一、運行調度

1、活性污泥系統(tǒng)的運行調度

在運行管理中，經常要進行運行調度，對一定水質水量的污水，確定投運幾條曝氣池、幾座二沉池、幾臺鼓風機，以及多大的回流能力，每天要排放多少污泥。運行調度方案可按以下程序編制：

(1)確定水量和水質 即準確測定污水流量Q，入流污水的BOD5及有機污染物的大體組成。

(2)確定有機負荷F/M 應結合本廠的運行實踐，借助一些實驗手段，選擇最佳的F/M值。一般來說，污水溫度較高時，F(xiàn)/M可高一些。反之，溫度較低時，F(xiàn)/M應低一些。對出水水質要求較高時，F(xiàn)/M應低一些，反之，可高一些。傳統(tǒng)活性污泥工藝的F/M一般在0.2-0.5kgBOD5/(kgMLVSS˙d)范圍內。

(3)確定混合液污泥濃度MLVSS MLVSS值取決于曝氣系統(tǒng)的供氧能力，以及二沉池的泥水分離能力。從降解污染物質的角度來看，MLVSS應進量高一些，但當MLVSS太高時，要求混合液的DO值也就越高，前已述及，在同樣的供氧能力時，維持較高的DO值需要較多的空氣量，而一些處理廠的曝氣系統(tǒng)難以達到要求。另外，當MLVSS 太高時，要求二沉池又叫強的泥水分離能力，一些處理廠的二沉池表面積相對較小，難以提供充足的泥水分離能力。因此，應根據處理廠的實際情況，確定一個最大MLVSS 值，一般在1500-3000mg/L之間。

(4)確定曝氣池的投運數量 可用下式計算:

n=QBODi/F/MMLVSSVa

式中：

n —— 曝氣池數量，個;

Q ―― 污水處理量，m3/d;

BODi――污水原BOD濃度，g/L;

F/M ――污泥負荷，kgBOD/(kgVSS˙d);

MLVSS――混合液揮發(fā)固體濃度;

Va――每條曝氣池的有效容積。

從式中可以看出，有機負荷F/M值越低，投運曝氣池的數量就越多。同樣，MLVSS越低，需要投運曝氣池數也越多。

(5)核算曝氣時間Ta 曝氣時間，即污水在曝氣池內的名義停留時間，不能太短，否則，難以保證處理效果。對于一定水質水量的污水，當控制F/M在某一定值時，采用較高的。MLVSS運行，往往會出現(xiàn)Ta太短的現(xiàn)象。如Ta太短，即污水沒有充足的曝氣時間，污水中的污染物質沒有充足的時間被活性污泥吸附降解，即使F/M很低，MLVSS很高，也不會得到很好的處理效果。因此，運行中應核算Ta值，使其大于允許的最小值。當然，Ta一般情況下也沒有必要太大。傳統(tǒng)活性污泥工藝一般控制Ta在6~9h之間，最低不能小于5h。Ta用下式計算：

Ta=Va˙n/Q

式中：

n——投運曝氣池的數量。

當Ta太小時，可以降低MLVSS值，增加投運池數。

(6)確定鼓風機投運臺數 可用下式計算：

n=fo˙Q˙BODi/300Ea˙Qa

式中：

Qa--單臺鼓風機的日供風量;

fo--耗氧系數，kgO2/kgBOD;

Ea--空氣擴散器充氧效率，%。

(7)確定二沉池的水力表面負荷qh qh越小，泥水分離效果越好，一般控制qh不大于1.5m3/(m2˙h)。

(8)確定二沉池投運數量 可用下式計算：

n=Q/qh˙Ac

式中：

Ac--單座二沉池的表面積。

(9)確定回流比R 回流比R是運行過程中的一個調節(jié)參數，前已述及，R應在運行過程中根據需要加以調節(jié)，但R的最大值受二沉池泥水分離能力的限制，另外，R太大，會增大二沉池的底流流速，干擾沉降。在運行調度中，應確定一個最大回流比R，以此作為調度的基礎。傳統(tǒng)的活性污泥工藝的最大回流比可按100%考慮。(10)核算二沉池的固體表面負荷qs 每座二沉池的qs可用下式計算：

qs=(1+R)˙Q˙MLSS/Ac˙n

式中：

n--二沉池投運數量。

在運行中，當固體表面負荷超過最大允許值時，將會使二沉池泥水分離困難，也難以得到較好的濃縮效果。傳統(tǒng)活性污泥工藝一般控制qs不大于100kg/(m2˙d)，否則應降低回流比R，或降低MLSS，也可以增加投運的二沉池數量。

(11)核算二沉池出水堰板溢流負荷qw 可用下式計算：

qw=Q/Lw˙n

式中：

n —— 二沉池投運數量;

Lw —— 每座二沉池出水堰板的總長度。

當傳統(tǒng)活性污泥工藝的二沉池采用三角堰板出時，一般控制qw不大于10m3/(m˙h)。否則，應增加二沉池投運數量。。對于輔流式二沉池來說，在控制qh滿足要求的前提下，二沉池直徑較大時，qw一般都遠小于10m3/(m˙h)。

2. 活性污泥系統(tǒng)的控制周期問題

處理廠對活性污泥系統(tǒng)很難做到時時刻刻進行調控。那么每隔多長時間就應對工藝進行調整一次呢?也就是說，工藝控制周期應該是多長?

我們首先討論曝氣系統(tǒng)的調節(jié)。對曝氣系統(tǒng)可以進行所謂的實時控制，使曝氣池混合液的DO值時時刻刻維持在所要求的數值。很多處理廠一般都設有DO自動控制系統(tǒng)，一旦DO偏離設定值，通過調節(jié)曝氣量，可在幾分鐘或十幾分鐘之內使DO恢復到設定值。對曝氣系統(tǒng)進行實時控制是必要的，因為DO太高，將使能耗增加，DO太低將抑制微生物的活性，降低處理效果。通過實時控制，可使活性污泥時刻處于好氧狀態(tài)，并且不使DO成為限制性因素。

回流的作用是補充曝氣流出的活性污泥。當入流水質水量變化時，自然也希望能隨時調整回流比。但污水在活性污泥系統(tǒng)中一般要停留8h以上，以回流比進行某種調節(jié)之后，其效果可能要幾小時之后才能反映出來。因此，通過回流比調節(jié)，無法控制污水水質水量的隨時變化。一般情況下，每月之內可保持恒定的回流比。在運行管理中，回流比作為應付突發(fā)情況的一種暫時手段是很有用的。例如當發(fā)現(xiàn)二沉池泥水界面突然升至很高時，可迅速增大回流比，將水界面降下來，保證不造成污泥流失。然后再分析原因，尋找其他措施，待問題解決之后，再將回流比調回原值?；亓鞅入m可長期保持恒定，但必須每天檢查其是否合理，如不合理，可隨時作調整。

排泥操作對活性污泥系統(tǒng)的功能及處理效果影響很大，但這種影響很慢。例如，通過調節(jié)排泥量控制活性污泥中絲狀微生物的過度繁殖，其效果一般要經過2～3倍泥齡之后才能看出來。也就是說，當泥齡5d時，要經過10～15d之后才能觀察到調節(jié)排泥量所帶來的控制效果。因此，也無法通過排泥量操作來控制入流水質水量的日變化，當排泥量調節(jié)見效時，發(fā)生變化的那股污水早已流出系統(tǒng)。但排泥量的多少，應利用F/M或SRT值每天進行核算。

綜上所述，曝氣系統(tǒng)應實時控制;回流比可在較長的時間內維持恒定，但應每天檢查核算;排泥量亦可在j較長的時段內維持恒定，但應每天核算。當進入污水流量發(fā)生變化或水質突變時，應隨時采取控制對策，或重新進行運行調度。

二、異常問題對策

由于工藝控制不當，進水水質變化以及環(huán)境因素變化等原因會導致污泥膨脹、生物相異常、污泥上浮、生物泡沫出現(xiàn)等生物異常現(xiàn)象，這些問題如不立即解決，最終都會導致出水質量的降低。

1.污泥膨脹及其控制

污泥膨脹是活性污泥常見的一種異?，F(xiàn)象，系指活性污泥由于某種因素的改變，產生沉降性能惡化，不能在二沉池內進行正常的泥水分離，污泥隨出水流失。發(fā)生污泥膨脹以后，流出的污泥會使出水SS超標，如不立即采取控制措施，污泥繼續(xù)流失會使曝氣池的微生物量銳減，不能滿足分解污染物的需要，從而最終導致出水BOD5也超標?；钚晕勰嗟腟VI值在100左右時，其沉降性能最佳，當SVI超過150時，預示著活性污泥即將或已經處于膨脹狀態(tài)，應立即予以重視。

在沉降試驗中，如發(fā)現(xiàn)區(qū)域沉降速度低于0.6m/h，也應引起重視。

在活性污泥鏡檢中，如發(fā)現(xiàn)絲狀菌的豐度逐漸增大，

至(d)級時，應予以重視，

至(e)級時，污泥處于膨脹狀態(tài)。

絲狀菌豐度至(f)級，說明污泥處于嚴重膨脹狀態(tài)。

污泥膨脹總體上分為兩大類：絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。前者系活性污泥續(xù)絮體中的絲狀菌過度繁殖，導致的膨脹;后者系菌膠團細菌本身生理活動異常產生的膨脹。

(1)絲狀菌膨脹的存在條件及成因

正常的活性污泥中都含有一定量的絲狀菌，它是形成活性污泥絮體的骨架材料。活性污泥中絲狀菌數量太少或沒有，則形不成大的絮體，沉降性能不好;絲狀菌過度繁殖，則形成絲狀菌污泥膨脹。在正常的環(huán)境中，菌膠團的生長速率大于絲狀菌，不會出現(xiàn)絲狀菌過度繁殖;如果環(huán)境條件發(fā)生變化，絲狀菌由于其表面積較大，抵抗環(huán)境變化的能力比菌膠團細菌強，其數量超過菌膠團細菌，從而過度繁殖導致絲狀菌污泥膨脹。引起環(huán)境條件變化的因素有以下幾個方面：

1) 進水中有機物質太少，導致微生物食料不足;

2) 進水中氮、磷營養(yǎng)物質不足;

3) pH值太低，不利于細菌生長;

4) 曝氣池內F/M太低，微生物食料不足;

5) 混合液內溶解氧DO太低，不能滿足需要;

6) 進水水質或水量波動太大，對微生物造成沖擊。

出現(xiàn)以上情況之一，均可為絲狀菌過度繁殖提供必要條件，導致絲狀菌污泥膨脹。另外，絲狀菌大量繁殖的適宜溫度在25～30℃，因而夏季益發(fā)生絲狀菌污泥膨脹。以上所述的絲狀菌指球衣菌，當入流污水“腐化”、產生出較多的H2S(超過1～2mg/L)時，還會導致絲狀菌硫磺細菌(絲硫菌)的過量繁殖，導致絲硫菌污泥膨脹。

(2)非絲狀菌膨脹的存在條件及成因

非絲狀菌膨脹系由于菌膠團細菌生理活動異常，導致活性污泥沉降性能的惡化。這類污泥膨脹又可分二種，一種是由于進水口含有大量的溶解性的有機物，使污泥負荷F/M太高，而進水中又缺乏足夠的氧、磷等營養(yǎng)物質，或者混合液內溶解氧不足。高F/M時，細菌會很快把大量的有機物吸入體內，而由于缺乏氮、磷或DO不足，又不能在體內進行正常的分解代謝。此時，細菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質。這些物質由于分子式中含有很多氫氧基而具有較強的親水性，使活性污泥的結合水高達400%(正常污泥結合水為100%左右)，呈粘性的凝膠狀，使活性污泥在二沉池內無法進行有效的泥水分離及濃縮。這種污泥膨脹有時稱為粘性膨脹。

另一種絲狀菌膨脹是進水中含有較多的毒性物質，導致活性污泥中毒，使細菌不能分泌出足夠量的粘性物質，形不成絮體，從而也無法在二沉池內進行泥水分離。這種污泥膨脹稱為低粘性膨脹或污泥的離散增長。

(3)污泥膨脹的控制措施

污泥膨脹控制措施大體可分成三大類，

一類是臨時控制措施，

另一類是工藝運行調節(jié)控制措施，

第三類是永久性控制措施。

臨時控制措施主要用于控制由于臨時

原因造成的污泥膨脹，防止污泥流失，導致SS超標。臨時控制措施包括污泥助沉法和滅菌法二類。污泥助沉法系指向發(fā)生膨脹的污泥中加入助凝劑，增大活性污泥的密度，使之在二沉池內易于分離。常用的助凝劑有聚合氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚丙烯酰胺等有機高分子絮凝劑。有的小處理廠還加粘土或硅藻土作為助凝劑。助凝劑投加量不可太多，否則易破壞細菌的生物活性，降低處理效果。FeCl3常用的投加量為5～10mg/L。滅菌法系指向發(fā)生膨脹的污泥中投加化學藥劑，殺滅或抑制絲狀菌，從而達到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。常用的滅菌劑有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等種類。由于大部分處理廠都設有出水加氯消毒系統(tǒng)，因而加氯量控制絲狀菌污泥膨脹成為最普遍的一種方法。具體操作步驟如下：

1)運行實踐及歷史數據積累，確定一個臨界SVI值。當污泥指數低于該臨界值時，不影響二沉池的泥水分離及出水水質。該臨界值為最大允許污泥指數SVIm。

2)持續(xù)測定SVI超過SVIm的次數和程度，決定是否采取控制措施。

3)選擇最佳加氯點。首先應考慮到氯能在污泥中充分均勻混合，并盡快與絲狀菌接觸。其次盡量選擇有機物含量較低的部位做投加點，以便降低投藥量。因此，最佳加氯點是在回流污泥泵上，如果渠道上有攪拌設備，則投加點設在攪拌設備附近，如無攪拌設備，則宜設在回流泵附近。

4)氯量的計算。一般按系統(tǒng)內的污泥總量計算加氯量：

m=K˙M

式中：

K--單位污泥每日加氯量，8～10kgkgCl2/(kg˙d);

M--系統(tǒng)活性污泥總量。

5)核算加氯點污泥中氯的濃度。氯是對微生物無選擇性的殺傷劑既能殺滅絲狀菌，也能殺傷菌膠團細菌。因此，應嚴格控制投加點氯的濃度。一般控制在35mg/L以下。

6)實際加氯過程中，應由小劑量逐漸進行，并隨時觀察SVI值及生物相。當發(fā)現(xiàn)SVI值低于SVIm或鏡檢觀察到絲狀菌菌絲溶液，應立即停止加氯。開始加氯量可取由(m=K˙M)式計算出的加氯量的1/5，然后每日逐漸增大，一般需持續(xù)3倍泥齡長的時間能控制住。

最后需要強調，滅菌法適用于絲狀菌污泥膨脹，而助沉法一般用于非絲狀菌污泥膨脹。

工業(yè)運行調節(jié)控制措施用于運行控制不當產生的污泥膨脹。例如，

由DO太低導致的污泥膨脹，可以增加供氧來解決;

由于pH值太低導致的污泥膨脹，可以通過增加預曝氣來解決;

由于氮磷等營養(yǎng)物質的缺乏導致的污泥膨脹，可以投加應用物質;

由于低負荷導致的污泥膨脹，可以在不降低處理功能的前提下，適當提高F/M。

另外，對混合液進行適當的攪拌，也有利于絲狀菌污泥膨脹的控制。

永久性控制措施系指對現(xiàn)有處理措施進行改造，或設計新廠時予以充分考慮，使污泥膨脹不發(fā)生，以防為主。常用的永久性措施是曝氣池前設生物選擇器。通過選擇器對微生物進行選擇培養(yǎng)，即在系統(tǒng)內只允許菌膠團細菌的增長繁殖，不允許絲狀菌大量繁殖。

選擇器有三種：

好氧選擇器

缺氧選擇器

厭氧選擇器

這些所謂的選擇器一般只是在曝氣池首端劃出一格進行攪拌，使污泥與污水充分混合接觸，污水在選擇器中的水力停留時間一般為5～30min， 常采用20min左右。

好氧選擇器內需對污水進行曝氣充氧，使之處于好氧狀態(tài)，而缺氧選擇器和厭氧選擇器只攪拌不曝氣。好氧選擇器防止污泥膨脹的機理是提供一個DO充足，食料充足的高負荷區(qū)，讓菌膠團率先搶占有機物，不給絲狀菌過度繁殖的機會。在完全混合活性污泥工藝的曝氣池前段，設一個好氧選擇器，其控制污泥膨脹的效果是非常明顯的。

缺氧選擇器與厭氧選擇器的設施和設備完全一樣，它們發(fā)揮什么樣的功能完全取決于活性污泥的泥齡。

當泥齡較長時，會發(fā)生較完全的硝化，選擇器內會含有較多硝酸鹽，此時為缺氧選擇器。

當泥齡較短時，選擇器內既無溶解氧，也無硝酸鹽，此時為厭氧選擇器。

缺氧選擇器控制污泥膨脹的原理，是絕大部分菌膠團細菌能利用選擇器內硝酸鹽中的化合態(tài)氧作氧源，進行生物繁殖，而絲狀菌(球衣菌)沒有這個功能，因而在選擇器內受到抑制，增殖落后于菌膠團細菌，大大降低了絲狀菌膨脹發(fā)生的可能。厭氧選擇器控制污泥膨脹的原理是，絕大部分種類的絲狀菌(球衣菌)都是絕對好氧，在絕對厭氧狀態(tài)下將受到抑制。而絕大部分的菌膠團細菌為兼性菌。在厭氧狀態(tài)下將進行厭氧代謝，繼續(xù)增殖。但是，厭氧選擇器的設置，會導致產生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因為菌膠團細菌厭氧代謝會產生硫化氫，從而為絲狀菌的繁殖提供條件。因此，厭氧選擇器的水力停留時間不宜太長。將現(xiàn)有傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)稍加改造成一些變形工藝，如吸附再生工藝，逐點進水工藝等形式，也能有效地防止污泥膨脹地發(fā)生。另外，近年來出現(xiàn)的一些新工藝，如A2-O、A-B、SBR等工藝也能有效地防止污泥膨脹。

2.生物泡沫及其控制

泡沫是活性污泥法處理廠中常見的運行現(xiàn)象。

泡沫分為兩種：

一種是化學泡沫

另一種是生物泡沫

化學泡沫是由于污水中的洗滌劑以及一些工業(yè)用表明活性物質在曝氣的攪拌和吹脫作用下形成的。在活性污泥培養(yǎng)初期，化學泡沫較多，有時在曝氣池表面會形成高達幾米的泡沫山。這主要是因為初期活性污泥尚未形成，所有產生泡沫的物質在曝氣作用下都形成了泡沫。隨著活性污泥的增多，大量洗滌劑或表面物質會被微生物吸收分解掉，泡沫也會逐漸消失。正常運行的活性污泥系統(tǒng)中，由于某種原因造成污泥大量流失，導致F/M劇增，也會產生化學泡沫?；瘜W泡沫處理較容易，可以用水沖消泡，也可加消泡劑。

較難處理的是生物泡沫，它是由稱作諾卡氏菌的一類絲狀菌形成的?；瘜W泡沫呈乳白色，而生物泡沫呈褐色，可在曝氣池上堆積很高，并進入二沉池隨水流走，產生一系列衛(wèi)生問題。首先，生物泡沫蔓延至走道板上，使操作人員無法正常維護。另外，生物泡沫在冬天能結冰，清理起來異常困難。夏天生物泡沫會隨風飄蕩，形成不良氣味。目前，預防醫(yī)學還認為諾卡氏菌極有可能成為人類的病原菌。如果采用表明曝氣設備，生物泡沫還能組織正常的曝氣充氧，使混合液DO降低。生物泡沫還能隨排泥進入泥區(qū)，干擾濃縮池及消化池的運行。用水沖無法沖散生物泡沫，消泡劑作用也不大。有的處理廠曾嘗試用加氯解決，但收效不大，因為諾卡氏菌產生于活性污泥絮體內部。增大排泥，降低SRT，有時稍有效果，但不能從根本上解決問題。因為已發(fā)現(xiàn)諾卡氏菌有很多種，絕大部分的世代期長，而有的世代期僅2d，采用增大排泥方法，只能去除世代期長的那部分諾卡氏菌。綜上所述，生物泡沫控制的根本措施是從根源上入手，以防為主。

已經知道，諾卡氏菌是形成生物泡沫的主要原因。這種絲狀菌為樹枝狀絲體，其細胞中蠟質的類脂化合物含量可高達11%，細胞質和細胞壁中都含有大量類脂物質，具有極強的疏水性，密度較小。在曝氣作用下，菌絲體能伸出液面，形成泡沫。諾卡氏菌在溫度較高(>20℃)、富油脂類物質的環(huán)境中易大量繁殖。因此，入流污水中含油及脂類物質較多的處理廠(入大量賓館飯店污水排入)或初沉池浮渣去除不徹底的處理廠易產生生物泡沫。在上述處理廠中，夏天又比冬天易產生生物泡沫。雖然諾卡氏菌世代期有長有短，但絕大部分都在9d以上，因而超低負荷的活性污泥系統(tǒng)中更易產生生物泡沫。

3.污泥上浮問題及其控制

污泥上浮廣義上泛指污泥在二沉池內上浮，但在運行管理中，專指由于污泥在二沉池內發(fā)生酸化或反硝化導致的污泥上浮。發(fā)生污泥上浮的污泥，本身不存在質量問題，其生物活性和沉降性能都很正常。當這些正常的污泥在二沉池內停留時間太長時，由于缺乏溶解氧而發(fā)生酸化，產生H2S氣體附在污泥絮體上，使其密度減小，造成污泥上浮。當系統(tǒng)的SRT較長，發(fā)生硝化以后，進入二沉池的混合液中會有大量的硝酸鹽，污泥在二沉池內由于缺乏溶解氧而發(fā)生反硝化，造成污泥上浮，大量流失，導致運行徹底失敗。

污泥上浮的控制措施：

一是保持及時排泥，不使污泥在二沉池內停留時間太長

二是在曝氣池末端增加供氧，使進入二沉池的混合液內有足夠的溶解氧，保持污泥不處理于污泥狀態(tài)。對于反硝化造成的污泥上浮，還可以增大剩余污泥的排放，降低SRT，控制硝化，以達到控制反硝化的目的

來源:水世界訂閱號

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