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關於活性汙泥的那些事

文章出處:管理員 人氣: 發表時間:2018-09-07 16:45

 

 

1、活性汙泥的組成

 

在活性汙泥法中起主要作用的是活性汙泥,活性汙泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性汙泥上不能為生物所降解的有機物和無機物組成,其中微生物是活性汙泥的主要組成部分。

活性汙泥微生物又是由細菌、真菌、原生動物、後生動物等多種微生物群體相結合所組成的一個生態係。

細菌是活性汙泥在組成和淨化功能上的中心,是微生物的最主要成分,汙水中有機物的性質決定那些種屬的細菌占優勢,含蛋白質的汙水有利於產堿杆菌屬和芽孢杆菌屬,而醣類汙水或烴類汙水則有利於假單孢菌屬。在一定的能量水平(即細菌的活動能力)下,大部分細菌構成了活性汙泥的絮凝體,並形成菌膠團,具有良好的自身凝聚和沉澱性能。

在活性汙泥法處理過程中,淨化汙水的第一和主要承擔者是細菌,其次出現原生動物,是細菌的首次捕食者,繼之出現後生動物,是細菌的第二次捕食者。

 

 

2、淨化過程與機理

 

活性汙泥微生物能夠連續從汙水中去除有機物,是由以下幾個過程完成的。

2.1 初期去除與吸附作用

在很多活性汙泥係統裏,當汙水與活性汙泥接觸後很短的時間(3-5分鍾)內就出現了很高的有機物(BOD)去除率,這種初期高速去除現象是吸附作用所引起的,由於汙泥表麵積很大(介於2000-10000m2/m3混合液),且表麵具有多糖類粘質層,因此,汙水中懸浮的和膠體的物質是被絮凝和吸附去除的,初期被去除的BOD像一種備用的食物源一樣貯存在微生物細胞的表麵,經過幾小時的曝氣後,才會相繼攝入代謝。

在初期,被單位汙泥去除的有機物數量是有一定限度的,它取決於汙水的類型以及與汙水接觸時的汙泥性能,例如,汙水中呈懸浮的和膠體的有機物多,則初期去除率大,反之如溶解性有機物多,則初期去除率就小,又如,回流的汙泥未經足夠地曝氣,預先貯存在汙泥裏的有機物將代謝不充分,汙泥未得到再生,活性不能很好恢複,因而必將降低初期去除率,但是,如回流汙泥經過長時間的曝氣,則會使汙泥長期處於內源呼吸階段,由於過分自身氧化而失去活性,同樣也會降低初期去除率。

2.2 微生物的代謝作用

活性汙泥微生物以汙水中各種有機物作為營養,在有氧的條件下,將其中一部分有機物合成新的細胞物質(原生質);對另一部分有機物則進行分解代謝,即氧化分解以獲得合成新細胞所需要的能量,並最終形成CO2和H2O等穩定的物質。在新細胞合成與微生物增長的過程中,除氧化一部分有機物以獲得能量外,還有一部分微生物細胞物質也在進行氧化分解,並供應能量。

活性汙泥微生物從汙水中去除有機物的代謝過程,主要是由微生物細胞物質的合成(活性汙泥增長),有機物(包括一部分細胞物質)的氧化分解和氧的消耗所組成,當氧供應充足時,活性汙泥的增長與有機物的去除是並行的;汙泥增長的旺盛時期,也就是有機物去除的快速時期。

2.3 絮凝體的形成與凝聚沉澱

汙水中有機物通過生物降解,一部分氧化分解形成二氧化碳和水,一部分合成細胞物質成為菌體,如果形成菌體的有機物不從汙水中分離出去,這樣的淨化不能算結束,為了使菌體從水中分離出來,現多使用重力沉澱法,如果每個菌體都處於鬆散狀態,由於其大小與膠體顆粒大體相同,那麽將保持穩定懸浮狀態,沉澱分離是不可能的,為此,必須使菌體凝聚成為易於沉澱的絮凝體。

易於形成絮凝體的細菌有動膠菌屬、產堿杆菌、無色杆菌、黃杆菌、假單孢菌等,但無論哪一種細菌又都是在一定條件下才能夠凝聚的。

 

 

3、活性汙泥的評價指標

 

評價活性汙泥,除對活性汙泥微生物組成的生物相進行觀察外,還使用以下指標。

3.1 混合液懸浮固體(MLSS)

混合液懸浮固體是指曝氣池中汙水和活性汙泥混合後的混合懸浮固體數量,單位為mg/L,也稱混合液汙泥濃度,它是計量曝氣池中活性汙泥數量多少的指標,活性汙泥法中,MLSS一般為2-4g/L。

3.2 混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)

混合液揮發性懸浮固體是指混合液懸浮固體中有機物的重量,單位mg/L,在一般情況下,MLVSS/MLSS的比值較固定,對於生活汙水,常在0.75左右,對於工業廢水,其比值視水質不同而異。

3.3 汙泥沉降比(SV%)

汙泥沉降比是指曝氣池混合液在100ml量筒中,靜置沉澱30min後,沉澱汙泥與混合液之體積比(%),由於正常的活性汙泥在靜沉30min後,一般可以接近它的最大密度,故汙泥沉降比可以反映曝氣池正常運行時的汙泥量,可用於控製剩餘汙泥的排放,它還能及時反映出汙泥膨脹等異常情況,便於及早查明原因,采取措施,汙泥沉降比測定比較簡單,並能說明一定問題,因此它成為評定活性汙泥的重要指標之一。

3.4 汙泥指數(SVI)

汙泥指數全稱汙泥容積指數,,是指曝氣池出口處混合液經30min靜沉後,1g幹汙泥所占的容積以ml計。

 

SVI值能較好地反映出活性汙泥的鬆散程度(活性)和凝聚、沉澱性能,SVI值過低,說明泥細小緊密,無機物多,缺乏活性和吸附能力,SVI值過高,說明汙泥難於沉澱分離,並使回流汙泥的濃度降低,甚至出現“汙泥膨脹”,導致汙泥流失等後果,一般認為,生活汙水的SVI<100時,沉澱性能良好;SVI為100-200時,沉澱性能一般;SVI>200時,沉澱性能不好。

例如曝手池混合液汙泥沉降比為20%,汙泥濃度為2.5g/L,則 :SVI=20×10/2.5=80

3.5 汙泥齡(ts)

汙泥齡是曝氣池中工作著的活性汙泥總量與每日排放的剩餘汙泥量之比值,單位是日,在運行穩定時,剩餘汙泥量也就是新增長的汙泥量,因此汙泥齡也就是新增長的汙泥在曝氣池中平均停留時間,或汙泥增長一倍平均所需要的時間。

 

4、環境因素的影響

 

4.1 溶解氧

活性汙泥法是需氧的好氧過程,對於傳統活性汙泥法,氧的最大需要出現在汙水與汙泥開始混合的曝氣池首端,常供氧不足,供氧不足會出現厭氧狀態,妨礙正常的代謝過程,滋長絲狀菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的濃度控製。由於活性汙泥絮凝體的大小不同,所需要的最小溶解氧濃度也就不一樣,絮凝體越小,與汙水的接觸麵積越大,也越宜於對氧的攝取,所需要的溶解氧濃度就小;反之絮凝體大,則所需的溶解氧濃度就大,為了使沉澱分離性能良好,較大的絮凝體是所期望的,因此,溶解氧濃度以2mg/L左右為宜。

4.2 營養物

在活性汙泥係統裏,微生物的代謝需要一定比例的營養物,除以BOD表示的碳源外,還需要氮、磷和其他微量元素,生活汙水含有微生物所需要的各種元素,但某些工業廢水卻缺乏一些關鍵的元素——氮、磷等。對氮、磷的需要量應滿足以下比例,即BOD:N:P=100:5:1。

4.3 pH值

對於好氧生物處理,pH值一般以6.5-9.0為宜,pH值低於6.5,真菌即開始與細菌競爭,降低到4.5時,真菌則將完全占優勢,嚴重影響沉澱分離;pH值超過9.0時,代謝速度受到障礙。

對於活性汙泥法,其pH值是指混合液而言,對於堿性廢水,生化反應可以起緩衝作用;對於以有機酸為主的酸性廢水,生化反應也可起緩衝作用,而且如果在馴化過程中將pH值因素考慮進去,活性汙泥也可以逐漸適應,對於出現衝擊負荷,pH值急變時,則將給活性汙泥以嚴重打擊,淨化效果將急劇惡化。在這種情況下,完全混合活性汙泥法,則有較大的優越性,為了使汙水處理裝置穩定運行,應避免pH值急變衝擊,酸堿廢水在進行生化處理前應進行預處理,將pH調節到適宜範圍。

4.4 水溫

水溫是影響微生物生長活動的重要因素,城市汙水在夏季易於進行生物處理,而在冬季淨化效果則降低,水溫的下降是其主要原因。在微生物酶係統不受變性影響的溫度範圍內,水溫上升就會使微生物活動旺盛,就能夠提高反應速度。此外,水溫上升還有利於混合、攪拌、沉澱等物理過程,但不利於氧的轉移。

對於生化過程,一般認為水溫在20-30℃時效果最好,35℃以上和10℃以下淨化效果即行降低。因此,對高溫工業廢水要采取降溫措施,對寒冷地區的汙水,則應采取必要的保溫措施。目前對於小型生物處理裝置,一般采取建在室內的措施加以保溫,對於大型汙水處理廠,如水溫能維持6-7℃,采取提高汙泥濃度和降低汙泥負荷率等措施,活性汙泥仍能有效地發揮其淨化功能。

4.5 有毒物質

對生物處理有毒害作用的物質很多,毒物大致可分為重金屬,H2S等無機物質和氰、酚等有機物質。這些物質對細菌的毒害作用,或是破壞細菌細胞某些必要的生理結構,或是抑製細菌的代謝進程。毒物的毒害作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無其他毒物及微生物的數量和是否馴化等有很大關係。