3.3 过量投加丝状菌抑制剂