論文作者(zhe)：丁峰1 徐學清1 彭永(yong)臻2 王淑瑩(ying)2 高春梯2

摘要：引起(qi)污(wu)泥(ni)(ni)(ni)活(huo)性抑制和污(wu)泥(ni)(ni)(ni)上浮的原因(yin)在進水(shui)水(shui)質(zhi)方面有(you)：過量(liang)(liang)表面活(huo)性物(wu)(wu)(wu)質(zhi)和類脂化(hua)合物(wu)(wu)(wu)，過低(di)或過高的pH值沖擊(ji)，堿度過高，水(shui)溫過熱，酚(fen)及其(qi)衍生物(wu)(wu)(wu)、醇、醛、某(mou)些有(you)機酸(suan)、硫化(hua)物(wu)(wu)(wu)、重金(jin)屬及鹵化(hua)物(wu)(wu)(wu)等致毒性底(di)物(wu)(wu)(wu)的流(liu)入;工藝(yi)運行(xing)方面的原因(yin)有(you)：過量(liang)(liang)曝(pu)氣，污(wu)泥(ni)(ni)(ni)缺氧反硝化(hua)，污(wu)泥(ni)(ni)(ni)回流(liu)量(liang)(liang)過大，池底(di)積泥(ni)(ni)(ni)腐化(hua)以及機械應力等，還有(you)起(qi)沫(mo)絲狀菌(jun)的過量(liang)(liang)生長產生的泡沫(mo)和浮渣。控(kong)制活(huo)性污(wu)泥(ni)(ni)(ni)上浮的主(zhu)要措施有(you)：調節(jie)曝(pu)氣劑的DO、pH值，采(cai)用均質(zhi)調節(jie)池并控(kong)制其(qi)液(ye)位(wei)，合理投加(jia)營養鹽等。

關鍵(jian)詞：廢(fei)水(shui)處理(li) 活性污泥(ni) 污泥(ni)上浮(fu) 沖擊 致毒 控制

引言

在采(cai)用活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)法(fa)處理(li)廢水的運行(xing)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，有(you)(you)多種原因可引起曝氣池活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)的活(huo)性(xing)受到抑制(zhi)而(er)(er)導致微生(sheng)物(wu)性(xing)質和(he)類群的改變、有(you)(you)機底物(wu)的去除(chu)率下降。有(you)(you)些微生(sheng)物(wu)(如絲狀菌)的過量(liang)(liang)增長會形成泡沫(mo)(foam)或浮渣(scum)，運行(xing)時機械應(ying)力、挾裹(guo)氣泡等均會使活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)的比重降低而(er)(er)上(shang)浮飄走(zou)，不僅增加了出(chu)水中(zhong)(zhong)的懸浮固體量(liang)(liang)，而(er)(er)且會大(da)(da)大(da)(da)降低生(sheng)物(wu)反應(ying)系統中(zhong)(zhong)活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)的活(huo)性(xing)和(he)數(shu)量(liang)(liang)。本(ben)文在閱讀大(da)(da)量(liang)(liang)國內外 文獻 基礎上(shang)，對導致活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)活(huo)性(xing)抑制(zhi)與上(shang)浮的原因、檢測(ce) 分析 方法(fa) 和(he)控(kong)制(zhi)技術進行(xing)了討論。

1 引起活性污泥上浮的主要因素

1.1 進水水質

1.1.1 過量的表面(mian)活性物質和(he)油脂類化合(he)物

這類物(wu)質可(ke)以 影響 細胞(bao)質膜(mo)的穩定(ding)性和通透性，使細胞(bao)的某些必(bi)要成分流失而(er)導(dao)致微生(sheng)物(wu)生(sheng)長停滯和死(si)亡(wang)。當曝(pu)氣(qi)池進(jin)水中含(han)有大量(liang)這類物(wu)質時，會產生(sheng)大量(liang)泡沫(氣(qi)泡)，這些氣(qi)泡很(hen)容易附聚在(zai)菌(jun)膠團上，使活性污泥的比重(zhong)(zhong)降低而(er)上浮。另外，當進(jin)水含(han)油(you)脂(zhi)量(liang)過(guo)高時，經(jing)過(guo)曝(pu)氣(qi)與混合，油(you)脂(zhi)會附聚在(zai)菌(jun)膠團表面，使細菌(jun)缺氧死(si)亡(wang)，導(dao)致比重(zhong)(zhong)降低而(er)上浮[1-3]。

1.1.2 pH值(zhi)沖擊

過(guo)(guo)高或過(guo)(guo)低的pH值(zhi)(zhi)會(hui)影響活(huo)性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)微生(sheng)物胞(bao)外酶(mei)及(ji)存在于(yu)(yu)細胞(bao)質和(he)(he)(he)細胞(bao)壁里酶(mei)的催(cui)化作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)以(yi)及(ji)微生(sheng)物對(dui)營養物質的吸收。當(dang)連(lian)續流曝(pu)氣反應池內pH<4.0或pH>11.0時(shi)，多數情況下(xia)活(huo)性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)中微生(sheng)物活(huo)性(xing)(xing)受到抑制(zhi)，或失(shi)去活(huo)性(xing)(xing)，甚至死(si)亡(wang)，以(yi)致發生(sheng)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)上(shang)(shang)浮(fu)[4]。用(yong)(yong)SBR法處理(li)啤酒廢水(shui)和(he)(he)(he)化工廢水(shui)的實驗結果表明：當(dang)進水(shui)pH值(zhi)(zhi)為2.5-5.0和(he)(he)(he)10.0-12.0時(shi)，pH值(zhi)(zhi)越(yue)低(或越(yue)高)，污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)活(huo)性(xing)(xing)受抑制(zhi)越(yue)嚴重，上(shang)(shang)浮(fu)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)量(liang)越(yue)多。控制(zhi)低pH值(zhi)(zhi)(3.5-7.0)的反應周期內pH值(zhi)(zhi)不變，兩種廢水(shui)的活(huo)性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)在pH≤5.5時(shi)就開始出現污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)上(shang)(shang)浮(fu)[5-6]。另一(yi)方(fang)面，隨著pH值(zhi)(zhi)的增加(jia)，由于(yu)(yu)胞(bao)外聚合物(Extra Celluar　Polymer)的電(dian)離(li)官能團增加(jia)，活(huo)性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)絮凝(ning)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)增加(jia)(盡管帶的負電(dian)性(xing)(xing)增加(jia))，但當(dang)pH值(zhi)(zhi)超過(guo)(guo)一(yi)定范圍后(hou)，絮凝(ning)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下(xia)降。可見，這時(shi)的電(dian)排斥(chi)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)增加(jia)，也會(hui)造成活(huo)性(xing)(xing)污(wu)(wu)(wu)泥(ni)(ni)(ni)(ni)脫絮(懸浮(fu)、不絮凝(ning)、反絮凝(ning)(deflocculation)和(he)(he)(he)上(shang)(shang)浮(fu)[6]。

1.1.3 鹽含量的影響

對進(jin)水的(de)(de)(de)pH值調整不能(neng)消除堿(jian)(jian)(jian)度(du)對活性污泥(ni)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。對堿(jian)(jian)(jian)性進(jin)水調pH值，雖然(ran)中和了(le)堿(jian)(jian)(jian)性物質，但(dan)產生(sheng)了(le)鹽(yan)。鹽(yan)溶液濃度(du)不同其(qi)滲透壓(ya)(ya)也(ye)不同，滲透壓(ya)(ya)是影(ying)響(xiang)微生(sheng)物生(sheng)存的(de)(de)(de)重要因素之一[7]。如微生(sheng)物所(suo)處(chu)的(de)(de)(de)溶液滲透壓(ya)(ya)發(fa)生(sheng)突(tu)變，就(jiu)會導致細(xi)胞死亡。

1.1.4 水溫過熱

組成(cheng)活(huo)性污泥的(de)微(wei)生物(wu)適(shi)合的(de)溫(wen)(wen)度范圍一般為15-35℃，超過(guo)45℃時會使活(huo)性污泥中大部(bu)分微(wei)生物(wu)死亡而上(shang)浮(經過(guo)長期馴化的(de)或特殊微(wei)生物(wu)除外(wai)(wai))[8]。另外(wai)(wai)，Klaus Kriebitzsch等在(zai)用SBR工藝(yi)測定溫(wen)(wen)度對細胞內酶活(huo)性影響的(de)試(shi)驗中也發現(xian)，溫(wen)(wen)度在(zai)20、30和40℃時酶活(huo)性較好，大于50℃之后(hou)，酶的(de)活(huo)性明顯下(xia)降。

1.1.5 致毒性底物

對好(hao)氧活性污泥微生物(wu)(wu)(wu)(wu)有(you)致毒作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)底物(wu)(wu)(wu)(wu)主要包括：含(han)量過高的(de)COD、有(you)機物(wu)(wu)(wu)(wu)(酚及其衍(yan)生物(wu)(wu)(wu)(wu)，醇，醛和某(mou)些有(you)機酸(suan)等)、硫化物(wu)(wu)(wu)(wu)、重金屬及鹵化物(wu)(wu)(wu)(wu)。高底物(wu)(wu)(wu)(wu)濃(nong)度可與(yu)細(xi)胞酶活動(dong)中心形成(cheng)穩定的(de)化合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)，導致基質(zhi)(zhi)(zhi)不能(neng)接近，無法被降(jiang)解，甚至使(shi)(shi)細(xi)胞中毒死(si)亡。重金屬離子進人細(xi)胞后(hou)主要與(yu)酶或(huo)蛋白質(zhi)(zhi)(zhi)上的(de)-SH基結合(he)而(er)使(shi)(shi)之失(shi)活或(huo)變性。微量的(de)重金屬離子還(huan)能(neng)在細(xi)胞內(nei)不斷積累(lei)最終對微生物(wu)(wu)(wu)(wu)發(fa)生毒害作(zuo)(zuo)用(yong)(微動(dong)作(zuo)(zuo)用(yong))。鹵化物(wu)(wu)(wu)(wu)最常(chang)見(jian)的(de)是碘(dian)和氯(lv)(lv)，碘(dian)不可逆(ni)地與(yu)菌(jun)體(ti)蛋白質(zhi)(zhi)(zhi)(或(huo)酶)的(de)酪氨(an)酸(suan)結合(he)，生成(cheng)二碘(dian)酪氨(an)酸(suan)，使(shi)(shi)菌(jun)體(ti)失(shi)活。氯(lv)(lv)與(yu)水(shui)合(he)成(cheng)次氯(lv)(lv)酸(suan)，其分解產生強(qiang)氧化劑。而(er)且廢水(shui)中有(you)機物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)突變，使(shi)(shi)原被馴化好(hao)的(de)并能(neng)降(jiang)解有(you)機毒物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)微生物(wu)(wu)(wu)(wu)減少或(huo)消失(shi)。

1.2 工藝運行

1.2.1 過(guo)量曝氣

微生物處于(yu)(yu)饑(ji)餓狀態而引起自身氧(yang)化進(jin)人衰老期(qi)(qi)，池中溶解氧(yang)濃度(DO)上升;或者由于(yu)(yu)污(wu)泥(ni)活性(xing)差，曝氣葉輪線速度過高，供氧(yang)過多。總(zong)之，DO上升，短期(qi)(qi)內污(wu)泥(ni)活性(xing)可能很好，因為新陳代(dai)謝(xie)快，有(you)機物分解也快，但時間一久，污(wu)泥(ni)被打得又(you)輕又(you)碎(但無氣泡)，象霧花片似的飄滿沉淀池表(biao)面，隨(sui)水流走。這種污(wu)泥(ni)色淺(qian)，活性(xing)差，耗氧(yang)速率下降，污(wu)泥(ni)體積和污(wu)泥(ni)指數增高，處理效果明顯(xian)降低。

1.2.2 缺氧引(yin)起的(de)污(wu)泥上浮

污泥呈(cheng)(cheng)灰(hui)色，若缺(que)氧過久則呈(cheng)(cheng)黑色，并常帶有(you)小氣泡(pao)。

1.2.3 反硝化引起的污泥上浮

當廢水中有機氨化合物含量高(gao)或氨氮(dan)高(gao)時，在適宜條件下可被(bei)硝酸(suan)(suan)菌(jun)(jun)和(he)亞硝酸(suan)(suan)菌(jun)(jun)氧化為NO3-，如二沉池積泥或停留時間過長，NO3-還原產(chan)生的(de)N2會被(bei)活(huo)性污泥絮(xu)凝(ning)體所(suo)吸(xi)附(fu)，使得(de)活(huo)性污泥上浮(fu)。

1.2.4 回流量太(tai)大引(yin)起的(de)污(wu)泥(ni)上浮

回流(liu)量突增，會(hui)使氣(qi)水分離不徹底，曝氣(qi)池中的(de)氣(qi)泡帶到沉淀(dian)區上(shang)浮，這(zhe)種污泥呈顆粒狀，顏色不變，上(shang)翻(fan)(fan)的(de)方向是從導流(liu)區壁直向沉淀(dian)區壁成湍流(liu)翻(fan)(fan)動。

1.2.5 二(er)沉(chen)池池底積(ji)泥引起的污泥上浮

如(ru)果二(er)沉池底泥發(fa)酵，產生的CO2和H2也會附(fu)聚在活性污(wu)泥上(shang)，使污(wu)泥比重(zhong)降(jiang)低而(er)上(shang)浮(fu)。污(wu)泥腐化產生CH4、H2S后卜(bu)浮(fu)，首先是一個個小氣泡逸出水面，緊接(jie)著有黑(hei)色污(wu)泥上(shang)浮(fu)。

1.3 活(huo)性(xing)污泥絲狀菌過量生長及其(qi)控制產生的污泥上浮(fu)

1.3.1 溫度(du)與負荷(he)

微絲菌(Mocrothrix patvicella)的最(zui)佳(jia)生長條件是(shi)溫度在12-15℃，污泥(ni)負(fu)荷小(xiao)于0.1kg/(kg·d)。它的天(tian)然疏水性會引起活性污泥(ni)的脫水性差(cha)，最(zui)高(gao)為490mL/g。在溫度高(gao)于20℃后、即使污泥(ni)負(fu)荷是(shi)0.2kg/(kg·d)，M.parvicella也不增值。它打(da)碎(sui)成(cheng)30-80μm的碎(sui)片(pian)，成(cheng)浮渣(zha)形式而上浮。

1.3.2 表(biao)面活(huo)性物質(zhi)、類脂化合物及機械(xie)應(ying)力作用

引(yin)起(qi)低負荷膨脹和(he)污(wu)泥(ni)(ni)上(shang)浮的(de)最頻繁(fan)的(de)絲(si)狀菌(jun)是：微絲(si)菌(jun)、0092型、0041型。在進(jin)水中表面活性物質和(he)類脂化合物濃度的(de)升高、接種(zhong)和(he)機械應力(li)也會引(yin)起(qi)放線菌(jun)(Actinomycetes)的(de)增(zeng)長。Kappeleretal觀察到機械應力(li)(如離心泵)損壞緊密的(de)活性污(wu)泥(ni)(ni)絮(xu)凝體并導(dao)致微絲(si)菌(jun)的(de)過量增(zeng)長[9]。

1.3.3 過量投加絲(si)狀(zhuang)菌(jun)抑制劑(ji)

在曝(pu)氣池流出(chu)槽中(zhong)注人過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)，數(shu)天后，絲(si)狀菌就消失，SVI從580mL/g下降至(zhi)178mL/g。且過(guo)(guo)氧(yang)(yang)化氫(qing)也有確(que)保(bao)曝(pu)氣池DO和去除(chu)H2S臭味的(de)效果。但若加人量太多會引起活(huo)性(xing)污泥(ni)的(de)活(huo)性(xing)抑制及(ji)污泥(ni)上(shang)浮。

2 活性(xing)污泥(ni)活性(xing)抑制與上浮的(de)檢(jian)測(ce)方法(fa)

2.1 測定污(wu)泥的耗(hao)氧速率(OUR)和(he) ATP

測(ce)定活(huo)性污泥(ni)(ni)的耗氧速率(OUR)，可判斷有無毒(du)物流入(ru)、負荷條件和排(pai)泥(ni)(ni)平衡情況[10]。若同時測(ce)定三磷酸腺苦(ku)(ATP)，還(huan)可以從處(chu)理(li)機能方面對微生物量(liang)和活(huo)性度進行定量(liang)分析。根據(ju)P.E.Jorgensen等的 研究 表(biao)明，測(ce)定ATP含(han)量(liang)和OUR是檢測(ce)生物量(liang)活(huo)性的可靠方法(fa)。

2.2 利用(yong)指(zhi)示生物診斷活性污(wu)泥狀態和(he)性能

用(yong)顯微(wei)鏡(jing)對(dui)活性(xing)污(wu)泥中(zhong)的微(wei)生(sheng)物(wu)進行(xing)鏡(jing)檢，其(qi)中(zhong)的原生(sheng)動物(wu)和后生(sheng)動物(wu)(統(tong)稱為微(wei)型動物(wu))相對(dui)比(bi)細(xi)菌(jun)個體大(da)，在(zai)顯微(wei)鏡(jing)下易(yi)于觀(guan)察、鑒(jian)別和計數，且對(dui)外界環境條件的變化更(geng)為敏感，作(zuo)為指示生(sheng)物(wu)來診斷活性(xing)污(wu)泥的狀態和性(xing)能，在(zai)工(gong)程(cheng)實踐中(zhong)已有較廣泛 應用(yong) 。這種指示作(zuo)用(yong)概括于表1中(zhong)。

表1　微型(xing)動物對活性污泥狀態和(he)性能的指示作用

3 控制(zhi)污泥上浮的技(ji)術措施

①穩定曝(pu)氣池(chi)進(jin)(jin)水水質的(de)最可(ke)行、最 經(jing)濟 的(de) 方法 是終(zhong)水回(hui)流(liu)，用以稀(xi)釋、調節曝(pu)氣池(chi)進(jin)(jin)水中的(de)有機物濃度，使(shi)其穩定在一定范(fan)圍內，終(zhong)水回(hui)流(liu)的(de)先決條件是污水處理廠的(de)處理能(neng)力必須大于(yu)實際進(jin)(jin)水量。

②污(wu)水(shui)(shui)處理廠應考慮設有較大容積的調節(jie)池(chi)(chi)(均(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)池(chi)(chi))并控(kong)制(zhi)好均(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)池(chi)(chi)(調節(jie)池(chi)(chi))液位(wei)。因高(gao)液位(wei)會使均(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)池(chi)(chi)的水(shui)(shui)量緩沖能力(li)下(xia)降(jiang)，甚至喪失;而(er)低液位(wei)運行(xing)不僅均(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)效(xiao)果(guo)差，且(qie)易使油(you)和均(jun)質(zhi)(zhi)(zhi)池(chi)(chi)底的雜質(zhi)(zhi)(zhi)進(jin)人曝(pu)氣池(chi)(chi)，造(zao)成(cheng)活性(xing)污(wu)泥受沖擊而(er)上(shang)浮(fu)。液位(wei)宜控(kong)制(zhi)在50%-70%。

③合(he)理(li)投加(jia)營養(yang)(yang)鹽(yan)。由(you)于 工業 廢水中營養(yang)(yang)比例失調，常常碳(tan)源(yuan)充分(fen)而(er)氮(dan)、磷(lin)等(deng)營養(yang)(yang)物不足，因(yin)此處理(li)工業廢水時須另外補(bu)加(jia)。一般(ban)以尿(niao)素和磷(lin)酸鹽(yan)為氮(dan)源(yuan)和磷(lin)源(yuan)，但投加(jia)量不宜過量。

④曝(pu)氣池(chi)人口(kou)設中和池(chi)及由堿池(chi)、酸池(chi)、pH檢測儀、pH自動(dong)調(diao)節閥等組成的pH自動(dong)調(diao)節系統，使曝(pu)氣池(chi)進(jin)水的pH值控制(zhi)在要求范(fan)圍內。

⑤采用純氧(yang)曝氣。從(cong)西德引進的純氧(yang)曝氣裝(zhuang)置，投產5a以來從(cong)未出現污泥上浮。

⑥污泥中(zhong)毒引起的污泥上(shang)浮可以加(jia)大曝氣量，減少進水量并清除死污泥。

⑦活(huo)性污泥的微生物(wu)組成主要依賴于廢水(shui)成分(fen)、流(liu)動形式、運行條件和適宜的設計。由于在實(shi)際處(chu)理過程中幾乎難以(yi)控制廢水(shui)成分(fen)，因(yin)此對運行條件和反應器設計進行優化選擇至(zhi)關重要。

參考 文獻 ：

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