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污水處理之活性污泥法

污水處理之活性污泥法

發(fā)布日期:2022/6/26 10:27:40
活性污泥法是污水處理的核心工藝,,為了徹底搞懂活性污泥法,涂山環(huán)保進(jìn)行了很深度的學(xué)習(xí),,研讀了各個(gè)版本的教材,,終于在靈魂深處摸清了這門技術(shù)的精髓,。
現(xiàn)在將我的學(xué)習(xí)心得整理成這篇干貨,,分享給大家,。分為兩塊內(nèi)容:一是微生物的增殖規(guī)律,;二是活性污泥法運(yùn)行中的5大問題及對(duì)策,。微生物的增殖規(guī)律活性污泥法是一門關(guān)于人類組織微生物吃有機(jī)物的學(xué)問,。
為了使活性污泥中的微生物達(dá)到最佳的吃貨狀態(tài),人們總結(jié),、發(fā)明了各種參數(shù),、技術(shù)、工藝;可以說,,生化系統(tǒng)中的一切手段都是為了“吃有機(jī)物”這一核心宗旨,。本篇解讀一個(gè)非常重要知識(shí)點(diǎn)——活性污泥微生物增值規(guī)律指的是在溫度適宜,、溶解氧含量充足,、不存在抑制性物質(zhì)的條件下,微生物只受食量(有機(jī)物)影響的情況下的增殖規(guī)律,。說得簡(jiǎn)單通俗一點(diǎn),,就是研究微生物社會(huì)在不同“經(jīng)濟(jì)狀態(tài)“下的“人口”增長(zhǎng)規(guī)律。學(xué)習(xí)這一知識(shí)點(diǎn)的目的是為了搞清屎量(有機(jī)物)和微生物量二者的關(guān)系控制到什么程度較好,,也就是找到能使曝氣池達(dá)到最佳運(yùn)行工況的食微比,。也就是搞好微生物社會(huì)的“計(jì)劃生育”。科學(xué)上,,把活性污泥微生物增殖過程可分為適應(yīng)期,、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期、減衰增殖期和內(nèi)源呼吸期四個(gè)階段,。哪個(gè)階段是最佳的活性污泥運(yùn)行工況呢,?下面涂山環(huán)保一一解析,。
 01 適應(yīng)期水土不服,、胃口不佳
一少部分活性污泥最初進(jìn)入某一新的環(huán)境,就像人最初進(jìn)入某一陌生環(huán)境,,一開始肯定會(huì)有些水土不服,,需要先熟悉適應(yīng)。在這個(gè)階段內(nèi),,只有微生物個(gè)體發(fā)生一些調(diào)整,,包括菌體體積增大、酶系統(tǒng)調(diào)整,,尚未開展吃有機(jī)物的工作,,可以理解為調(diào)整胃口、適應(yīng)水土的過程,。這個(gè)階段,,池子里面的有機(jī)物自然不會(huì)減少。適應(yīng)期的長(zhǎng)短主要取決于污水的成分,,這跟人一個(gè)道理,,你從國(guó)內(nèi)的一個(gè)地方到國(guó)內(nèi)的另一個(gè)地方需要的適應(yīng)期一般比你從國(guó)內(nèi)到國(guó)外的適應(yīng)期要短。上圖的增殖曲線沒有表現(xiàn)本階段,。
 02 對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期大口狂吃,、快速繁殖
火力壯、難沉降
這個(gè)階段,微生物適應(yīng)了環(huán)境,、調(diào)整好了胃口,,且池子里面的屎量未被消耗,十分充足,。這期間發(fā)生的事情就是,,全員微生物卯足了勁兒、大口大口地狂吃,,有點(diǎn)兒類似于經(jīng)歷了小餓的吃貨在自助餐廳的狀態(tài),,就是肆無忌憚的狂吃。此外,,在狂吃的過程中還會(huì)不停的繁殖,,會(huì)有源源不斷的新吃貨加入到吃屎大軍中,幾十分鐘內(nèi)就可以繁殖一代,,子子孫孫,,增殖非常快速,,這就是所謂“對(duì)數(shù)”的由來,。套用屎微比(F/M)的概念,這個(gè)階段F/M最高,,食物充足,,微生物吃得快、生得快,。這個(gè)階段的微生物生命力生猛,、活力極強(qiáng),反映到工程屬性上就是污泥凝聚性能差,,不易沉淀,;就好比一個(gè)社會(huì)年輕人多、火力壯,,往往很難冷靜(沉降),。
 03 減衰增殖期食速減緩、增殖變慢
活力減弱,、易于沉降
于微生物繁殖太猛,,隨著“吃屎”進(jìn)程的推進(jìn),屎量會(huì)逐漸變得不足,;這就好比孩兒生得太多,,口糧(也就是有機(jī)物)不夠吃了。這個(gè)階段極其類似于貧困年代,。因?yàn)槭澄锊怀浞?,微生物吃食的速度?huì)有明顯下降,,沒得吃自然也就沒得生了,因此增殖速率也會(huì)隨之下降,。類比人類社會(huì),,相當(dāng)于出生率和死亡率齊平。總體而言,,本階段盡管微生物的總量還在增長(zhǎng),,但是因?yàn)槌缘貌惶珘颍w表現(xiàn)得有些“蔫兒”,,整個(gè)的狀態(tài)極類似于一個(gè)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的社會(huì),,也就容易冷靜(絮凝、沉淀),,表現(xiàn)在工程上就是活性污泥的凝聚,、吸附以及沉淀性能均較好。同時(shí)因?yàn)槿背缘?,所以就吃得比較干凈,,反映到工程上就是有機(jī)物去除率高。由于沉降性能好,、去除率高,,活性污泥法會(huì)將曝氣池的運(yùn)行工況控制在這個(gè)狀態(tài)。 
 04 內(nèi)源呼吸期屎耗盡,、自消耗無機(jī)化,、凝聚差

這個(gè)階段屎量消耗殆盡,基本上沒什么可吃的,,就相當(dāng)于人類的大饑荒年代,。微生物靠消耗自己的細(xì)胞壁等維持生命,,好比人吃不上東西就會(huì)消耗脂肪,、肌肉,當(dāng)然最終還是會(huì)被餓死,,因此,,這個(gè)階段叫內(nèi)源呼吸期,就是吃不到屎靠消耗自身儲(chǔ)存的物質(zhì)維持生命的階段,。當(dāng)然,,反映到工程表現(xiàn)為污泥無機(jī)化程度高、沉降性良好,、凝聚性較差,,污泥逐漸減少。實(shí)際應(yīng)用中一般不把這一階段作為運(yùn)行工況,,但也有采用,,如延時(shí)曝氣法,。綜上,根據(jù)各個(gè)階段吃屎的狀態(tài)以及微生物本身的狀態(tài)可知,,減速增長(zhǎng)階段是活性污泥法中曝氣池的最佳運(yùn)行工況,。
活性污泥法運(yùn)行中的5大問題及對(duì)策
活性污泥法是水處理常用方法,所以能夠做好其運(yùn)營(yíng)管理非常重要,。在掌握了活性污泥增值規(guī)律的基礎(chǔ)上,,就能夠得心應(yīng)手地面對(duì)和解決工程應(yīng)用問題。下文總結(jié)了活性污泥法運(yùn)行過程中的5大常見問題以及對(duì)策,,具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值,。

01污泥膨脹的概念及其解決辦法有哪些?
污泥膨脹的原因:① 絲狀菌膨脹 活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖,,導(dǎo)致膨脹,,促成條件包括進(jìn)水有機(jī)物少,F(xiàn)/M太低,,微生物食料不足,;進(jìn)水氮、磷不足,;pH值低,;混合液溶解氧太低,不能滿足需要,;進(jìn)水波動(dòng)太大,,對(duì)微生物造成沖擊。② 非絲狀菌膨脹 由于進(jìn)水中含有大量的溶解性有機(jī)物,,使污泥負(fù)荷太高,,而進(jìn)水中又缺乏足夠的N、P,,或者DO(溶氧)不足,。細(xì)菌很快把大量有機(jī)物吸入體內(nèi),又不能代謝分解,,向外分泌出過量的多糖類物質(zhì),。這些物質(zhì)分子中含羥基而具有較強(qiáng)的親水性,使活性污泥的結(jié)合水高達(dá)400%(正常為100%左右),,呈黏性的凝膠狀,,無法在二沉池分離。另一種非絲狀菌膨脹是進(jìn)水中含有較多毒物,,導(dǎo)致細(xì)菌中毒,,不能分泌出足夠量的黏性物質(zhì),形不成絮體,,也無法分離,。解決辦法:組成廢水的各種成分由于比例失調(diào),,也可引起污泥膨脹,如廢水中C/N比失調(diào),,若由于碳水化合物的含量過高,,可適當(dāng)?shù)耐都幽蛩亍⑻妓徜@或氯化銨,。如系統(tǒng)進(jìn)水濃度太高,,可減低進(jìn)水量。至于曝氣池的環(huán)境(如pH,、溫度溶解氧等)對(duì)活性污泥的性質(zhì)也有一定的影響,。其他如廢水中含有大量的有機(jī)物或石油,以及含有大量的腐敗物質(zhì)都可以引起膨脹,。在曝氣池中過多或過少地充氧或攪動(dòng)不充分,,都可引起膨脹。由此可知,,為防止污泥膨脹,,首先應(yīng)加強(qiáng)管理操作,經(jīng)常檢測(cè)污水水質(zhì),、曝氣池內(nèi)溶解氧,、污泥沉降比、污泥指數(shù)和進(jìn)行顯微鏡觀察,,如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)及時(shí)采取措施,,如加大空氣量、及時(shí)排泥,、在有可能時(shí)采取分段進(jìn)水,,以減輕二沉池的負(fù)荷。 02污泥上浮的概念及其解決辦法有哪些,?
污泥上?。?/span>主要是指污泥脫氮上浮。污水在二沉池中經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間停留會(huì)造成缺氧(DO在0.5mg/L以下),,則反硝化菌會(huì)使硝酸鹽轉(zhuǎn)化成氨和氮?dú)?,在氨和氮?dú)庖莩鰰r(shí),,污泥吸附氨和氮?dú)舛细∈刮勰喑两敌越档汀?/span>解決辦法:污泥上浮現(xiàn)象和活性污泥的性質(zhì)無關(guān),,只因污泥中產(chǎn)生氣泡,使污泥密度低于水,,因此污泥上浮不應(yīng)與污泥膨脹混為一談,。具體解決辦法有:① 降低進(jìn)水鹽濃度,控制高負(fù)荷COD的沖擊,。② 準(zhǔn)確地控制曝氣池內(nèi)的COD負(fù)荷,。因此,,在運(yùn)行操作上要控制曝氣池進(jìn)水量。通過準(zhǔn)確地控制MLSS(建議6~8g/L)和曝氣池進(jìn)水量,,將COD負(fù)荷控制在0.2~0.4kg/(m3·d)的適當(dāng)范圍,,以減少污水的沖擊,如果該污水經(jīng)過均質(zhì)池后的COD濃度仍然超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),,應(yīng)將該股污水引入事故池以待日后處理,。③ 完善新建污水預(yù)處理工藝,控制污水厭氧與兼氧酸化水解池是保障后續(xù)曝氣池正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵步驟,,污水中的難降解有機(jī)物在此得到降解后,,可以保證曝氣池污水的出水要求,也改善了二沉池的沉降性能,。應(yīng)采取以下措施:完成潛水?dāng)嚢铏C(jī)配電系統(tǒng)的改造,,盡快泵污泥至酸化池,進(jìn)行酸化池的調(diào)試和酸化污泥的馴化,。一次投加剩余污泥約為池容的1/5,,投加量約為100m3,使池內(nèi)混合液濃度在4~6g/L,。④控制氧曝池的溶解氧濃度,,適當(dāng)降低氧曝池MLSS,基本控制在10g/L以內(nèi),,與之相應(yīng)的溶解氧濃度控制應(yīng)根據(jù)進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷及時(shí)調(diào)整,。⑤增加污泥回流量,及時(shí)排除剩余污泥,,降低混合液污泥濃度,,縮短污泥齡,降低溶解氧濃度,,但不能進(jìn)入消化階段,。 03泡沫問題的概念及其解決辦法有哪些?
泡沫問題泡沫一般分為三種形式:① 啟動(dòng)泡沫 活性污泥工藝運(yùn)行啟動(dòng)初期,,由于污水中含有一些表面活性物質(zhì),,易引起表面泡沫。但隨著活性污泥的成熟,,這些表面活性物質(zhì)經(jīng)微生物降解,,泡沫現(xiàn)象會(huì)逐漸消失。② 反硝化泡沫 如果污水廠進(jìn)行硝化反應(yīng),,則在沉淀池或曝氣不足的地方會(huì)發(fā)生反硝化作用,,產(chǎn)生氮等氣泡而帶動(dòng)部分污泥上浮,出現(xiàn)泡沫現(xiàn)象,。③ 生物泡沫 由于絲狀微生物的異常生長(zhǎng),,與氣泡,、絮體顆粒混合而成的泡沫具有穩(wěn)定,、持續(xù),、較難控制的特點(diǎn)。生物泡沫對(duì)污水廠的正常運(yùn)行是非常不利的:在曝氣池或二沉池中出現(xiàn)大量絲狀微生物,,在水面上漂浮,、積聚大量泡沫,造成出水有機(jī)物濃度和懸浮固體升高,,產(chǎn)生惡臭或不良有害氣體,,降低機(jī)械曝氣方式的氧轉(zhuǎn)移效率,可能造成后期污泥消化時(shí)產(chǎn)生大量表面泡沫,。解決辦法:① 噴灑水 這是一種最常用的物理方法,。通過噴灑水流或水珠以打碎浮在水面上的氣泡,來減少泡沫,。打散的污泥顆粒部分重新恢復(fù)沉降性能,,但絲狀細(xì)菌仍然存在于混合液中,所以不能從根本上消除泡沫現(xiàn)象,。② 投加消泡劑 可采用具有強(qiáng)氧化性的殺菌劑,,如氯、臭氧和過氧化物等,。還有利用聚乙二醇,、硅酮生產(chǎn)的市售藥劑,以及氯化鐵和銅材酸洗液的混合藥劑等,。藥劑的作用僅僅能降低泡沫的增長(zhǎng),,卻不能消除泡沫的形成。而廣泛應(yīng)用的殺菌劑普遍存在副作用,,因?yàn)檫^量或投加位置不當(dāng),,會(huì)大量降低反應(yīng)池中絮成菌的數(shù)量及生物總量。③ 降低污泥齡 一般采用降低曝氣池中污泥的停留時(shí)間,,以抑制有較長(zhǎng)生長(zhǎng)期的放線菌的生長(zhǎng),。④ 回流厭氧消化池上清液 已有試驗(yàn)表明,采用厭氧消化池上清液回流到曝氣池的方法,,能控制曝氣池表面的氣泡形成,。⑤ 投加特別微生物 有研究提出,一部分特殊菌種可以消除Nocardia菌的活力,,其中包括原生動(dòng)物腎形蟲等,。另外,增加捕食性和拮抗性的微生物,,對(duì)部分泡沫細(xì)菌有控制作用,。 04污泥解體的概念及其解決辦法有哪些?
污泥解體:處理水質(zhì)渾濁,、污泥絮凝體微細(xì)化,,處理效果變壞等則是污泥解體現(xiàn)象。導(dǎo)致這種異?,F(xiàn)象的原因有:污泥中毒,,微生物代謝功能受到損害或消失,污泥失去凈化活性和絮凝活性,。多數(shù)情況下為污水事故性排放所造成,,應(yīng)在生產(chǎn)中予以克服,或局部進(jìn)行預(yù)處理,;正常運(yùn)行時(shí),,處理水量或污水濃度長(zhǎng)期偏低,而曝氣量仍為正常值,,出現(xiàn)過度曝氣,,引起污泥過度自身氧化,菌膠團(tuán)絮凝性能下降,,污泥解體,,進(jìn)一步污泥可能會(huì)部分或完全失去活性。此時(shí),,應(yīng)調(diào)整曝氣量,,或只運(yùn)行部分曝氣池。解決辦法:運(yùn)行不當(dāng)(如曝氣過量),,會(huì)使活性污泥生物營(yíng)養(yǎng)的平衡遭到破壞,,使微生物量減少且失去活性,吸附能力降低,,絮凝體縮小質(zhì)密,,一部分則成為不易沉淀的羽毛狀污泥,處理水質(zhì)混濁,,SV%值降低等,。當(dāng)污水中存在有毒物質(zhì)時(shí),微生物會(huì)受到抑制傷害,,凈化能力下降,,或完全停止,從而使污泥失去活性,。一般可通過顯微鏡觀察來判別產(chǎn)生的原因,。當(dāng)鑒別出是運(yùn)行方面的問題時(shí),應(yīng)對(duì)污水量、回流污泥量,、空氣量和排泥狀態(tài)以及SV,、MLSS、DO,、NS等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢查,,加以調(diào)整。當(dāng)確定是污水中混入有毒物質(zhì)時(shí),,應(yīng)考慮這是新的工業(yè)廢水混入的結(jié)果,,需查明來源,按國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)加以處理,。 05污泥腐化的概念及其解決辦法有哪些,?

污泥腐化:污泥腐化上浮是指在沉淀池內(nèi)的污泥由于缺氧而引起厭氧分解,產(chǎn)生甲烷及二氧化碳?xì)怏w,,污泥吸附氣體上浮,。在二沉池有可能由于污泥長(zhǎng)期滯留而進(jìn)行厭氣發(fā)酵,生成氣體(H2S,、CH4等),,從而發(fā)生大塊污泥上浮的現(xiàn)象。它與污泥脫氮上浮所不同的是,,污泥腐敗變黑,,產(chǎn)生惡臭。此時(shí)也不是全部污泥上浮,,大部分污泥都是正常地排出或回流,,只有沉淀積在死角長(zhǎng)期滯留的污泥才腐化上浮。解決辦法:①設(shè)計(jì)并安裝不使污泥外溢的浮渣設(shè)備,;②消除沉淀池的死角,;③加大池底坡度或改進(jìn)池底刮泥設(shè)備,不使污泥滯留于池底,。此外,,如曝氣池內(nèi)曝氣過度,使污泥攪拌過于激烈,,生成大量小氣泡附聚于絮凝體上,,也容易產(chǎn)生這種現(xiàn)象。防止措施是將供氣控制在攪拌所需的限度內(nèi),,而脂肪和油則應(yīng)在進(jìn)入曝氣池之前加以去除,。


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