以活性污泥法為代表的生物處理技術一直是人類解決廢水問題的主要手段，但在采用活性污泥法處理廢水的運行過程中，有多種原因可引起活性污泥的活性受到抑制而導致微生物性質和類群的改變、甚至死亡、有機底物的去除率下降。即使是改良活性污泥法，在處理過程中，也面臨著同樣的難題。
改良活性污泥法簡介
改良活性污泥法實際上是一種傳統活性污泥法與生物膜法相結合而組成的雙生物體組分生物反應器，通過投加滿足特殊要求的生物載體并使之處于懸浮狀，不僅大大提高了反應器中生物量，而且增強了系統運行的穩定性及對沖擊負荷的抵御能力。它在傳統工藝曝氣池中投加一定數量的多孔塑料球作為活性生物的載體材料，一般投加量為曝氣池有效容積的10%-30%，載體表面附著較大數量的附著生長型硝化細菌，而且其停留時間要比懸浮型生物停留時間長的多，因而即使在較高的負荷條件下也可獲得很好的硝化作用。另外，附著在載體填料表面的生物量，運行過程中在其內部存在良好的缺氧區，在載體內部形成微型的反硝化反應器，故造成在同一反應器內同時發生碳化、硝化、反硝化的作用。在載體表面生長的生物膜具有良好的svi值，脫落的生物膜隨懸浮活性污泥進入二沉池，有利于污泥沉降性能的改善。生物膜上的生物量通常為8-20g/l，最大可達30g/l，處于懸浮狀態的生物量濃度一般為3-6g/l。
其中，投加生物載體(填料)主要為達到以下幾個目的：提高生物量、提高系統抗沖擊能力、固定硝化菌并改善污泥的沉降性。
污泥性能鑒定指標
一、活性污泥沉降比
取曝氣池吸附段混合液，沉降30min后沉降污泥與混合液容積之比，以百分數表示。它反映曝氣池污泥的數量，控制活性污泥的排放。
二、污泥濃度
每升混合液的污泥干重，以g/l表示，表明微生物數量的多少。濃度過低不利于氧化有機物，過高則會供氧不足。
三、污泥指數
曝氣池出口混合液靜止沉淀30min后，每克干污泥所占的容積，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為宜。過低說明污泥細碎，無機物含量高，缺乏活性，過高說明污泥疏散沉降性能差，即將膨脹或已經膨脹。
四、生物相
在活性污泥中存活的原生動物有肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲等三類。在活性污泥系統啟動的初期，活性污泥尚未得到良好的培育，處理的出水水質欠佳，此時出現的原生動物以肉足蟲占優勢，隨著活性污泥的進一步培養繼之出現的則是游泳型的纖毛蟲占有優勢，隨著活性污泥的進一步培養成熟，將出現固著型的纖毛蟲為主的原生動物，此時處理的水水質良好。
廢水中的微生物系統
好氧活性污泥(絨粒) 的結構和功能中心是能起絮凝作用的細菌形成的細菌團塊，稱菌膠團。其上生長著其他的微生物，如原生動物和某些微型后生動物(輪蟲和線蟲) 。
因此，曝氣池內的活性污泥在不同的營養、供氧、溫度及ph等條件下，形成由最適宜增殖的絮凝細菌為中心，與其他的微生物組成一個生態系。
構成活性污泥的微生物種群相對穩定，但當營養條件( 化學組成，濃度) 、溫度、供氧、溫度、ph等環境條件改變，會導致主要細菌種群(優勢菌) 改變。
高濃度的工業廢水生物處理的mlss保持在3000-5000mg/l，1ml好氧活性污泥中的細菌有107-108個。
鐘蟲和輪蟲對溶解氧和毒物特別敏感；污水凈化程度越高，相應出現較高級的微生物。有機廢水凈化過程中微生物演變的過程如圖3所示。
可根據原生動物遇惡劣環境改變個體形態及其變化過程判斷進水水質變化和運行中出現的問題。當溶解氧不足或其他環境條件惡劣時，鐘蟲的尾柄先脫落，隨后蟲體后端長出次生纖毛環呈游泳生活狀態(游泳鐘蟲)，或蟲體變形，甚至呈長圓柱形，前段閉鎖，纖毛環縮到體內，依靠次生纖毛環相反方向游泳，如果廢水水質不加以改善，蟲體將會越變越長，最后變成胞囊，甚至死亡。
1ml正常好氧活性污泥的混合液中有5000-20000個原生動物，70%-80%的是纖毛蟲，尤其是小口鐘蟲、溝鐘蟲、漫游蟲出現頻率高，起重要作用，輪蟲則有100-200 個。 表1表明了纖毛蟲在廢水處理中的凈化作用。
通過顯微鏡的鏡檢能夠觀察到出現在活性污泥中的微生物并辨識其種屬，據此能夠判斷處理水質的優劣，因此，將微生物稱為活性污泥系統中的生物指示劑。各微生物電鏡下的圖樣如圖4-8所示。
污泥中毒現象及原因
一、污泥中毒時的現象
污泥中毒特征好氧生物系統運行過程中出現下列現象時，往往是污泥中毒的特征。
①活性污泥絮體呈微細化，顏色異常，沉降性能變壞，上清液渾濁且有許多細小羽毛狀污泥殘片。
②鏡檢可發現原生動物，如，輪蟲、鐘蟲、累枝蟲等數量大減，即使有幾個也已死亡或失去活性。顯微鏡下污泥絮體體積比平時小而零散。可根據表2來判斷水質的好壞。
③二沉池內污泥呈云浪狀上浮，并陸續蔓延至全池，出水跑泥嚴重。
④最終出水水質渾濁，其cod值遠遠高于正常波動范圍。
二、污泥中毒原因
1、進水水質引起
污泥中毒原因是系統進水水質突然改變，某些物質如重金屬、na、k無機鹽等濃度遠遠超過微生物所能承受的極限，或者進水負荷突然變化超出活性污泥所能承受的范圍等等，活性污泥難以適應新環境條件，其生長繁殖受到抑制，生物群體大量死亡導致污泥活性降低，發生膨脹，影響出水水質。
①過量的表面活性物質和油脂類化合物
這類物質可以影響細胞質膜的穩定性和通透性，使細胞的某些必要成分流失而導致微生物生長停滯和死亡。當曝氣池進水中含有大量這類物質時，會產生大量泡沫(氣泡) ，這些氣泡很容易附聚在菌膠團上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當進水含油脂量過高時，經過曝氣與混合，油脂會附聚在菌膠團表面，使細菌缺氧死亡，導致比重降低而上浮。
②ph 值沖擊
過高或過低的ph值會影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細胞質和細胞壁里酶的催化作用以及微生物對營養物質的吸收。當連續流曝氣反應池內ph＜4.0或ph＞11.0 時，多數情況下活性污泥中微生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致發生污泥上浮。用sbr法處理啤酒廢水和化工廢水的實驗結果表明：當進水ph值為2.5-5.0和 10.0-12.0 時，ph值越低(或越高) ，污泥活性受抑制越嚴重，上浮污泥量越多。控制低ph值(3.5-7.0)的反應周期內ph值不變，兩種廢水的活性污泥在ph≤5.5時就開始出現污泥上浮。另一方面，隨著ph值的增加，由于胞外聚合物的電離官能團增加，活性污泥絮凝作用增加(盡管帶的負電性增加)，但當ph值超過一定范圍后，絮凝作用下降。可見，這時的電排斥作用增加，也會造成活性污泥脫絮、懸浮、不絮凝、反絮凝和上浮。
③鹽含量的影響
對進水的ph值調整不能消除堿度對活性污泥的影響。對堿性進水調ph值，雖然中和了堿性物質，但產生了鹽。鹽溶液濃度不同其滲透壓也不同，滲透壓是影響微生物生存的重要因素之一。如微生物所處的溶液滲透壓發生突變，就會導致細胞死亡。
④水溫過熱
組成活性污泥的微生物適合的溫度范圍一般為15-35℃，超過45℃時會使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮( 經過長期馴化的或特殊微生物除外) 。蘭州石化污水處理廠污水溫度一般情況下，都在20多度。
⑤致毒性底物
對好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量過高的cod、有機物(酚及其衍生物，醇，醛和某些有機酸等)、硫化物、重金屬及鹵化物。高底物濃度可與細胞酶活動中心形成穩定的化合物，導致基質不能接近，無法被降解，甚至使細胞中毒死亡。而且廢水中有機物的突變，使原被馴化好的并能降解有機毒物的微生物減少或消失。
2、工藝運行方面
①過量曝氣
微生物處于饑餓狀態而引起自身氧化進入衰老期，池中溶解氧濃度(do)上升，或者由于污泥活性差，供氧過多。總之，do上升，短期內污泥活性可能很好，因為新陳代謝快，有機物分解也快，但時間一久，污泥被打得又輕又碎(但無氣泡)，象霧花片似的飄滿沉淀池表面，隨水流走。這種污泥色淺，活性差，耗氧速率下降，污泥體積和污泥指數增高，處理效果明顯降低。
②缺氧引起的污泥上浮
污泥呈灰色，若缺氧過久則呈黑色，并常帶有小氣泡。
③反硝化引起的污泥上浮
當廢水中有機氨化合物含量高或氨氮高時，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為no3-，如二沉池積泥或停留時間過長，no3-還原產生的n2會被活性污泥絮凝體所吸附，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，會使氣水分離不徹底，曝氣池中的氣泡帶到沉淀區上浮，這種污泥呈顆粒狀，顏色不變，上翻的方向是從導流區壁直向沉淀區壁成湍流翻動。
⑤二沉池池底積泥引起的污泥上浮
如果二沉池底泥發酵，產生的co2和h2也會附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥腐化產生ch4、h2s后上浮，首先是一個個小氣泡逸出水面，緊接著有黑色污泥上浮。
污泥中毒控制調節
①合理投加營養鹽由于工業廢水中營養比例失調，常常碳源充分而氮、磷等營養物不足，因此處理工業廢水時須另外補加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，但投加量不宜過量，bod5:n:p=100:5:1。②曝氣池入口設中和池及由堿池、酸池、ph檢測儀、ph自動調節閥等組成的ph 自動調節系統，使曝氣池進水的ph值控制在6-9內。 ③污泥停留時間太長時，加大曝氣量和回流量，減少進水量并清除死污泥。 ④活性污泥的微生物組成主要依賴于廢水成分、流動形式、運行條件和適宜的設計。由于在實際處理過程中幾乎難以控制廢水成分，因此對運行條件和反應器設計進行優化選擇至關重要。穩定曝氣池進水水質的最可行、最經濟的方法是終水回流，用以稀釋、調節曝氣池進水中的有機物濃度，使其穩定在一定范圍內。
結論：污泥中毒現象對于不同的水質，其表現形式和恢復措施也不盡相同。在分析出可能會引起污泥中毒的各類原因后，具體的列出了相應的控制調節對策。而在具體的運行過程中，應該對污泥中毒有一定的預見性及系統若發生該類事故，其原因何在，出路在哪，從而防患于未然，這樣才能提高系統的應變的能力。
文章來源：46危廢
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