活性污泥系统运行异常的快速诊断与功能修复技术研究--毕业论文.doc

活性污泥系统运行异常的快速诊断与功能修复技术研究-毕业论文 摘 要活性污泥法是污水处理行业的重要处理工艺,该工艺主要原理是强化和利用微生物吸附,絮凝及降解功能去除污水中的污染物质,达到净化的目的。但活性污泥法在实际操作运行过程中常遇到一些运行难题。如:微生物系统受“冲击”;或发生污泥膨胀以及在系统表面形成大量的泡沫、浮渣等。 传统的监测方法对污泥法的运行中异常现象反应不及时,不能应对系统突发性事件或反应系统内微生物的状态,因此本论文着重从几个生理生化指标及分子生物学指标的分析入手,研究这些指标与活性污泥法中微生物及系统运行的关系,了解上述各项指标侧重反应的问题,力求建立一套生物处理系统异常情况的反应体系,并通过对这些指标的了解进而了解微生物活动的状态,从而达到对生物处理系统全面的了解目的。 针对一些受冲击的生物处理系统,本论文实验中采用投加沸石和生物促生液的方法进行修复,通过对投加沸石和促生液前后生物处理系统的出水水质、污泥指标、微生物的活性以及某种特定生物体数量的分析,得出结论:沸石和促生液对强化系统处理功能和提高系统耐受冲击有一定的作用,并且投加沸石对系统受氨冲击的修复作用有较大帮助,而促生液对系统受高浓度有机物冲击的修复效果显著。 对于生物处理系统中常见的污泥膨胀和表面泡沫问题,首先通过对引起膨胀和泡沫的丝状细菌的分析与鉴定,然后根据该种丝状细菌的生长特点和习性,在小试实验中模拟一定的条件,使之大量产生,从而了解促使该丝状菌产生的具体工况条件,便于日后生产实践中避免;最后在小试中进行投加化学试剂和利用工况调整的方法对其进行控制,为生产上出现紧急情况下的应急处理提供了有效的方法。 最后,根据本论文的实验结果以及其他的研究资料,两家污水处理厂在生产装置上对其活性污泥异常现象进行修复与控制,取得了较佳的效果。关键词:活性污泥 生化指标 冲击 膨胀 泡沫 诊断 控制5AbstractActivated sludge process is one of the most important technologies of wastewater treatmentOn purpose of eliminating waste from the wastewater completely, the main progress of activated sludge process is to utilize and strengthen the absorbability, flocculation and elimination ability of microorganism. In practical operation, this method usually meet some difficulties such as the attack on microorganism, sludge inflation and foam and scum on the surface of the systemThe traditional monitoring method may not reflect promptly on the emergence of the system and the correct situation of microorganism. Therefore, in order to solve the problems listed above, this paper lay high stress on the bio-chemical and molecular ?biology parameters to study their relationship with the microorganism in activated sludge and with the system operation. The reflection of all the parameters is also studied subsequently to establish a reflection system for abnormality of the treatment system. The further study of the parameters is also illustrated in relation to research the microorganism activityIn this study, zeolite and Bio-Enegizer are used for the reclamations of the injured biological treatment system through the comparison of results of wastewater quality, sludge parameters and the quantity of some definite biomass in outlet and inlet with zeolite and Bio-Enegizer.The study indicates: the utilization of zeolite and Bio-Enegizer can strengthen the function of the system and improve the ability to resist the attack on the system. Moreover, zeolite also may help reclaim the 4attacked system by NH -N, while Bio-Enegizer is of great significance for the reclamation of the attacked system by high concentration organismsTo solve some problem of sludge inflation and superficial foam. Firstly, analyze and identify the filamentous bacteria which result in the sludge inflation and foam, then simulate the growing situation of them in pilot-scale test to enhance its propagation to conclude the concrete technology condition for practice. On condition of these studies, an effect method for emergency is supplied here by the experiment of chemical reagents and adjusting the operating conditionOverall, on terms of the experimental result of this paper and the reference, the methods listed above have been used in two wastewater treatment plants to control and reclaim the abnormality of activated sludge, which demonstrates the satisfied expectation6目 录 第一章 概述. 9 1.1前言9 1.2立题背景. 9 1.2.1活性污泥法的应用. 9 1.2.2活性污泥生物处理工艺的主要运行问题.10 1.3研究内容和研究意义. 11 1.3.1研究的主要内容 11 1.3.2研究意义11 第二章 活性污泥系统异常问题国内外研究现状13 2.1活性污泥系统异常问题产生的原因.13 2.1.1活性污泥系统受损的原因.13 2.1.2产生污泥膨胀、泡沫及浮渣的原因.15 2.2异常问题的诊断与修复体系.17 2.2.1污泥系统异常问题的诊断技术研究.17 2.2.2污水生物处理系统异常问题的解决对策.19 2.3污泥膨胀、曝气池表面浮渣与泡沫研究21 2.3.1污泥膨胀、浮渣和泡沫中丝状菌的评定方法22 2.3.2污泥膨胀、浮渣和泡沫中丝状菌的控制方法22 第三章 新型污泥系统异常情况快速诊断技术研究25 3.1污泥系统受损的快速诊断指标.25 3.2方法与材料26 3.2.1实验方法.26 3.2.2水质指标.27 3.2.3分析方法.27 3.2.4检测仪器与设备27 3.3结果与分析27 3.3.1微生物活性指标 ATP、脱氢酶和耗氧速率的监测.27 3.3.2污水中有机物质可生化性的监测36 3.3.3分子生物学方法的应用.37 3.4本章小节41 第四章 受损活性污泥系统功能强化及修复技术研究42 4.1沸石在提高系统抗 - 冲击能力及功能修复技术研究.42 34.1.1材料与方法.42 4.1.2结果与分析.44 4.2生物促生液对活性污泥系统功能强化与修复的应用研究.51 4.2.1材料与方法.51 4.2.2结果与分析.5274.3活性污泥系统污泥膨胀与泡沫的控制研究.61 4.3.1材料与方法.61 4.3.2结果与分析.62 4.4本章小结70 第五章 活性污泥系统异常情况控制与功能修复技术的实际应用72 5.1金山石化废水处理系统冲击后修复实例72 5.1.1冲击期间 和调整期 氨氮指标.72 5.1.2冲击后的工艺调整措施.73 5.1.3结果与分析.73 5.1.4小结75 5.2唐山北郊污水处理厂污泥膨胀和泡沫控制应用实例76 5.2.1生物泡沫发生的原因分析.76 5.2.2实际控制措施的应用结果与分析77 5.2.3小结80 第六章 结论与建议81 6.1结论.81 6.2建议.82 参考文献83 致谢.888第一章 概述 1.1前言随着社会经济的发展和人口的剧增,水资源短缺已呈全球化趋势,我国缺水形势尤为严峻。2002年中国环境状况公报指出:我国人均水资源占有量约3为 2238.6m,相当于世界平均水平的 1/4;而污染物排放总量随着工农业的飞速发展逐年上升,因此加大污染物治理力度、加快环境治理设施建设和运行管理1已非常必要 。 近年来,在不断的环境污染治理实践中发现,受水质水量变化和操作管理不当的影响,已建成并运行的污水处理设施在运行过程中常常会出现不稳定甚至失效的现象,如:污泥难以沉淀、解絮或丝状菌过量滋生,曝气池有异味或池面产生大量泡沫和浮渣,二沉池出水混浊等。特别是石油化工废水,由于其污染物浓度高、成分复杂且含有许多有毒有害物质等特点,常常会使处理装置受到冲击或造成系统中活性污泥长期受抑制,从而导致出水指标不达标,严重时会影响生产的正常进行。因此系统地分析造成这些异常问题的原因、诊断和评价活性污泥受损程度并采取相应的工艺技术及管理措施以保证处理系统的稳定、高效运行是污水厂的重要任务。 1.2立题背景 1.2.1活性污泥法的应用 活性污泥法目前是国内外工业废水和城市污水处理厂采用的最广泛的处理工艺之一。该工艺自 1914年在英国曼彻斯特建成污水处理试验厂以来,活性污泥法工艺发展至今已将有一百年的历史。在近一个世纪的时间里,这一污染物净2化技术在保护生态环境及人类健康等方面发挥了巨大作用 。 在活性污泥法工艺中,污水首先经初沉池处理后进入曝气池,在曝气充氧和搅拌条件下污水中各种污染物被活性污泥吸附和分解,再经二沉池沉淀作用完成将泥水分离。生产运行时要求每道处理工序均保持相对恒定和合适的工况条件,9以保证污染物能够被活性污泥中微生物快速、高效净化。污染物负荷率和溶解氧含量是其中两个主要工况条件。另外,微生物在生长繁殖过程中除了需要大量的碳源和氮源外,还需要少量的矿物质元素(如 Fe、S)以及微量的有机生长因子(如维生素、氨基酸等),对于某些工业废水而言,适当补充这些物质可以促进微生物的生长繁殖、提高它们的生理活性,同时也有利于活性污泥菌胶团细菌获3得优势生存 。 1.2.2活性污泥生物处理工艺的主要运行问题 不同的活性污泥法处理工艺的运行方式和工艺条件可能不尽相同,但是它们对污水的净化机理都是相似的,即通过活性污泥中各种微生物的凝聚、吸附、氧化分解作用实现污染物的去除和转化,因此活性污泥法处理系统净化效率的高低4与污泥性状、微生物种类及其活性有着直接的关系 。但在生产实际运行过程中,常常因为进水的水质问题或操作运行控制的工况条件不当等原因,客观上改变了活性污泥微生物的生活环境,使之在污泥系统中处于不利的竞争地位,甚至是对微生物造成伤害,抑制其代谢活性,最终影响了污水处理系统的处理功能,导致其异常问题的产生。据调查,世界各国的活性污泥法污水处理系统在运行时,大多存在不同程度的运行问题,其表现形式主要有:1.曝气池:曝气池有异味和颜色异常、混合液翻腾混合状况不均、表面产生大量高粘性且不易破碎的泡沫、曝气池被浮渣覆盖等;2.二沉池:沉淀池泥面过高、表面被解絮污泥覆盖、大块污泥上浮或随出水流失、上清液混浊等;3.污泥:污泥颜色异常发白或发黑、污泥指数(SVI)过高、菌胶团中丝状菌过量增殖、污泥活性异常等;4.出水:出水飘泥、混浊,水质达不到排放标准,进出水的 B/C比变化小有机物分解不充分、pH变化过大等等。 导致活性污泥法生物处理系统出现运行异常的原因多种多样,其中废水水质的影响是主要的原因之一,如一些石化企业的生产废水中营养成分单一不利于活性污泥菌胶团的形成和微生物的生长繁殖,或某种特定的污染物含量过高,客观上形成了有利于某些微生物(如丝状菌)大量生长繁殖的物质及环境条件,还有一些石化废水中有毒有害成分和难降解的大分子有机物含量过高对活性污泥微10生物产生短期或长期的毒害和抑制作用,以及倒罐和检修时废水中污染物浓度突然升高也将对活性污泥法处理系统产生冲击等。另外装置的设备运行与维护状况不佳,不能保证正常的工况条件,也会影响微生物的活性状态和装置日常处理功能。 1.3研究内容和研究意义 1.3.1研究的主要内容 1.3.1.1 针对传统的活性污泥异常问题诊断与监测方法偏重于从系统恶化的指标或表面来反应问题,本研究力求建立一套活性污泥快速诊断体系,以便及时地反应系统运行状态的异常,便于采取措施调整进行修复。 1.3.1.2本论文主要研究高浓度有机污染物或高浓度 NH -N对活性污泥法处3理系统的影响,寻求提高系统耐受外源污染物冲击能力的方法,探索建立能快速诊断系统运行状况的指标体系,以期能及时准确地判断受到冲击后污泥系统的运行状况,并对系统受损后的快速修复作一些实验性研究。 1.3.1.3研究活性污泥法处理系统产生表面泡沫、浮渣以及污泥膨胀的原因,分析判断丝状微生物的种类和易使之过量增殖的工况条件,并在小试实验中摸索相应的控制和处理方法。 1.3.2研究意义 1.3.2.1活性污泥系统受冲击的快速诊断与修复 污染物浓度和 pH 值变化以及毒性的冲击对于污水生物处理系统特别是工业废水生物处理系统来说往往不可避免,由此造成的生物处理系统受损也是实际废水处理系统中经常会碰到的问题,并表征出各种各样的异常现象。 目前国内一些学者通过对一些石油化工废水处理过程中出现问题的研究,基本了解了多种因素对活性污泥产生影响的作用机理,但目前对活性污泥受冲击的评判方法较为落后,一般仅限于观察装置运行情况和监测系统水质指标、污泥指标以及常规的微生物群落组成的变化,通过对这些指标的观察与监测来了解废水生物处理系统的运行状况,了解进水或运行管理中的问题。在生产实践中,我们11发现生物处理系统受到冲击的初期,虽然污泥的性状尚未发生根本的变化,出水指标也相对正常,但此时污泥微生物的一些生理指标,如耗氧速率、脱氢酶活性等已经明显受到影响,其生物处理活性已明显下降。这说明在活性污泥的受损程度评判工作中,采用不同的评判方法将会得到不同的评判结论。研究与实践经验表明,传统的评判方法及标准存在较明显的局限性。因此,需要建立一套快速、准确和行之有效的评价体系和判断方法,力求使评价指标定量化、快速化,以及时准确地评判生物处理系统的受损程度,科学地分析其受损原因,采取针对性强且及时的技术措施和运行管理对策,以便快速且有效地恢复活性污泥中微生物的种群、数量和代谢活力,从而使受损生物处理系统得以恢复,这对于废水生物处理的稳定运行和出水达标排放具有相当重要的理论意义和应用价值。 1.3.2.2污泥膨胀、表面泡沫和浮渣产生机理与控制 城市污水厂发生污泥膨胀和生物浮渣泡沫现象是困扰污水处理厂运行和管理的又一大难题。目前国内外对污泥膨胀现象已经有较多研究,而对生物泡沫和浮渣问题以及生物浮沫、浮渣与污泥膨胀的相关性研究比较少。 随着我国城镇污水处理厂的大量兴建和运行,这方面的问题也会越来越突出。我们在上海及周边地区的调查和研究发现,不少污水处理厂都不同程度地遇到上述问题,只是问题的严重程度不一,有些只是属于短期受进水水质变化的影响,或是随着季节和温度的变化而受影响;但有些厂家常年受这一问题的困扰,装置运行时有碍观瞻,甚至到了半停产状态。因此,有针对性地开展污泥膨胀和泡沫浮渣的研究,了解它们之间的关系,弄清污泥膨胀和生物浮沫的发生机理,及时采取有效的预防和控制措施,对于污水处理厂稳定运行、方便管理和降低运行费用等方面有着重要的指导意义和实际应用价值。 12第二章 活性污泥系统异常问题国内外研究现状 对石油类与化工类废水而言,由于其进水水质、水量经常波动尤其是各装置排出的废水混合后集中处理时水质成分复杂水量波动大常对活性污泥造成冲击影响废水处理厂的正常运行并导致排放水水质恶化。因此该现象是石化类或工业废水处理工作的通病,但目前国内外对此项研究报道相对较少。 污泥膨胀是活性污泥法废水处理系统最常见也最难解决的异常问题之一。据统计,欧洲各国约有 ,美国约有 的活性污泥法城市污水处理厂每年都发生污泥膨胀;工业废水处理厂的情况更是严重。在我国,几乎所有的城市污水及5工业废水处理厂每年都存在不同程度的丝状菌引起的污泥膨胀问题 。泡沫现象也是长期困扰着活性污泥法处理系统正常运行的一大问题。据统6 7计,世界上大多数活性污泥法污水处理厂 都普遍存在表面泡沫现象 。据对欧洲污水厂的调查有 受到泡沫的长期影响, 受到周期影响采用延时曝89气法的污水处理厂中有 受到泡沫影响 。对澳洲污水厂的调查结果表明,10 11的污水厂有泡沫问题 ,其中 又受到污泥膨胀的影响 。我国的情况与之基本类似。据不完全统计,我国采用活性污泥法的城市污水处理厂中近50%出现过不同程度的泡沫问题,并且经常与活性污泥法异常运行状态如丝状12菌膨胀同时发生 。 2.1活性污泥系统异常问题产生的原因 2.1.1活性污泥系统受损的原因 传统的观点认为:废水生物处理系统中,泥(污泥微生物),气(供氧)和水(进水的水质和水量)这三者之间既相互影响又相互关联。对一些工业废水而言,由于其来水中污染物成份复杂,难降解有机物及有毒有害成份多,水量和水质(包括 pH值)变化大等原因,常常会造成系统中活性污泥负荷忽高忽低及溶解氧量不正常,客观上破坏了微生物生存的环境,影响污泥中微生物正常的生长与代谢作用,微生物种类也随着环境的变化而产生动态演替现象。另外低负荷条件下微生物会分解利用其胞外贮藏物质,从而会造成污泥絮粒结构松散,体积变13小,易产生较多游离细菌和细小菌胶团而导致出水飘泥,甚至使活性污泥菌胶团细菌死亡,菌胶团解体,出现污泥解絮现象。我们将这些现象统称为活性污泥受损。 研究表明,造成活性污泥受损的主要原因有: 13a.有机污染物 当污水中有机物突然增多(在一定范围内),微生物有足够的食料,其生长代谢加快,絮体状微生物趋于游离生长,相互之间吸附凝聚能力降低,导致污泥松散,沉降性能差,细碎污泥颗粒增多。另外,当有机物浓度过低时,菌胶团细菌会消耗其表面粘性物质,也会使菌胶团解体。 b.氮 氮是构成蛋白质、核酸的重要元素,适量的氮含量可促进微生物的快速生长繁殖,污水中 C/N 过低则会抑制微生物的合成作用;且过高的氮含量会造成 pH值升高,从而抑制微生物活性。另外,在厌氧反应中,过量的氨氮存在+会形成大量的 NH 而抑制消化作用。 414c. pH值 环境中的 pH值变化能够导致微生物细胞膜表面的电荷的改变,从而能够影响微生物对环境中的营养物质的吸收,同时 pH值的变化还可能会改变细胞内酶的活性,降低或破坏细胞中酶的催化作用,使微生物代谢功能减弱,甚至死亡。另外,pH值的变化还可以改变环境中营养物质的可利用性及增强有毒物质的毒性。一般而言,处理装置合理的 pH值应为 69,当 pH值大于 11或小于 4时,多数情况下活性污泥系统都会受到冲击。 d.重金属等有毒有害物质 废水中重金属等有毒有害物质的含量达到一定限度时对活性污泥微生物有较强的毒害作用,如:重金属离子可与蛋白质相结合,使蛋白质沉淀和变性,使酶失活;酚对细胞质膜有损伤作用,进一步可使细菌体内的蛋白质变性或沉淀,并抑制某些酶的活性;氰可强烈抑制细菌体内细胞色素15类呼吸酶等 。 e.无机盐类 一般而言,在无机盐类浓度小于 5g/L时,生化装置的活性污泥不会受到太大的影响,系统的处理效率不会降低。但当盐类的冲击负荷达到 10g/L时,微生物菌体的渗透压增大,细菌严重脱水发生质壁分离从而抑制了细菌的活性,甚至造成其死亡从而对系统造成明显的伤害,使处理效率降低,氧的利用速16率下降,污泥活性减弱 。另外,在脱氮系统中若无机盐比例过高也会影响到17脱氮效果 。142.1.2产生污泥膨胀、泡沫及浮渣的原因 产生活性污泥膨胀的主要原因是丝状菌的过量增殖,丝状菌包括丝状细菌、放线菌和真菌,它们的比表面积较大,丝体较长,可在污泥絮体中交织成网状使其架空,从而导致活性污泥沉降困难。从目前的研究成果来看,活性污泥膨胀的发生主要与以下几种因素有关。 a.高负荷缺氧 国外对众多污水处理厂的调查与研究发现,适宜的活性污泥有机负荷率应介于 0.250.45KgCOD/KgMLSS.d 之间,污泥负荷率在 0.6181.3KgCOD/KgMLSS.d时易发生污泥膨胀 。主要是高负荷条件下微生物降解有机物需要消耗大量的氧气,造成水中溶解氧相对不足,这样环境条件会抑制好19氧型菌胶团细菌的生长,而有利于丝状菌的增殖 。 b. 低负荷 低负荷条件下供活性污泥微生物生长增殖的营养总量不足,而丝状菌的比表面积较大,半饱和常数低,衰减速度慢,因而仍可维持较高的增长速20度,在竞争中处于优势 。 d.pH 为保证活性污泥正常的生长与繁殖,曝气池混合液的pH应为6.58.0。21如 pH太低(pH5),则丝状真菌(酵母菌、霉菌)会优先获得生长繁殖 。 c.低溶解氧 在低溶解氧条件下,大部分营好氧呼吸的菌胶团细菌因溶解氧不足几乎不能继续生长繁殖,但丝状菌依靠其特有的优势(较长的菌丝体、比表面积大等)在低浓度溶解氧条件下更易接触和获得氧气,因而在竞争中优先生长22 23繁殖 。 e.缺乏必要的营养元素 废水氮、磷相对不足时,会导致丝硫菌、贝氏硫细24菌、浮游分枝球衣菌等丝状微生物过量增殖 。另外,废水中氮和磷严重缺乏25时也会出现非丝状菌结合水污泥膨胀 。 f. 小分子糖类化合物过多 一般认为,球衣菌是膨胀污泥中具有代表性的丝状菌之一,它们可直接利用小分子糖类物质作为碳源和营养源。因此,如果废水中含有大量可溶性小分子糖类化合物,则球衣菌将获得快速生长繁殖,并导致污26泥膨胀 。另外,许多微生物可以将废水中小分子糖类化合物转化为高粘性多糖类物质并覆盖在菌胶团表面,使活性污泥的结合水高达 30%而形成结合水性污27泥膨胀 。 生物浮沫浮渣和泡沫的产生是一个复杂的物理、化学和生物过程,生物浮1528沫是一个由气-水-微生物细胞形成的稳定三相系统 ,许多丝状菌(如 Mparvicella)生长繁殖过程中可利用长链脂肪酸作为碳源和能源,多余的长链脂肪酸被富集、储存在体内,这种由油脂组成大液珠可以达到细胞干重的 35%,使29得活性污泥比重进一步降低,更易漂浮到水面形成浮沫 。活性污泥中丝状微生物相互“织结”形成网状结构,它们能有效地网捕和黏附混合液中疏水性微粒及气泡,一并浮到曝气池水面。因此,废水中油脂含量高、丝状微生物大量滋生、曝气池中存在大量微小气泡是生物浮沫形成的主要原因。生物浮沫一旦形成,就会相对独立于曝气池中活性污泥主体而持久稳定地聚积在池表面,如不进行人工30清楚,则浮沫层越来越厚,对系统的处理效果及运行管理的影响也越来越大31。 许多研究结果表明,诱导活性污泥膨胀和生物浮沫形成的工艺及环境条件有很多是相同的,但也有区别。发生污泥膨胀的曝气池其表面通常也形成了大量生物浮沫,但是发生生物浮沫的曝气池不一定会发生污泥膨胀,即使发生污泥膨胀32也往往会有一个滞后期 。 a. 有机负荷率 研究与调查结果表明,高负荷(0.2kgBOD /kgMLVSS.d)5条件下产生生物浮沫的污水厂的比例是低负荷(0.1kgBOD /kgMLVSS.d)的两56倍多 ,且不同的负荷下生物浮沫中的丝状微生物其类群组成也有一定的不同,在高负荷条件下以放线菌为主(如 Nocardia),而微丝菌 M. parvicella则无论负荷高低都可能是生物浮沫中优势种群。 b.长链脂肪酸含量 废水中长链脂肪酸含量与曝气池生物浮沫的发生密切相关。有研究表明,脂肪酸是浮沫中微生物 Nocardia amarae 的唯一碳源,Mparvicella则优先利用长链脂肪酸如油酸作为碳源,废水中的油、脂和肥皂的存33 34在将有利于这些丝状菌的生长增殖 。 c.pH 值 不同的丝状微生物对 pH的要求不一样,Nocardia amarae 的生长对 pH 值极敏感,最适宜的 pH 值为 78,M. parvicella 最适宜 pH 值为 7. 78. 0。据文献报道,当 pH 值从 7. 0 下降到 5. 05. 6 时,能有效地减少生物泡沫3537与浮渣的形成 。d.温度 与生物浮沫形成有关的各类菌群都有各自适宜的生长温度和最佳温度,如 Nocardia amarae 为 2337,M. parvicella的适应温度范围很广,为16835,而 Nocardia pinensis 生长范围相对较窄。研究与实践经验表明,生物浮渣与泡沫的发生具有较明显的季节性特征。如许多污水处理厂在冬季和春季易于发生生物浮沫,而且 SVI值也随之上升;而在夏季和秋季,生物浮沫较少发生,SVI值也随之下降。究其原因,主要是因为生物浮沫中的 M. parvicella可以利用长链脂肪酸作为其碳源和能源。而且,在低温下油脂的溶解度下降,并聚集38在曝气池表面,给憎水性微生物 M. parvicella等提供了有利的生长繁殖条件39。在较高的温度条件下,随着溶解度的提高油脂的存在形态和分布状况发生了明显变化,活性污泥中微生物群落结构也随之发生变化,生物浮沫逐渐减少。e.曝气方式 不同曝气方式产生的气泡大小和数量不同,微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物浮沫,并且浮沫易集中于曝气强度低的区域。 2.2异常问题诊断与修复体系 2.2.1污泥系统异常问题的诊断技术研究 多年来,包括华东师范大学课题组在内的许多研究者通过观察处理系统的运行情况、监测分析系统水质和污泥指标、镜检活性污泥微生物群落组成动态变化等传统方法,对活性污泥法废水生物处理系统的运行状况进行评价,并在此基础上系统地提出了受损活性污泥系统行之有效的修复办法。 2.2.1.1现场巡查曝气池 表现象 产生原因溶解氧不足,厌氧微生物相应滋生,含硫有机物在厌氧时分解污泥发黑、发臭2-释放出 ,金属离子与 生成黑色沉淀。2泡沫呈白色、且泡沫量增多,说明水中洗涤剂量较多;泡沫呈泡沫色泽异常 茶色、灰色,表示污泥泥龄太长或污泥被打碎、吸附在气泡上所致,这时应增加排泥量。气泡的粘性大 系统 过高时,有机物分解不完全,气泡较粘,不易破碎。17b.沉淀池 表 负荷过高,有机物氧化、分解不彻底。上清液混浊 泥面上升、 高 污泥膨胀,沉降性差。污泥成层上浮 污泥中毒。大块污泥上浮 沉淀池局部厌氧,导致该处污泥腐败。细小污泥飘泥 水温过高、 不适、营养不足等原因导致污泥解絮。2.2.1.2污泥性状指标 表 指标 评判标准 大粒污泥:絮粒平均直径大于 m;絮粒平均直径 中粒污泥:絮粒平均直径在 m m 之间;40小粒污泥:絮粒平均直径小于 m 。 一般认为 介于 时,污泥沉降良好; 大于时,污泥膨胀。 MLSS 一般维持在 。 污泥灰分 即 与 的差值,其量可占污泥干重的 。 结构紧密、沉降性能好的污泥,滤速快;解絮、老化的污泥,污泥的可滤性 滤速慢。 2.2.1.3活性污泥生物相的观察 表 活性污泥的结 凡絮粒大、近圆形、封闭状、絮粒胶体厚实、结构紧密、丝状构 菌数量较少、未见游离细菌的污泥沉降及凝聚性能较好。 进水中难以分解或抑制性物质过多以及温度过低时,可见钟虫生物活动的状体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态,纤毛环停止摆动,原态 生质浓缩,形成胞囊。 同一种生物数 固着型纤毛虫的出现,出水效果好;污泥老化、结构松散解絮41量增减的情况 时,轮虫等大量出现 。 生物种类的变 污泥结构松散时,游动(游泳)纤毛虫大量增加;出水混浊、化 处理效果较差时,变形虫及鞭毛虫类原生动物数量会大大增加。182.2.1.4水质的理化指标 表 生物法处理中, 的去除率总是低于 的去除率(中只有一部分能够被微生物分解、利用)。因此若进、出水进、出水的的 比值变化不大,出水的 值亦较高,则表明该系比值 统运行不正常;反之,出水的 比值与进水 比值相比下降较快,说明系统运行正常。 处理效果较差活性污泥系统中,氨氮除少量被同化为污泥微生物所耗用一小部分外,余者皆随出水外排;在处理效进、出水氮的形态 果较好的系统中,氨氮可在硝化细菌的作用下,进一步氧化为亚硝氮和硝氮。因此我们可根据出水中有机氮、氨氮及硝态氮所占的比例来判断污水处理的深度。主要来自于活性污泥或生物膜中沉降性能较差、结构较松散、颗粒较小的这部分活性污泥,在经二沉池时,不出水的悬浮固体能随凝聚性能较好的污泥一起下沉而外飘。因此,测定( ) 值对判断污泥性能的好坏有极其重要的指标意义。正常的活性污泥法处理系统其 一般小于 毫克升。 2.2.2污水生物处理系统异常问题的解决对策 2.2.2.1表观异常原因分析及解决对策 表 2-6 异常现象 分析及诊断 解决对策曝气池供氧不足, 值低,出水增加供氧,使曝气池 浓度高曝气池有臭味氨氮有时较高 于 曝气池 过低,有机物厌氧分污泥发黑 增加供氧或加大回流污泥量解释放出 ,其与 作用生成丝状菌或固着型纤毛虫大量繁参照污泥膨胀对策殖污泥变白进水 值过低,曝气池 ,提高进水 霉菌大量生成沉淀池有大块黑色沉淀池局部积泥厌氧,产生 、防止沉淀池有死角,排泥后在污泥上浮 ,气泡附于泥粒使之上浮,出 死角区用压缩空气搅拌19水氨氮往往较高二沉池泥面升高, 投加液氯、次氯酸钠、提高初期出水特别清 等化学法杀丝状菌;投加颗粒, ,污泥中澈,流量大时污泥 碳、粘土、消化污泥等活性污丝状菌占优势,污泥膨胀成层外溢 泥“重量剂”;提高 ;间隙进水二沉池泥面过高 丝状菌未过量生长, 值过高 增加排泥微型动物死亡,污泥解絮,出水停止进水,排泥后投加营养,二沉池表面积累一水质恶化, 、 上升,有可能引进生活污水使污泥复层解絮污泥远低于 ,进水中有壮或引进新污泥菌种毒物浓度过高或 异常污泥缺乏营养,使之体积小,结构松散, ;进投加营养物质或引进高 的二沉池有细小污泥水中氨氮浓度高, 不合适;废水,使 ,停开一条曝不断外漂池温超过 ;翼轮转速过高使 气池絮粒破碎二沉池上清液混 ,污泥负荷过减少进水流量,减少排泥浊,出水水质差 高,有机物氧化不完全曝气池表面出现浮浮沫中见诺卡氏菌或纤发菌过清除浮沫,避免浮沫继续留在渣,似厚粥复盖于量生长,或进水中洗涤剂含量过系统内循环,增加排泥表面 高2.2.2.2污泥异常原因的分析及解决对策 表异常现象 指标表现 分析与诊断 解决对策沉淀池出现死 防止沉淀池有上浮污泥黑色, 、角,引起局部厌 死角,排泥后清洗低,出水氨氮高沉淀池有氧 死角。大块污泥加大回流比、上浮污泥色泽较淡,进水上浮 曝气池中硝化 减少泥龄或降低 ,氨氮程度过高溶解氧以降低硝化作用化学法杀丝状菌、镜检丝状菌增多,进 丝状菌引起污 投加颗粒碳等“重沉淀池泥 水 高, 背离正常范围 泥膨胀 量剂”,提高 、面升高间隙进水高, 正常,丝状菌正污泥浓度过高 增加排泥常沉淀池有 停止进水,将进水 ,2污泥中毒,活性细小污泥 有毒污水引入调可生化性降低上浮或外 节池,污泥复壮或漂 引入新鲜污泥20 略 ,氨 污泥缺乏营养 投加营养或停开2氮 ,或 或水温不适合 一条曝气池减少进水加大回高 污泥负荷过高流,增加污泥浓度丝状菌繁殖过浮沫中见放线菌或纤发菌多曝气池表清除浮沫,增加排面出现浮 进水中表面活进水中表面活性剂过多 泥渣 性剂过多有油及浮沫 有油及浮沫2.2.2.3水质指标异常原因及解决对策 表 2-8 异常现象症状 分析及诊断 解决对策厌氧处理中负荷过高,有机酸积累 降低负荷出水 值下降好氧处理中负荷过低,氨氮硝化 增加负荷二沉池池表有一层浮泥,污泥中毒;污泥复壮污泥膨胀升高排泥不足, 过高 见膨胀对策二沉池积泥,发生反硝化或腐败 增加排泥量负荷过低,污泥凝聚性差,污泥解絮 增加营养污泥中毒 停止进水,污泥复壮出水浑浊后续快滤池过滤介质受污染,活性炭增加反冲饱和,负荷过高有机物分解不完全 降低负荷出水色度上升 污泥解絮,进水色度高 改善污泥性状上升 污泥膨胀或排泥不足 见膨胀对策回流泵或翼轮堵塞,污泥膨胀或中毒;按实际情况采取相下降污泥大量流失 应对策污泥灰分高,大 沉砂池、初沉池运行不佳;进水中泥 改善沉砂池、初沉池于 % 沙过多或盐分过高 运行工况进水过浓,负荷过高;进水中无机性减少负荷曝气池 低 还原物质过多曝气器堵塞 拆卸修复污泥中毒 污泥复壮进水过浓 提高 出水 或-进水中无机性还原物过高( 、 升高 增加曝气强度等)-测定受 干扰 排除干扰2.3污泥膨胀、曝气池表面浮渣与泡沫研究 污泥膨胀问题几乎伴随着活性污泥工艺同时出现,因此国内外在这方面研究21较多,对其形成的机理了解较为清楚,对其控制方法也相对较为成熟,而对于生物浮沫浮渣和泡沫的研究,起步比污泥膨胀要晚,起初主要认为是 Nocardia 42-43amarae 或丝硫菌引起 ,后来的研究揭示发生生物浮沫的丝状微生物类群较广,除 Nocardia amarae外还有 M. parvicella以及几类如 Eikelboom0092型、44Eikelboom0041型等 。不同地区产生泡沫的微生物类群和数量有差别。通过对美国 114座采用活性污泥法工艺的污水处理厂进行的调查发现其中生物浮沫问45题主要是由于 Nocardia amarae的过度生长造成的 ;而在欧洲和澳大利亚许多城市污水处理厂中, M. parvicella则是对生物浮沫中出现频率最高的微生物种类,46其次是 Eikelboom 0092 型、0675型等 。 2.3.1污泥膨胀、浮渣和泡沫中丝状菌的评定方法级 污泥中几乎无丝状菌存在;?级 污泥中存在少量丝状菌;级 存在中等数量的丝状菌,但总量尚少于菌胶团细菌;级 存在大量丝状细菌,总量与菌胶团细菌大致相等;级 污泥絮粒以丝状细菌为骨架,数量大于菌胶团细菌。47对丝状菌的评定目前主要采用在显微镜下目测评价法 ,上述丝状菌数量为?级的活性污泥,可在二沉池迅速下沉,出水清澈,悬浮固体少;当丝状菌数量达 级以上时,它们的丝状体从絮粒中向外伸展,往往组成“剌毛球”状的活性污泥骨架,阻碍了絮粒间的压缩,使污泥 值升高,导致污泥膨胀。在生产管理中,当发现污泥中丝状菌达级时,即应注意其数量的动态变化,若有继续增多的趋势,必须采取适当措施予以解决。2.3.2污泥膨胀、浮渣和泡沫中丝状菌的控制方法 2.3.2.1 MCRT细胞平均停留时间控制技术 由于丝状微生物普遍生长速率较低,生长周期长(Nocardia amarae为47天,48M. parvicella为610天,Nocardia pinesis为1021天) ,可采用调节MCRT的技术控制丝状菌。减少MCRT是一种控制生物浮沫的有效方法。但二级强化脱氮系统对污泥停留时间有一定的要求,虽然缩短MCRT能将系统中大部分生长缓慢的丝状细菌排出系统之外,减少生物浮沫的发生与发展,但同时也将世代时间较长22的硝化细菌和反硝化细菌排除,影响生物处理系统的脱氮效果。 2.3.2.2 选择器技术 在曝气池的前端设置厌氧和好氧的选择器,可以抑制某些丝状菌的生长与繁殖,从而降低污泥膨胀和生物泡沫的发生几率。有研究针对活性污泥法污水厂一直存在着在连续污泥膨胀和泡沫滋生的环境下,采用相当低的MLS