活性污泥處理化工廢水過程中的工藝調控和問題分析

摘要：化工生產過程中產生的廢水含有諸多有害化學物質，合理高效的污水處理方法至關重要。近年來，以活性污泥法為代表的生化處理法在工業實踐中應用廣泛，效果良好。但是由于活性污泥自身的性質及化工廢水成分的復雜性，在利用活性污泥處理污水的生產過程中易發生包括污泥膨脹等在內的各種問題。首先簡介活性污泥處理法的原理和性能指標，再歸納其在日常運行中可能出現的問題，并針對問題提出工藝調控的解決方法，為今后該領域的研究及發展提供參考。

關鍵詞：活性污泥;污水處理;工藝調控據不完全統計，近年來化工廢水的排放總量約占工業廢水總排放量的20%以上，其中多含有包括硫化物、氰化物、酚、氨氮、硝基化合物等在內的200多種有毒有害物質，對環境威脅極大［1］，所以高效的污水處理技術尤為關鍵?；钚晕勰喾☉{借其費用低、二次污染危害少等優點被廣泛應用于化工企業的污水處理中。但是，化工生產過程中排放的廢水存在水質和水量波動較大的特點，此外，活性污泥法處理過程中由于配套設備運行狀態及氣候條件等不確定性因素的存在，會導致活性污泥生長環境發生變化，進而改變活性污泥性狀，從而影響污泥中微生物的生化反應過程，降低污水處理質量。本文以簡述活性污泥的性質及其在污水處理中的作用原理為基礎，總結能夠實時反映活性污泥性狀的指標，再針對活性污泥在運行管理中存在的問題提出相應的調控辦法，最后對未來活性污泥處理污水技術的發展進行展望。

1活性污泥的性質及在污水處理中的作用

活性污泥成分復雜，其中有機物含量較多，占比75%～85%，主體是以細菌、原生動物和后生動物等組成的活性微生物聚集體?；钚晕勰嗟慕Y構疏松，比表面積大，對工業廢水中的有機污染物有很強的吸附和氧化效果。

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］，另一部分則轉化為用于微生物自身生長代謝的營養物質。此外，凝聚與沉淀階段中固液分離的效果也會直接影響后段出水的懸浮物、COD等重要指標。

2活性污泥的性能檢測指標

由于活性污泥的代謝涉及物理、化學、生物化學等多種反應機制，所以在使用活性污泥處理污水的運行中需要動態監測活性污泥的各項指標，保障其正常工作。結合生產實踐，以下指標需格外關注：（1）活性污泥的宏觀檢測，主要包括污泥的顏色、氣味等，正常的活性污泥應該呈茶褐色，并具有鮮活的光澤。（2）污泥沉降比（SV），該項指標的測量方法極為簡便，在行業中應用最為廣泛，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定值。SV是直接反映污泥沉降性能的參數，SV越小，表示污泥具有更好的沉降性能。對SV的密切監測往往能及時預防活性污泥的大規模膨脹，確保系統運行的平穩性。（3）污泥濃度（MLSS），該指標表示的是單位容積泥水混合液中活性污泥固體物的總質量。理論上講，每個活性污泥處理系統都有最佳MLSS值。（4）生物相鏡檢，該方法操作十分簡便，即使用光學顯微鏡觀察活性污泥中微生物的種類、數量和運動狀態等，通常情況下可以作為一種定性檢測手段，對處理系統中的污泥和水體特征進行一個總體狀況的評估，但由于活性污泥處理法的復雜性，單獨的生物相檢測并不能反映出系統運行狀況的良好與否，所以往往作為前面幾種方法的補充檢測方法。

3目前工業應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應用中最常見的異常問題之一。它主要指一個或多個因素改變后活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖或結合水增多，導致污泥結構松散，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流失。嚴重的活性污泥膨脹會大幅降低活性污泥濃度，破壞系統正常的生化代謝過程，甚至造成生化系統崩潰。

SV數值是常用的判定活性污泥膨脹與否的依據，在運行過程中SV的異常升高往往和污泥膨脹有關。目前工業上解決活性污泥膨脹的方法大致分為3個方向，分別為臨時控制法、工藝調控法及永久性控制法。其中，工藝調控法在實際生產中應用最為普遍，主要有如下幾種措施：（1）通過在線儀表實時監控來水水質及水量，及時發揮調節池作用，有效控制活性污泥系統的進水指標，保證活性污泥的處理負荷在合適范圍。（2）加強系統中的曝氣強度，提高泥水混合液的溶解氧含量，防止出現缺氧和厭氧情況。（3）提高污泥回流比，降低污泥在沉淀池中的停留時間，也可加大剩余活性污泥排放，及時將厭氣或老化的污泥排出系統外。（4）向系統中投加包括消石灰在內的堿性物質，提高活性污泥的沉降性能，抑制膨脹現象。

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據對比，可以看出在來水水質穩定的情況下，SV在60%和90%時出水指標有較大差異，SV在60%時，COD去除率達到52%，氨氮去除率達到38%，但SV在90%時，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為污泥膨脹會影響正常的污泥沉降效率，進而降低污泥氧化分解來水中COD以及氨氮的能力。所以在生產實踐中要積極采取上述措施防止污泥膨脹，保證活性污泥系統的正常運行。表1某污水處理廠2種污泥沉降比下曝氣池部分出水數據指標對比項目出水指標/（mg·L-1）來水COD=750氨氮=36SV60%時曝氣池出水COD=360氨氮=22SV90%時曝氣池出水COD=420氨氮=28

3.2活性污泥不增長或減少

適當的活性污泥濃度是保障系統生化處理能力的關鍵。但是在實際應用中發現以下幾類因素會導致活性污泥數量不增長甚至減少，需要針對不同原因采取相應措施予以解決。（1）針對污泥膨脹導致活性污泥從系統中大量流失，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，結合本文上一節所總結的方法進行處理，旨在提高污泥的沉淀效率，降低污泥流失的速度，保證系統中活性污泥總量維持在合適水平。（2）進水負荷較低會導致維持活性污泥生長繁殖的有機營養物含量不足，使活性污泥中的微生物處于內源呼吸和自身氧化階段，使污泥量減少，可通過提高進水水量來增大系統處理負荷，也可降低曝氣機轉速或者停運部分曝氣機來降低混合液中的溶解氧含量，防止污泥過度氧化。（3）營養物質含量不平衡也會導致活性污泥的生長繁殖受到抑制，及時補充氮、磷等營養物質即可。（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數據指標對比，可以看出在來水水質穩定的情況下，MLSS在2 g/L和4 g/L時，出水指標有較大差異，MLSS在2 g/L時，COD去除率僅為37%，氨氮去除率僅為15%，但MLSS在4 g/L時，COD去除率達到46%，氨氮去除率達到23%。造成兩者差別的主要原因即為較低的污泥濃度難以對來水的各類有機物質進行有效處理轉化，來水中大量的COD以及氨氮并未經有效處理而流出。所以在生產實踐中要積極采取上述措施控制生化系統中的污泥濃度，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數據指標對比項目出水指標/（mg·L-1）來水COD=720氨氮=34MLSS 2 g/L時曝氣池出水COD=450氨氮=29MLSS 4 g/L時曝氣池出水COD=385氨氮=26

3.3活性污泥解體

運行良好的活性污泥系統中往往SV和SVI波動不會太大，即便是比較輕微的活性污泥膨脹，也不會引起SV和SVI的大幅波動上升，而如果運行過程中出現這2個參數的異常升高，一般預示著活性污泥解體，此類問題相較于前兩者更加嚴重，會導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或者有機物質又是造成污泥中毒的直接原因，在化工企業中這種現象發生較多，在短時間內這種水質極差的水體進入生態系統內即能導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鍵在于及時將惡性來水切出系統，或者將其與其他正常污水混合后再行處理。此外，有機處理負荷長時間偏低的同時又不及時降低曝氣量，也會導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比較慢。在此期間通過各種手段降低曝氣量或者曝氣池運轉間數，可以有效解決問題，一般情況下不會導致整個生化系統崩潰［3］。

4結論

從簡述活性污泥的性質及其在污水處理中的作用原理入手，介紹了能夠實時反映活性污泥性狀的SV、SVI、MLSS等指標，針對活性污泥在運行管理中存在的活性污泥膨脹、活性污泥不增長或者減少以及活性污泥解體的問題，提出不同情況相應的解決方案，旨在保證活性污泥的凈化性能，滿足實際生產需求。

由于活性污泥結構的特殊性及影響其生長因素的復雜性，加之各企業活性污泥處理裝置在來水水質水量、環境溫度、配套設備等各項條件的差異性，在活性污泥法運行管理的過程中遇到的問題需要結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如下：（1）在使用活性污泥法處理污水時需要加強對活性污泥各指標的監控，準確地分析數據可以良好反映活性污泥的性能，有助于較早發現問題并及時解決。（2）對活性污泥系統裝置的配套儀表進行及時維護和更新，尤其是監測進出水水質指標的COD、pH、氨氮等儀表要確保準確無誤。對儀表數據的實時監控有利于操作及管理人員掌握生化系統的處理能力，針對不同情況及時進行生產調整。（3）加強裝置的質量巡檢，對于在運水泵、風機、刮泥機等進行重點檢查，排除設備隱患對活性污泥生長造成的影響。（4）針對各自裝置的生產特點，設定合適的工藝指標，對來水水質指標、系統溶解氧含量、活性污泥濃度等工藝參數進行規范化管理，保障裝置的平穩運行。

參考文獻：

［1］高廷耀，顧國維.水污染控制工程 ［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］周本省.工業水處理技術 ［M］.北京：化學工業出版社，2002.

［3］許兆義，楊成永.環境科學與工程概論 ［M］.北京：中國鐵道出版社，2003.

作者簡介：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。