1、活性污泥池运行中常见的问题(一) 污泥膨胀描述污泥膨胀程度的指标有 30min 沉降比、污泥体积指数和污泥密度指数。大多数污泥膨胀是由于丝状体膨胀，这是由于丝状微生物大量繁殖，菌胶团的繁殖生长受到抑制的结果。丝状体对活性污泥絮体起仲架作用，如果没有足够的丝状体，形成的绒絮不牢固，在曝气池紊动水流的冲击下，容易被破碎成细小的针点体。这时，污泥沉降快，SVI 低，但出水混浊，这叫做非丝状体膨胀。当丝状体过多，长出一般絮体的边界而伸入混合液时，其架桥作用妨碍了絮体间的密切接触，致使沉降较馒，密实性差和 SVI 高，但这时的上清液可能报清。当丝状体存在的数目足以形成适宜的絮体督架而无显著分枝伸入溶液时
2、，絮体大而浓密、沉降性好、SVI 低、上清液清净，这叫做非膨胀污泥。以沉使过的生活污水为料液的试验表明，丝状体长度小于 107mmL 者，为非膨胀污泥；反之为膨胀污泥。 导致丝状体大量繁殖的原因有：(1)溶解氧浓度 曝气池内溶解氧在0.72.0mgL 范围内，虽然都可能出现丝状微生物，但在低溶解氧条件下却能生长良好，甚至能在厌氧条件下残存而不受影响。所以城市污水厂的曝气池溶解氧最低应保持在2mg/L 左右。 (2)冲击负荷 如果曝气池内有机物超过正常负荷，污泥膨胀程度提高，使絮体内部溶解氧消耗提高，在菌胶团内部产生了适宜丝状体生长的低溶解氧条件，从而促使丝状微生物的分枝超出絮体，伸入溶液。丝状
3、体的分枝为细菌的聚合和较大絮体的形成提供了延伸的骨架，加剧了氧的渗透困难，从而又导致了内部丝状体的发展。(3) 进水化学条件的变化一首先是营养条件变化，一般细菌在营养为 BOD5：N ：P 100：5：1 的条件下生长，但若磷含量不足，CN 升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。其二是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。一般是加 510mL/L 氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。其三是碳水化合物过多会造成膨胀、 。其四是有毒重金属的冲击负荷可抑制丝状菌，但不能使丝状菌消失并产生针点絮体，造成出水悬浮物
4、提高和 SVI 降低。还有 pH 值和水温的影响，丝状菌灾在高温下生繁殖，而菌胶团则要求温度适中；丝状菌宜在嵝曰肪?pH 值=4.56.5)中生长，菌铰团宜在 pH 值68 的环境中生长。解决污泥膨胀的办法因产生原因而异，概括起来就是预防和抑制。预防就要加强管理，及时监测水质、曝气池污泥沉降比、污泥指数、溶解氧等，发现异常情况，及时采取措施。污泥发生膨胀后，要针对发生膨胀的原因，采取相应的制止措施：当进水浓度大和出水水质差时，应加强曝气提高供氧量，最好保持曝气池溶解氧在 2mgL 以上；加大排泥显，提高进水浓度，促进微生物新陈代谢过程，以新污泥置换老污泥：曝气池中合碳高而倔碳氮比失调时，投加含
5、氮化合物；加氯可以起凝聚和杀菌双重作用，在回流污泥中投加漂白粉或液氯可抑制丝状菌生长(加氯量按干污泥的 0.30.4%估计) ，调整 pH 值。(二) 污泥上浮(1)污泥脱氮上浮 在曝气池负荷小而供氧量过大时，出水中溶解氧可能很高，使废水中氨氮被硝化菌转化为硝酸盐，此过程称为硝化。这种混合液若在二沉池中经脚较长时间的缺氧状态(DO 在 0.5mgL 以下 )，则反硝化菌会使硝酸盐转化成氨和氮气，此过程称为反硝化。反硝化过程中形成的氨重新溶于水，只有氮以气体形式存在于水中。当活性污泥上氮气吸附过多时，由于比重降低，污泥就随气体浮上水面。防止污泥脱氮上浮的办法有：减少曝气，防止硝化出现；及时排泥，
6、增加回流量，减少活泥在沉淀池中的停留时间；减少曝气池进水量，以减少二沉池中的污泥量。(2)污泥腐化上浮 在沉淀池内污泥由于缺氧而腐化(污泥产生厌氧分解)。产生大量甲烷及二氧化碳气体附着在行泥体上，使污泥比重变小而上浮，上浮的污泥发黑发臭。造成污泥腐化的原因有：二沉池内污泥停留时间过长；局部区域污泥堵塞。解决腐化的措施是加大曝气量，以提高出水溶解氧含量；疏通堵塞，及时排泥。此外，曝气池结构尺寸不合理，也能引起污泥上浮，主要是污泥回流缝太大，使大量微气泡从缝隙中窜出，携带污泥上浮；还有导流区断面太小，气水分离较差，影响污泥沉淀。(三) 污泥的致密与减少污泥体积指数减少会使污泥失去活性。在运行中，虽
7、不及前一问题重要，但也应引起足够重视。 引起污泥致密、活性降低的原因有：进水中无机悬浮物突然增多；环境条件恶化，有机物转化率降低；有机物浓度减小。造成污泥减少的原因有：有机物营养减少；曝气时间过长；回流比小而剩余污泥排放量大；污泥上浮而造成污泥流失等。解决上述问题的方法有：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量矿调整回流比和污泥排放量；防止污泥上浮，提高沉淀效果。(四) 泡沫问题当废水中含有合成洗涤剂及其它起袍物质时，就会在曝气池表面形成大量泡沫，严重时泡沫层可高达 1m 多。泡沫的危害表现为：表面机械曝气时，隔绝空气与水接触，减小以至破坏叶轮的充氧能力；在泡沫表面吸附大量活性污泥固体时，影响二
8、沉池沉淀效率，恶化出水水质；有风时随风飘散，影响环境卫生。抑制泡沫的措施有：在曝气池上安装喷洒管网，用压力水( 处理后的废水或自来水)喷洒，打破泡沫；定时投加除沫剂( 如机油、煤油等)以破除泡沫。油类物质投加量控制在0.51.5mg L 范围内，油类也是一种污染物质，投量过多会造成二次污染，且对微生物的活性也有影响；提高曝气池中活性污泥的浓度，这是一种比较有效的控制泡沫的方法。如果袍沫十分严重，在设计时，应考虑用鼓风曝气式活性污泥法系统。三、活性污泥法运行中需要测定的主要项目(1)反映污泥情况的项目 污泥沉降比 -最好 24h 测定一次，一般而言，以 SV30%为好；污泥指数-在标准活性污泥法
9、里，以 SVI50150 为理想，达到 200 以上则认为污泥可能膨胀；曝气池混合液悬浮固体浓度 MLSS 或 MLVSS-标准活性污泥法中，通常MLSS15002000mg/L 。生物相的显微镜观察-好的活性污泥在显微镜下看不到或很少看到分散在水中的细菌，看到的是一团团结构紧密的污泥块；不太好的活性污泥，在显微镜下可以看到丝状菌，亦可看到一团团污泥块；很差的活性话泥，则丝状菌很多；鞭毛虫和游动型纤毛虫只能在有大量细菌时才出现；固着型纤毛虫( 如钟虫)，存在于有机物很少，BOD5 在 510mgL 左右的废水中；轮虫在水质十分稳定、溶解氧充分时才出现。(2)反映污泥营养的项目属于污泥营养的测定
10、项目有：BOD5；出水氨氮( 至少 1mgL) ；出水磷(至少 1mgL) ；溶解氧( 不低于 l2mg L)；二沉池出水 DO 不低于 0.5mgL。(3)反映污泥环境条件及处理效果的项目水温、 pH 值、生化需氧量。化学需氧量、有毒物质。调试过程中遇到的问题及解决方法 污泥膨胀一般体现在两个方面：一是好氧池内的污泥负荷较低，丝状菌的比表面积比菌胶团大，在营养料受到限制和控制的状态下，比表面积大的丝状菌在取得底物的能力方面要比菌胶团微生物强，导致污泥膨胀。解决办法：适当增加进水量、减少好氧池内的污泥量、向好氧池内补加碳、氮、磷。二是好氧池内的污泥负荷较高，很容易造成好氧池缺氧，在缺氧的条件下
11、，有利于丝状菌的优势生长，导致污泥膨胀。解决办法：增加好氧池的污泥浓度、曝气量，适当减少进水量。 沉淀池出现大块污泥上浮，上浮污泥带有淡铁锈色、不臭并附有小气泡，经分析为污泥反硝化所致。解决办法：加大回流比、缩短泥龄、增加污泥负荷、多排泥。在污水生物处理系统中，一种有机物能否得到降解以及降解率高低取决于系统内是否存在相应的能够降解该有机物的微生物及其数量。而系统中相应微生物的存在与否及数量取决于系统的固体停留时间(泥 c)及微生物的比生长速率 i。如果处理系统的 c/i1，则该有机物在处理系统中得不到降解。c/i 越大，该有机物的降解率越高。在污水处理系统的进水中存在多种有机物，其对应的降解微
12、生物的比生长速率和降解速率也不同。长泥龄的延时曝气系统正是利用上述原理，使活性污泥微生物生态系统具有生物种类多、稳定性好的特点，强化慢速和难生物降解有机物的去除，从而提高 COD 和色度的去除率。通过往曝气池中投加铝盐、铁盐或粉末活性炭的方法可提高曝气池对有机物特别是对难降解有机物的去除率。其原理一是絮凝作用，既提高曝气池的污泥浓度和生物滞留性能，又提高了生物种群的多样性；二是吸附作用，直接吸附部分难降解有机物。但对投加铁盐来说，除絮凝作用外，还有增强污泥活性的作用(能提高污泥中的微生物对有机物的降解速率)以及可能转化部分难降解有机物的作用。试验结果表明，生物铁法用于处理难生物降解的印染废水，
13、有机物去除率高于普通活性污泥法，COD 去除率提高 10%15%，并且因其 MLSS 高而具有良好的抗冲击负荷能力，其剩余污泥沉降性能好、含水率低、便于处理。从经济和处理效果上考虑，投加铁盐的生物铁法是首选。微生物的共代谢作用是近几年的最新研究成果，当存在或加入易降解物后，难降解的有机物可与易降解物构成微生物的共代谢关系，从而提高脱色和有机物去除率。投加比例适当时，像活性黑 KBR 这种典型的生物难降解染料脱色的时间可缩短一半。共代谢的结果甚至可将部分难降解物在厌氧时也彻底分解。慢速和快速生物降解有机物的水解酸化(发酵) 过程有助于形成难降解有机物转化与水解所需的厌氧还原性环境，可提供剩余还原
14、力(NADH+H+)和电子，使芳香族化合物为代表的难降解有机物的可生物处理性得到明显改善，这也是厌氧水解( 酸化)能够改善污水可生物处理性的本质原因之一。在实际应用上的另一个重要问题是尽量提高反应器中活性生物浓度、加长污泥泥龄和改善微生物的滞留能力，厌氧活性污泥与生物膜两种生物处理法的结合 可较好地完成这一作用在设计中，还设置回流设施，将好氧段的一部分剩余污泥送到厌氧区，增加厌氧区易生物降解有机物的产生能力，以进一步促进厌氧区的生物共代谢作用和厌氧还原作用。在二段好氧池中，增加生物铁法作为备用(投加硫酸亚铁或氢氧化铁)，起增强微生物滞留能力和处理效果的作用。当进水水质发生变化，或污水处理厂所承
15、担的污染负荷高于设计负荷时，在不需改动原有设计的基础上，向好氧池中投加铁盐。由于铁盐对活性污泥的絮凝和催化作用，可提高有机物特别是难降解有机物的色度去除率。活性污泥法是目前城市污水处理厂应用最为广泛的生物处理方法之一。据报道，采用活性污泥法的污水处理厂普遍存在泡沫问题，使得污水处理厂的操作、运行和控制都产生了一定的困难，严重影响了出水水质。对澳大利亚昆士兰州的调查显示，50 个采用活性污泥法的污水处理厂中有 46 个受到不同程度的泡沫问题的影响 1；美国 108 家采用活性污泥法的污水处理厂中有 56%受到泡沫问题的困扰 2。法国的调查显示，6 013 个污水处理厂中有 20%受到泡沫问题的长
16、期影响，而采用延时曝气方式的污水厂中更是有 87%受到泡沫问题影响 3。据不完全统计，在我国采用活性污泥法的城市污水处理厂中有近 50%出现过不同程度的泡沫问题 4。泡沫问题已成为近年来活性污泥法运行操作中较为突出的问题。采用活性污泥法处理污水过程中，在曝气池与二沉池内出现的泡沫问题很早就引起人们的关注。早在 1969 年，Anon 就对活性污泥法处理过程中的生物泡沫进行了报道 5。近 30 年来，关于好氧生物处理过程中的泡沫形成问题有大量的报道。多数研究者认为，当污泥中微丝菌和诺卡氏菌大量存在时会形成稳定的泡沫 68 。然而，对于为何污泥中微丝菌和诺卡氏菌会占优势以及这些菌种是如何形成稳定的
17、泡沫等问题至今仍存在着一定的争议 9。另外，目前关于活性污泥法处理污水过程中泡沫问题的研究主要集中于曝气池与二沉池泡沫上，对污泥厌氧消化池中发生的泡沫问题的研究则相对较少。本文讨论了活性污泥过程中泡沫的产生原因、引起生物泡沫的微生物、发泡影响因素、泡沫的危害及常用的泡沫控制方法，同时也对污泥消化过程中的厌氧泡沫作了一定的介绍。1 活性污泥工艺中泡沫的产生 选择性浮选理论能较好地对活性污泥过程中的发泡现象进行解释 10。曝气系统的连续运行使得曝气池内气液两相得以充分的接触，在液相中产生大量的气泡。进水中带入的或者微生物自身所产生的生物表面活性剂的存在能降低液体的表面张力，使得气泡具有一定的弹性而
18、不易破灭。另外，气泡上升过程中还会对液体中的固体颗粒进行浮选，在这过程中一些具有疏水表面的固体颗粒就会在气泡间产生架桥作用，减小各个原本分散的气泡间的距离，从而这些固体颗粒就会与气泡结合，产生更为稳定的泡沫。活性污泥法过程中产生的泡沫可以分成如下 4 种形式 11：（1）启动泡沫。活性污泥法运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。泡沫呈白色且质轻，且稳定性较差。随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。（2）反硝化泡沫。活性污泥处理系统以低负荷串运转时，在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用而产生氮气，氮气的释放在一定程度上减小污泥密度并带动部
19、分污泥上浮，从而出现泡沫现象，这样产生的悬浮泡沫通常不是很稳定。（3）表面活性剂泡沫。能生物降解的洗涤剂的大量使用，或胶体有机质以及各烃类的大量流入都易于引起处理池表面产生泡沫。如果这种进水偶尔存在，发泡过程仅在短时内造成影响；若持续存在，长时间地运行会发展成稳定的生物泡沫。（4）生物泡沫。由于活性污泥中某些微生物的异常生长，曝气过程中气泡会通过选择性浮选与微生物机体结合生成稳定的泡沫。这种现象可用压缩为 3种组分的系统来描述：微生物十气泡十絮粒稳定的生物泡沫。生物泡沫粘度大，呈褐色、稳定性强，悬浮颗粒可达 50 g/L，泡沫层相对密度大约是 0.7，一般情况下很难将其吹走。对于活性污泥法运行
20、过程中的泡沫问题，过去主要归因于进水中表面活性物质的大量存在。但是近代大量研究表明，曝气过程产生的泡沫，主要是由于污泥中一些微生物的过度增殖而产生的生物泡沫。近年来，对活性污泥过程中泡沫问题的研究也都主要集中于生物泡沫的产生与控制等方面。2 活性污泥法中的发泡微生物2.1 发泡微生物的类群生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的种类和生长情况有关。很多研究表明，活性污泥中含分枝菌酸放线菌(mycolata)的生长和积聚会造成生物泡沫12，因为含分枝菌酸放线菌的细胞壁中所含的长链枝状的分枝菌酸构成了细胞表面疏水性（CSH），而 CSH 正是泡沫形成的选择性浮选的必要条件 13。另有报道认为，微丝菌
21、（Microthrix parvicella）的存在同样也会引起生物泡沫 14。由于对微生物分类差异性认识的不足以及检测手段的限制，对于活性污泥过程中的生物泡沫究竟是由哪些微生物引起的问题至今还没有统一的报道。普遍认同的与生物泡沫有关的菌属主要有：（1）放线菌。包括： Nocardia amarne，革兰氏阳性，枝状菌丝；Nocardia pinesis，革兰氏阳性，松枝状； Rhodococcus sp.，革兰氏阳性，枝状菌丝。（2）丝状菌。包括： Microthrix parvicella，革兰氏阳性，丝状、无鞘无分枝；EikelbMm type 0675，革兰氏阳性，有鞘无分枝；Eike
22、lboom type 0092，革兰氏阴性，无鞘无分枝。在上述菌种中，最常见的是 Nocardia amarne 和 Microthrix parvicella。另外，放线菌中的 Nocardia asteroide、Mycobacterium sp.、Oerskovia sp.、Gordona sp.及丝状菌中的 Eikelboom Type 1851、0581、0803 、0041、0914 和 Nostocoidia limicola 等微生物，虽然它们在曝气池中的浓度一般不足以产生生物泡沫，但是在稳定的泡沫中经常发现有它们的存在 15。不同地区产生生物泡沫的微生物类群和数量会有所差别。
23、有报道表明，在比较温暖的气候条件下，Nocardia amarne 是主要的发泡微生物 16。根据澳大利亚维多利亚、新南威尔士及昆士兰地区污水厂泡沫问题的调查显示，Nocardia amarne、Nocardia pinesis 和Microthrix parvicella 是该地区最常见的发泡微生物 1。而在欧洲的城市污水处理厂，生物泡沫问题主要是由于 Microthrix parvicella 和 Rhodococcus sp.引起的17。2.2 微生物发泡阈值浓度活性污泥中发泡微生物的浓度必须达到一定的阈值水平以上才能引起生物泡沫 18。分子水平生物检测技术的提高为确定微生物发泡阈值浓度
24、问题提供了技术支持。现在，相关 rRNA 水平的定量化技术及定量化荧光原位杂交（FISH ）技术等检测手段都能用来确定活性污泥中发泡微生物的生物量 19。Cha 等通过细丝交叉点计数法确定过活性污泥中诺卡氏菌的发泡阈值为 110 6 n/g VSS20； Davenport 等通过定量化 FISH 技术确定了含分枝菌酸放线菌的发泡阈值为 210 6 n/mL21；Francis 等进一步对细菌形成生物泡沫与形成稳定的生物泡沫进行了区分，通过试验分别测定了发泡阈值及稳定发泡阈值。通过以SSU rRNA 为目标的杂交探针检测技术，发现在批式试验中 Gordonia（以前称作 Nocardia）的发
25、泡阈值和稳定发泡阈值分别为 210 8 m/mL 和 110 9 m/mL16。3 影响生物泡沫形成的因素3.1 温度与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度，当环境或水温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。一般认为，温度较高时生物泡沫主要由放线菌引起，而温度较低时主要由 Microthrix parvicella 等丝状菌引起。Lechevalier 认为，只有在温度高于 14 时，放线菌才会引起生物泡沫，同时他还特别提到，Nocardia amarne 的生长温度范围为 2337 。Knoop 等的研究表明， Microthrix parvicella 更适宜在1215 的较低温度
26、下生长，超过 20 就不会发生增殖 22。3.2 pH11, 23有研究表明，Nocardia 和 Rhodococcus 菌种的最佳 pH 为 7.08.5，当 pH从 7.0 下降到 5.05.6 时，能有效地减少泡沫的形成。另外，Nocardia amarne的生长对 pH 极为敏感，最适宜的 pH 为 7.8，当 pH 为 5.0 时，能有效控制其生长；Microthrix parvicella 最适宜 pH 为 7.78.0。3.3 溶解氧Nocardia 是好氧菌，在缺氧或厌氧条件下不易生长，但也不死亡。Microthrix parvicella 却能忍受缺氧状态 15。也有报道认
27、为，较低的曝气池溶解氧浓度是丝状微生物开始增殖的有利因素 17。3.4 污泥停留时间由于产生泡沫的微生物普遍存在生长速率较低、生长周期长(见表 1)的特点，所以污泥停留时间长有利于微生物的生长。因此，采用延时曝气方式的活性污泥法更易产生泡沫现象。另外，一旦泡沫形成，泡沫层的生物停留时间就会独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。表 1 常见发泡微生物的生长周期 11菌 类 生长周期/dRhodococcus sp. 24Nocardia amarne 47Microthrix parvicella 610Nocardia pinesis 10213.5 污泥负荷研究表明，在较高的
28、F/M 下，Nocardia 在放线菌中所占的数量会上升约6，几乎在放线菌中占绝对优势，并且泡沫也迅速出现。其他放线菌如果其微环境中底物浓度很高（如为液相中的 100 倍以上）也会大量增殖并产生泡沫。而 Microthrix parvicella 却比较适合在较低的污泥负荷下生长，有报道表明其最佳污泥负荷0.1 kg/（kgd） 22。3.6 底物种类底物的种类与泡沫的产生有很大关系。由于大多数发泡微生物具有疏水性，因此疏水性底物更易被这些微生物利用而引发泡沫问题 23。大量研究表明，进水中存在高水平可乳化的脂肪类物质如油或者油脂时极易引起泡沫问题 24。脂肪酸被认为是 Nocardia am
29、arne的唯一碳源，因此当进水中有脂肪酸存在时，发泡机率就会大大增加 25，而Rhodococcus sp.更适宜以 C12-C17 的烷烃作为底物 26。以橄榄油或者吐温 80 等疏水性物质作为底物时， Nocardia pinesis 生长更快 27。跟放线菌不同，Microthrix parvicella 具有很高的营养需求，喜欢长链脂肪酸如油酸作为其碳源，因此在含有高负荷脂、油和皂类的情况下，有优先繁殖 Microthrix parvicella 的危险 28。3.7 曝气方式不同曝气方式所产生的气泡不同，而微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生物泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域
30、 11。3.8 其他运行条件曝气池中离心循环泵产生的机械应力会损坏密实的活性污泥絮状体，从破损的细胞中释放出来的表面活性蛋白质、类脂化合韧的增多，能导致放线菌、丝状菌的增殖，产生大量泡沫 29。4 厌氧泡沫大量研究表明，泡沫问题不仅发生在曝气池和二沉池中，污泥消化池运行过程中也经常会遇到泡沫问题。一般认为，污泥消化池中的泡沫问题主要是由如下 3 点原因造成的：（1）由于产甲烷阶段是厌氧消化的速度限制步骤，当消化过程超负荷运转时就会因过程失去平衡而造成挥发性脂肪酸（VFA）特别是乙酸的积累；（2）污泥中疏水物质的存在；（3）污泥中含有发泡微生物 30。Krishna 等认为，污泥中诺卡氏菌的存在
31、、消化池的鼓气混合、过度的气体再流通、高污泥负荷、不当的污泥负荷控制以及污泥中有机物含量过高都会引起消化过程中的泡沫问题 31； Wanner 认为，厌氧消化过程中的生物泡沫同样是由于具有疏水性细胞壁的 Nocardia 以及 Microthrix parvicella 等微生物与过程中产生的气泡结合上升至表面积累积而产生的 32。5 泡沫的危害活性污泥过程中出现的泡沫会产生如下问题 17：（1）刮风时泡沫飞扬会给人不良的美观感受；（ 2）污染池壁和过道，会引起一系列安全问题；（3）妨碍刮渣系统的正常运行；（4）在寒冷的冬天会因结冰而影响机械装置的正常运行；（ 5）影响曝气系统（特别是机械曝气
32、）的充氧效率；（6）增加出水的BOD 和 SS，影响出水水质；（7）气味问题。另外，在厌氧消化池中产生的泡沫也会导致一系列的运行问题，降低消化池的效率并降低气体产量。6 活性污泥过程中泡沫问题的控制近年来，活性污泥过程中泡沫问题的控制技术得到了较大的发展，但是这些技术大都有较强的针对性，在使用时应根据现场的实际情况加以选择。6.1 降低污泥停留时间大量研究表明，降低曝气池的污泥停留时间，能有效控制活性污泥过程中的生物泡沫。降低污泥停留时间，实质上是种生物筛选策略，即利用发泡微生物平均世代时间较长的特点，抑制发泡微生物在曝气池中的过度增殖或将其排除出去，达到控制生物泡沫的目的。有文献报道，只要将
33、泥龄控制在 9 d 以下，就能将曝气池中的 Nocardia 消除 33。但降低泥龄也有许多不适用的方面：当曝气池中需要有硝化作用发生时，则需要相对较长的污泥停留时间，与采用此法是个矛盾；另外，Microthrix parvicella 和其他一些丝状菌的生长受泥龄变化的影响相对较小，如果生物泡沫主要由这些微生物引起，采用此法效果不大 17。6.2 降低曝气池空气输入率降低曝气池的空气输入率，能在一定程度上控制生物泡沫的发展。一方面，降低空气输入率相应减少了曝气池中微气泡生成量，有效降低曝气池中选择性浮选强度，而选择性浮选恰是活性污泥过程中泡沫产生的重要原因；另外，降低空气输入率能降低曝气池中
34、的溶解氧浓度，抑制 Nocardia 等菌属的过度增殖34。但是，随着空气输入率的降低，曝气池中的硝化作用会受到抑制，出水浊度也会相应有所提高，这是采用此法控制泡沫问题时需要考虑的地方 33。6.3 曝气池前增设生物选择器生物选择器是个混合池，使进入曝气池的污水先与回流活性污泥充分混合，在好氧、厌氧或缺氧的条件下停留一段时间，抑制发泡微生物的过度增殖，选择性发展其他微生物 34。在厌氧或缺氧生物选择器中，建立高 F/M、低 DO 或厌氧的条件，使兼性的絮凝体形成菌吸附并贮存水中大部分可溶有机物，通过夺去一部分发泡微生物赖以生存的营养源的方式对发泡微生物进行控制。好氧生物选择器也以控制某些发泡微
35、生物的生长为最终目的，所不同的是，它所创造的是个好氧的环境。Paolo 等在研究中用污泥负荷为 11 kgBOD5/（kgMLSS d）、平均接触时间为 18 min 的缺氧生物选择器有效控制了回流污泥中的 Nocardia，但该选择器对 Microthrix parvicella 则无明显效果；当采用污泥负荷为 24 kgBOD5/（kgMLSS d）、平均接触时间为 14 min 的好氧生物选择器时则能对 Microthrix parvicella 有较好的控制作用 35。6.4 选择性泡沫浮选或淘汰（SFW）通过对发泡污泥进行连续选择性浮选，处理并淘汰泡沫后，生物相中的发泡微生物会大大减
36、少。Pretorius 等通过研究发现，对发泡污泥选择性浮选 4 h后，其中 95%的发泡微生物得到了去除 10。6.5 回流厌氧消化池上清液由于消化池上清液对 Nocardia amarne 有毒性，因此可以通过向曝气池引入消化池上清液来控制生物泡沫。需要注意的是，由于上清液 COD 和 NH3-N 浓度极高，因此把上清液引入曝气池后可能会恶化最终出水水质 17。6.6 其他控制方法除了上述方法之外，向泡沫喷水、加强上部搅拌、添加化学药剂(如H2O2、O 3 和聚合铝盐等)、投加特别微生物（如肾形虫）、对回流污泥进行氯化以杀伤放线菌及降低污水 pH 等方法都能对泡沫起一定的控制作用，在运用时
37、可根据实际情况加以选择。6.7 厌氧泡沫的控制对于污泥厌氧消化池中的泡沫问题，可以采用如下方法进行控制：降低污泥龄、在消化池顶部安装搅拌器、投加消泡剂（如聚合铝盐）及对污泥进行加热与处理（70 、5 min）。7 问题与展望对于活性污泥过程中的泡沫问题，目前已经展开了大量的研究并且也取得了一定的成果。但是活性污泥法中产生泡沫的机理及其影响因素都较为复杂，并且还经常会与污泥膨胀等其他异常情况同时出现，在对其控制上还缺乏广泛有效的手段，很多方面还有待于进一步的研究。（1）明确活性污泥过程中的泡沫产生机理。选择性浮选可以较好地解释活性污泥过程中泡沫的产生，因此可以对其进一步展开研究，对选择性浮选过程
38、中的微气泡大小、絮体颗粒大小以及 CIH 等因素进行量化考察，明确这些指标在发泡过程中所起的作用。（2）采用现代先进的生物检测技术确定不同情况下发泡微生物的种类，较准确地判断发泡原因，以便能使用具有针对性的措施控制泡沫的产生。（3）运用数学模型把发泡微生物种类、浓度及各种发泡影响因素与发泡情况有机地联系起来，争取运用数学模型来有效预测、判断活性污泥过程中的发泡状况。（在活性污泥法城镇污水处理设备厂日常运行管理中，常易出现污泥上浮、活性污泥不增长或减少、产生大量泡沫等问题。这些问题的出现往往反映了曝气池的运行出了问题，若得不到及时的解决，将直接影响系统的处理效果，甚至直接导致处理系统的失败。所以
39、，研究解决常见问题的对策，对污水处理厂的日常运行管理至关重要。1 常见问题产生的原因活性污泥法污水处理厂运行管理中可能出现的问题较多，但较常出现的有污泥上浮，活性污泥不增长或减少，曝气池产生大量泡沫这 3 类，其出现的原因又不尽相同。1.1 污泥上浮产生的原因在活性污泥法的二沉池中，比较容易产生污泥沉降性能不好，大部分污泥不沉淀而随水流出，或者成块从池下部浮起而随水漂走，极大地影响了出水的水质。这种现象的产生既有管理上的原因，也有设计考虑不周的原因。从操作管理方面考虑，二沉池污泥上浮的原因主要有 3 种：污泥膨胀、污泥脱氮上浮和污泥腐化。1.1.1 污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率一
40、般在 99%左右。当活性污泥变质时，污泥含水率上升，体积膨胀，不易沉淀，二沉池澄清液减少，此即污泥膨胀。污泥膨胀主要是由于大量丝状细菌（特别是球衣细菌）在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致；也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨胀。与菌胶团相比，丝状菌和真菌生长时需要更多的碳素，而对氮、磷的要求则较低。在对氧的要求方面，菌胶团要求较多的氧（一般至少 0.5mg/L）才能很好地生长；而真菌和丝状菌（如球衣菌）在微氧（低于 0.1mg/L）环境中也能较好地生长。所以，在氧量不足时，菌胶团将减少而丝状菌、真菌则会大量繁殖。对毒物（如氯）的抵抗力，丝状菌不如菌胶团。另外，菌胶团生长适宜的 pH 值范围为
41、68，而真菌则在 pH 值 4.56.5 之间生长良好，所以 pH 值稍低时，菌胶团生长将受到抑制，而真菌的数量则可能大为增加。根据我国某污水厂的运行经验，丝状菌在高温季节宜于生长繁殖，当夏季水温在 75以上时，常发生污泥膨胀；而在水温降低时，膨胀发生的次数减少。因此，废水中碳水化合物较多，溶解氧不足，缺乏氮、磷等营养物，水温高，pH 值较低等都易引起污泥膨胀。同时可以查看中国污水处理工程网更多技术文档。1.1.2 污泥脱氮上浮当曝气时间较长或曝气量较大时，在曝气池中将会发生高度硝化作用而使混合液中含有较多的硝酸盐（尤其当进水中含有较多的氮化物时），此时，二沉池可能发生反硝化而使污泥上浮。有试
42、验表明，若使硝酸盐含量较高的混合液静止沉淀，在开始的 22min90min 内污泥沉降较好，再以后则会发现由于反硝化作用而产生氮气，在污泥中形成小气泡，使污泥比重降低，整块上升，浮至水面。在例行的污泥沉降比试验中，由于只关注污泥 30min 的沉降性能，所以往往忽略污泥中可能发生的反硝化作用。1.1.3 污泥腐化若曝气量过小，污水在二沉池的停留时间较长或二沉池排泥不畅，二沉池可能由于缺氧而腐化，即污泥发生厌氧分解，产生大量气体，最终使污泥上升。此外，除上述操作管理方面的原因外，构筑物设计不合理也会引起污泥上浮。如对曝气和沉淀合建的构筑物，往往会有以下两点原因会导致污泥上浮：一是污泥回流缝太大，
43、沉淀区液体受曝气区搅拌的影响，产生波动，同时大量微气泡从回流缝窜出，携带污泥上升。二是导流室断面太小，气水分离效果较差，影响污泥沉淀。1.2 活性污泥不增长或减少在活性污泥法污水处理厂的运行管理中，有时会发生污泥不增长或减少的现象，其主要原因可能有：第一，污泥由于上浮而随水流出。第二，活性污泥所需养料不足，尤其是进水中的有机物含量少。1.3 泡沫问题在活性污泥法污水处理设备厂的运行管理中，有时会发现曝气池中产生大量泡沫，其主要原因可能是由于进水中含有大量合成洗涤剂或其他气泡物质。泡沫的大量产生，会给污水厂的日常操作管理带来诸如影响操作环境，带走污泥等困难；当采用机械表面曝气时，大量的泡沫还会影
44、响曝气叶轮的充氧能力。2 常见问题的技术对策克服上述问题，首先必须加强操作管理，力求严格规范操作，科学管理，尽可能做到预防措施到位，避免问题的出现；在此基础上还要做到当出现问题后，立即分析原因，及时正确地加以解决，避免对污水厂的正常生产造成损失。2.1 控制污泥上浮的技术对策2.1.1 污泥膨胀预防丝状菌性污泥膨胀可采取以下一些措施：一是结合进水浓度和处理效果，变更曝气量，使有机物和曝气量维持适当的比例。二是严格控制排泥量和排泥时间。抑制丝状菌性污泥膨胀可采取以下一些措施：一是加强曝气，使废水中保持足够的溶解氧（一般不少于 1mg/L2mg/L）。二是若进水中含有工业废水，则可能引起 C/N
45、比的失调。此时，可根据水质适当投加氮化物或磷化物。三是在回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状菌，加氯量可按干污泥质量的0.3%0.6%投加考虑。四是调整 pH 值。2.1.2 污泥脱氮上浮防止污泥脱氮上浮的措施如下：一是增加污泥回流量或及时排泥，以减少二沉池中的污泥量。二是减少曝气量或缩短曝气时间，以减弱硝化作用。三是减少二沉池进水量，以减少二沉池的污泥量。2.2 活性污泥不增长或减少的解决办法解决活性污泥不增长或减少有以下 3 种办法：第一，提高污泥沉淀效率，防止污泥随水流出。第二，加大进水量或投加营养物。第三，若营养物少，则可减少曝气量，否则将可能引起污泥的“过氧化”；若营养物多，则可加大
46、曝气量，使活性污泥快速增长。2.3 控制泡沫的措施控制泡沫问题可采取如下措施：第一，用自来水或处理后的出水喷洒曝气池水面。此法效果较好，价格低廉又易于操作，被广泛采用。但采用自来水时，浪费水资源，采用处理后出水时，影响操作环境。第二，投加消泡剂，如柴油、煤油等。此法效果也较好，可采用废机油等，价格低廉，但投量较多时将污染水体。从节约油量、减少油类物质进入水体造成污染的角度考虑，应慎用此法。第三，增加曝气池中活性污泥的浓度。此法是控制泡沫大量产生的最有效的治本之法，但在实际运行中可能没有足够的回流污泥以加大曝气池的污泥浓度。3 结语在活性污泥法城镇污水处理设备厂的日常运行管理中，由于水质、水量水
47、温的随时变化以及微生物生长繁殖条件的变化，再加上操作不当或设计本身存在缺陷，都可能引起诸如污泥上浮、活性污泥不增长或减少、气池中产生大量泡沫等问题，这些问题的出现将直接影响污水处理厂的正常运行，严重时将导致污水处理厂的处理效果下降，出水水质变差以至于出水不达标，使污水处理厂的运行失败。所以，在日常运行管理中，应严格规范管理，例行检测需要测定的项目，加强预防，避免问题的出现。当问题出现后，应及时分析原因，及早正确而彻底地排除，以免造成更大的损失。1.1.3 污泥腐化若曝气量过小，污水在二沉池的停留时间较长或二沉池排泥不畅，二沉池可能由于缺氧而腐化，即污泥发生厌氧分解，产生大量气体，最终使污泥上升
48、。此外，除上述操作管理方面的原因外，构筑物设计不合理也会引起污泥上浮。如对曝气和沉淀合建的构筑物，往往会有以下两点原因会导致污泥上浮：一是污泥回流缝太大，沉淀区液体受曝气区搅拌的影响，产生波动，同时大量微气泡从回流缝窜出，携带污泥上升。二是导流室断面太小，气水分离效果较差，影响污泥沉淀。1.2 活性污泥不增长或减少在活性污泥法污水处理厂的运行管理中，有时会发生污泥不增长或减少的现象，其主要原因可能有：第一，污泥由于上浮而随水流出。第二，活性污泥所需养料不足，尤其是进水中的有机物含量少。1.3 泡沫问题在活性污泥法污水处理厂的运行管理中，有时会发现曝气池中产生大量泡沫，其主要原因可能是由于进水中
49、含有大量合成洗涤剂或其他气泡物质。泡沫的大量产生，会给污水厂的日常操作管理带来诸如影响操作环境，带走污泥等困难；当采用机械表面曝气时，大量的泡沫还会影响曝气叶轮的充氧能力。2 常见问题的技术对策克服上述问题，首先必须加强操作管理，力求严格规范操作，科学管理，尽可能做到预防措施到位，避免问题的出现；在此基础上还要做到当出现问题后，立即分析原因，及时正确地加以解决，避免对污水厂的正常生产造成损失。2.1 控制污泥上浮的技术对策2.1.1 污泥膨胀预防丝状菌性污泥膨胀可采取以下一些措施：一是结合进水浓度和处理效果，变更曝气量，使有机物和曝气量维持适当的比例。二是严格控制排泥量和排泥时间。抑制丝状菌性污泥膨胀可采取以下一些措施：一是加强曝气，使废水中保持足够的溶解氧（一般不少于 1mg/L2mg/L）。二是若进水中含有工业废水，则可能引起 C/N 比的失调。此时，可根据水质适当投加氮化物或磷化物。三是在回流污泥中投加漂白粉或液氯以消除丝状菌，加氯量可按干污泥质
