摘要：化工生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水含有諸多有害化學(xué)物質(zhì)，合理高效的污水處理方法至關(guān)重要。近年來，以活性污泥法為代表的生化處理法在工業(yè)實(shí)踐中應(yīng)用廣泛，效果良好。但是由于活性污泥自身的性質(zhì)及化工廢水成分的復(fù)雜性，在利用活性污泥處理污水的生產(chǎn)過程中易發(fā)生包括污泥膨脹等在內(nèi)的各種問題。首先簡(jiǎn)介活性污泥處理法的原理和性能指標(biāo)，再歸納其在日常運(yùn)行中可能出現(xiàn)的問題，并針對(duì)問題提出工藝調(diào)控的解決方法，為今后該領(lǐng)域的研究及發(fā)展提供參考。

關(guān)鍵詞：活性污泥;污水處理;工藝調(diào)控?fù)?jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近年來化工廢水的排放總量約占工業(yè)廢水總排放量的20%以上，其中多含有包括硫化物、氰化物、酚、氨氮、硝基化合物等在內(nèi)的200多種有毒有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境威脅極大［1］，所以高效的污水處理技術(shù)尤為關(guān)鍵。活性污泥法憑借其費(fèi)用低、二次污染危害少等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于化工企業(yè)的污水處理中。但是，化工生產(chǎn)過程中排放的廢水存在水質(zhì)和水量波動(dòng)較大的特點(diǎn)，此外，活性污泥法處理過程中由于配套設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及氣候條件等不確定性因素的存在，會(huì)導(dǎo)致活性污泥生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而改變活性污泥性狀，從而影響污泥中微生物的生化反應(yīng)過程，降低污水處理質(zhì)量。本文以簡(jiǎn)述活性污泥的性質(zhì)及其在污水處理中的作用原理為基礎(chǔ)，總結(jié)能夠?qū)崟r(shí)反映活性污泥性狀的指標(biāo)，再針對(duì)活性污泥在運(yùn)行管理中存在的問題提出相應(yīng)的調(diào)控辦法，最后對(duì)未來活性污泥處理污水技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行展望。

1活性污泥的性質(zhì)及在污水處理中的作用

活性污泥成分復(fù)雜，其中有機(jī)物含量較多，占比75%～85%，主體是以細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等組成的活性微生物聚集體?；钚晕勰嗟慕Y(jié)構(gòu)疏松，比表面積大，對(duì)工業(yè)廢水中的有機(jī)污染物有很強(qiáng)的吸附和氧化效果。

以活性污泥凈化污水的原理來講，大致分為生物體的吸附作用、微生物的代謝過程以及凝聚與沉淀作用。其中，微生物的代謝過程為凈化污水的核心過程，該階段主要內(nèi)容為微生物在有氧條件下，將從污水中吸收的污染物通過自身代謝作用而降解，一部分最終氧化為CO2和H2O［2］，另一部分則轉(zhuǎn)化為用于微生物自身生長(zhǎng)代謝的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。此外，凝聚與沉淀階段中固液分離的效果也會(huì)直接影響后段出水的懸浮物、COD等重要指標(biāo)。

2活性污泥的性能檢測(cè)指標(biāo)

由于活性污泥的代謝涉及物理、化學(xué)、生物化學(xué)等多種反應(yīng)機(jī)制，所以在使用活性污泥處理污水的運(yùn)行中需要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測(cè)活性污泥的各項(xiàng)指標(biāo)，保障其正常工作。結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，以下指標(biāo)需格外關(guān)注：（1）活性污泥的宏觀檢測(cè)，主要包括污泥的顏色、氣味等，正常的活性污泥應(yīng)該呈茶褐色，并具有鮮活的光澤。（2）污泥沉降比（SV），該項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量方法極為簡(jiǎn)便，在行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛，一般取活性污泥所在的曝氣池中100 mL樣品于量筒中靜置30 min，泥水分界面的高度即為測(cè)定值。SV是直接反映污泥沉降性能的參數(shù)，SV越小，表示污泥具有更好的沉降性能。對(duì)SV的密切監(jiān)測(cè)往往能及時(shí)預(yù)防活性污泥的大規(guī)模膨脹，確保系統(tǒng)運(yùn)行的平穩(wěn)性。（3）污泥濃度（MLSS），該指標(biāo)表示的是單位容積泥水混合液中活性污泥固體物的總質(zhì)量。理論上講，每個(gè)活性污泥處理系統(tǒng)都有最佳MLSS值。（4）生物相鏡檢，該方法操作十分簡(jiǎn)便，即使用光學(xué)顯微鏡觀察活性污泥中微生物的種類、數(shù)量和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等，通常情況下可以作為一種定性檢測(cè)手段，對(duì)處理系統(tǒng)中的污泥和水體特征進(jìn)行一個(gè)總體狀況的評(píng)估，但由于活性污泥處理法的復(fù)雜性，單獨(dú)的生物相檢測(cè)并不能反映出系統(tǒng)運(yùn)行狀況的良好與否，所以往往作為前面幾種方法的補(bǔ)充檢測(cè)方法。

3目前工業(yè)應(yīng)用存在的問題及解決方法

3.1活性污泥膨脹

活性污泥膨脹是目前工業(yè)應(yīng)用中最常見的異常問題之一。它主要指一個(gè)或多個(gè)因素改變后活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖或結(jié)合水增多，導(dǎo)致污泥結(jié)構(gòu)松散，體積膨脹，沉降性能降低，泥水界面不斷上升，最終使得大量污泥從沉淀池內(nèi)流失。嚴(yán)重的活性污泥膨脹會(huì)大幅降低活性污泥濃度，破壞系統(tǒng)正常的生化代謝過程，甚至造成生化系統(tǒng)崩潰。

SV數(shù)值是常用的判定活性污泥膨脹與否的依據(jù)，在運(yùn)行過程中SV的異常升高往往和污泥膨脹有關(guān)。目前工業(yè)上解決活性污泥膨脹的方法大致分為3個(gè)方向，分別為臨時(shí)控制法、工藝調(diào)控法及永久性控制法。其中，工藝調(diào)控法在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用最為普遍，主要有如下幾種措施：（1）通過在線儀表實(shí)時(shí)監(jiān)控來水水質(zhì)及水量，及時(shí)發(fā)揮調(diào)節(jié)池作用，有效控制活性污泥系統(tǒng)的進(jìn)水指標(biāo)，保證活性污泥的處理負(fù)荷在合適范圍。（2）加強(qiáng)系統(tǒng)中的曝氣強(qiáng)度，提高泥水混合液的溶解氧含量，防止出現(xiàn)缺氧和厭氧情況。（3）提高污泥回流比，降低污泥在沉淀池中的停留時(shí)間，也可加大剩余活性污泥排放，及時(shí)將厭氣或老化的污泥排出系統(tǒng)外。（4）向系統(tǒng)中投加包括消石灰在內(nèi)的堿性物質(zhì)，提高活性污泥的沉降性能，抑制膨脹現(xiàn)象。

表1為某污水處理廠生化曝氣池在2種污泥沉降比工況下的處理數(shù)據(jù)對(duì)比，可以看出在來水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，SV在60%和90%時(shí)出水指標(biāo)有較大差異，SV在60%時(shí)，COD去除率達(dá)到52%，氨氮去除率達(dá)到38%，但SV在90%時(shí)，COD去除率僅為44%，氨氮去除率僅為22%。造成兩者差別的主要原因?yàn)槲勰嗯蛎洉?huì)影響正常的污泥沉降效率，進(jìn)而降低污泥氧化分解來水中COD以及氨氮的能力。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中要積極采取上述措施防止污泥膨脹，保證活性污泥系統(tǒng)的正常運(yùn)行。表1某污水處理廠2種污泥沉降比下曝氣池部分出水?dāng)?shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目出水指標(biāo)/（mg·L-1）來水COD=750氨氮=36SV60%時(shí)曝氣池出水COD=360氨氮=22SV90%時(shí)曝氣池出水COD=420氨氮=28

3.2活性污泥不增長(zhǎng)或減少

適當(dāng)?shù)幕钚晕勰酀舛仁潜Ｕ舷到y(tǒng)生化處理能力的關(guān)鍵。但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)以下幾類因素會(huì)導(dǎo)致活性污泥數(shù)量不增長(zhǎng)甚至減少，需要針對(duì)不同原因采取相應(yīng)措施予以解決。（1）針對(duì)污泥膨脹導(dǎo)致活性污泥從系統(tǒng)中大量流失，造成污泥總量減少的情況，需要具體分析活性污泥膨脹的原因，結(jié)合本文上一節(jié)所總結(jié)的方法進(jìn)行處理，旨在提高污泥的沉淀效率，降低污泥流失的速度，保證系統(tǒng)中活性污泥總量維持在合適水平。（2）進(jìn)水負(fù)荷較低會(huì)導(dǎo)致維持活性污泥生長(zhǎng)繁殖的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物含量不足，使活性污泥中的微生物處于內(nèi)源呼吸和自身氧化階段，使污泥量減少，可通過提高進(jìn)水水量來增大系統(tǒng)處理負(fù)荷，也可降低曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速或者停運(yùn)部分曝氣機(jī)來降低混合液中的溶解氧含量，防止污泥過度氧化。（3）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不平衡也會(huì)導(dǎo)致活性污泥的生長(zhǎng)繁殖受到抑制，及時(shí)補(bǔ)充氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)即可。（4）剩余活性污泥的排放量過大，可通過降低活性污泥排放來控制污泥濃度。

表2為某污水處理廠2種污泥濃度下曝氣池部分出水?dāng)?shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比，可以看出在來水水質(zhì)穩(wěn)定的情況下，MLSS在2 g/L和4 g/L時(shí)，出水指標(biāo)有較大差異，MLSS在2 g/L時(shí)，COD去除率僅為37%，氨氮去除率僅為15%，但MLSS在4 g/L時(shí)，COD去除率達(dá)到46%，氨氮去除率達(dá)到23%。造成兩者差別的主要原因即為較低的污泥濃度難以對(duì)來水的各類有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行有效處理轉(zhuǎn)化，來水中大量的COD以及氨氮并未經(jīng)有效處理而流出。所以在生產(chǎn)實(shí)踐中要積極采取上述措施控制生化系統(tǒng)中的污泥濃度，確保來水中的各類污染物能得到充分處理。表2某污水處理廠2種污泥濃度下曝氣池部分出水?dāng)?shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)比項(xiàng)目出水指標(biāo)/（mg·L-1）來水COD=720氨氮=34MLSS 2 g/L時(shí)曝氣池出水COD=450氨氮=29MLSS 4 g/L時(shí)曝氣池出水COD=385氨氮=26

3.3活性污泥解體

運(yùn)行良好的活性污泥系統(tǒng)中往往SV和SVI波動(dòng)不會(huì)太大，即便是比較輕微的活性污泥膨脹，也不會(huì)引起SV和SVI的大幅波動(dòng)上升，而如果運(yùn)行過程中出現(xiàn)這2個(gè)參數(shù)的異常升高，一般預(yù)示著活性污泥解體，此類問題相較于前兩者更加嚴(yán)重，會(huì)導(dǎo)致生化處理能力急劇下降。

大部分情況下活性污泥解體都是由于污泥中毒，而來水水體中的高濃度有毒物質(zhì)或者有機(jī)物質(zhì)又是造成污泥中毒的直接原因，在化工企業(yè)中這種現(xiàn)象發(fā)生較多，在短時(shí)間內(nèi)這種水質(zhì)極差的水體進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)即能導(dǎo)致微生物的生化功能受到損害甚至喪失，失去凈化作用。所以處理此類問題的關(guān)鍵在于及時(shí)將惡性來水切出系統(tǒng)，或者將其與其他正常污水混合后再行處理。此外，有機(jī)處理負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間偏低的同時(shí)又不及時(shí)降低曝氣量，也會(huì)導(dǎo)致污泥自身過度氧化，沉降性能急劇下降，從而大幅降低活性污泥活性，但此種情況下活性污泥惡化的速度會(huì)比較慢。在此期間通過各種手段降低曝氣量或者曝氣池運(yùn)轉(zhuǎn)間數(shù)，可以有效解決問題，一般情況下不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生化系統(tǒng)崩潰［3］。

4結(jié)論

從簡(jiǎn)述活性污泥的性質(zhì)及其在污水處理中的作用原理入手，介紹了能夠?qū)崟r(shí)反映活性污泥性狀的SV、SVI、MLSS等指標(biāo)，針對(duì)活性污泥在運(yùn)行管理中存在的活性污泥膨脹、活性污泥不增長(zhǎng)或者減少以及活性污泥解體的問題，提出不同情況相應(yīng)的解決方案，旨在保證活性污泥的凈化性能，滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。

由于活性污泥結(jié)構(gòu)的特殊性及影響其生長(zhǎng)因素的復(fù)雜性，加之各企業(yè)活性污泥處理裝置在來水水質(zhì)水量、環(huán)境溫度、配套設(shè)備等各項(xiàng)條件的差異性，在活性污泥法運(yùn)行管理的過程中遇到的問題需要結(jié)合自身的具體情況具體分析，部分處理思路存在共通性?？偨Y(jié)如下：（1）在使用活性污泥法處理污水時(shí)需要加強(qiáng)對(duì)活性污泥各指標(biāo)的監(jiān)控，準(zhǔn)確地分析數(shù)據(jù)可以良好反映活性污泥的性能，有助于較早發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)解決。（2）對(duì)活性污泥系統(tǒng)裝置的配套儀表進(jìn)行及時(shí)維護(hù)和更新，尤其是監(jiān)測(cè)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)的COD、pH、氨氮等儀表要確保準(zhǔn)確無誤。對(duì)儀表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控有利于操作及管理人員掌握生化系統(tǒng)的處理能力，針對(duì)不同情況及時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)整。（3）加強(qiáng)裝置的質(zhì)量巡檢，對(duì)于在運(yùn)水泵、風(fēng)機(jī)、刮泥機(jī)等進(jìn)行重點(diǎn)檢查，排除設(shè)備隱患對(duì)活性污泥生長(zhǎng)造成的影響。（4）針對(duì)各自裝置的生產(chǎn)特點(diǎn)，設(shè)定合適的工藝指標(biāo)，對(duì)來水水質(zhì)指標(biāo)、系統(tǒng)溶解氧含量、活性污泥濃度等工藝參數(shù)進(jìn)行規(guī)范化管理，保障裝置的平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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［3］許兆義，楊成永.環(huán)境科學(xué)與工程概論 ［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2003.

作者簡(jiǎn)介：胡有欽， 男，江蘇南京人，助理工程師，碩士研究生，研究方向：污水處理。