A2O 生物脱氮工艺 (反硝化- 硝化工艺、缺氧好氧工艺)是在工艺流程中设置缺氧(无氧或低氧区)和好氧区, 将化能养细菌的无氧呼吸(硝酸盐还原)、有氧呼吸与化能自养细菌有机组合, 通过合理控制工艺参数(如泥龄、回流比), 使缺氧区和好氧区分别适应于具有反硝化作用的好氧细菌、兼性厌氧细菌, 形成A2O 工艺。
一些研究与实践表明,包含两种不同营养类型和呼吸类型特点微生物的功能,又具有脱氮功能。由于缺氧区内呈无氧呼吸的兼性厌氧细菌的生化特性, 使一些较难降解的大分子有机物在无氧区内转化为低分子有机物,提高了废水的可生化性。由于生物脱氮技术日趋成熟, 已经被广泛应用于发酵工业等产生的含氮有机废水的处理。用 A2O 法处理含氮有机废水过程中, 因连续进水, 时常会出现多种异常情况, 使活性污泥随二沉池出水流失, 增加了处理水中的SS, 降低了水处理效果。
下面介绍用 A2O 法在废水处理中可能出现的几种主要异常现象及其防治措施。
1. 污泥膨胀引起的污泥上浮
首先根据污泥体积指数(SVl)判断是否发生的污泥膨胀。如果 SVI 值很高, 就说明活性污泥的沉降性能不好, 污泥可能发生膨胀或者已经膨胀。由于水处理厂的处理水质不同, SVI的具体值会不尽相同。所以水处理的管理人员应根据自己水处理厂的实际情况进行总结。污泥膨胀原因主要是大量丝状菌 (细菌中的鞘细菌, 以球衣菌和贝氏硫细菌为代表)在污泥内繁殖, 使污泥松散、密度降低所致。真菌的繁殖也会引起污泥膨胀。正常的活性污泥具有良好的沉降性能, 其含水率一般在 98%～99%。当污泥发生膨胀时, 污泥就不易沉降, 含水率上升, 污泥体积膨胀。在沉淀池表现为上清液清澈, 透明度很高,但污泥界面却很高, 在沉淀池可以看到活性污泥,甚至有的地方没有上清液, 污泥随处理水流失严重。活性污泥的主体是由细菌等形成的菌胶团。与菌胶团细菌相比, 丝状菌和真菌生长时需较多的碳素, 对氮、磷的要求则较低。它们对氧的要求也和菌胶团细菌不同, 菌胶团在溶解氧大于0.5mg/L 时能很好的生长, 而真菌和丝状菌在低于 0.5mg/L 的微氧环境中, 也能较好地生长。所以在供氧不足时, 会引起丝状菌、真菌的大量繁殖。菌胶团生长适宜的 pH 值范围在 6～8, 而真菌则在pH 值等于 4.5～6.5 之间生长良好, 所以 pH 值稍低时, 菌胶团生长受到抑制, 而真菌的数量则可能大大增加。因此, 污水中如有机物质较多, 溶解氧不足, 缺乏氮、磷等养料, pH 值较低情况下, 都可能引起污泥膨胀。此外, 超负荷、污泥龄过长等, 也可能会引起污泥膨胀。
另一种情况是膨胀的活性污泥中并没有大量的丝状菌, 称为非丝状菌性污泥膨胀, 但含有过量的结合水。这种膨胀类型的活性污泥指数很高, 体积膨胀, 而使污泥比重减轻, 压缩性能恶化。这种膨胀用显微镜分析鉴别非常简单, 其方法是在载玻片上将一滴黑色墨水与一滴曝气池混合液混合, 在显微镜下观察, 如果墨水不能浸透到菌胶团中, 则发生的是结合水性污泥膨胀。
由此可见, 为防止污泥膨胀, 解决的办法可针对引起膨胀的原因采取措施。如加大曝气量, 或适当降低 MLSS 值, 使需氧量减少等; 如污泥负荷率过高, 可适当提高 MLSS 值, 以降低污泥负荷。污泥大量流失, 污泥膨胀是活性污泥法处理装置运行中的一个较难解决的问题, 污泥膨胀的原因很多, 甚至有些原因还未认识清楚, 尚待研究。
2. 活性污泥解絮
污泥解絮在沉淀池的表现为处理水质浑浊,沉淀池上会有死污泥上浮, 洒水后污泥不沉淀, 颜色和系统内污泥颜色相同; 也有时在处理水中无明显的活性污泥泥粒, 但 COD 值较高。
导致这种异常现象的原因有运行中的问题,也有可能是原污水中混入了有毒物质所致。活性污泥解絮后, 微生物量减少且失去活性, 其吸附能力降低, 絮凝体变小质密, 处理水质混浊, SVI值降低等。做生微镜检时可看到, 絮状体明显减少而且结构比较散, 容易遭到破坏, 同时还可看到大量的轮虫。由于污泥解絮产生了大量的污泥碎屑, 从而刺激了轮虫的大量增殖。当污水中存在有毒物质时, 微生物会受到抑制伤害, 净化能力下降, 或完全停止, 从而使污泥失去活性。一般可通过显微镜观察来判别是否已产生解絮, 并对原废水水量及废水的 C: N、回流污泥量、空气量和排泥情况以及 SVI、MLSS、DO 等多项指标进行检查, 加以调整。当确定是污水中混入有毒物质时, 应考虑这是新的废水混入的结果, 需查明来源。
3. 污泥腐败引起的污泥上浮
在沉淀池可能由于污泥长期滞留而进行厌氧发酵, 产生气体附着于死的污泥块上, 从而发生大块污泥上浮的现象。它与脱氮反应引起上浮的污泥所不同的是, 污泥腐败变黑, 有臭味, 污泥搅碎后可能不会下沉。此时的污泥也不是全部污泥上浮, 大部分活性污泥都是正常地排出或回流到系统, 只有在死角长期停留的污泥才腐败上浮。
防止的措施有: (1)在沉淀池上安装挡泥板, 不使污泥外溢;(2)检修刮泥机, 消除沉淀池底部的死角; (3)对已上浮的块状污泥及时进行打捞, 避免随处理水流失, 影响排水水质。
4. 脱氮反应引起的污泥上浮
活性污泥在二沉池有成块上浮的现象, 并不一定是由于腐败所造成的。由于硝化池内污泥龄较长, 如果进入沉淀池的污泥含有较多的 NO3-, 在沉淀池内产生反硝化, 硝酸盐被还原, 产生的氮气附于污泥上, 活性污泥的比重降低, 整块上浮。由于脱氮反应引起上浮的污泥经搅动后, 气泡放出,污泥很快沉淀, 并且上浮污泥颜色和系统内的活性污泥颜色一样。
所谓反硝化是指在多种反硝化细菌的作用下, 先把 NO3-还原为 NO2-, 再把 NO2-还原为氮气的过程。反硝化作用一般溶解氧低于 0.5mg/L 时发生, 在有氧存在的时, 该生物反应就会受到抑制。经过试验表明, 如果让硝酸盐含量高的混合液静止沉淀, 在开始的 1 个小时左右污泥可以沉淀得很好, 但不久就可以看到, 由于反硝化作用所产生的氮气, 在泥中形成小气泡。
在测污泥沉降比时, 只检查污泥的沉降性能, 往往会忽视污泥的反硝化作用。这是在活性污泥法的运行中应当注意的现象, 为防止这一异常现象的发生, 应采取加强脱氮池的管理, 减少进入沉淀池的硝酸量, 或者增加污泥回流量及时排除剩余污泥, 降低混合液污泥浓度等措施。还有一种情况是曝气池内曝气过度, 使污泥搅拌过于激烈, 生成大量小气泡附聚于絮凝体上, 也容易产生这种现象。防止措施是将供给硝化池的空气量控制在所需的范围内, 避免过度曝气。
另外一种情况是由于运行不当, 造成沉淀池局部水力冲击过大。在沉淀池表现为一部分出水口出水伴随有活性污泥流出。随出水流出的活性污泥颜色和性状和系统内的活性污泥一样。一般发生这种情况的前提是活性污泥的沉降性能不好。解决办法及时排泥和加大返泥量, 降低沉淀池污泥界面。
5 处理水SS浓度高造成处理水COD升高
一般认为处理水SS浓度高是由进水SS和活性污泥造成的。由于SS大部分不能被活性污泥分解利用, 只能以排放剩余污泥的方式排出去。所以进水SS很高时, 会影响处理水SS浓度升高, 最终造成处理水COD升高。当SS来自废水时, 应当控制废水生源的SS浓度, 有必要时可在废水进入系统前设置初沉池。SS来自污泥自身时, 可能是由活性污泥絮凝性能差, 确认SV30 和SVI 值, 观察是否有丝状菌的存在。检查污泥在沉淀池的停留时间, 确认进水量和返泥量。
6. 发酵系统内的泡沫问题
在硝化池中产生泡沫的主要原因是, 所给废水中含有大量合成洗涤剂或其他起泡物质。也有其它的原因, 如负荷过低、过高、有放线菌等。可以在泡沫上洒水, 观察消泡情况和产生泡沫的颜色来判断原因。泡沫会给生产操作带来一定的困难, 带走部分污泥。
消除泡沫的措施有: 主要是对已产生的气泡进行洒水消泡, 减少废水中的洗涤剂的含量。根据其它原因适当控制污泥负荷和剩余污泥排放量。
用 A2O 法处理废水的过程是复杂的过程,对管理人员要求比较高, 对于水处理系统运行过程中产生的各种异常现象要及时发现, 及时调整, 同时总结经验, 防止异常情况再次发生。
参考文献《环境微生物学》 华东师范大学出版社