廢水生物處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)調(diào)節(jié)與控制

摘要：廢水生物處理系統(tǒng)運(yùn)行管理的水平會(huì)極大地影響到處理效果。本文介紹了通過巡視、生物相觀察；測(cè)定污泥的性狀、水質(zhì)的理化指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的方法。通過調(diào)節(jié)氣──維持曝氣池合適的溶解氧；水──保持勻質(zhì)勻量地進(jìn)水及合適的營(yíng)養(yǎng)；泥──改善污泥的質(zhì)量，維持系統(tǒng)中污泥合適的數(shù)量來(lái)達(dá)到系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定地達(dá)標(biāo)運(yùn)行和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的。

關(guān)鍵詞：廢水生物處理； 評(píng)價(jià)； 調(diào)節(jié)與控制； 達(dá)標(biāo)運(yùn)行

1  廢水生物處理系統(tǒng)運(yùn)行狀況的評(píng)價(jià)

好氧生化處理是由活性污泥中的微生物，在有氧存在的條件下，將廢水中的有機(jī)污染物氧化、分解、轉(zhuǎn)化成CO2、NH4+-N、NOx--N、PO43-、SO42-等后隨出水排放的過程。為了使系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定地達(dá)標(biāo)運(yùn)行，并節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，我們可定期對(duì)生物處理系統(tǒng)作巡視，考察曝氣池、沉淀池運(yùn)行的情況；運(yùn)用各種手段和方法了解活性污泥和生物膜的性能；借助顯微鏡觀察活性污泥的結(jié)構(gòu)和生物種群的組成；此外還可通過對(duì)水質(zhì)的化學(xué)測(cè)定來(lái)了解廢水生物處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)應(yīng)保持合適的運(yùn)行參數(shù)和操作管理?xiàng)l件，使之長(zhǎng)期達(dá)標(biāo)運(yùn)行；在發(fā)現(xiàn)異�，F(xiàn)象時(shí)，應(yīng)找出癥結(jié)所在，及時(shí)加以調(diào)整，使之早日恢復(fù)。

1.1  巡視

操作管理人員每班須數(shù)次定時(shí)登上處理裝置作觀察，了解系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，此即為巡視，其主要觀察內(nèi)容如下:

1.1.1  色、嗅

正常運(yùn)行的城市污水廠及無(wú)發(fā)色物質(zhì)的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，活性污泥一般呈黃褐色。在曝氣池溶解氧不足時(shí)，厭氧微生物會(huì)相應(yīng)滋生，含硫有機(jī)物在厭氧時(shí)分解釋放出H2S，污泥發(fā)黑、發(fā)臭。當(dāng)曝氣池溶解氧過高或進(jìn)水過淡、負(fù)荷過低時(shí)，污泥中微生物可因缺乏營(yíng)養(yǎng)而自身氧化，污泥色澤轉(zhuǎn)淡。良好的新鮮活性污泥略帶有泥土味。

1.1.2   二沉池觀察與污泥性狀

活性污泥性狀的好壞可從二沉池及后面述及的曝氣池的運(yùn)行狀況中顯示出來(lái)，因此管理中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的巡視，定時(shí)對(duì)活性污泥處理系統(tǒng)的“臉色”進(jìn)行觀察。二沉池的液面狀態(tài)與整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行正常與否有密切關(guān)系，在巡視二沉池時(shí)，應(yīng)注意觀察二沉池泥面的高低、上清液透明程度及漂泥的有無(wú)、漂泥泥粒的大小等等：
 
上清液清澈透明 —— 運(yùn)行正常，污泥性狀良好；
上清液混濁 —— 負(fù)荷過高，污泥對(duì)有機(jī)物氧化、分解不徹底；
泥面上升、SVI高 —— 污泥膨脹，污泥沉降性差；
污泥成層上浮 —— 污泥中毒；
大塊污泥上浮 —— 沉淀池局部厭氧，導(dǎo)致該處污泥腐��；
細(xì)小污泥飄泥 —— 水溫過高、C/N不適、營(yíng)養(yǎng)不足等原因?qū)е挛勰嘟庑酢?/P>

1.1.3  曝氣池觀察與污泥性狀

在巡視曝氣池時(shí)，應(yīng)注意觀察曝氣池液面翻騰情況，曝氣池中間若見有成團(tuán)氣泡上升，即表示液面下曝氣管道或氣孔有堵塞，應(yīng)予以清潔或更換；若液面翻騰不均勻，說(shuō)明有死角，尤應(yīng)注意四角有無(wú)積泥。此外還應(yīng)注意氣泡的性狀：

（1）氣泡量的多少。

在污泥負(fù)荷適當(dāng)、運(yùn)行正常時(shí)，泡沫量較少，泡沫外觀呈新鮮的乳白色泡沫。污泥負(fù)荷過高、水質(zhì)變化時(shí)，泡沫量往往增多，如污泥泥齡過短或廢水中含多量洗滌劑時(shí)即會(huì)出現(xiàn)大量泡沫。

（2）泡沫的色澤。

泡沫呈白色、且泡沫量增多，說(shuō)明水中洗滌劑量較多；

泡沫呈茶色、灰色，表示污泥泥齡太長(zhǎng)或污泥被打碎、吸附在氣泡上所致，這時(shí)應(yīng)增加排泥量。

氣泡出現(xiàn)其它顏色時(shí)，則往往表示是吸附了廢水中染料等類發(fā)色物質(zhì)的結(jié)果。

（3）氣泡的粘性。

用手沾一些氣泡，檢查是否容易破碎。在負(fù)荷過高，有機(jī)物分解不完全時(shí)氣泡較粘，不易破碎。

1.2  污泥性狀

1.2.1  污泥沉降體積（SV30）

SV30是指曝氣池混合液靜止沉降30min后污泥所占的體積。它是測(cè)定污泥沉降性能最為簡(jiǎn)便的方法。SV30的體積越小，污泥沉降性能越好。城市污水廠SV30常在15%～30%左右。

在進(jìn)行污泥沉降試驗(yàn)時(shí)，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)污泥沉降界面不清的現(xiàn)象，這是因?yàn)槲勰嘀行趿４笮〔町悜沂馑�致，大絮粒迅速下降，�?xì)小絮粒沉降慢，形成一個(gè)非連續(xù)層。這種情況在污泥短期缺乏營(yíng)養(yǎng)或由于污泥中毒而造成部分解絮時(shí)，尤為明顯。

污泥絮粒性狀，是指污泥絮粒的形狀、結(jié)構(gòu)、緊密度及污泥中絲狀菌的數(shù)量。在實(shí)踐中大量觀察到圓形、封閉、緊密的絮粒相互間易于凝聚和壓縮，其沉降性能良好；反之則沉降性能差。

絲狀細(xì)菌數(shù)量與污泥沉降性能的關(guān)系，早為國(guó)內(nèi)外學(xué)者所重視。我們采用后一種方法，根據(jù)活性污泥中絲狀細(xì)菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌的比例，將絲狀菌的數(shù)量分成五個(gè)等級(jí)：

0級(jí)： 污泥中幾乎無(wú)絲狀菌存在；

±級(jí)： 污泥中存在少量絲狀菌；

+級(jí)： 存在中等數(shù)量的絲狀細(xì)菌，但總量尚少于菌膠團(tuán)細(xì)菌；

++級(jí)： 存在大量絲狀細(xì)菌，總量與菌膠團(tuán)細(xì)菌大致相等；

+++級(jí)： 污泥絮粒以絲狀細(xì)菌為骨架，數(shù)量大于菌膠團(tuán)細(xì)菌。

大量觀察業(yè)已證實(shí)，污泥中絲狀菌數(shù)量越多，其沉降性能越差，這與絲狀細(xì)菌比表面積大這一物理性狀有關(guān)。上述0～±級(jí)絲狀細(xì)菌的活性污泥，可在二沉池中形成一層致密的網(wǎng)狀污泥層，粘附沉降速率較慢的細(xì)小泥粒，共同形成較大的絮粒一起下沉，故出水清澈，懸浮固體極少。當(dāng)絲狀菌達(dá)++級(jí)以上時(shí)，大量絲狀菌從絮粒中到處伸展，往往組成“剌毛球”狀的活性污泥骨架。這些伸向絮粒外部的無(wú)數(shù)“觸手”，阻礙了絮粒間的壓縮，使污泥SV值升高，嚴(yán)重時(shí)SV30接近100%，最終導(dǎo)致污泥膨脹，使污泥在二沉池大量流失。因此在管理中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)污泥中絲狀菌達(dá)+級(jí)時(shí)，即應(yīng)注意其數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化，若有繼續(xù)增多的趨勢(shì)，必須采取適當(dāng)措施予以克服。此外，絲狀細(xì)菌的形態(tài)對(duì)沉降亦有一定的影響，長(zhǎng)而直的絲狀菌對(duì)污泥沉降壓縮的阻力更大，污泥更難于沉降。

1.2.2  污泥體積指數(shù)SVI

SVI系指曝氣池中活性污泥混合液經(jīng)30分鐘沉降后，1克干污泥所占的污泥層體積（以毫升計(jì)）。在SVI的概念中排除了污泥濃度對(duì)沉降體積的影響，反映了活性污泥的松散程度，是判斷污泥沉降濃縮性能的一個(gè)常用參數(shù)。一般認(rèn)為SVI小于100～150時(shí)，污泥沉降良好；SVI大于200時(shí)，污泥膨脹，沉降性能差。

在F/M過低時(shí)，微生物營(yíng)養(yǎng)條件差，可因兩種情況出現(xiàn)SVI值上升：其一是絲狀菌過多而造成污泥結(jié)構(gòu)松散、沉降性能差。在污泥中兩大類細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)過程中，比表面積大、耐低營(yíng)養(yǎng)的絲狀菌生長(zhǎng)速率可高于菌膠團(tuán)細(xì)菌，并在污泥中逐漸占優(yōu)勢(shì)，造成SVI值上升。其二是產(chǎn)生微小污泥，但與前者不會(huì)同時(shí)存在。根據(jù)菌膠團(tuán)形成機(jī)理學(xué)說(shuō)的解釋，菌膠團(tuán)細(xì)菌由菌體外大量莢膜類膠體基質(zhì)或纖維素類纖維粘合在一起，在污泥F/M低時(shí)，菌膠團(tuán)細(xì)菌體外的多糖類基質(zhì)可被細(xì)菌作為營(yíng)養(yǎng)利用，結(jié)果使絮體結(jié)構(gòu)松散，絮粒變小，SVI值升高。

1.2.3  混合液懸浮物濃度（MLSS）、混合液揮發(fā)性懸浮物濃度（MLVSS）

MLSS指曝氣池中單位體積活性污泥混合液中懸浮物的重量，有時(shí)也稱之為污泥濃度。MLSS的大小間接反映了混合液中所含微生物的量。除MLSS外，有時(shí)也以混合液中揮發(fā)性懸浮物（MLVSS）來(lái)表示污泥濃度，這樣可避免污泥中惰性物質(zhì)的影響，更能反映污泥的活性。對(duì)某一特定的廢水和處理系統(tǒng)，活性污泥中微生物在懸浮物中所占的比例相對(duì)穩(wěn)定，因此可認(rèn)為用MLSS濃度的方法同用MLVSS濃度的方法具有同樣的價(jià)值。

目前，不少污水處理廠根據(jù)曝氣池中混合液的污泥濃度來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，若MLSS或MLVSS不斷增高，表明污泥增長(zhǎng)過快，排泥量過少。

1.2.4  污泥灰分

污泥中的各種無(wú)機(jī)物質(zhì)，屬污泥灰分，即MLSS與MLVSS的差值，其量可占污泥干重的10～50%。

1.2.5 出水懸浮物（ESS）

ESS指單位體積出水中懸浮物的重量。ESS值的大小是活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行狀況及污泥性狀的一個(gè)重要的指標(biāo)。

出水BOD＝8.8+0.61ESS。

每1mg/L ESS表現(xiàn)出的BOD在0.54～0.69毫克/升之間，平均為0.61 mg/L BOD�？梢姵鏊瓻SS越高，出水BOD值也越高。絮凝良好的活性污泥，通過二沉池污泥的流失率約為5‰，當(dāng)曝氣池的MLSS為2,000～4,000 mg/L時(shí)，ESS在10～20 mg/L左右。

1.2.6  污泥的可濾性

可濾性是指污泥混合液在濾紙上的過濾性能。我們發(fā)現(xiàn)，凡污泥結(jié)構(gòu)緊密、沉降性能好的污泥，濾速快。凡解絮的、老化的污泥，濾速甚慢。

1.2.7  污泥的耗氧速率（OUR）

OUR指單位重量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)的耗氧量，其單位為mgO2/gMLSSž小時(shí)或mgO2/g MLVSSž小時(shí)。OUR是衡量污泥活性的重要參數(shù)。OUR的數(shù)值同污泥的泥齡及基質(zhì)的生物氧化難易程度有關(guān)�；钚晕勰郞UR值的測(cè)定在廢水生物處理中可用于：

控制排放污泥的數(shù)量；

防止污泥中毒。

活性污泥的OUR一般為8～20mgO2/g MLVSSž小時(shí)左右。當(dāng)OUR＞20mgO2/g MLVSSž小時(shí)，往往是污泥的F/M過高或排泥量過多；當(dāng)OUR＜8mgO2/g MLVSSž小時(shí)為F/M過低或污泥中毒。

1.3  活性污泥生物相的觀察及其對(duì)運(yùn)行狀況的指標(biāo)作用

生物相是指活性污泥中微生物的種類、數(shù)量、優(yōu)勢(shì)度及其代謝活力等狀況的概貌。生物相能在一定程度上反映出曝氣系統(tǒng)的處理質(zhì)量及運(yùn)行狀況。當(dāng)環(huán)境條件（如進(jìn)水濃度及營(yíng)養(yǎng)、pH、有毒物質(zhì)、溶氧、溫度等）變化時(shí)，在生物相上也會(huì)有所反映。我們即可通過活性污泥中微生物的這些變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異�，F(xiàn)象或存在的問題，并以此來(lái)指導(dǎo)運(yùn)行管理。因此，對(duì)生物相的觀察，已日益受到人們的重視。

一般在運(yùn)行正常的城市污水處理廠的活性污泥中，污泥絮粒大、邊緣清晰、結(jié)構(gòu)緊密，具有良好的吸附及沉降性能。絮粒以菌膠團(tuán)細(xì)菌為骨架，穿插生長(zhǎng)著一些絲狀細(xì)菌，但其數(shù)量遠(yuǎn)少于菌膠團(tuán)細(xì)菌。微型動(dòng)物中以固著類纖毛蟲為主，如鐘蟲、蓋纖蟲、累枝蟲等；還可見到部分楯纖蟲在絮粒上爬動(dòng)，偶而還可看到少量的游動(dòng)纖毛蟲等，在出水水質(zhì)良好時(shí)輪蟲生長(zhǎng)活躍。根據(jù)我們多年的實(shí)踐工作，對(duì)生物相的觀察應(yīng)注重如下幾個(gè)方面：

1.3.1  活性污泥的結(jié)構(gòu)

取活性污泥制成壓片標(biāo)本，置于顯微鏡載物臺(tái)上，先用低倍鏡觀察污泥絮體的大小、形狀、結(jié)構(gòu)緊密程度，然后再轉(zhuǎn)換至高倍鏡下觀察污泥絮粒中菌膠團(tuán)細(xì)菌與絲狀細(xì)菌的比例，絮粒外游離細(xì)菌的多寡，凡絮粒大、圓形、封閉狀、絮粒膠體厚實(shí)、結(jié)構(gòu)緊密、絲狀菌數(shù)量較少、未見游離細(xì)菌的污泥沉降及凝聚性能較好。

1.3.2  生物活動(dòng)的狀態(tài)

以鐘蟲為例，可觀察其纖毛擺動(dòng)的快慢，體內(nèi)是否積累有較多的食物胞，伸縮泡的大小與收縮以及繁殖的情況等。進(jìn)水pH突變時(shí)，能見鐘蟲呈不活躍狀態(tài)，纖毛環(huán)停止擺動(dòng)，輪蟲縮入被甲內(nèi)。此外，當(dāng)環(huán)境條件不利于污泥中原生動(dòng)物生存時(shí)，一般都能形成胞囊，這時(shí)原生質(zhì)濃縮，蟲體變圓收縮，體外圍以很厚的被囊，以利度過不良條件。在出現(xiàn)上述現(xiàn)象時(shí)，即應(yīng)查明原因，及時(shí)采取適當(dāng)措施。

1.3.3   同一種生物數(shù)量增減的情況

污泥膨脹往往與絲狀細(xì)菌和菌膠團(tuán)細(xì)菌的動(dòng)態(tài)變化密切相關(guān)，我們可根據(jù)絲狀細(xì)菌增長(zhǎng)的趨勢(shì)，及時(shí)采取必要措施，同時(shí)觀察這些措施的效果。

1.3.4   生物種類的變化

培菌階段，隨著活性污泥的逐漸生成，出水由濁變清，污泥中生物的種類發(fā)生有規(guī)律的演替，這是培菌過程的正常進(jìn)程。在正常運(yùn)行階段，若污泥中生物的種類突然發(fā)生變化，可以推測(cè)運(yùn)行狀況亦在發(fā)生變化。如污泥結(jié)構(gòu)松散轉(zhuǎn)差時(shí)，常可發(fā)現(xiàn)游動(dòng)纖毛蟲大量增加。出水混濁、處理效果較差時(shí)，變形蟲及鞭毛蟲類原生動(dòng)物的數(shù)量會(huì)大大增加。

1.4  水質(zhì)的化學(xué)測(cè)定及其對(duì)運(yùn)行的指導(dǎo)意義

（1）正常運(yùn)行的生物處理系統(tǒng)出水的BOD/COD比值應(yīng)降得很低。

（2）當(dāng)出水的懸浮固體（ESS）大于30毫克/升時(shí)，表明污泥的沉降凝聚性能差，應(yīng)尋找原因及時(shí)予以解決。

（3）進(jìn)、出水氮的形態(tài)與處理深度在處理深度較好，負(fù)荷較低，水力停留時(shí)間較長(zhǎng)的延時(shí)曝氣活性污泥法或其它各種好氧生物處理系統(tǒng)中，氨氮可在污泥中硝化細(xì)菌的作用下，進(jìn)一步氧化為亞硝氮和硝氮。為此，我們可根據(jù)出水中氮的形態(tài)（有機(jī)氮、氨氮及硝態(tài)氮）及其所占的比例來(lái)判斷污水處理的深度。

（4）進(jìn)、出二沉池混合液、上清液的BOD（或COD）應(yīng)變化不大，如下降較大，說(shuō)明出水尚未達(dá)到穩(wěn)定。

（5）進(jìn)、出二沉池混合液中的溶解氧（DO）應(yīng)變化不大，如下降較大，說(shuō)明出水尚未達(dá)到穩(wěn)定。

（6）推流式曝氣池前后區(qū)段溶解氧變化有一定的規(guī)律，如有異常，應(yīng)查明原因。

（7）曝氣池中pH的變化應(yīng)有一定的規(guī)律，如有異常，應(yīng)查明原因。

2  活性污泥系統(tǒng)的調(diào)節(jié)與控制

從活性污泥法廢水生物處理的原理中我們可以知道，活性污泥中的微生物在人工供氧的好氧條件下，可將廢水中的有機(jī)污染物降解氧化成H2O、CO2、PO43-、NH3-N（或NO2-N、NO3-N）、H2S（或SO42-）等無(wú)機(jī)物，同時(shí)微生物可利用上述分解代謝中釋放的能量將分解代謝過程中的中間代謝產(chǎn)物合成為微生物的細(xì)胞，并以剩余污泥的形式排放出處理系統(tǒng)。同天然遭受污染后自凈的水體相比，為了要大大加快這一凈化有機(jī)污染物的過程，我們首先使系統(tǒng)中維持比天然水體中高得多的微生物數(shù)量，這些以活性污泥形式存在的微生物絮體又有很強(qiáng)的氧化分解有機(jī)物的能力和良好的沉降凝聚性能，它們?cè)谶M(jìn)入二沉池后能很快地進(jìn)行泥水分離，使上清液作為處理后出水排放，沉淀下來(lái)的污泥回流入曝氣池前端或以剩余污泥的方式排放以維持曝氣池中合適的微生物數(shù)量。為了在氧化分解有機(jī)物速率極快的廢水處理系統(tǒng)中維持好氧并使污泥在系統(tǒng)中維持懸浮狀態(tài)，必須人工向污泥微生物提供足夠的氧氣（曝氣）。此外，在廢水的水質(zhì)、水量變化時(shí)，以及在工業(yè)廢水處理中營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)，我們應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧�，使污泥微生物能獲得充足的營(yíng)養(yǎng)，以保持良好分解有機(jī)物的能力和沉降凝聚的性狀�？傊�，可通過對(duì)系統(tǒng)中“泥、水、氣”的調(diào)節(jié)，通過排泥和回流維持系統(tǒng)中合適的微生物數(shù)量；改善污泥的沉降凝聚性能；通過人工曝氣控制曝氣池中合適的溶解氧；使廢水均衡地進(jìn)入系統(tǒng)并具有合適的營(yíng)養(yǎng)比例，以使系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定地達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

2.1  氣──維持曝氣池合適的溶解氧

2.1.1  供氧的目的

廢水生物處理就是在好氧條件下將污水中的有機(jī)物氧化、分解，轉(zhuǎn)化成無(wú)機(jī)物，從而達(dá)到穩(wěn)定化，并提高凈化作用的速率。溶氧水平的高低會(huì)直接影響到好氧微生物的代謝活性。為了在盡可能小的曝氣池中以最短的時(shí)間，凈化更多的有機(jī)污染物，提高處理系統(tǒng)的效率，必須向處理系統(tǒng)內(nèi)提供足夠的溶解氧。充氧時(shí)曝氣池內(nèi)產(chǎn)生的紊流還可使廢水與污泥充分混合，并使污泥在到達(dá)二沉池以前不會(huì)沉淀下來(lái)；經(jīng)處理后排放的出水中帶有一定的溶解氧，還具有后處理作用，使殘存的有機(jī)物在天然水體中繼續(xù)氧化分解。

2.1.2  活性污泥系統(tǒng)中合適的溶氧水平

就好氧微生物而言，環(huán)境溶氧大于0.3mg/L時(shí)，對(duì)其正常代謝活動(dòng)即已足夠�；钚晕勰嘁孕躞w（floc）形式存在于曝氣池中。經(jīng)測(cè)定，直徑為500nm的活性污泥絮粒，當(dāng)周圍的懸浮液溶氧為2.0mg/L時(shí)，絮粒中心的溶氧已降至0.1mg/L，已處于微氧和缺氧的狀況。因此，溶氧過低必然會(huì)影響曝氣池進(jìn)水端或絮粒內(nèi)部細(xì)菌的代謝速率。溶氧低而引起ESS增加的原因是抑制了菌膠團(tuán)細(xì)菌胞外多聚物的產(chǎn)生，從而導(dǎo)致污泥解絮；其次當(dāng)溶氧低時(shí)，會(huì)使吞食游離細(xì)菌的微型動(dòng)物數(shù)量減少。

然而溶氧過高，除了能耗增加外，曝氣翼輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)或強(qiáng)烈的空氣攪拌還會(huì)使絮粒打碎，并易使污泥老化，這些也會(huì)使ESS增高而影響出水水質(zhì)。一般認(rèn)為，曝氣池出口處溶解氧控制在2mg/L左右較為適宜，基本上可滿足污泥中絕大多數(shù)好氧微生物對(duì)溶氧的需要。其次，曝氣池末端DO為2mg/L的曝氣池泥水混合液在進(jìn)入二沉池后，溶氧雖有下降，但在出水中還有殘存的溶氧，有利于外排水的后氧化作用。

2.1.3生物處理系統(tǒng)中溶氧的調(diào)節(jié)

在鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)中，可控制進(jìn)氣量的大小來(lái)調(diào)節(jié)溶氧的高低。以曝氣翼輪作充氧的處理系統(tǒng)，改變翼輪的轉(zhuǎn)速或它的浸沒深度來(lái)調(diào)節(jié)溶氧的高低。

2.2水──保持勻質(zhì)勻量地進(jìn)水及合適的營(yíng)養(yǎng)

2.2.1  進(jìn)水水質(zhì)與水量的調(diào)節(jié)

可設(shè)置調(diào)節(jié)池，使廢水更均衡地進(jìn)入處理系統(tǒng)，從而避免沖擊負(fù)荷對(duì)后續(xù)構(gòu)筑物的影響。調(diào)節(jié)池出水水質(zhì)越均衡，對(duì)后續(xù)構(gòu)筑物的正常運(yùn)作越有利。此時(shí)，調(diào)節(jié)池有效調(diào)蓄體積的大小由進(jìn)水水質(zhì)的變化確定。

因工業(yè)廢水的種類復(fù)雜多變，水量、水質(zhì)情況千差萬(wàn)別，故設(shè)置調(diào)節(jié)池時(shí)，應(yīng)協(xié)同考慮水量、水質(zhì)的調(diào)蓄作用。一般來(lái)講，工業(yè)廢水水量不均衡，水質(zhì)也不均衡，但調(diào)節(jié)池的主要功能是調(diào)節(jié)水質(zhì)的作用。

在化工、農(nóng)藥等工業(yè)廢水處理中，常有濃腳水或濃廢水事故性排放。為此，應(yīng)設(shè)置事故池，加強(qiáng)對(duì)廢水的檢測(cè)，在有毒成份含量超過額定值時(shí)將其導(dǎo)入事故池暫時(shí)貯存，在生產(chǎn)恢復(fù)正常時(shí)再將它摻加到進(jìn)水中逐步處理掉，添加量應(yīng)以不影響活性污泥的活性為前提。

2.2.2  工業(yè)廢水處理的營(yíng)養(yǎng)問題

在處理工業(yè)廢水時(shí)，某些工廠廢水成份較單純，如制糖廢水、造紙廢水、甲醛廢水中只含有碳，如不注意，活性污泥微生物會(huì)生長(zhǎng)不良，或因C/N比過高而引起絲狀菌膨脹。另一些工廠如氮肥廠等排放的廢水含氮量極高，會(huì)影響到污泥菌體胞外多聚物的形成，使污泥結(jié)構(gòu)松散甚至解絮化。上述廢水營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)最終會(huì)影響到生化處理單元的效果。

（1）工業(yè)廢水處理中活性污泥所需的外加營(yíng)養(yǎng)

不少工業(yè)廢水營(yíng)養(yǎng)成份單一，在采用生物法處理時(shí)，須投加某些必須的、但在工業(yè)廢水中缺乏的營(yíng)養(yǎng)成份，如氮和磷。

（2）污泥微生物所需營(yíng)養(yǎng)的合理比例

在處理營(yíng)養(yǎng)不足的工業(yè)廢水時(shí)，某些工廠往往投加營(yíng)養(yǎng)過量，這樣一方面增加了處理成本，過剩的營(yíng)養(yǎng)又會(huì)隨出水排放造成受納水體的富營(yíng)養(yǎng)化。

在常規(guī)活性污泥系統(tǒng)中,若廢水中C為100（即BOD5為100），大體上3/4的C經(jīng)異化作用后被徹底氧化為CO2，1/4（即25）的C經(jīng)同化作用合成為微生物細(xì)胞。從菌體中元素比例得知，N為C的1/5，P又為N的1/5，故在合成菌體時(shí)，25份C同時(shí)需5份N，1份P。因此在去除100份C所需的營(yíng)養(yǎng)配比為BOD5:N:P＝100:5:1。

（3）營(yíng)養(yǎng)需求量的測(cè)定方法

 N.P平衡測(cè)算法

使系統(tǒng)在一定的泥齡條件下運(yùn)行一段時(shí)期后，測(cè)定污泥中N.P含量，即可根據(jù)進(jìn)出水物料平衡原理估算出所需營(yíng)養(yǎng)的數(shù)量。

試湊法

在缺營(yíng)養(yǎng)的工業(yè)廢水中，先按BOD5:N:P=100:5:1的比例投加營(yíng)養(yǎng)，使Qs保持不變，在穩(wěn)定運(yùn)行后，逐步減少外加N、P的比例，直到處理效果轉(zhuǎn)差或污泥凝聚沉降性能轉(zhuǎn)差，這時(shí)即可得知所需營(yíng)養(yǎng)量。

2.3  泥──改善污泥的質(zhì)量，維持系統(tǒng)中污泥合適的數(shù)量

2.3.1  改善污泥的沉降比和凝聚性能，減少ESS

出水中懸浮固體（ESS）的多少會(huì)極大地影響到處理的效果，據(jù)回歸統(tǒng)計(jì)，ESS每增加10mg/L，出水的下列水質(zhì)指標(biāo)將會(huì)平均上升：BOD 6.1mg/L、COD 14.2mg/L、TOC 5.3mg/L、TN 1.2mg/L、TP 0.2mg/L左右。由于進(jìn)水中SS大部分已通過格柵、沉砂、初沉等預(yù)處理工藝而被去除，殘留的少量SS在進(jìn)入曝氣池后被活性污泥所吸附并構(gòu)成了污泥的組成部分，因此ESS實(shí)際上系由外漂的污泥所組成，ESS的多寡與活性污泥的沉降凝聚性能以及二沉池的運(yùn)行工況有關(guān)。對(duì)正常的處理系統(tǒng)，ESS應(yīng)小于30mg/L或僅占活性污泥濃度的0.5%以下，即曝氣池中污泥濃度為2～4g/L時(shí)，ESS應(yīng)小于10～20mg/L。若超過這一限度，即說(shuō)明污泥性狀不良，其往往是因大塊或小顆粒污泥上浮及污泥膨脹所致。

1 大塊污泥上浮

沉淀池?cái)嗬m(xù)見有拳頭大小污泥上浮。引起大塊污泥上浮有兩種情況：

（1）反硝化污泥

上浮污泥色澤較淡，有時(shí)帶鐵銹色。造成原因是曝氣池內(nèi)硝化程度較高，含氮化合物經(jīng)氨化作用及硝化作用被轉(zhuǎn)化成硝酸鹽，NO3-N濃度較高，此時(shí)若沉淀池因回流比過小或回流不暢等原因使泥面升高，污泥長(zhǎng)期得不到更新，沉淀池底部污泥可因缺氧而使硝酸鹽反硝化，產(chǎn)生的氮氣呈小氣泡集結(jié)于污泥上，最終使污泥大塊上浮。

（2）腐化污泥

腐化污泥與反硝化污泥不同之處在于污泥色黑，并有強(qiáng)烈惡臭。產(chǎn)生原因?yàn)槎�沉池有死角造成積泥，時(shí)間長(zhǎng)后即厭氧腐化，產(chǎn)生H2S、CO2、H2等氣體，最終使污泥向上浮。

2 小顆粒污泥上浮

小顆粒污泥不斷隨出水帶出，俗稱飄泥。引起飄泥的原因大致可有如下幾種：

（1）進(jìn)水水質(zhì)，如pH、毒物等突變，使污泥無(wú)法適應(yīng)或中毒，造成解絮；

（2）污泥因缺乏營(yíng)養(yǎng)或充氧過度造成老化；

（3）進(jìn)水氨氮過高、C/N過低，使污泥膠體基質(zhì)解體而解絮；

（4）池溫過高，往往超過40℃；

（5）合建式曝氣沉淀池回流比過大，造成沉淀區(qū)不穩(wěn)定，曝氣池內(nèi)氣泡帶入沉淀區(qū)；

（6）機(jī)械曝氣翼輪轉(zhuǎn)速過高，使絮粒破碎。

3 污泥膨脹

在活性污泥系統(tǒng)中，有時(shí)污泥的沉降性能轉(zhuǎn)差、比重減輕、SVI值上升，污泥在二沉池沉降困難、泥面上升，嚴(yán)重時(shí)污泥外溢、流失，處理效果急劇下降，這一現(xiàn)象稱為污泥膨脹。它是活性污泥法工藝中最為棘手的問題，至今尚未徹底解決。

（1）膨脹的原因

絕大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，污泥膨脹是由污泥中絲狀微生物的過量繁殖所引起的，污泥膨脹的出現(xiàn)頻率及程度同絲狀菌數(shù)量呈正相關(guān)，因此也稱為絲狀菌膨脹。

也有少數(shù)學(xué)者在膨脹的活性污泥中發(fā)現(xiàn)絲狀菌并不多，例如在污泥負(fù)荷高時(shí)，發(fā)現(xiàn)有大量新生的分支芽殖菌膠團(tuán)，其結(jié)合水可高達(dá)380%，造成污泥比重減輕。也有的報(bào)導(dǎo)因重金屬濃度過高而引起污泥解絮，造成膨脹。

（2）引起膨脹的絲狀微生物種類

我們?cè)谏虾Ｊ�家工廠中觀察到引起膨脹的絲狀細(xì)菌除球衣菌外，還有Nostocoida limicola；Eikelboom的21型菌；Microthrix；Haliscomenobacter和發(fā)硫細(xì)菌等，并證實(shí)污泥中絲狀菌數(shù)量與膨脹呈正相關(guān)。

（3）絲狀細(xì)菌的生理特點(diǎn)及其與膨脹的關(guān)系

①比表面積大、沉降壓縮性能差；②耐低營(yíng)養(yǎng)；③耐低氧；④適合于高C/N的廢水。

此外，某些絲狀菌對(duì)環(huán)境還有特殊要求，如貝氏硫細(xì)菌、發(fā)硫細(xì)菌、Eikelboom的0914菌、021型菌等需在廢水含有還原性硫化物時(shí)才能大量生長(zhǎng)。我們?cè)谀承┖琋a2S的染色廢水、含Na2SO3的纖維板廠活性污泥中發(fā)現(xiàn)由大量貝氏硫細(xì)菌和發(fā)硫細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)而形成的污泥膨脹現(xiàn)象。

（4）控制絲狀菌污泥膨脹的方法

①采用化學(xué)藥劑殺滅絲狀菌；②改變進(jìn)水方式及流態(tài)；③改變曝氣池構(gòu)型；④控制曝氣池的DO；⑤調(diào)節(jié)廢水的營(yíng)養(yǎng)配比。

2.3.2  通過排泥控制系統(tǒng)中合適的微生物數(shù)量

活性污泥系統(tǒng)往往是根據(jù)某一設(shè)定的水質(zhì)水量參數(shù)及處理目標(biāo)設(shè)計(jì)而建造的。但在實(shí)際運(yùn)行中，廢水的水質(zhì)水量均在不斷地變化，環(huán)境條件也在發(fā)生變化，這需要我們利用系統(tǒng)的彈性及特點(diǎn)、按照活性污泥中微生物的代謝規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使系統(tǒng)處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)，以發(fā)揮其最大的效益，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。下面介紹幾種通過排泥控制活性污泥系統(tǒng)的方法。

1 SV法

早先，城市污水處理廠操作者往往憑污泥沉降體積SV來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，目前仍為部分工廠所沿用。操作工人在做SV試驗(yàn)后，按近階段達(dá)到優(yōu)質(zhì)出水的SV值來(lái)掌握排泥量（Waste Activated Sludge，簡(jiǎn)稱WAS）。本法簡(jiǎn)便，容易掌握，在進(jìn)水水量水質(zhì)相對(duì)恒定、并且廢水成分容易被降解的處理系統(tǒng)中，也能有效地控制運(yùn)行，并取得良好的效果。缺點(diǎn)是在活性污泥沉降性能發(fā)生變化時(shí)不能使用。

2 MLSS法

逐日測(cè)定活性污泥曝氣混合液懸浮物MLSS或MLVSS濃度，根據(jù)MLSS增減情況掌握排泥量WAS。

同SV法一樣，MLSS法要求廢水的水量水質(zhì)相對(duì)恒定。具體使用時(shí)，我們應(yīng)注意觀察本廠廢水水質(zhì)受季節(jié)而變化的規(guī)律，通過試湊法（試試改改），找出在不同季節(jié)與不同水質(zhì)條件下能維持最佳運(yùn)行狀況的MLSS值，并維持之。

3 F/M法

F/M是指污泥負(fù)荷，即單位質(zhì)量的污泥微生物，在一定的時(shí)間內(nèi)所得基質(zhì)的量。形成活性污泥絮體的微生物營(yíng)養(yǎng)的需求往往有一定的合適的范圍�；�質(zhì)過多時(shí)，微生物生長(zhǎng)繁殖速率加快，絮凝狀的菌膠團(tuán)細(xì)菌趨于游離生長(zhǎng)，導(dǎo)致污泥絮體解絮，此外剩余污泥量也會(huì)增多。相反基質(zhì)少時(shí)，微生物因營(yíng)養(yǎng)不良，絮體瘦弱，結(jié)構(gòu)松散。

為了達(dá)到預(yù)定的出水水質(zhì)，并使污泥具有良好的沉降性能，我們應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水量Q和進(jìn)水濃度（BOD或COD）來(lái)確定WAS量，使系統(tǒng)維持在合適的F/M范圍內(nèi)。它們之間的關(guān)系為：

常規(guī)好氧活性污泥工藝的F/M范圍是0.1～0.5kgBOD/kgMLVSSžd或0.15～0.7kg COD/kg MLVSSžd。延時(shí)曝氣工藝F/M的一般范圍是0.01～0.1kgBOD/kgMLVSSžd或低于0.2kgCOD/kg MLVSSžd。

（4）MCRT法

MCRT指污泥微生物細(xì)胞平均停留時(shí)間（Mean Cell Retention Time），亦即泥齡。

MCRT的公式是：

式中：QWAS：排放污泥的VSS（或SS）量；Qe：出水中的VSS（或SS）量。

當(dāng)出水VSS極低時(shí)，Qe可忽略不計(jì)，公式即為：

即每天只需將系統(tǒng)中的活性污泥排出1/MCRT。

2.3.3  調(diào)節(jié)回流污泥量

污泥需要回流有二個(gè)理由：首先回流可將污泥送出沉淀池，否則它會(huì)越積越多而隨出水外溢；然而主要的作用是要保證有足夠的微生物與進(jìn)水相混，使曝氣池中有足夠的MLSS，維持合適的污泥負(fù)荷。污泥回流是活性污泥工藝中必不可少的一步。

回流污泥量（RAS）的調(diào)節(jié)可用四種方法估算：

1. 根據(jù)二沉池泥層的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)

沉淀池泥層過高過低都會(huì)使ESS增加，從而降低出水水質(zhì)。我們可定時(shí)測(cè)定二沉池泥層的厚度，通過改變RAS的大小，使泥層保持在距沉淀池底部1/4高處。

2. 用固體平衡公式測(cè)算

式中：Q：進(jìn)水流量；VSSR：回流污泥中混合液揮發(fā)性懸浮物濃度；MLVSS：活性污泥混合液揮發(fā)性懸浮物濃度。

3. 根據(jù)污泥沉降體積估算

式中： SV：污泥30′沉降體積（%）。

4. 根據(jù)污泥體積指數(shù)（SVI）估算污泥回流比r

顧夏聲等（1985）提出SVI同r的關(guān)系為：

測(cè)得SVI和MLVSS值后，即可求得污泥回流比r。

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