上海国际环保展

上海国际环保产业与资源利用博览会

ECOTECH CHINA 2022

新展期敬请期待

上海 | 国家会展中心(虹桥)

当前位置:首页 » 新闻资讯 » 活性污泥中毒的原因及控制调节

活性污泥中毒的原因及控制调节

以活性污泥法为代表的生物处理技术一直是人类解决废水问题的主要手段,但在采用活性污泥法处理废水的运行过程中,有多种原因可引起活性污泥的活性受到抑制而导致微生物性质和类群的改变、甚至死亡、有机底物的去除率下降。即使是改良活性污泥法,在处理过程中,也面临着同样的难题。

 

改良活性污泥法简介

 

改良活性污泥法实际上是一种传统活性污泥法与生物膜法相结合而组成的双生物体组分生物反应器,通过投加满足特殊要求的生物载体并使之处于悬浮状,不仅大大提高了反应器中生物量,而且增强了系统运行的稳定性及对冲击负荷的抵御能力。它在传统工艺曝气池中投加一定数量的多孔塑料球作为活性生物的载体材料,一般投加量为曝气池有效容积的10%-30%,载体表面附着较大数量的附着生长型硝化细菌,而且其停留时间要比悬浮型生物停留时间长的多,因而即使在较高的负荷条件下也可获得很好的硝化作用。另外,附着在载体填料表面的生物量,运行过程中在其内部存在良好的缺氧区,在载体内部形成微型的反硝化反应器,故造成在同一反应器内同时发生碳化、硝化、反硝化的作用。在载体表面生长的生物膜具有良好的SVI值,脱落的生物膜随悬浮活性污泥进入二沉池,有利于污泥沉降性能的改善。生物膜上的生物量通常为8-20g/l,最大可达30g/l,处于悬浮状态的生物量浓度一般为3-6g/l。

 

其中,投加生物载体(填料)主要为达到以下几个目的:提高生物量、提高系统抗冲击能力、固定硝化菌并改善污泥的沉降性。

 

污泥性能鉴定指标

 

一、活性污泥沉降比

 

取曝气池吸附段混合液,沉降30min后沉降污泥与混合液容积之比,以百分数表示。它反映曝气池污泥的数量,控制活性污泥的排放。

 

二、污泥浓度

 

每升混合液的污泥干重,以g/l表示,表明微生物数量的多少。浓度过低不利于氧化有机物,过高则会供氧不足。

 

 三、污泥指数

 

曝气池出口混合液静止沉淀30min后,每克干污泥所占的容积,以g/l表示。它反映污泥疏散程度和吸附、沉降性能,一般以介于70-100g/l为宜。过低说明污泥细碎,无机物含量高,缺乏活性,过高说明污泥疏散沉降性能差,即将膨胀或已经膨胀。

 

四、生物相

 

在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等三类。在活性污泥系统启动的初期,活性污泥尚未得到良好的培育,处理的出水水质欠佳,此时出现的原生动物以肉足虫占优势,随着活性污泥的进一步培养继之出现的则是游泳型的纤毛虫占有优势,随着活性污泥的进一步培养成熟,将出现固着型的纤毛虫为主的原生动物,此时处理的水水质良好。

 

废水中的微生物系统

 

好氧活性污泥(绒粒) 的结构和功能中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块,称菌胶团。其上生长着其他的微生物,如原生动物和某些微型后生动物(轮虫和线虫) 。

 

因此,曝气池内的活性污泥在不同的营养、供氧、温度及pH等条件下,形成由最适宜增殖的絮凝细菌为中心,与其他的微生物组成一个生态系。

 

构成活性污泥的微生物种群相对稳定,但当营养条件( 化学组成,浓度) 、温度、供氧、温度、pH等环境条件改变,会导致主要细菌种群(优势菌) 改变。

 

高浓度的工业废水生物处理的MLSS保持在3000-5000mg/l,1ml好氧活性污泥中的细菌有107-108个。

 

钟虫和轮虫对溶解氧和毒物特别敏感;污水净化程度越高,相应出现较高级的微生物。有机废水净化过程中微生物演变的过程如图3所示。

 

可根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。当溶解氧不足或其他环境条件恶劣时,钟虫的尾柄先脱落,随后虫体后端长出次生纤毛环呈游泳生活状态(游泳钟虫),或虫体变形,甚至呈长圆柱形,前段闭锁,纤毛环缩到体内,依靠次生纤毛环相反方向游泳,如果废水水质不加以改善,虫体将会越变越长,最后变成胞囊,甚至死亡。

 

1ml正常好氧活性污泥的混合液中有5000-20000个原生动物,70%-80%的是纤毛虫,尤其是小口钟虫、沟钟虫、漫游虫出现频率高,起重要作用,轮虫则有100-200 个。 表1表明了纤毛虫在废水处理中的净化作用。

 

活性污泥中毒的原因及控制调节-世环会【国际环保展】

 

通过显微镜的镜检能够观察到出现在活性污泥中的微生物并辨识其种属,据此能够判断处理水质的优劣,因此,将微生物称为活性污泥系统中的生物指示剂。各微生物电镜下的图样如图4-8所示。

 

活性污泥中毒的原因及控制调节-世环会【国际环保展】

 

活性污泥中毒的原因及控制调节-世环会【国际环保展】

 

污泥中毒现象及原因

 

一、污泥中毒时的现象

 

污泥中毒特征好氧生物系统运行过程中出现下列现象时,往往是污泥中毒的特征。

 

①活性污泥絮体呈微细化,颜色异常,沉降性能变坏,上清液浑浊且有许多细小羽毛状污泥残片。

 

②镜检可发现原生动物,如,轮虫、钟虫、累枝虫等数量大减,即使有几个也已死亡或失去活性。显微镜下污泥絮体体积比平时小而零散。可根据表2来判断水质的好坏。

 

③二沉池内污泥呈云浪状上浮,并陆续蔓延至全池,出水跑泥严重。 

 

④最终出水水质浑浊,其COD值远远高于正常波动范围。

 

二、污泥中毒原因

 

1、进水水质引起

 

污泥中毒原因是系统进水水质突然改变,某些物质如重金属、Na、K无机盐等浓度远远超过微生物所能承受的极限,或者进水负荷突然变化超出活性污泥所能承受的范围等等,活性污泥难以适应新环境条件,其生长繁殖受到抑制,生物群体大量死亡导致污泥活性降低,发生膨胀,影响出水水质。

 

①过量的表面活性物质和油脂类化合物

 

这类物质可以影响细胞质膜的稳定性和通透性,使细胞的某些必要成分流失而导致微生物生长停滞和死亡。当曝气池进水中含有大量这类物质时,会产生大量泡沫(气泡) ,这些气泡很容易附聚在菌胶团上,使活性污泥的比重降低而上浮。另外,当进水含油脂量过高时,经过曝气与混合,油脂会附聚在菌胶团表面,使细菌缺氧死亡,导致比重降低而上浮。 

 

②pH 值冲击

 

过高或过低的pH值会影响活性污泥微生物胞外酶及存在于细胞质和细胞壁里酶的催化作用以及微生物对营养物质的吸收。当连续流曝气反应池内pH<4.0或pH>11.0 时,多数情况下活性污泥中微生物活性受到抑制,或失去活性,甚至死亡,以致发生污泥上浮。用SBR法处理啤酒废水和化工废水的实验结果表明:当进水pH值为2.5-5.0和 10.0-12.0 时,pH值越低(或越高) ,污泥活性受抑制越严重,上浮污泥量越多。控制低pH值(3.5-7.0)的反应周期内pH值不变,两种废水的活性污泥在pH≤5.5时就开始出现污泥上浮。另一方面,随着pH值的增加,由于胞外聚合物的电离官能团增加,活性污泥絮凝作用增加(尽管带的负电性增加),但当pH值超过一定范围后,絮凝作用下降。可见,这时的电排斥作用增加,也会造成活性污泥脱絮、悬浮、不絮凝、反絮凝和上浮。

 

③盐含量的影响

 

对进水的pH值调整不能消除碱度对活性污泥的影响。对碱性进水调pH值,虽然中和了碱性物质,但产生了盐。盐溶液浓度不同其渗透压也不同,渗透压是影响微生物生存的重要因素之一。如微生物所处的溶液渗透压发生突变,就会导致细胞死亡。

 

④水温过热

 

组成活性污泥的微生物适合的温度范围一般为15-35℃,超过45℃时会使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮( 经过长期驯化的或特殊微生物除外) 。兰州石化污水处理厂污水温度一般情况下,都在20多度。 

 

⑤致毒性底物

 

对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括:含量过高的COD、有机物(酚及其衍生物,醇,醛和某些有机酸等)、硫化物、重金属及卤化物。高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合物,导致基质不能接近,无法被降解,甚至使细胞中毒死亡。而且废水中有机物的突变,使原被驯化好的并能降解有机毒物的微生物减少或消失。

 

2、工艺运行方面

 

①过量曝气

 

微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进入衰老期,池中溶解氧浓度(DO)上升,或者由于污泥活性差,供氧过多。总之,DO上升,短期内污泥活性可能很好,因为新陈代谢快,有机物分解也快,但时间一久,污泥被打得又轻又碎(但无气泡),象雾花片似的飘满沉淀池表面,随水流走。这种污泥色浅,活性差,耗氧速率下降,污泥体积和污泥指数增高,处理效果明显降低。

 

②缺氧引起的污泥上浮

 

污泥呈灰色,若缺氧过久则呈黑色,并常带有小气泡。 

 

③反硝化引起的污泥上浮

 

当废水中有机氨化合物含量高或氨氮高时,在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-,如二沉池积泥或停留时间过长,NO3-还原产生的N2会被活性污泥絮凝体所吸附,使得活性污泥上浮。 

 

④回流量太大引起的污泥上浮

 

回流量突增,会使气水分离不彻底,曝气池中的气泡带到沉淀区上浮,这种污泥呈颗粒状,颜色不变,上翻的方向是从导流区壁直向沉淀区壁成湍流翻动。

 

⑤二沉池池底积泥引起的污泥上浮

 

如果二沉池底泥发酵,产生的CO2和H2也会附聚在活性污泥上,使污泥比重降低而上浮。污泥腐化产生CH4、H2S后上浮,首先是一个个小气泡逸出水面,紧接着有黑色污泥上浮。

 

污泥中毒控制调节

 

①合理投加营养盐由于工业废水中营养比例失调,常常碳源充分而氮、磷等营养物不足,因此处理工业废水时须另外补加。一般以尿素和磷酸盐为氮源和磷源,但投加量不宜过量,BOD5:N:P=100:5:1。②曝气池入口设中和池及由碱池、酸池、pH检测仪、pH自动调节阀等组成的pH 自动调节系统,使曝气池进水的pH值控制在6-9内。 ③污泥停留时间太长时,加大曝气量和回流量,减少进水量并清除死污泥。 ④活性污泥的微生物组成主要依赖于废水成分、流动形式、运行条件和适宜的设计。由于在实际处理过程中几乎难以控制废水成分,因此对运行条件和反应器设计进行优化选择至关重要。稳定曝气池进水水质的最可行、最经济的方法是终水回流,用以稀释、调节曝气池进水中的有机物浓度,使其稳定在一定范围内。

 

结论:污泥中毒现象对于不同的水质,其表现形式和恢复措施也不尽相同。在分析出可能会引起污泥中毒的各类原因后,具体的列出了相应的控制调节对策。而在具体的运行过程中,应该对污泥中毒有一定的预见性及系统若发生该类事故,其原因何在,出路在哪,从而防患于未然,这样才能提高系统的应变的能力。

 

文章来源:46危废

 

2022上海国际环保展将于6月8-10日上海国家会展中心隆重拉开帷幕。本届展会展示面积将达17万平米,汇聚超2,000家品牌展商。展示范围涵盖综合治理、水、大气、智慧环保、环境监测、资源再生、土壤、噪声8大环境污染治理领域。

推荐展会

上海水展
IEC
FTC