以活性污泥法為代表的生物處理技術(shù)一直是人類解決廢水問題的主要手段，但在采用活性污泥法處理廢水的運行過程中，有多種原因可引起活性污泥的活性受到抑制而導(dǎo)致微生物性質(zhì)和類群的改變、甚至死亡、有機底物的去除率下降。即使是改良活性污泥法，在處理過程中，也面臨著同樣的難題。
改良活性污泥法簡介
改良活性污泥法實際上是一種傳統(tǒng)活性污泥法與生物膜法相結(jié)合而組成的雙生物體組分生物反應(yīng)器，通過投加滿足特殊要求的生物載體并使之處于懸浮狀，不僅大大提高了反應(yīng)器中生物量，而且增強了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及對沖擊負荷的抵御能力。它在傳統(tǒng)工藝曝氣池中投加一定數(shù)量的多孔塑料球作為活性生物的載體材料，一般投加量為曝氣池有效容積的10%-30%，載體表面附著較大數(shù)量的附著生長型硝化細菌，而且其停留時間要比懸浮型生物停留時間長的多，因而即使在較高的負荷條件下也可獲得很好的硝化作用。另外，附著在載體填料表面的生物量，運行過程中在其內(nèi)部存在良好的缺氧區(qū)，在載體內(nèi)部形成微型的反硝化反應(yīng)器，故造成在同一反應(yīng)器內(nèi)同時發(fā)生碳化、硝化、反硝化的作用。在載體表面生長的生物膜具有良好的svi值，脫落的生物膜隨懸浮活性污泥進入二沉池，有利于污泥沉降性能的改善。生物膜上的生物量通常為8-20g/l，最大可達30g/l，處于懸浮狀態(tài)的生物量濃度一般為3-6g/l。
其中，投加生物載體(填料)主要為達到以下幾個目的：提高生物量、提高系統(tǒng)抗沖擊能力、固定硝化菌并改善污泥的沉降性。
污泥性能鑒定指標
一、活性污泥沉降比
取曝氣池吸附段混合液，沉降30min后沉降污泥與混合液容積之比，以百分數(shù)表示。它反映曝氣池污泥的數(shù)量，控制活性污泥的排放。
二、污泥濃度
每升混合液的污泥干重，以g/l表示，表明微生物數(shù)量的多少。濃度過低不利于氧化有機物，過高則會供氧不足。
三、污泥指數(shù)
曝氣池出口混合液靜止沉淀30min后，每克干污泥所占的容積，以g/l表示。它反映污泥疏散程度和吸附、沉降性能，一般以介于70-100g/l為宜。過低說明污泥細碎，無機物含量高，缺乏活性，過高說明污泥疏散沉降性能差，即將膨脹或已經(jīng)膨脹。
四、生物相
在活性污泥中存活的原生動物有肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲等三類。在活性污泥系統(tǒng)啟動的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，處理的出水水質(zhì)欠佳，此時出現(xiàn)的原生動物以肉足蟲占優(yōu)勢，隨著活性污泥的進一步培養(yǎng)繼之出現(xiàn)的則是游泳型的纖毛蟲占有優(yōu)勢，隨著活性污泥的進一步培養(yǎng)成熟，將出現(xiàn)固著型的纖毛蟲為主的原生動物，此時處理的水水質(zhì)良好。
廢水中的微生物系統(tǒng)
好氧活性污泥(絨粒) 的結(jié)構(gòu)和功能中心是能起絮凝作用的細菌形成的細菌團塊，稱菌膠團。其上生長著其他的微生物，如原生動物和某些微型后生動物(輪蟲和線蟲) 。
因此，曝氣池內(nèi)的活性污泥在不同的營養(yǎng)、供氧、溫度及ph等條件下，形成由最適宜增殖的絮凝細菌為中心，與其他的微生物組成一個生態(tài)系。
構(gòu)成活性污泥的微生物種群相對穩(wěn)定，但當(dāng)營養(yǎng)條件( 化學(xué)組成，濃度) 、溫度、供氧、溫度、ph等環(huán)境條件改變，會導(dǎo)致主要細菌種群(優(yōu)勢菌) 改變。
高濃度的工業(yè)廢水生物處理的mlss保持在3000-5000mg/l，1ml好氧活性污泥中的細菌有107-108個。
鐘蟲和輪蟲對溶解氧和毒物特別敏感；污水凈化程度越高，相應(yīng)出現(xiàn)較高級的微生物。有機廢水凈化過程中微生物演變的過程如圖3所示。
可根據(jù)原生動物遇惡劣環(huán)境改變個體形態(tài)及其變化過程判斷進水水質(zhì)變化和運行中出現(xiàn)的問題。當(dāng)溶解氧不足或其他環(huán)境條件惡劣時，鐘蟲的尾柄先脫落，隨后蟲體后端長出次生纖毛環(huán)呈游泳生活狀態(tài)(游泳鐘蟲)，或蟲體變形，甚至呈長圓柱形，前段閉鎖，纖毛環(huán)縮到體內(nèi)，依靠次生纖毛環(huán)相反方向游泳，如果廢水水質(zhì)不加以改善，蟲體將會越變越長，最后變成胞囊，甚至死亡。
1ml正常好氧活性污泥的混合液中有5000-20000個原生動物，70%-80%的是纖毛蟲，尤其是小口鐘蟲、溝鐘蟲、漫游蟲出現(xiàn)頻率高，起重要作用，輪蟲則有100-200 個。 表1表明了纖毛蟲在廢水處理中的凈化作用。
通過顯微鏡的鏡檢能夠觀察到出現(xiàn)在活性污泥中的微生物并辨識其種屬，據(jù)此能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣，因此，將微生物稱為活性污泥系統(tǒng)中的生物指示劑。各微生物電鏡下的圖樣如圖4-8所示。
污泥中毒現(xiàn)象及原因
一、污泥中毒時的現(xiàn)象
污泥中毒特征好氧生物系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)下列現(xiàn)象時，往往是污泥中毒的特征。
①活性污泥絮體呈微細化，顏色異常，沉降性能變壞，上清液渾濁且有許多細小羽毛狀污泥殘片。
②鏡檢可發(fā)現(xiàn)原生動物，如，輪蟲、鐘蟲、累枝蟲等數(shù)量大減，即使有幾個也已死亡或失去活性。顯微鏡下污泥絮體體積比平時小而零散?？筛鶕?jù)表2來判斷水質(zhì)的好壞。
③二沉池內(nèi)污泥呈云浪狀上浮，并陸續(xù)蔓延至全池，出水跑泥嚴重。
④最終出水水質(zhì)渾濁，其cod值遠遠高于正常波動范圍。
二、污泥中毒原因
1、進水水質(zhì)引起
污泥中毒原因是系統(tǒng)進水水質(zhì)突然改變，某些物質(zhì)如重金屬、na、k無機鹽等濃度遠遠超過微生物所能承受的極限，或者進水負荷突然變化超出活性污泥所能承受的范圍等等，活性污泥難以適應(yīng)新環(huán)境條件，其生長繁殖受到抑制，生物群體大量死亡導(dǎo)致污泥活性降低，發(fā)生膨脹，影響出水水質(zhì)。
①過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物
這類物質(zhì)可以影響細胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性和通透性，使細胞的某些必要成分流失而導(dǎo)致微生物生長停滯和死亡。當(dāng)曝氣池進水中含有大量這類物質(zhì)時，會產(chǎn)生大量泡沫(氣泡) ，這些氣泡很容易附聚在菌膠團上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當(dāng)進水含油脂量過高時，經(jīng)過曝氣與混合，油脂會附聚在菌膠團表面，使細菌缺氧死亡，導(dǎo)致比重降低而上浮。
②ph 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胞質(zhì)和細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，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。用sbr法處理啤酒廢水和化工廢水的實驗結(jié)果表明：當(dāng)進水ph值為2.5-5.0和 10.0-12.0 時，ph值越低(或越高) ，污泥活性受抑制越嚴重，上浮污泥量越多。控制低ph值(3.5-7.0)的反應(yīng)周期內(nèi)ph值不變，兩種廢水的活性污泥在ph≤5.5時就開始出現(xiàn)污泥上浮。另一方面，隨著ph值的增加，由于胞外聚合物的電離官能團增加，活性污泥絮凝作用增加(盡管帶的負電性增加)，但當(dāng)ph值超過一定范圍后，絮凝作用下降?？梢?，這時的電排斥作用增加，也會造成活性污泥脫絮、懸浮、不絮凝、反絮凝和上浮。
③鹽含量的影響
對進水的ph值調(diào)整不能消除堿度對活性污泥的影響。對堿性進水調(diào)ph值，雖然中和了堿性物質(zhì)，但產(chǎn)生了鹽。鹽溶液濃度不同其滲透壓也不同，滲透壓是影響微生物生存的重要因素之一。如微生物所處的溶液滲透壓發(fā)生突變，就會導(dǎo)致細胞死亡。
④水溫過熱
組成活性污泥的微生物適合的溫度范圍一般為15-35℃，超過45℃時會使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮( 經(jīng)過長期馴化的或特殊微生物除外) 。蘭州石化污水處理廠污水溫度一般情況下，都在20多度。
⑤致毒性底物
對好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量過高的cod、有機物(酚及其衍生物，醇，醛和某些有機酸等)、硫化物、重金屬及鹵化物。高底物濃度可與細胞酶活動中心形成穩(wěn)定的化合物，導(dǎo)致基質(zhì)不能接近，無法被降解，甚至使細胞中毒死亡。而且廢水中有機物的突變，使原被馴化好的并能降解有機毒物的微生物減少或消失。
2、工藝運行方面
①過量曝氣
微生物處于饑餓狀態(tài)而引起自身氧化進入衰老期，池中溶解氧濃度(do)上升，或者由于污泥活性差，供氧過多?？傊?，do上升，短期內(nèi)污泥活性可能很好，因為新陳代謝快，有機物分解也快，但時間一久，污泥被打得又輕又碎(但無氣泡)，象霧花片似的飄滿沉淀池表面，隨水流走。這種污泥色淺，活性差，耗氧速率下降，污泥體積和污泥指數(shù)增高，處理效果明顯降低。
②缺氧引起的污泥上浮
污泥呈灰色，若缺氧過久則呈黑色，并常帶有小氣泡。
③反硝化引起的污泥上浮
當(dāng)廢水中有機氨化合物含量高或氨氮高時，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為no3-，如二沉池積泥或停留時間過長，no3-還原產(chǎn)生的n2會被活性污泥絮凝體所吸附，使得活性污泥上浮。
④回流量太大引起的污泥上浮
回流量突增，會使氣水分離不徹底，曝氣池中的氣泡帶到沉淀區(qū)上浮，這種污泥呈顆粒狀，顏色不變，上翻的方向是從導(dǎo)流區(qū)壁直向沉淀區(qū)壁成湍流翻動。
⑤二沉池池底積泥引起的污泥上浮
如果二沉池底泥發(fā)酵，產(chǎn)生的co2和h2也會附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥腐化產(chǎn)生ch4、h2s后上浮，首先是一個個小氣泡逸出水面，緊接著有黑色污泥上浮。
污泥中毒控制調(diào)節(jié)
①合理投加營養(yǎng)鹽由于工業(yè)廢水中營養(yǎng)比例失調(diào)，常常碳源充分而氮、磷等營養(yǎng)物不足，因此處理工業(yè)廢水時須另外補加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，但投加量不宜過量，bod5:n:p=100:5:1。②曝氣池入口設(shè)中和池及由堿池、酸池、ph檢測儀、ph自動調(diào)節(jié)閥等組成的ph 自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使曝氣池進水的ph值控制在6-9內(nèi)。 ③污泥停留時間太長時，加大曝氣量和回流量，減少進水量并清除死污泥。 ④活性污泥的微生物組成主要依賴于廢水成分、流動形式、運行條件和適宜的設(shè)計。由于在實際處理過程中幾乎難以控制廢水成分，因此對運行條件和反應(yīng)器設(shè)計進行優(yōu)化選擇至關(guān)重要。穩(wěn)定曝氣池進水水質(zhì)的最可行、最經(jīng)濟的方法是終水回流，用以稀釋、調(diào)節(jié)曝氣池進水中的有機物濃度，使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)。
結(jié)論：污泥中毒現(xiàn)象對于不同的水質(zhì)，其表現(xiàn)形式和恢復(fù)措施也不盡相同。在分析出可能會引起污泥中毒的各類原因后，具體的列出了相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)對策。而在具體的運行過程中，應(yīng)該對污泥中毒有一定的預(yù)見性及系統(tǒng)若發(fā)生該類事故，其原因何在，出路在哪，從而防患于未然，這樣才能提高系統(tǒng)的應(yīng)變的能力。
文章來源：46危廢
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