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，起步建設與發(fā)展的時間較晚，當時主要供工業(yè)與國防使用，隨著經(jīng)濟水平、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國外先進、成熟的經(jīng)驗，引進一流的設備、技術融入到實際的工作當中，所以污水處理水平的發(fā)展速度非常快。污水處理廠已經(jīng)納入到我國環(huán)保工程的重要內容，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)明和應用。它的功能是從污水當中將可生化有機物、懸浮固體等其他物質進行去除，還能夠將一些磷素、氮素等進行去除，是城市污水處理方法當中廣泛應用的技術。

活性污泥是由微生物群體以及吸附污水當中的有機、無機物質組成的絮狀污泥，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。活性污泥的含水量為99.2%～99.8%，其固體物質的組成部分當中，有機物占到75%～85%，無機物占到20%～38%，活細胞為25%～50%，在原來的廢水當中吸附的難于進行生物降解的有機物為5%～65%。活性污泥當中含有大量的微生物，包括細菌、真菌、原生生物以及后生生物，除此之外，活性污泥當中還有污水當中的有機物、無機懸浮物以及膠體物。細菌含量為107～108個/mL，原生生物約為103個/mL。了解活性污泥當中的微生物是為了更好地理解其在活性污泥反應中的作用，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，對污水生物進行處理當中的活性污泥增長過程同純種單細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入曝氣池當中，空氣壓縮機輸送的壓縮空氣通過曝氣池底部的空氣擴散裝置形成小氣泡，空氣進入到污水當中能夠提高污水的含氧量，讓污水與活性污泥的混合液進行劇烈地攪動，在這個過程當中溶解氧、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。活性污泥在曝氣的過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的作用下，活性污泥顆粒將有機污染物吸附在菌膠團的表面，細菌包外的酶能夠將一些大分子有機物進行分解。在穩(wěn)定階段當中，由于污水當中的氧氣含量充足，微生物能夠吸收這些小分子的有機物，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。污水當中的有機污染物被活性污泥進行降解，而活性污泥能夠不斷繁衍增長，從而達到凈化污水的效果。污水被活性污泥凈化之后與活性污泥一同進入二次沉淀池，懸浮的活性污泥和其他固體物質在二次沉淀池進行沉淀，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)當中排出到剩余污泥當中。

殘留在廢水中的有機物為微生物不能利用的有機物和微生物能夠利用的有機物，在廢水當中去除的有機物有三種，分別為微生物能夠利用但是還沒有利用的有機物、微生物不能利用的有機物以及微生物已經(jīng)利用的氧化和合成的有機物，活性污泥法原理的通俗理解方法是微生物將污水當中的有機物吃掉，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)活性污泥之前要進行檢查和試驗、測試構筑物內的水壓等操作，確保無誤之后在進行活性污泥的培養(yǎng)階段。

4 活性污泥系統(tǒng)在運行中的問題及對策

活性污泥凈化反應當中存在的影響因素有5種，分別為營養(yǎng)物質、溫度、pH值、溶解酶以及有毒物質，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這些異常現(xiàn)象以及對應的解決策略。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，有硫細菌的出現(xiàn)，導致水質的惡化。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有3種，分別是負荷量增高、曝氣不足、工業(yè)廢水流入到活性污泥當中，可以采取的措施有控制負荷量、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)嚴重超標，在凈化的過程中發(fā)現(xiàn)曝氣池的進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)境當中活性污泥當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)達到最佳，如果CODcr的指標仍然超標，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中出現(xiàn)小絮體的原因是污泥解體，曝氣過度，負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，可以采用降低負荷的方式，或者增大活性污泥的回流量，從而提高曝氣池當中的MLSS。

4.4 污泥膨脹問題

污泥膨脹的現(xiàn)象是活性污泥的質量變輕、膨脹，其沉降性能較差，在二次沉淀池當中的沉降性能較差，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中有大量的粘性物質堆積，使得非絲狀菌性膨脹，需要殺滅絲狀菌，在活性污泥當中加投氯、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、消石灰等物質來提高活性污泥的沉降性，對回流污泥量進行增加，當活性污泥回流之前要進行再生性曝氣。某污水處理廠的污泥膨脹嚴重，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，將兩段進水改成一段進水，7 d之后曝氣池當中的泡沫有效減少，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很少發(fā)生嚴重聚集、出現(xiàn)浮渣的情況，那么這種情況說明當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行處理，從而規(guī)避活性污泥當中出現(xiàn)泡沫的情況。治理活性污泥當中出現(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中澄清出來的水用來噴灑泡沫，還能夠節(jié)約用水。