《活性污泥的培养与驯化》
活性污泥
的培养与
转载：环境技术论坛的一片文章
查询
活性污泥的培养与驯化
1、活性污泥的培养（1）引生活污水调节BOD5至200?300mg/L,在曝气池内进行连续曝气，一般在15?20C下经一周，出现活性污泥絮体，掌握换水和排放剩余污泥，以补充营养和排除代谢产物。当出现大量絮体时停止曝气，静止沉淀1?L5h，排放约占总体积
60?70%,调节生活污水进水量，继续曝气，当沉降比接近30%时，说明池中混合液污泥浓度已满足要求。从引水一暴气一暴气一污泥成熟一具良好凝聚和沉降性。一般7?10天为周期，BOD弦除率达95流右。（2）扩大培养。连续换水一暴气一投入使用，回流50% 两周成熟，投入正常运行。
2、活性污泥的驯化
如果进行工业废水处理，则在培养成熟的活性污泥中逐渐增加工业废水的比例，直到满负荷，活性污泥正常运行为正。
活性污泥洛运行中常见的问题
1、污泥膨胀
正常的活性污泥沉降性能好，其SVI约为50—150之间为正常。
SVI=?§性污泥体积/MLSS当SVI>200并继续上升时，称为污泥膨胀
（1）丝状菌繁殖引起的膨胀
原因：污泥中丝状菌过渡增长繁殖的结果，丝状菌作为菌胶团的骨架，细菌分泌的外酶通过丝状菌的架桥作用将千万个细菌凝结成菌胶团吸附有机物形成活性污泥的生态系统。但
当丝状菌大量生长繁殖，活性菌胶团结构受到破坏，形成大量絮体而漂浮于水面，难于沉降。这种现象称为丝状菌繁殖膨胀。
丝状菌增长过快的原因：
a、溶解氧过低，<0.7 — 2.0mg/l
b、冲击负荷-- 有机物超出正常负荷，引起污泥膨胀
c、进水化学条件变化：
一是营养条件变化，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，C/ N升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。
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5?10mL/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。
三是碳水化合物过多会造成膨胀。
四是pH值和水温的影响，pH过低，温度高于35度易引起丝状菌生长。
解决办法：
a保持一定的活性污泥浓度，控制每天排除污泥的净增量，控制回流比。
b、控制F/M （污泥负荷）
调节进水和回流污泥
c、保持污泥龄不变
Lo――进水有机物浓度；X―― MLSS浓度；
Sr ――回流污泥浓度；Q 回流污泥量
d、污泥膨胀严重时投加铁盐絮凝剂或有机阳离子凝聚剂。
（2）非丝状菌膨胀
非丝状菌膨胀原因是污泥含有大量表面附着水，水质含有很高的碳水化合物而含N量低，
当这些碳水化合物被细菌降解时形成多糖类物质，使代谢产物表面吸附表面水，说明C/N 比失调或水温过低。
解决办法：增加N的比例，引进生活污水以增加蛋白质的成分，调节水温不低于5度。
2、污泥上浮
（1）污泥脱氮上浮
污水在二沉池中经过长时间造成缺氧（DO在0.5mg/L以下），则反硝化菌会使硝酸盐转化成氨和氮气，在氨和氮逸出时，污泥吸附氨和氮而上浮使污泥沉降性降低。
解决办法：减少在二沉池中的停留时间，及时排泥，增加回流比。
（2）污泥腐化上浮
在沉淀池内污泥由于缺氧而引起厌氧分解，产生甲烷及二氧化碳气体，污泥吸附气体上浮。解决办法：加大曝气池供氧量，提高出水溶解氧，减少污泥在二沉池中的停留时间，及时排走剩余污泥。
3、产生泡沫
废水中含洗涤剂等表面活性物质解决办法：曝气池安喷洒清水管网或适当喷洒酸、碱等除泡剂。引起活性污泥膨胀、上浮的主要因素有如下几方面的原因：a）、进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；PH值的被动，当PH值的增加超过
一定范围后，絮凝作用下降，形起活性污泥脱絮；c）、碱度的偏高，由于进水碱性而调PH 值，虽具中和碱性物质，但也产生了盐，盐溶液浓度增大形成渗透压发生突变，就会使其细胞脱水而死或胀破而亡而工程经验当活性污泥反应池内碱度超过通常数倍时，多时情况下就会发生污泥上浮；
d）、温度对活性污泥中微生物的影响幅度。一般好氧活性污泥适宜温度范围在15-35C,, 超过45C大部分活性污泥就要残废而上浮；
e）、致毒性底物包括CODc浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等；
f）、Do （溶解氧）过高，短期内污泥活性可能很好，因为新陈代谢快，有机物分解也块，但时间一久，污泥被打得又轻又碎（但天气论），象雾花片似风飘满池面，随水流走。Do甚低，污泥缺氧呈灰色，若缺氧过久则呈黑色，并常常有小气泡；
g）、反硝化引起的污泥上浮，当废水中总氮或氨氮高时，在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO3-，如二沉池厌氧，NO3就会还原为N2, N2被活性污泥絮凝体所吸附，使得活性污泥比重＜1而上浮；
h）、池底积泥引起的污泥上浮，污泥腐化产生CH4 H2S后上浮；
i）、由于废水运行工况的水温和污泥负荷不能衡定，水质微生物菌种营养源缺铁，会引起菌种兑变成微丝菌，一般称丝状菌繁生而引起活性污泥上浮。3、其它方面对污泥膨胀的影响
1）污水种类
污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常来说，那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀，例如酿酒、乳品、石化和造纸废水等。
2）营养成分的不3）均衡
当污水中N、P不足时，易引起污泥膨胀的发生。通宵认为，N、P的合适比例为BOD5 N:
P=100 5：1。很多研究表明许多丝状菌对营养物质N、P有着较强的亲和力，这可能就是缺乏营养物质导致污泥膨胀的原因。
4） pH值与温度
一般认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖。而温度的对丝状菌的影响也是很普遍的。例
如，冬天Microthix parvicella 在丝状菌群中占优势，而温暖季节时Nocardia form，0041 型或Nostocoida limnicda 较易大量繁殖。
另外污水在进水处理系统前的早期厌氧消化产生的有机酸和硫化氢也可能导致污泥膨胀的发生。硫磺菌的的贝氏硫菌、硫丝菌等能从硫化氢氧化中获取能量。而这么细菌以非常长的丝状性增殖，有时能长达1厘米，从而导致污泥膨胀的发生。
2、污泥膨胀的一般解决办法
第一类：应急措施
适用于临时应急，主要方法是投加药物增强污泥沉降性能或是直接杀死丝状菌。投加铁盐铝盐等混凝剂可以直接提高污泥的压密性保证沉淀出水。另外，投加一些化学药剂，如氯气，加在回流污泥中也可以达到消除污泥膨胀现象。投加过氧化氢和臭氧也可以起到破坏丝状菌的效果。
采用这种方法一般能较快降低SVI值，但这些方法并没有从根本上控制丝状菌的繁殖，一旦停止加药，污泥膨胀现象可以又会卷土重来。而且投药有可能破坏生化系统的微生物生长环境，导致处理效果降低，所以，这种办法只能做为临时应急时用。
第二类：改善生化环境
污水厂发生污泥膨胀的时候，一般无法从工艺流程、池型和曝气方式的改变来解决，只能在正在运行的流程基础上通过改变生化池内的微生物生长环境来抑制或消除丝状菌的过度繁殖。在不同的工艺和水质的情况下，很难有一个放之四海而皆准的解决方案。但生化工艺常遇见的几种应该注意的问题必须加以注意。
1）污水性质的控制
首先应该检查和调整pH值，当pH值低于5以下时，不仅对污泥膨胀会有利，而且对正常的生化反应也会有一定的危害，所以当pH值偏低时应及时调整。另外在北方寒冷地区一
定应注意冬季时的水温，若水温偏低应加热，因为低温也会导致污泥膨胀的发生。采用鼓风曝气能有效的在冬季较高的水温。
当污水中营养成份不足或失衡时，应补充投加。N、P含量应控制在BOD N: P=100: 5： 1
左右。
若污水处理生化系统前已有消化现象的发生，产生的低分子有机酸将有利于丝状菌的生长，这时可以对废水在调节池内预曝气来加以改善。一般采用空气扩散器向3-5米有效水
深的调节池曝气，供气量可以控制在0.5-1.0m3/废水米3 ?小时。它能使调节池的废水保持新鲜，并有效防止由于厌氧所会带来的臭气。
2）保持池内足够的溶解氧对于高负荷的生化系统特别重要，3）一般至少应控制D0>2毫
克/L。
4）沉淀池内的污泥应及时排出或回流，5）防止其发生厌氧现象。若发生厌氧现象，6）产生的各种气体吸附在污泥上，7）也会使污泥上浮，8）沉降性能变差。而9）且发生厌氧的污泥回流也会引发丝状菌的大量繁殖。这种情况时除排泥和清除沉淀池内的死角，10）并缩短污泥在池内的停留时间外，11）还应提高曝气池DO值，12）使出入沉淀池的水保持较的溶解氧，13）或者在污泥回流进入生化池前曝气再生。如左图所示。
在解决了以上问题后，如果污泥膨胀现象仍得不到控制，就得根据实际情况加以分析，下面针对几中常见的工艺提出一些指导性的方法，供污水处理工作者参考。
A.高负荷活性污泥工艺
目前国内对活性污泥工艺的设计通常采用中等负荷（0.3KgBOD5/（kgMLSS d）），而在实际中人们从经济角度考虑总是采用较高的负荷，所以高负荷下的污泥膨胀在中国具体较为广泛的意义。在高负荷情况下，最常见的是DO不足，所以先采取提高气水比，强化曝气，在推流式曝气池内首端采用射流曝气等方式，观察一段时间，找出问题的所在。如果在以上措施采取后一段时间情况仍无好转，则可考虑在曝气池头部加设软填料。这一部份对于有机酸去除
率很高，从而去除丝状菌的生长促进因素，帮助絮状菌生长。这个方法比较有效，但造价较高，且对以后的维修管理造成不便。或者在曝气池前设置一个水力停留时间约为15min的选择器，一般能很有效的抑制丝状菌的生长。
对于间歇式进水的SBRX艺来说，反应器本身是完全混合式的，而且在时间上其污染物的基质就存在浓度梯度，所以无需再另设选择器。通常间歇式SBRX艺产生污泥膨胀的原因
是，污泥浓度过高，而进水有机物浓度偏低或水量偏小而导致污泥负荷偏低。对于这种情况，降低排出比，提高基质初始浓度，并对SBR虽制排泥，一般就能够对污泥膨胀现象进行有效的控制。而对于连续进水的SBR如ICEAS和CASS等工艺如果发生污泥膨胀的话，就有必要在进水端设置一个预反应区或生物反应器了。
B.低负荷活性污泥工艺低负荷活性污泥工艺曝气池内基质浓度较低，丝状菌容易获得较高的增长效率，所以是最容易产生污泥膨胀。除了在水质和曝气上想办法外，最根本和有效的是将曝气池分成多格且以推流方式运行，或增设一个分格设置的小型预曝气池作为生物选择器，在这个选择器内采用高污泥负荷，吸附部分有机物并消除有机酸。这个办法不但有助于抑制污泥膨胀，并能有效的改善生化处理效果。在曝气池内增加填料的方法也同样在低负荷完全混合工艺中适用。
对于A/O和A2/O工艺可通过在在好氧段前设置缺氧段和厌氧段以及污泥回流系统，使混合菌群交替处于缺氧和好氧状态，并使有机物浓度发生周期性变化，这既控制了污泥膨胀又改善了污泥的沉降性能。而交替工作式氧化沟和UNITANU艺等连续进水的系统因为其
本身在时间和空间上就有了实际上的“选择器”，所以对污泥膨胀有着效强的控制能力。如果这两种工艺发生污泥膨胀，则可通过调整曝气控制溶氧量和控制回流污泥量来调节池内的污泥负荷及DO通过一段时间的改善，一般能够控制住污泥膨胀现象。
3、总结
总的来说，污泥膨胀由于丝状菌的种类繁多，且生长适宜的环境也不尽相同。在不同工艺不同水质的情况下，微生物的生长环境非常微妙，这就要求发生污泥膨胀时，需要水处理工作者根据实际情况作大量切实的实验和分析，大胆实践，才能解决污泥膨胀问题。这里对本文观点作一个总结。
丝状菌是生长处理微生物中不可缺少的一部份。污泥膨胀现象在于丝状菌的过度生长，消除污泥膨胀的根本在于使丝状菌与活性污泥菌胶团平衡生长；完全混合式较推流式更产生污泥膨胀，低污泥负荷较高污泥负荷易易产生污泥膨胀；进水水质在水温、pH营养成份
及是否有处理前的消化反应等方面是处理污泥膨胀应该首先考察的问题；高负荷下的污泥膨胀一般在于溶氧不足；低负荷下的污泥膨胀采用生物选择器是行之有效的办法。由于丝状菌的多样性，关于污泥膨胀的理论解释和实际报道仍有很多不尽一致，引起活性污泥上
浮的主要因素进水水质
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
[1-3]。
2 pH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［4］o
用SBF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。控制低卩日值（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［5-6］o 另一方面，随着pH值的增加，由于胞外聚合物（Extra Celluar Polymer）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（deflocculation ）和上浮［6］。
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［7］。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—35C,超过45C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）［8］。另外，Klaus Kriebitzsch 等在用SBR工艺测定温度对细胞内酶活性影响的试验中也发现，温度在20、30和40E时
酶活性较好，大于50C之后，酶的活性明显下降。
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。重金属离子进人细胞后主要与酶或蛋白质上的-SH基结合而使之失活或变性。微量的重金属离子还能在细胞内不断积累最终对微生物发生毒害作用（微动作用）。卤化物最常见的是碘和氯，碘不可逆地与菌体蛋白质（或酶）的酪氨酸结合，生成二碘酪氨酸，使菌体失活。氯与水合成次氯酸，其分解产生强氧化剂。而且废水中有机物的突变，使原被驯I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
1过量曝气
微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进人衰老期，池中溶解氧浓度（DO上升；或者由于
污泥活性差，曝气叶轮线速度过高，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C02和H2也会附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥