水处理技术:1 前言

　　在采用活性污泥法处理各种废水的运行管理中，因各种原因会使污泥膨胀、上浮导致污泥结构松散、沉降性差，严重破坏整个生化处理过程，不仅影响出水水质，而且由于污泥大量流失，使曝气池中混合液浓度不断降低，污染物去除效果变差。本文通过探寻活性污泥恶化的原因，提出一些较为有效的控制方法。

　　2  污泥膨胀

　　污泥膨胀从广义上讲是指活性污泥的凝聚性和沉降性的恶化，其表现形式是处理废水呈现浑浊。

　　污泥膨胀可分为丝状膨胀和高粘性膨胀。丝状膨胀指丝状细菌过度增殖。污泥的絮体是由菌胶团和丝状菌共同组成的，二者相互交织，正常情况下二者比例适当。如果丝状细菌过多，则丝状菌将伸出污泥的絮体之外，使絮体分散，相互间的接触、凝聚很难，导致SVI很高。高粘性膨胀是由于污泥中高粘性的多糖类物质太多所致，它们的持水性能很强，使污泥含水率较高，比重降低，难以沉降。引起污泥膨胀的主要因素如下。

　　2.1  水质

　　废水中如果糖类物质含量过多，产生丝状膨胀的细菌对糖类物质有特别的嗜好，豆制品、糖类加工废水中易出现这种现象。在这类废水中N、P含量相对不足，由于丝状细菌的表面积大于一般细菌的表面积，故易把废水中不足的N、P吸收，使之达到增殖。

　　2. 2  DO

　　促使处理池中DO上升的第1种情况是当微生物处于饥饿状态时，引起自身氧化，进入衰老期；第2种情况是由于污泥活性差，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，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），象雾花片似的飘满处理池表面，随水流走，影响去除效率。

　　2. 3  温度

　　温度是影响微生物生长和生存的重要因素之一。温度过低，微生物活性不足；温度过高，吸收细胞中生物化学反应速度和生长速率加快。通常温度每升高10℃，生化反应速度就增加1倍。另一方面，细胞的重要组成如蛋白质、核酸等对温度较敏感，随温度的升高而可能遭受不可逆的破坏。适宜活性污泥微生物生长的温度范围为15~35℃。

　　2.4  pH值

　　活性污泥是一个动态的微生态系统，其中不同种属的微生物对pH值有不同的适宜范围。过高或过低的pH值会影响外酶及存在于细胞质和细胞壁内酶的催化作用，影响微生物对营养物质的吸收，改变生长环境中营养物质的可给性以及有毒物质的毒性从而影响底物的降解。丝状细菌宜在酸性环境（pH值为4.5~6.5）中生长，活性污泥的菌胶团宜在pH为6~8的环境中生长。

　　2.5  负荷率

　　如果曝气池内有机物超过正常负荷，污泥膨胀程度提高，使絮体内部DO消耗提高，在菌胶团内部产生了适宜丝状菌生长的低DO条件，从而促使丝状菌的分枝超过絮体，伸入溶液。丝状菌的分枝为细菌的聚合和较大絮体的形成提供了延伸的骨架，加剧了氧的渗透困难，从而导致了内部丝状菌的发展。

　　3 污泥上浮

　　3.1  硝化

　　当废水中有机氮化合物含量高或氨、氮含量高时，在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-。如二沉池厌氧，NO3-就会还原为N2，N2被活性污泥絮凝体所吸附，使得污泥比重<1而上浮。如果二沉池长期厌氧发酵，产生的CO2和H2附聚在活性污泥上，也会使污泥比重降低而上浮。曝气时间过长，污泥在曝气池内氧化进入硝化阶段，一般来讲，出水水质较碳化阶段为好，但是在供氧不足时，则会产生反硝化现象。这种污泥带有小气泡，反硝化刚开始，污泥颜色不变，时间久了污泥变灰色，在沉淀区表面污泥随水凝聚成块流出，或汇集成块停在导流区外壁。如果曝气区内有DO，而沉淀区内缺氧，大部分属于反硝化现象。

　　3.2  致毒性底物

　　对活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括CODCr含量过高的某些有机物（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。工业废水尤以石油化工废水成分复杂，有机物浓度高、变化大。研究表明，高基质浓度可使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。如酚类化合物主要损伤微生物的细胞膜，钝化酶并使蛋白质变性；醇类物质通过溶解细胞壁和膜中的类脂，破坏膜结构并使蛋白质脱水变性；醛类底物能与蛋白质氨基酸中的多种基因共价结合而使其变性；有机酸能抑制微生物（尤其是霉菌的酶和代谢活性）；重金属离子（主要是H g+、Ag+和Cu2+）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）；卤化物致毒物的影响顺序是F >Cl>Br>I，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，它分解产生强氧化剂。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，而另一些有机物增多或新的有机毒物出现，这样又须经过一段时间微生物才能适应。因此，当进水CODCr 、有机物急剧变化、含有过量的致毒性底物时，就很容易使活性污泥微生物受冲击破坏而上浮，表现为泥块夹有大量气泡、打碎后有油花飘在水面上。

　　4 控制污泥膨胀、上浮的技术措施

　　（1） 稳定曝气池进水最可行、最经济的方法是终水回流，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） 控制好均质池（调节池）液位。因高液位运行会使均质池的缓冲能力下降甚至丧失；而低液位运行不仅均质效果差，且易使油和均质池底部的杂质进入曝气池，造成活性污泥受冲击而上浮。液位宜控制在50%~70%。

　　（3） 合理投加营养盐。由于工业废水中营养盐比例失调，常常碳源充分而氮、磷等营养物不足，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，且投加量满足所需即可，不宜过量。

　　（4） 必要时曝气池入口处设中和池及由碱池、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pH值控制在要求范围内。

　　（5） 工业废水处理厂应考虑设有较大容积的调节池（均质池），以避免曝气池遭受水力负荷的冲击。

　　（6） 采用纯氧曝气。

　　（7） 对积泥腐化上浮的污泥可将其打碎，待其沉下后继续进行曝气。

　　（8） 对污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝气量，减少进水量，清除死污泥。

　　（9）  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。