活性污泥法工艺常见问题调控措施

石宏瑀

（沈阳建筑大学 市政与环境工程学院，辽宁 沈阳 110168）

活性污泥法工艺是目前处理城市污水最广泛使用的处理工艺[1]。自诞生以来，活性污泥法为防治废水病害、富营养化和水资源循环利用作出了重大贡献。然而，自从活性污泥法问世以来，曝气池出现的各种活性污泥问题，一直存在并困扰着人们。活性污泥能够形成稳定、沉降性能好的絮体一直是污水处理厂成功运行的关键步骤之一[2]。本文结合污水厂曝气池中活性污泥常见问题进行阐述。

1 活性污泥法常见的问题及原因

1.1 污泥膨胀

污泥膨胀是由于曝气池中受到某种因素的影响，活性污泥性质发生改变。污泥由于膨胀后，结构极度松散，活性污泥在二沉池沉降困难，导致回流污泥在未进行沉淀分离随出水流失，大量微生物也随出水流失，曝气池中不能满足分解有机物的需要，使出水指标超标。污泥膨胀现象分为两类：一是丝状菌膨胀、二是非丝状菌膨胀。大多数污水厂有95%的污泥膨胀与丝状菌生长有联系。研究表明，低溶解氧浓度、低负荷、高BOD/N、高BOD/P、高硫化物浓度、低温等条件都有可能引起不同丝状菌的过度生长[3]。除此之外，研究表明，低pH、未能及时排泥、污泥回流比也会导致污泥膨胀[4]。

1.2 污泥脱氮上浮

当曝气池充入足够的氧气时，水中溶解氧含量较高，在曝气池发生高度硝化反应，使得污水中的氨氮转化为硝酸氮。混合液长时间停留在二沉池，混合液中的污泥进入缺氧环境，在反硝化细菌作用下，硝酸盐转化为氮气。污泥表面吸附着大量的氮气导致污泥的比重降低，污泥将随氮气上浮至表面。

1.3 污泥腐化上浮

当曝气池氧气不足时，使污泥处于厌氧环境，发生厌氧腐化现象[5]。污泥停留在二沉池时间过长，二沉池中的污泥排放不畅，或者二沉池内存在死角，沉积在池内的污泥在消耗溶解氧之后，污泥在厌氧环境下发生腐化，产生大量气体（如果污水中有含硫有机物或者无机物，产生H2S气体，如果污水中有含碳有机物或者无机物，产生CH4和CO2气体）。污泥吸附着大量的气体而导致污泥的比重降低，污泥随着气体一起上浮至二沉池表面[6]。

1.4 泡沫问题

泡沫是活性污泥法污水厂中比较常见的运行现象。目前曝气池中产生的泡沫可分四种类型：（1）启动泡沫：在初次启动过程中，产生的快速泡沫。这类泡沫通常为白色易消散。产生原因是污水中含有表面活性剂及其微生物降解产物。（2）反硝化泡沫：反硝化泡沫常在二沉池以及曝气池的缺氧区。这类泡沫通常不稳定，可以通过简单物理法去除。产生原因是硝态氮发生反硝化作用产生的氮气吸附在污泥，使污泥比重变小而上浮。（3）表面活性剂泡沫：含有表面活性剂的污水，在搅拌和吹脱作用下，产生持久的白色泡沫。（4）生物泡沫：这类泡沫颜色呈棕色或灰黑色，气泡黏稠且难以破碎，稳定长期存在并且难以消除。产生原因是污泥产生大量丝状微生物。

1.5 污泥解体

污泥解体的常见征兆有岀水水质浑浊度变高、污泥絮体细小而分散，出现污泥流失等。污泥发生解体的原因有很多（1）过度曝气：曝气过度导致污泥微生物代谢加快，菌胶团的絮凝性能下降，形成死泥作为悬浮物游离水中。（2）BOD负荷过小：处理水量长期偏低而正常曝气导致BOD负荷小。（3）BOD负荷过大：BOD负荷大，造成曝气不充分，微生物生长受影响而解体悬浮于水中。（4）有毒物质：工业废水有机物成分较复杂且有毒性，活性污泥在有毒废水作用下生命活动受到影响而发生解体（5）pH值过高或过低：适应的pH范围保证微生物生命活动（6）C/N比失调：当污水缺乏氮源时，过量的碳源会转化多糖类胞外贮存物使污泥难以絮凝而分解。（7）污泥膨胀：污泥膨胀引起污泥解体（8）机械作用：曝气池的剧烈搅拌造成污泥破碎而分解。

1.6 污泥颜色变化

曝气池在运行过程中，如果出现了异常情况，污泥颜色也会发生变化。异常污泥颜色有白色和黑色。污泥发白有两个原因（1）缺少营养，丝状菌或者固着型纤毛虫大量繁殖。（2）pH问题，水中pH值处于异常波动范围，造成丝状菌大量繁殖。无论哪种原因都基本是由污泥膨胀引起污泥颜色发白。污泥发黑的原因有很多，包括溶解氧、有毒物质、污泥在曝气池停留较长时间、进水负荷突然增大等都可以导致污泥发黑。

2 活性污泥系统中问题调控措施

2.1 对于污泥膨胀

污泥膨胀的方法可以分为三种[7]: 一是应对突发情况，污泥助沉法与灭菌法用于污泥膨胀临时突发事件。灭菌法指为了控制丝状细菌的生长，将化学药剂添加到曝气池中去除或抑制丝状细菌。助沉法指混凝剂放入曝气池中以增加污泥的比重，增强二沉池污泥的沉降性能。二是从工艺调节方面。从工艺运行方面，针对出现问题对其进行调控和改进。由于曝气池中溶解氧含量低导致污泥膨胀，则需要增加曝气池的氧气供应。由于进水有机质少较低所导致的污泥膨胀，可以加大进水量增加有机负荷。由于pH处于异常波动范围所导致的污泥膨胀，需要把控进水变化。由于曝气池中缺少营养物质而导致的污泥膨胀，按照营养比例计算出投加量。由于水温较高所导致的污泥膨胀，可以新增水温调节设施。三是环境调节策略。改善污泥微生物的生长环境，为菌胶团细菌生长创造良好的环境，将丝状细菌的数量控制在合理范围内。

2.2 对于污泥解体

曝气池中出现任何异常情况都可能导致活性污泥生命活动受到影响而发生解体[8]。解决污泥的解体问题，首先确定污泥发生解体的原因，判断方法是通过镜检观察污泥的生物相，并观测活性污泥的状态。并且结合水量变化、污水处理系统的运行情况、检查进水口等采取相应的对策。由于污水水质异常波动引起的解体则需要控制进水流量，避免长期超或低负荷运行。由于污水中含有有毒物质引起的解体，则引向事故池集中处理后应查明来源。由于负荷低引起的解体，则减少曝气供氧量。由于冲击负荷引起的解体，则减少污水的进水量或者使进水速度较缓慢且均匀。由于C/N比失调引起的解体，则需要计算所需氮源的投加量。由于污泥老化引起解体，则应在出水达标的情况下，加大曝气池的剩余污泥的排放量。由于丝状菌膨胀引起解体，则参照污泥膨胀解决对策。

2.3 对于污泥脱氮上浮

污泥上浮会导致大量活性污泥流失，当曝气池中突发污泥上浮时，应立即停止进水判别原因，对突发上浮情况可以投加混凝剂，改善污泥沉降性能，静置一段时间观察情况。由于二沉池中的污泥龄较长，使污泥处于缺氧状态所导致污泥上浮，则增加污泥回流比。由于污泥在曝气过长，出水中硝酸盐浓度过高，发生反硝化反应所导致污泥上浮，则可以通过增加排泥。若观察上浮污泥颗粒细小，则可以通过减小曝气量。

2.4 对于污泥腐化上浮

污泥腐化通常伴随着污泥变黑、产生难闻的气味，此时需要增加污水中的溶解氧。减少污泥在二沉池中的停留时间，则需要及时排走剩余污泥或者清除死角。

2.5 对于泡沫问题

当曝气池突发泡沫问题，可以通过物理化学法去除，物理法包括喷洒水及人工或者机械清理。化学法包括投加氧化剂和消毒剂。物理化学法简单且能够快速消泡，但是无论物理法还是化学法无法从根本上消去泡沫，这种效果只是暂时性的。要从根本上解决泡沫问题，则需要对泡沫的颜色和黏度进行分类，检查泡沫的现状，并采取适当的控制策略[9]。如果泡沫颜色是彩色。这类泡沫是由于污水含有表面活性剂，则采取物理化学法或者投加消泡剂去除。当泡沫颜色为棕黄色，泡沫较小且数量不多，并沿射线方向消散，污泥处于老化状态。解决方案有：减少氧气的供应、加大排泥量，投加新鲜污泥，或者从构筑物分流部分污泥。如果泡沫颜色是灰黑色泡沫，这类泡沫很容易破裂，如果积累过多浮渣。活性污泥处于厌氧环境，会引起局部的厌氧反应。则应该加大排泥，或者加大曝气量。如果泡沫的颜色是白色，若泡沫颜色较白且有色泽，黏稠且不易破碎，则应降低负荷。若泡沫黏稠易破碎的，堆积性很差，泡沫色泽陈旧，仅发生局部积累，则应该降低曝气量。

3 结 论

自从活性污泥法引入国内，经过国内几十年的发展，成为我国污水处理领域应用最广泛的技术。但是，随着我国工业水平的提高，对污水处理的要求越来越严格，暴露出活性污泥法在实际运行中存在不足之处，现在迫切需要采取有效的方法措施去解决不足之处[10]。因此，需要我们对活性污泥法进入深入的研究，只有不断在活性污泥法中进行创新，才能提高我国污水处理水平，并为污水处理领域更好发展奠定坚实的基础。