采用生化法的污水處理普遍存在的問題之一,就是活性污泥中的微生物會受到各種內(nèi)外因素的影響使活性污泥的比重降低而上浮飄走,不僅增加了出水中的懸浮固體量,而且會大大降低生物反應(yīng)系統(tǒng)中活性污泥的活性和數(shù)量。使得污水處理廠的操作、運行和控制都產(chǎn)生了一定的困難,嚴重影響了出水水質(zhì)。
引起活性污泥上浮的原因大致可分為二類。一類是由進水水質(zhì)變化引起的,一類是由工藝運行控制引起的。正常污水進入曝氣池運轉(zhuǎn)時,特定表面活性劑對有機物的部分降解作用形成泡沫,并使泡沫迅速增長。這些泡沫一般呈白色且質(zhì)輕,當活性污泥達到成熟時消失。當污水中有過量的表面活性物質(zhì)時,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。在曝氣時所產(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。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。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?。ń?jīng)過長期馴化的或特殊微生物除外)。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。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。重金屬離子進人細胞后主要與酶或蛋白質(zhì)上的-SH基結(jié)合而使之失活或變性。微量的重金屬離子還能在細胞內(nèi)不斷積累最終對微生物發(fā)生毒害作用(微動作用)。鹵化物最常見的是碘和氯,碘不可逆地與菌體蛋白質(zhì)(或酶)的酪氨酸結(jié)合,生成二碘酪氨酸,使菌體失活。氯與水合成次氯酸,其分解產(chǎn)生強氧化劑。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。微生物處于饑餓狀態(tài)而引起自身氧化進人衰老期,池中溶解氧濃度(DO)上升;或者由于污泥活性差,曝氣葉輪線速度過高,供氧過多。總之,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。當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。由于在二沉池或曝氣不足產(chǎn)生的死角的地方會發(fā)生反硝化作用,使微小的氮氣氣泡釋放出來,從而使污泥的密度減小,有利于活性污泥上浮。這種現(xiàn)象在二次沉淀池中表現(xiàn)明顯,且產(chǎn)生的懸浮泡沫通常不穩(wěn)定。回流量突增,會使氣水分離不chedi,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。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后卜浮,首先是一個個小氣泡逸出水面,緊接著有黑色污泥上浮。當進水N,P不足、PH太低、混合液溶解氧太低、進水波動太大等各種因素影響下,造成絲狀菌和放線菌等微生物的異樣生長,絲狀菌的比生長速率高于了菌膠團細菌,又由于絲狀菌的比表面積較大,因此,絲狀菌在取得污水中BOD5物質(zhì)和氧化BOD5物質(zhì)所需要的氧氣方面都比菌膠團細菌有利得多,結(jié)果曝氣池中絲狀菌成為優(yōu)勢菌種而大量增值,導(dǎo)致生物泡沫的產(chǎn)生。再加上這些微生物大都呈絲狀或枝狀,易形成網(wǎng),能捕掃微粒和氣泡等,并浮到水面。被絲網(wǎng)包圍的氣泡,增加了其表面的張力,使氣泡不易破碎,而引起成片污泥上浮。根據(jù)活性污泥上浮機理及其影響因素,可采用物理化學(xué)和生物的方法對污泥上浮進行控制。利用終水回流,噴灑的水流能打碎浮在二沉池水面的氣泡及上浮污泥,以減少活性污泥的上浮。但不能根本消除污泥上浮現(xiàn)象,是一種zui常用zui簡便的物理方法。曝氣池人口設(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值控制在要求范圍內(nèi)。 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。進水中含有過量的表面活性物質(zhì)、油脂類化合物及對好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物時,應(yīng)在曝氣池前設(shè)置終水回流調(diào)節(jié)池,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),終水回流的先決條件是污水處理廠的處理能力必須大于實際進水量。生物選擇器有好氧選擇器和缺氧選擇器兩種,其目的就是使進入曝氣池的污水先于回流污泥在其中充分混合,通過調(diào)節(jié)F/M、DO等因素,選擇性的發(fā)展絮凝體形成菌,抑制絲狀菌等的過度增殖。在設(shè)計選擇器時,選擇器需要分格設(shè)置,一般多采用4~6格;盡量提高選擇器第一格的F/M值,形成F/M梯度;還要控制選擇器的水力停留時間,一般為15~30分鐘。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,因此對運行條件進行優(yōu)化選擇來控制活性污泥上浮至關(guān)重要。由于缺氧(含曝氣不均勻產(chǎn)生的死角)或污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝氣量,減少進水量并清除死污泥。一般采用降低曝氣池中污泥的停留時間,以抑制有較長生長期的放線菌的生長。有實踐證明,當污泥停留時間在5~6 d時,以避免由其產(chǎn)生的污泥上浮問題。