活性污泥系统运行状况与培训.doc

污水处理职工培训教材1第一部分废水生物处理系统运行状况的评价好氧生化处理是由活性污泥中的微生物在有氧存在的条件下将废水中的有机污染物氧化分解转化成CO2NH4NNOXNPO43SO42等后随出水排放的过程活性污泥中的微生物是凝聚吸附氧化分解废水中有机物的主力军提高处理系统的效率都与改善污泥性状提高污泥微生物的活性有关因此必须经常检查与观察活性污泥中微生物的组成与活动状况如污泥的沉降性能差将影响二沉池中泥水分离的效率而运行中的异常情况如工业废水中有毒成分的突增进水pH值突变污泥负荷突变溶解氧异常等也首先会影响到污泥中微生物的种类数量和活性同常规的化学测定一样对活性污泥的观察可得知曝气系统的运行状况在发现异常现象时可及时追查进水或管理中的问题清除隐患保证处理设施的正常高效运行活性污泥外观呈棉絮状亦称为絮粒或绒粒正常的活性污泥沉降性能良好在显微镜下可发现每个絮粒是由成千上万个细菌少量微型动物及部分无机杂质组成有时污泥中还可出现真菌藻类等生物我们可定期对生物处理系统巡视考查曝气池沉淀池运行的情况运用各种手段和方法了解活性污泥和生物膜的性能借助显微镜观察活性污泥的结构和生物种群的组成此外还可通过对水质的化学测定来了解废水生物处理系统的运行状况在系统正常运行时应保持合适的运行参数和操作管理条件使之长期达标运行在发现异常现象时应找出症结所在及时加以调整使之早日恢复1巡回检查操作管理人员每班需数次定时登上处理装置观察了解系统运行的状况即为巡视其主要观察内容如下1色嗅正常运行的城市污水厂及无发色物质的工业废水处理系统活性污泥一般是黄褐色在曝气池溶解氧不足时厌氧微生物会相应滋生含硫有机物在厌氧时分解释放出H2S污泥发黑发臭当曝气池溶解氧过高或进水过淡负荷过低时污泥中微生物可因缺乏营养而自身氧化污泥色泽转淡良好的新鲜活性污泥略带有泥土味污水处理基础知识22二沉池观察与污泥性状活性污泥性状的好坏可从二沉池及后面述及的曝气池的运行状况中显示出来因此管理中应加强对现场的巡视定时对活性污泥处理系统进行观察二沉池的液面状态与整个系统的运行正常与否有密切关系在巡视二沉池时应注意观察二沉池液面的高低上清液透明程度及漂泥的有无漂泥泥粒的大小等上清液清澈透明说明运行正常污泥性状良好上清液混浊说明负荷过高污泥对有机物氧化分解不彻底泥面上升SVI高说明污泥膨胀污泥沉降性差污泥成层上浮说明污泥中毒大块污泥上浮说明沉淀池局部厌氧导致该处污泥腐败细小污泥漂泥说明水温过高CN不适营养不足等原因导致污泥解絮3曝气池观察与污泥性状在巡视曝气池时应注意观察曝气池液面翻腾情况曝气池中间若见有成团气泡上升即表示液面下曝气管道或气孔有堵塞应予以清洁或更换若液面翻腾不均匀说明有死角尤应注意四角有无积泥此外还应注意气泡的性状气泡量的多少在污泥负荷适当运行正常时泡沫量较少泡沫外观呈新鲜的乳白色泡沫污泥负荷过高本质变化时泡沫量往往增多如污泥泥龄过短或废水中含多量洗涤剂时即会出现大量泡沫2泡沫的色泽泡沫呈白色且泡沫量增多说明水中洗涤剂量较多泡沫呈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出现其他颜色时则往往表示是吸附了废水中染料等类发色物质的结果气泡的粘性用手沾一些气泡检查是否容易破碎在负荷过高有机物分解不完全时气泡较粘不易破碎2污泥性状在废水生物处理中我们除了要求活性污泥及生物膜有很强的活性具有很强的氧化分解有机物的能力外还要求具有良好的沉降凝聚性能以使它在二沉池中能很快和彻底地进行泥污泥水出水分离我们可通过下述方法来判断污泥的这一性状l污泥沉降体积SV30SV30是指曝气池混合液静止沉降30分钟后污水处理职工培训教材3污泥所占的体积它是测定污泥沉降性能最为简便的方法SV30的体积越小污泥沉降性能越好城市污水厂SV30常在15一30左右SV30应采用1000ml量筒来测定也有的用100ml量筒因其直径较小对污泥的沉降有阻滞效应SV30值将偏高有的学者建议采用SV5即5min的污泥沉降体积来判断污泥的沉降性能因在5min时沉降性能不同的污泥其体积差异最大且可节省测定时间有条件的还可测定污泥的成层沉降速率ZSV污泥在每小时数转的缓慢搅拌下沉淀然后测定污泥界面沉降的速率这一测定能准确地反映污泥在二沉池中沉降的实际状况据报道SV30值与污泥浓度污泥絮体颗粒大小污泥絮粒性状等因素有关对同一类污泥其浓度越高SV30值也越大有时我们发现二沉池污泥泥面偏高又未见其他异常现象这很可能是污泥增长速率较高而排放剩余污泥量较少造成污泥浓度过高所致絮体颗粒大小对污泥沉降体积的影响见图从图中可见絮粒大小不一的三种污泥最初沉降速率差异较大絮粒大的污泥沉降较快絮粒小的污泥a沉降慢但三者最终SV30相似这是因为在污泥沉降过程中絮粒不断地凝聚和压缩小颗粒污泥互相碰撞凝聚成大颗粒污泥最终压缩相连成大的绒团成层下降因此对其他性状及条件相同但絮粒大小不一的污泥其最终沉降体积应趋于相同按污泥絮粒平均直径的大小将污泥分成三个等级大粒污泥絮粒平均直径大于500m中粒污泥絮粒平均直径在150500m之间小粒污泥絮粒平均直径小于150m在进行污泥沉降试验时有时会发现污泥沉降界面不清的现象这是因为污泥中絮粒大小差异悬殊所致大絮粒迅速下降细小絮粒沉降慢形成一个非连续层这种情况在污泥短期缺乏营养或由于污泥中毒而造成部分解絮时尤为明显污泥絮粒性状是指污泥絮粒的形状结构紧密度及污泥中丝状菌的数量絮粒中的细菌排列紧密絮粒边缘与外部悬液界限清晰的称为紧密的絮粒边缘界线不清的称为疏松的絮粒在实践中大量观察到圆形封闭紧密的絮粒相互间污水处理基础知识4易于凝聚和压缩其沉降性能良好反之则沉降性能差丝状细菌数量与污泥沉降性能的关系早为国内外学者所重视判断污泥中丝状菌数量的多少有两种方法其一是将污泥稀释涂片染色后在显微镜下用目测尺测量其总长度此法较麻烦技术要求高但较为精确其二是在显微镜下观察目视评价我们采用后一种方法根据活性污泥中丝状细菌与菌胶团细菌的比例将丝状菌的数量分成五个等级0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细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大量观察业已证实污泥中丝状菌数量越多其沉降性能越差这与丝状细菌比表面积大这一物理性状有关上述04545士级丝状细菌的活性污泥可在二沉池中形成一层致密的网状污泥层粘附沉降速率较慢的细小泥粒共同形成较大的絮粒一起下沉故出水清澈悬浮固体极少当丝状菌达级以上时大量丝状菌从絮粒中到处伸展往往组成刺毛球状的活性污泥骨架这些伸向絮粒外部的无数触手阻碍了絮粒间的压缩使污泥SV值升高严重时SV30接近100最终导致污泥膨胀使污泥在二沉池大量流失因此在管理中当发现污泥中丝状菌达4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克服此外丝状细菌的形态对沉降亦有一定的影响长而直的丝状菌对污泥沉降压缩的阻力更大污泥更难于沉降2污泥体积指数SVISVI系指曝气池中活性污泥混合液经30min沉降后lg污泥所占的污泥层体积以毫升计在SVI的概念中排除了污泥浓度对沉降体积的影响反映了活性污泥的松散程度是判断污泥沉降浓缩性能的一个常用参数一般认为SVI小于100150mlgMLSS时污泥沉降良好SVI大于200mlgMLSS时污泥膨胀沉降性能差污泥絮粒的大小与污泥的性状能影响SVI值其关系与SV30相似图615示丝状菌数量对SVI值的影响此外污泥负荷FM对SVI也往往有较大的影响Pipes在综合了32家城市污水厂94组运行数据后发现FM对SVI的影响污水处理职工培训教材5如图616所示MCkinny及Mulder认为活性污泥以絮状胶团形式存在是微生物在低营养条件下所表现的一种特性图616中污泥负荷在0204kgBODkgMLSSd的范围内正符合这一营养条件此时所有样品的SVI均较低在污泥负荷过高时微生物营养丰富使游离细菌生长良好絮凝的菌胶团细菌也趋于解絮成单个游离菌以增大同周围环境的接触表面结果使污泥结构松散絮粒变小沉降性能差图64中FM05时在有的处理系统中SVI值迅速上升在FM过低时微生物营养条件差可因两种情况出现SVI值上升其一是丝状菌过多造成污泥结构松散沉降性能差在污泥中两大类细菌的竞争过程中比表面积大耐低营养的丝状菌生长速率可高于菌胶团细菌并在污泥中逐渐占优势造成SVI值上升其二是产生微小污泥但与前者不会同时存在根据菌胶团形成机理学说的解释菌胶团细菌由菌体外大量荚膜类胶体基质或纤维素类纤维粘合在一起在污泥FM低时菌胶团细菌体外的多糖类基质可被细菌作为营养利用结果使絮体结构松散絮粒变小SVI值升高3混合液悬浮物浓度MLSS混合液挥发性悬浮物浓度MLVSSMLSS指曝气池中单位体积活性污泥混合液中悬浮物的重量有时也称之为污泥浓度MLSS的大小间接反映了混合液中所含微生物的量除MLSS外有时也以混合液中挥发性悬浮物MLVSS来表示污泥浓度这样可避免污泥中惰性物质的影响更能反映污泥的活性对某一特定的废水和处理系统活性污泥中微生物在悬浮物中所占的比例相对稳定因此可认为用MLSS浓度的方法同用MLVSS浓度的方法具有同样的价值目前不少污水处理厂根据曝气池中混合液的污泥浓度来控制系统的运行若MLSS或MLVSS不断增高表明污泥增长过快排泥量过少在生产实践中适当维持高的污泥浓度可减少曝气时间有利于提高净化效率尤其在处理有毒难以生物降解或负荷变化大的废水时可使系统耐受高的毒物浓度或冲击负荷保证系统正常而稳定地运行但污泥浓度过高时会改变混合液的粘滞度由于扩散阻力的原因氧的吸收率会下降试验表明污泥浓度每增加lgL污泥氧吸收率下降34结果使污泥需氧量增加能耗上升污泥浓度高还会增加二沉池的负担如不能污水处理基础知识6适应将会造成跑泥现象对浓度低的废水污泥浓度高会造成负荷过低使微生物生长不良处理效果反而受到影响4污泥灰分污泥中的各种无机物质属污泥灰分即MLSS与MLVSS的差值其量可占污泥干重的1050如曝气池进水中悬浮杂质较多盐度较高或污泥泥龄较长污泥中灰分所占比例亦较大成形的无机颗粒折光性较强借助显微镜很易找到它的踪迹运行中发现污泥灰分在短期内显著上升时须检查沉砂池及初沉池运行是否正常污泥中灰分的存在有利于改善污泥的沉降性能但它无活性作用数量偏多不利于处理效果的提高且增加了无效的提升回流等能耗5出水悬浮物ESSESS指单位体积出水中悬浮物的重量ESS值的大小是活性污泥系统运行状况及污泥性状的一个重要的指标Pipes在统计了77个城市污水处理厂的运行数据后指出ESS值与出水BOD存在如图617的关系ESS的多少与污泥絮粒大小丝状菌数量等有关此外ESS偏高还同管理上的不善导致污泥性状恶化有关如溶解氧不足进水PH值及有毒物质超标回流污泥过量等当ESS30mgL时表明悬浮物流失过多这时应寻找原因采取对策加以纠正6污泥的可滤性可滤性是指污泥混合液在滤纸上的过滤性能我们发现凡结构紧密沉降性能好的污泥滤速快凡解絮的老化的污泥滤速甚慢7污泥的耗氧速率OUROUR指单位重量的活性污泥在单位时间内的耗氧量其单位为mgO2gMLSSh或mgO2gMLVSShOUR是衡量污泥活性的重要参数OUR的数值同污泥的泥龄及基质的生物氧化难易程度有关活性污泥OUR值的测定在废水生物处理中可用于以下两点控制排放污泥的数量在正常运行时只要废水水量和浓度亦即污泥的负荷无大的变动OUR值亦应稳定若排泥数量过多可导致泥龄过短结果OUR上升我们可据此来控制剩余污泥的合理排放量防止污泥中毒当活性污泥系统中毒物浓度突然增加时污泥的微生物即受抑制OUR迅速下降见图618我们可据此用于系统的自动报警装置8难分离的活性污泥根据对量筒内活性污泥混合液的沉降状态和二沉池的水污水处理职工培训教材7面及出水堰的观察就可以了解到污泥的大致沉降特性对包括膨胀污泥在内的难于沉降的活性污泥可作如下分类膨胀污泥作为活性污泥沉降絮凝的指标可测定污泥体积指数SVI或测定污泥的沉降曲线一般规定污泥体积指数SVI在200mlg以上而且量筒内污泥层的浓度从5gL起变为压密相的污泥称为膨胀污泥如把这种污泥放在量筒内进行沉淀时就会产生明显的泥水界面并在上部形成澄清的处理水所以二沉池设计得合理而且管理得当则可获得比正常活性污泥更好的出水水质这种污泥有两种一种是由丝状菌形成的另一种是由非丝状菌形成的上升污泥在30min沉降试验的测定时间内沉淀良好并进行压缩但此后数小时内又上升的污泥称为上升污泥如用棒搅拌对上升污泥加以破坏立即再次沉淀这种现象是由于已进行硝化作用的污泥混合液进入沉淀池后产生了反硝化作用并在反硝化过程中产生的氮气附着在污泥上而使其上浮所引起的在发生这种现象时只要降低溶解氧的浓度控制硝化过程的发生即可腐化污泥有时候虽然没有发生硝化与反硝化过程但沉淀下去的污泥再次上浮则称为腐化污泥一般这种漂浮现象是经过约10h之后才发生的当然浮上来的污泥还要再沉淀下去这种现象是因为已经沉淀的污泥变成厌氧状态并产生硫化氢二氧化碳和甲烷氢气等气体结果这些气体将污泥推向表层而发生的这时在沉淀池内可以看到黑色的浮渣防止的方法是设计沉淀池时要注意不要有死区万一产生了浮渣时必须设置撇渣板消灭死区改进刮泥机过度曝气污泥所谓过度曝气污泥是由于曝气使细小的气泡粘附于活性污泥絮体上而出现的一种现象这一现象在实验室内很容易再现浮上来的污泥经过几分钟后与气泡分离而再次沉淀下来可是在沉淀池中可能于再次沉淀之前越过出水堰而随出水流失特别是采用机械曝气的情况下很容易产生这种现象脂肪和油会促进这种现象的发生出现这种情况时只要在减弱曝气的同时对流入曝气池的水进行浮渣清除即可浮上污泥浮上污泥是由于活性污泥粒子本身的比重小于水引起的它和上述各种污泥不同经过物理法破坏后也不再沉淀由于这种污泥一旦上浮就立即污水处理基础知识8越过溢流堰而随出水流失所以往往不被发现而且在设计计算时固体物质平衡时容易漏掉有一种处理措施是在二沉池的进口处设置撇渣器捞出浮渣并进行处理可以提高处理效果迄今为止形成这种状态的原因尚不清楚有人认为这是由于匍匐性纤毛虫死骸的堆积以线虫作为食物的节丛孢属或分解轮虫的真菌过度繁殖造成的分散污泥所谓分散污泥是在对数生长期内不形成絮体而是呈分散状态的污泥所以不能称为活性污泥因此也不列入分类对象在这里只是为了和其他污泥相比而提出来的其主要起因是负荷过高导致污泥微生物呈分散生长故解决方法是降低负荷率解絮污泥对混合液进行沉淀时虽然大部分污泥容易沉淀下去但在上清液中仍然有一种能使水浑浊的物质这就是解絮污泥这种现象可以认为是由于毒物的混入温度急剧变化废水PH值突变等的冲击造成的使污泥絮体解絮微细絮体对活性污泥混合液进行沉淀时分散在上清液中的一些肉眼可以看到的小颗粒称为微细絮体当有微细絮体存在时沉淀污泥的污泥体积指数非常小这一类微细絮体有两种一种是由普通污泥颗粒变小形成的具有很高的BOD值另一种是稍带白色的不定形微细颗粒BOD值很低目前还无法解释这种现象也没有解决的措施在15以下的低温强烈搅拌时很容易产生这种现象沉淀时如污泥体积大则这种颗粒进入上清液的比例即减少云雾状污泥这是由于污泥在沉淀池中呈云雾状态而得名这是污泥的一种存在状态是由沉淀池内的水流密度流和污泥搅拌机的搅拌而引起的如果沉淀下去的污泥变成这种状态时则应该降低沉淀池内的污泥面减少进水流量第二部分活性污泥生物相的观察及其对运行状况的指标作用生物相是指活性污泥中微生物的种类数量优势度及其代谢活力等状况的概貌生物相能在一定程度上反映出曝气系统的处理质量及运行状况当环境条件如进水浓度及营养pH值有毒物质溶氧温度等变化时在生物相上也会有所反映我们即可通过活性污泥中微生物的这些变化及时发现异常现象或存在的问题并以此来指导运行管理因此对生物相的观察已日益受到人们的重视污水处理职工培训教材9一般在运行正常的城市污水处理厂的活性污泥中污泥絮粒大边缘清晰结构紧密具有良好的吸附及沉降性能絮粒以菌胶团细菌为骨架穿插生长着一些丝状细菌但其数量远少于菌胶团细菌微型动物中以固着类纤毛虫为主如钟虫盖纤虫累枝虫等还可见到部分楯纤虫在絮粒上爬动偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等在出水水质良好时轮虫生长活跃根据我们多年的实践工作对生物相的观察应注重如下几个方面1活性污泥的结构先取曝气池新鲜活性污泥盛放到100毫升量筒中静置515min后观察在静置条件下污泥的沉降速率沉降后泥水界面是否分明上清液是否清澈透明凡沉降速率快泥水界面清晰上清液中未见细小污泥絮粒悬浮于其中的污泥样品性能较好然后取活性污泥制成压片标本置于显微镜载物台上先用低倍镜观察污泥絮体的大小形状结构紧密程度然后再转换至高倍镜下观察污泥絮粒中菌胶团细菌与丝状细菌的比例絮粒外游离细菌的多寡凡絮粒大圆形封闭状絮粒胶体厚实结构紧密丝状菌数量较少未见游离细菌的污泥沉降及凝聚性能较好2生物活动的状态以钟虫为例可观察其纤毛摆动的快慢体内是否积累有较多的食物胞伸缩泡的大小与收缩以及繁殖的情况等微型动物对溶解氧的适应有一定的极限范围当水中溶解氧过高或过低时能见钟虫头端突出一个空泡俗称头顶气泡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体内积累有未消化颗粒并呈不活跃状态长期下去会引起虫体中毒死亡进水PH值突变时能见钟虫呈不活跃状态纤毛环停止摆动轮虫缩入被甲内此外当环境条件不利于污泥中原生动物生存时一般都能形成胞囊这时原生质浓缩虫体变圆收缩体外围以很厚的被囊以利度过不良条件在出现上述现象时即应查明原因及时采取适当措施活性污泥中经常出现的丝状硫细菌如发硫细菌贝氏硫细菌等对溶氧水平的反应非常敏感当水中溶氧不足时能将水中的H2S氧化为硫并以硫粒的形式积存于体内可用低倍显微镜看到而当溶解氧大于1mgL时体内硫粒可被进一步氧化而消失2H2SO2452S2H2O十能量2S2H2O3O2452SO424H十能量污水处理基础知识10因此通过对硫细菌体内硫粒的观察可以间接地推测水中溶解氧的状况3同一种生物数量增减的情况污泥膨胀往往与丝状细菌和菌胶团细菌的动态变化密切相关我们可根据丝状细菌增长的趋势及时采取必要措施同时观察这些措施的效果在培菌阶段固着型纤毛虫的出现即标志着活性污泥已开始形成出水已显示效果轮虫及飘体虫于培菌后期出现时处理效果往往极为良好但当污泥老化结构松散解絮时细小絮粒能为轮虫提供食料而促使其恶性繁殖数量急剧上升最后污泥被大量吞噬或流失轮虫因缺乏营养而大量死亡4生物种类的变化培菌阶段随着活性污泥的逐渐生成出水由浊变清污泥中生物的种类发生有规律的演替这是培菌过程的正常进程在正常运行阶段若污泥中生物的种类突然发生变化可以推测运行状况亦在发生变化如污泥结构松散转差时常可发现游动纤毛虫大量增加出水混浊处理效果较差时变形虫及鞭毛虫类原生动物的数量会大大增加应当指出工业废水因种类繁多成分各异各厂生物相可能有很大差异生产中应通过长期观察找出本厂废水水质变化同生物相变化之间的相应关系用以指导运行管理据上海石油化工总厂李爱玲等1987年报道在他们厂的石化废水活性污泥系统中根据多年观察找到了以稳态运行时常见的几种微型动物数量的变化来预测处理效果的方法他们发现当活性污泥中累枝虫钟虫楯纤虫裂口虫的数量呈增长趋势时出水水质明显变好出水BOD5值下降出水悬浮物浓度也随之下降而当鞭毛虫出现并逐渐增长时出水中的BOD5与悬浮浓度均上升此外他们还以稳态运行时出现的累枝虫钟虫和楯纤虫这三种主要原生动物消长来预报污泥中毒现象运行资料表明当这三种原生动物部分或全部消失的前一天或消失的过程中进水中的硫化物氰化物甲醛丙烯腈乙醛及异丙醇等有毒有害物质有一种或数种的浓度超过正常时该毒物平均浓度的数倍甚至数十倍同时BOD的去除率也明显下降因此当从生物相观察中发现这三类生物数量下降或消失时应及时从水质中查找原因以采取相应措施避免处理系统的恶化甚至失败Madoni也采用原生动物的组成和数量来指示污水处理运行状态找出了19种原生动物与生化出水的BOD氨氮硝酸盐氮污泥浓度污泥龄污泥容积指数的对照关系结果表明有壳变形虫表壳虫鳞污水处理职工培训教材11壳虫无柄纤毛虫等原生动物数量能够间接反映出水的硝化程度在此基础上提出用污泥的生物指数SBISludgBioticIndex来评价活性污泥中的生物活性并将SBI分为四个等级优810良67中等45和差03活性污泥的SBI定量计算依据为原生动物度原生动物的优势种群原生动物的种类总数和小型鞭毛虫的数量5判断活性污泥性能的指标性生物正如前面各章对各种微生物所作的论述那样原生动物微型后生动物可用显微镜鉴别将成为判断污水处理装置的环境条件和处理水质等好坏的指标性生物特别是原生动物及微型后生动物比较容易鉴别和计数因而在污水厂的运行管理中应将其作为重要的判断项目进行观察须藤曾调查过用活性污泥法接触氧化法及生物转盘等的处理设备处理生活污水的运行情况和生物相并分别在每种方法中选择了认为是最重要的七种微型动物进行比较于表62中所示编制表时曾考虑到微型动物的出现频率出现的个数处理出水水质和污泥的沉降性能等等在延时曝气法中最重要的微型动物是有肋楯纤虫这种生物是属于在活性污泥中出现的纤毛虫中增长速度较小的一种在20下世代周期为14h在轮虫类中则以旋轮虫属和鞍甲轮虫属为重要种属在生物转盘生物膜中则以小口钟虫盖纤虫和旋轮虫属为重要种属活性污泥良好时出现的生物当活性污泥性能良好时出现的生物有钟虫属盖纤虫属有肋楯纤虫属独缩虫属聚缩虫属各种吸管虫属轮虫类寡毛类等固着型种属或者匍匐型种属这些生物统称为活性污泥指标性生物而这种指标性生物的存在表明处理功能得到充分发挥处理水的CODmgL处理水的CODmgL图619活性污泥生物图620活性污泥生物普通曝气法的个数与出延时曝气法的个数与水水质的关系出水水质的关系如图619图620所示城市污水的活性污泥普通曝气法和延时曝气法曝气池的活性污泥中活性污泥生物的个数与出水COD之间的关系中可以看出处理出水COD值在20mgL以上时lml混合液中存活有10002000个以上活性污泥指标性生物另外在总个数中活性污泥指标性生物所占比例也很重要一般地污水处理基础知识12如活性污泥指标性生物占80以上就能够得到良好的出水水质不过在计算活性污泥指标性生物个数时最好不要将肉足类侧滴虫属Pleuromonas废水生物处理中多以PJaculans出现内管虫属Eutosiphon其代表为沟内管虫ESulcatum和袋鞭虫属Peranema其代表种为粗袋鞭虫Ptrichophorum等包括在内因为这类生物在出水水质良好时也会大量出现在形成这种生物相结构时加强运行管理以继续保持这种运行条件是很重要的豆形虫属Colpidium肾形虫属Colpoda废水生物处理中出现的为僧帽肾形虫Ccucullus膨大肾形虫Cinflata齿脊肾形虫Csteinii等草履虫属Paramecum瞬目虫属Glaucoma废水生物处理中出现的瞬目虫属几乎都是闪瞬目虫Gscintillaus波豆虫属Bodo屋滴虫属Oikomonas滴虫属入Monas等属于快速游泳型的种属是在活性污泥状态恶化时出现的生物当这些生物出现时絮体较小往往在0102mm以下活性污泥的性状恶化的时候波豆虫属屋滴虫属和滴虫属等微小鞭毛虫类所占的比例极高而且当处理功能严重恶化时微型动物几乎不出现并可以观察到大量的游离细菌活性污泥的凝聚性能下降分散絮体颗粒所占比例极端增高另外由于微小鞭毛虫类的体长大多为10m以下因此镜检时应注意微型动物少的现象是在BOD负荷极高或者溶解氧不足或者有毒物质流入的时候出现因而当微型动物少时需要进一步研究运行条件从活性污泥恶化恢复到正常时出现的生物中间活性污泥指标性生物中间活性污泥指标性生物有漫游虫属Litonotus在废水处理中常见的为Ltasciola扁平漫游虫LlamellaLcygnus斜叶虫属LoxoPhyllum管叶虫属Trachelophyllum废水处理中常见的为卑怯管叶虫Tpusillum和棒状管叶虫Tclavatum等慢速游泳或匍匐行进的生物这些生物很少是以优势出现的而且这些生物是在过渡期内出现的所以能够大量地观察到的时间不过是510d左右活性污泥分散解絮时出现的生物活性污泥分散解絮时的指标性生物为变形虫属Amoba和简便虫属Vahlkampfia等肉足类如在1ml混合液中出现一万个以上的个体时絮体变小出水浑浊并呈白色出现这种状态之后再采取措施就已经为时太晚了所以只要发现这些生物急剧增加就要减少污泥回流量通过污水处理职工培训教材13这样的操作可以使解絮现象得到某种程度的控制5活性污泥膨胀时出现的生物球衣菌属Sphaerotilus发硫菌属Thiothrix诺卡氏菌属Nocardia各种霉菌等丝状微生物是导致活性污泥膨胀的主要生物一旦这种丝状微生物异常增长活性污泥将呈棉絮状而且在静置状态下也不容易沉淀污泥容积指数SVI为200600mlg或600mlgMLSS以上如将膨胀污泥置于显微镜下观察就可见到断线条状的丝状微生物互相缠绕着在膨胀污泥中也出现微型动物但其个数一般比正常污泥少由丝状微生物导致的污泥膨胀通常在下列几种情况下可以观察到aBODN或BODP的比例高bpH值低cBOD负荷高d流入废水中小分子碳水化合物多e水温低f流入重金属等有毒物质等此外最近有人发现只是在产生丝状菌膨胀现象时出现的能够摄食丝状菌而使污泥膨胀现象得到解除的裸口目旋毛科Dysteriidae全毛类原生动物拟轮毛虫Trochiliodes溶解氧不足时出现的生物溶解氧不足时出现能在溶解氧不足环境下生活的生物如贝日阿托氏菌属Beggiatoa扭头虫属Metopus新态虫属Caenomorpha等当这一类生物出现在曝气池内时有时活性污泥呈黑色并散发出腐败的臭味所以当出现这种生物相时需要向构筑物中增加供氧量以提高溶解氧浓度7过度曝气时出现的生物经过持续地过度曝气而使溶解氧浓度超过5mgL时就会出现大量的各种肉足类及轮虫类在形成这种生物相的情况下减少曝气量也不会造成什么问题8污水浓度和BOD负荷很低时出现的生物当污水浓度和BOD负荷很低时会出现以游仆虫属EuPlotes旋口虫属Spirostomum轮虫属表壳虫属Arcella鳞壳虫属Euglypha等占优势的生物这种生物多也标志着硝化正在进行在形成这种生物相的情况下即使提高BOD负荷进行运转也不会有什么问题因此当采用两套生物处理系统时可只运行其中一套以便减少能耗9有毒物质流入时生物相的变化原生动物及轮虫类微型动物受有毒物质的影响比细菌更敏感因此根据微型动物的观察结果可以判断有毒物质对活性污泥的影响在活性污泥法指标性生物中最容易受到影响的是楯纤虫属因此当污水处理基础知识14出现楯纤虫属急剧减少的现象时就可以判定为受到了有毒物质的影响或者是有了某些环境条件的变化此时一方面要提高曝气池的微生物浓度另一方面也必须采取措施去除污染源的有毒物质第三部分水质的化学测定及其对运行的指导意义1进出水的BODCOD比值从水质的BODCOD含义中我们可知BOD代表了废水中被污泥微生物所氧化分解的有机物的含量而CODcr则近似地代表了废水中全部有机物的含量废水的BODCOD比值简称BC比可告诉我们废水中可生物降解的有机物占全部有机物的份额亦即该废水的可生物降解性程度一般讲只有BC比较高的废水BC025我们才采用生物法处理反之可采用物理或化学法加以处理废水经生物法处理后废水中可生物降解的组分即BOD组分在活性污泥或生物膜微生物的作用下得以彻底地氧化分解转化成CO2H2O等无机物因此废水BOD的去除效果往往大于90就可生物降解性而言可将废水中的COD组分分成两部分即可生物降解COD组分CODB和不可生物降解COD组分CODNB如上所述废水经生物法处理后CODB组分大都得以去除而CODNB除有少量被活性污泥或生物膜吸附以外大多数未能去除因此在废水生物法处理中COD的去除率总是低于BOD的去除率结果使出水的BC比值有较大幅度的下降BC比值往往小于010视废水中COD组分在COD中所占比例而定因此我们可通过测定进出水的BOD和COD来判断生物处理系统运行的状况若进出水的BC比值变化不大出水的BOD值亦较高表明该系统运行不正常反之出水的BC比值与进水BC比值相比下降较快说明系统运行正常2出水的悬浮固体ESS在废水中悬浮固体SS主要是由砂石等无机成分所组成的非挥发性悬浮固体FSS和由纸纤维菜皮等有机成分组成的挥发性悬浮固体VSS两部分所组成在生物处理中经沉砂格栅截留初沉等预处理工艺进水中的SS被去除大半剩下的SS进人曝气池后亦大部分被活性污泥所吸附只有极少一部分进水中的SS随出水带走成为出水悬浮固体ESS中的一部分那么ESS组分主要是从何而来呢经研究ESS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或生物膜它们在流经二沉池时未能随其他沉降凝聚性能较好的污泥一起下沉而随污水处理职工培训教材15出水上浮外飘因此测定ESS值对判断污泥性能的好坏有极其重要的指标意义污泥性能好的处理系统其ESS一般小于30mgth经测定ESS每升高10mgth将会使出水的BOD升高6lingLTOC升高53mgLCOD升高142mgLTN升高12mgLTP升高02mgL以上均为平均值可见ESS的高低对处理效果有相当大的影响当ESS大于30mgL时表明污泥的沉降凝聚性能差应寻找原因及时予以解决3进出水氮的形态与处理深度在城市生活污水及大部分工业废水中氮以有机氮和氨氮NH3N的形式存在于废水中以新鲜的生活污水为例有机氮和氨氮分别占总氮TN的60和40硝态氮NOxN其由NO2N和NO3N组成含量为0只有极少部分工业废水如硝基炸药化肥等工业废水中才含有硝态氮上述废水经生物处理后其中的有机氮可在好氧或厌氧环境被活性污泥或生物膜中的氨化细菌转化为氨氮此即为氨化作用在处理深度较差的高速率生物滤池污水停留时间短负荷高的高速率活性污泥法或厌氧生物处理系统中氨氮除被同化合成为污泥微生物所耗用一小部分外余者皆以氨氮的形式随出水外排并成为水体黑臭的重要原因之一水体的黑臭指数与氨氮的浓度直接相关然而在处理深度较好负荷较低水力停留时间较长的延时曝气活性污泥法或其他各种好氧生物处理系统中氨氮可在污泥中硝化细菌的作用下进一步氧化为亚硝氮和硝氮为此我们可根据出水中氮的形态有机氮氨氮及硝态氮及其所占的比例来判断污水处理的深度目前开发的各种生物脱氮处理系统经设置不充氧的厌氧区段或称缺氧段可将硝态氮经反硝化作用还原成分子氮气而除去对这类生物脱氮系统我们一定要通过测定进出水的总氮浓度总氮去除率及氮形态在各区段的转化状况来评价系统的运行状况并借此对系统实行调控4进出二沉池混合液上清液的BOD或COD在废水生物处理的工艺流程中曝气池主要的功能是氧化分解有机物活性污泥或生物膜中的微生物借助人工曝气获得足够的氧气将废水中的有机物彻底氧化分解成CO2H2O等无机物使废水净化或称稳定化因此流出曝气池的泥水混合液的上清液中BOD或COD均已降至排放标准所要求的浓度以下二沉池的功能是使上述流出曝气池的污水处理基础知识16活性污泥混合液泥水相分离分离后上清液即作为出水外排污泥则通过回流重新进人曝气池与新鲜废水相混并继续氧化分解废水中的有机物部分作为剩余污泥进人后续的污泥处置工艺因此在正常的情况下进出二沉池的泥水混合液上清液中的BOD或COD浓度不会有太大的变化当处理系统负荷过高或废水在曝气池内停留时间过短混合液内的有机物尚未完全降解即未完全被稳定化即被送人二沉池这时污泥微生物可利用残留的溶氧继续氧化分解残留的有机物造成进出二沉池上清液中BOD或COD有较大的下降我们可借此来判断曝气池中的生化作用进行得是否完全和彻底如发现进人二沉池的混合液尚不稳定可通过减小进水流量延长曝气时间增加污泥浓度减小污泥负荷等措施加以调整5进出二沉池混合液中的溶解氧DO与上一节中所述相仿进出二沉池混合液的DO在正常情况不应有太大的变化当发现DO有较大的下降时说明是活性污泥混合液进人二沉池后的后继生物降解作用耗氧所致是系统负荷过高尚未达到稳定化的标志可采取上述相同的方法予以调整6曝气池中溶解氧DO的变化在推流式活性污泥法工艺中监测曝气池各点的DO状况有助于我们对整个系统的调节控制如图621所示a为沿曝气池纵长方向DO的轮廓图它告诉我们曝气池进水端因有机物浓度高污泥耗氧量高故DO水平低到曝气池末端有机物浓度降低耗氧量降低故DO上升图621中b和c代表在水力负荷和污泥负荷增加时对DO的影响可见DO上升点均向后推移d表示系统反应速率增加时在曝气池前半部DO下降后半部DO上升e表示系统中硝化作用对曝气池DO的影响在延时曝气池中常可见之f表示不同的污泥负荷对DO的影响可见污泥负荷越高曝气池DO水平越低g表示充氧效率对DO的影响图621中充氧速率较低的KLa为6时整个曝气池呈缺氧状态不能进行硝化作用因此我们从监测曝气池各点DO的轮廓中可以了解整个系统的运行状况并可根据给定的处理要求和目标进行适当的调整当翼轮转速或供气量不变而曝气池DO有较大的波动时除了及时调整DO水平外尚需查明其原因我们发现进水PH值突变或毒物浓度突然增加时可使污泥耗氧速率OUR急剧下降从而使DO增高这是污泥中毒的最早的症状污水处理职工培训教材17若曝气池DO长期偏低同时污泥的OUR偏高则可能为泥龄过短或污泥负荷过高应根据实际情况予以调整7曝气地中PH值的变化在我们的日常生活中常常发现贮存的食品在微生物的作用下变质酸败例如低度酒类存放过久会变酸酒精乙醇被转化成醋酸含糖饮料也会在微生物作用下酸败其中的糖被转化成小分子有机酸造成PH值大幅度下降当然若这些酸败的产物继续在有氧的条件下被微生物所分解最终可形成CO2H2O等无机物使环境的pH值得以恢复至原先的水平蛋白类食品在腐败时蛋白氮被转化成氨氮微生物体死亡被消解后也会释放出胺铵类化合物它们都可使环境的pH值升高所以有机物经微生物的作用后PH值会发生变化最终的变化的程度视有机物的种类及降解转化的程度而定在废水生物处理中pH值也会发生同样的变化我们可根据本厂运行资料的长期累积分析研究废水经生物处理后变化的规律用以指导生产例如印染厂的废水中含有烧碱类物质废水的PH值较高而浆料淀粉类物质经微生物分解后可转化为有机酸等小分子有机物最后彻底被氧化分解为CO2飞和H2O这些都可使PH值下降因此PH值为995的印染废水经生化处理后常会使出水pH值降至7067后外排当污泥微生物受废水中其他有毒物质作用后中毒或遇其他不利条件时进水pH值为995的印染废水出水时pH值仍会高达8或8以上再如在厌氧生物处理中大分子有机物首先在产酸微生物作用下被降解成小分子脂肪酸并使PH值下降产酸阶段接着脂肪酸在产甲烷细菌的作用下被转化成甲烷产气阶段若厌氧反应器负荷过高可导致生物转化作用停留在第一阶段产酸阶段并使有机酸积累起来最终因pH值过低而抑制了产甲烷细菌的作用造成运行的失败我们可根据处理前后废水PH值的变化来判断生物处理系统的运行状况并借此对系统进行调整