废水处理中的常见问题及解答

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1.       什么是活性污泥?

活性污泥是利用数?#22253;?#19975;计的微生物生长、繁殖及工作进行污水处理的工艺。微生物的工作是其通过存活并生长来完成的。这一工作过程包括从污水中吸收可溶性和粒状有机物作为其食物,并将这些食物转化为新细菌体及其副产品。 当这些微生物积聚并形成团状或絮状,足够重至可沉淀并可从水中分离出来?#20445;?#27963;性污泥便形成了。这些下沉污泥的一部分会被回流并与新的污水混合,成为微生物繁殖的种床。污水与回流污泥的混合物被称为“混合液”。 原水中的微生物食物以及回流的污泥中的微生物在混合液中的相对浓度决定处理的效果, 被称为F/M比。微生物生长率为每天每磅去除BOD?#21450;?#30917;固态物。这些固态物必须从系统中除去,以确保处理系统的平衡。

用来进行污水处理的微生物有很多种不同的类型, 按其沉淀能力进行分类。实际上,污水处理系统?#35805;?#35774;计为絮凝类微生物系?#24120;?#20197;确保所形成的污泥能在澄清池内良好沉淀。由于丝状菌所产生的污泥沉淀困难,需要较长时间完成,因此,?#35805;?#19981;采用丝状菌来处理污水。一个工作状况良好的活性污泥污水处理系?#24120;?#22914;果负荷量适中,具有吸收、承受大多数由外部因素造成的暂时性的劣化工作状态,并从这种状态恢复正常工作状态的能力。

这些微生物靠氧气,并吸收营养物存活和工作。微生物用氧来为细胞的繁?#31243;?#20379;能量,生成二氧化碳、氨及水而溶入液体中。细胞繁殖形成处理过程所需的新的微生物。工作状态良好的活性污泥须在环境或负荷无任何突变的条件下才能形成和维持。所谓的有利于污泥生长和维持的有利环?#31243;?#20214;包括,中性的pH值,较高的约62oF(17 oC)的环?#28548;?#24230;,有足够的氧,以保证残氧含量约为1 ? 2 mg / L

2.       在废水处理过程中,什么是‘好工人’?什么是‘差工人’?

在一个活性污泥污水处理系统中,真正的工人是数?#22253;?#19975;计的微生物,其主要的工作任务就是吃。当它们不吃东西?#20445;?#23427;们就停止工作了。?#27604;唬?#36825;些工人当中,也有好工人和差工人之分。这两者的最根本的不同之处不在于它们利用食物的能力,而在于它们吃饱后沉淀得好不好。

微生物一?#34432;?#34920;许多各种各样的存在于污水中的生物。操作人员能很容易地分辨出哪些是单细胞絮状菌、丝状菌,哪些是多细胞原生动物和?#27542;?#31561;。在各自最佳状态下,两种单细胞微生物都能快速地通过细胞?#33267;?#26469;繁?#24120;?#26377;时达到每二十?#31181;臃至?#19968;次的速度。

在活性污泥中,所谓的‘好工人’是指那些在适当条件下能积聚并形成有足以沉淀的重量的絮凝体的絮状菌。所形成的絮凝体, 或称之为污泥,其污泥体积指数(SVI)在大约80-150之间,或五?#31181;?#27785;淀?#34432;?/SPAN>40-60%

所谓的‘差工人’,是指具有?#23435;?#25110;线型特征的丝状菌。从BOD去除能力来讲,这类微生物可称得上是很好的污水处理微生物。然而,由于其重量极轻,沉降速度极为缓慢,除非长时间沉淀,否则很容易被从澄清池中冲走。下面的各种微生物的简图可?#22253;?#21161;我们认识这两类微生物在结构上有何不同。

在对生活污水进行?#35805;?#24615;处理?#20445;?#30001;于生活污水适宜于这两类微生物的生长,因而这两类微生物都能在处理过程中见到。 不过,在?#25105;?#32473;定时间内,只有其中一种会占据优势。污水的特性和类型,以及环?#24120;?#23427;们生存的周围环?#24120;?#20250;决定其中哪一类会占大多数。操作者要维护污水处理系统良好的处理能力,所以总会让“好工人”絮状菌占主导地位。

3.       絮状菌有何特点?

一个污水处理系?#24120;?#22914;果工作状态良好,具有以下几个特征:

微生物趋向于团聚在一起。
具有丰富的?#26159;?#35088;色的絮状颗粒。
沉淀速度均匀,只留下极少的颗粒没有沉淀。
显微镜下观察,只见到极少量的鞭毛虫和阿米?#32479;媯?#20294;可见到大量的自由游动的纤毛虫和茎纤毛虫。

4.       丝状菌有何特点?

颜色?#24120;?#37325;量轻,不沉淀,因而常会经污水处理系统排水口排出,?#22815;?#36896;成污泥膨胀。
?#27833;?#35266;上看,它们会形成菌丝,常被称作丝状菌。由于这一特点,在显微镜下很容易分辨出来。
这些丝状菌有的是好氧菌,有的是兼氧(即有氧或无氧)菌。如果它们是好氧菌,只要短时间切断氧气供应,就可以杀死它们。如果它们是兼氧菌,杀死它们的其中一种方法是加氯。
真菌,呈丝状,?#35805;?#21916;好碳水化合物废物或含不常见的有机化合物的废物,?#35797;?#36825;类废物中常能见到它们的身影。

5.       为什么不用新生污泥呢?

就象儿童一样,新生污泥中的所有微生物都很年轻,具有很高的活性。它们对食物和氧气的需求量很高,但不能利用所有的食物,因为回流的微生物还没有准备好要吃它们没有消化的残余营养物,所以这些回流的微生物还不能发挥有效去除BOD的作用。还有,由于新生微生物的高度活性水平,细胞不能絮凝在一起并变得足够重,以充?#27542;?#28096;。

因此,操作人员会见到污水处理系统的污水经过最后的澄清池时BOD和悬浮固态物越来越多。操作人?#34987;?#33021;见到另外两种现象:在澄清池中会出现浅褐色颗粒团漂浮在水中;在曝气池中会出现白色泡沫。

6. 为什么不用老生污泥呢?

污水处理系统的另一极端情况是系统依?#36947;?#21270;污泥进行污水处理。在这种情况下,可?#22253;?#36825;些微生物比作上了年纪的成年人。例如,当一个人的生长期过去之后,生长速度会逐渐下降,这样一直下降下去,直至死亡。随着这些微生物活性的降低,食物摄入量也会跟着减少,制造新细胞的速度变慢,这样越来越多的食物被储存(以脂肪的?#38382;劍?#22312;微生物体内,直至这些微生物死亡为止。

或者说,当一个人在休息,已经有几个小时没有吃东西了,其主要能量需求是体热。这些所需的能量来自内部氧化反应或分解储存在体内的食物,因而?#20013;?#38656;要氧气供应。如果这些微生物选择了不再进?#24120;?#23427;们会一直呼吸下去,也就是一直需要氧气,直至被饿死为止。还有,在饥饿阶段,由于越来越多的体内细胞物?#26102;?#36716;化成能量,这些微生物的体重会逐渐下降。

为什么老化污泥没有污水处理效果呢?微生物对老化的反应与对饥饿的反应非常相似。它们的活性会下降,对食物的需求及至对氧的需求也都会下降。这种低活性状态使得微生物形成?#32622;?#23454;?#31181;亍?#19979;沉速度极快的絮凝物。在澄清池内,这些絮凝物下沉后,会在池子的?#21487;?#30340;液层中留下悬浮固体颗粒。由于被回流到曝气池内的微生物对食物的需求下降,不能最大限度地利用污水中的食物。 

操作人员可以看到,大量的条状絮凝体越过澄清池排水口,而池内的污泥层不及池深的四?#31181;?#19968;。此外,在曝气池表面,会形成厚厚的一层深色的泡沫。通过如下任何一种测试,可以断定池内污泥出现老化问题

澄清池内的DO-比正常值高。
曝气池内的DO-比正常值高(如果空气供应量还没有减小的话)
SVI SV ?沉淀速度很快,?#28082;?#23494;实;?#22815;?#24418;成带细粒的?#32454;?#21040;液面的混浊层。
RR ? 比正常值低很多。
出水中BOD含量? 没有变化。
出水中SS-会出现上升。
F/M ?太低
CRT ?时间太长,产生老化的、过度氧化的污泥。
MLSS ? 含量较高.

这种现象在污水处理厂较为常见,因为操作人员会试图遵循这样一条极为基本的规则:尽量将MLSS维持在最高的状态,以得到足够多的微生物,随时准备对付冲击性负荷。但是,尽管这是一种安全的操作方法,这样操作确实会产生上述问题。校正的手段为通过增大污水来水速度,以缩短CRT,提升F/M比。 

有两种处理工艺有意采用老化污泥进行污水处理:延时曝气法和好氧消化法。这两种工艺所用的污泥中的微生物已处于内生状态,亦即微生物死亡的阶段,其污水负荷量?#31995;停?#24494;生物数量大,细胞驻留时间长。在这两种处理方式下长期连续运行,会产生象粉末一样重量很轻的污泥。有趣的是,当细胞死掉后,会解体并释放储存在体内的有机物,而这些有机物又会成为剩余的活的微生物的美味佳肴。

7.       活性污泥最佳工作条件

常规活性污泥污水处理系统在污泥既不是太年轻,又不是太老?#20445;?#20854;工作状态达到最佳。其着重点不在污泥数量,而在污泥质量。这种处理方法要求将悬浮固体浓度和微生物驻留时间限制在一个较窄的范围内。

所谓最佳的工作状态,是指:

有足够的污水曝气驻留时间,以消化摄入的食物。
有足够的单元停留时间(污泥泥龄),以确保形?#23665;?#24247;的污泥。
有足够多的微生物,以去除和消化流入污水中食物的全部营养物。
污泥应具有良好的沉淀特性,即沉淀速度要足够慢,以吸附污水中的固体物?#20160;?#19982;其一起沉淀下去。
回流的污泥中的微生物健康状态良好,随时可再次进食