傳統活性污泥工(gōng)藝的主要功效是去(qù)除城市污水中(zhōng)的有機污染物(wù)質,設計與運行良好的活性污泥工(gōng)藝,出水BOD5和SS均可小(xiǎo)于20mg/L。
影響有機物(wù)處理效果的因素主要有:
1、營養物(wù)
一(yī)般城市污水中(zhōng)的氮磷等營養元素都能夠滿足微生(shēng)物(wù)需要,且過剩很多。但工(gōng)業廢水所占比例較大(dà)時,應注意核算碳、氮、磷的比例是否滿足100:5:1。如果污水中(zhōng)缺氮,通常可投加铵鹽。如果污水中(zhōng)缺磷,通常可投加磷酸或磷酸鹽。
2、pH
城市污水的pH值是呈中(zhōng)性,一(yī)般爲6.5~7.5。pH值的微小(xiǎo)降低可能是由于城市污水輸送管道中(zhōng)的厭(yàn)氧發酵。雨季時較大(dà)的pH降低往往是城市酸雨造成的,這種情況在合流制系統中(zhōng)尤爲突出。pH的突然大(dà)幅度變化,不論是升高還是降低,通常都是由工(gōng)業廢水的大(dà)量排入造成的。調節污水pH值,通常是投加氫氧化鈉或硫酸,但這将大(dà)大(dà)增加污水處理成本。
3、油脂
當污水中(zhōng)油類物(wù)質含量較高時,會使曝氣設備的曝氣效率降低,如不增加曝氣量就會使處理效率降低,但增加曝氣量勢必增加污水處理成本。另外(wài),污水中(zhōng)較高的油脂含量還會降低活性污泥的沉降性能,嚴重時會成爲污泥膨脹的原因,導緻出水SS超标。對油類物(wù)質含量較高的進水,需要在預處理段增加除油裝置。
4、溫度
溫度對活性污泥工(gōng)藝的影響是很廣泛的。首先,溫度會影響活性污泥中(zhōng)微生(shēng)物(wù)的活性,在冬季溫度較低時,如不采取調控措施,處理效果會下(xià)降。其次,溫度會影響二沉池的分(fēn)離(lí)性能,例如溫度變化會使沉澱池産生(shēng)異重流,導緻短流;溫度降低會使活性污泥由于粘度增大(dà)而降低沉降性能;溫度變化會影響曝氣系統的效率,夏季溫度升高時,會由于溶解氧飽和濃度的降低,而使充氧困難,導緻曝氣效率的下(xià)降,并會使空氣密度降低,若要保證供氣量不變,則必須增大(dà)供氣量。
污水中(zhōng)氨氮的去(qù)除主要是在傳統活性污泥法工(gōng)藝基礎上采用硝化工(gōng)藝,即采用延時曝氣,降低系統負荷。
導緻出水氨氮超标的原因涉及許多方面,主要有:
1、污泥負荷與污泥齡
生(shēng)物(wù)硝化屬低負荷工(gōng)藝,F/M一(yī)般在0.05~0.15kgBOD/kgMLVSS·d。負荷越低,硝化進行得越充分(fēn),NH3-N向NO3--N轉化的效率就越高。與低負荷相對應,生(shēng)物(wù)硝化系統的SRT一(yī)般較長,因爲硝化細菌世代周期較長,若生(shēng)物(wù)系統的污泥停留時間過短,即SRT過短,污泥濃度較低時,硝化細菌就培養不起來,也就得不到硝化效果。SRT控制在多少,取決于溫度等因素。對于以脫氮爲主要目的生(shēng)物(wù)系統,通常SRT可取11~23d。
2、回流比
生(shēng)物(wù)硝化系統的回流比一(yī)般較傳統活性污泥工(gōng)藝大(dà),主要是因爲生(shēng)物(wù)硝化系統的活性污泥混合液中(zhōng)已含有大(dà)量的硝酸鹽,若回流比太小(xiǎo),活性污泥在二沉池的停留時間就較長,容易産生(shēng)反硝化,導緻污泥上浮。通常回流比控制在50~100%。
3、水力停留時間
生(shēng)物(wù)硝化曝氣池的水力停留時間也較活性污泥工(gōng)藝長,至少應在8h以上。這主要是因爲硝化速率較有機污染物(wù)的去(qù)除率低得多,因而需要更長的反應時間。
4、BOD5/TKN
TKN系指水中(zhōng)有機氮與氨氮之和,入流污水中(zhōng)BOD5/TKN是影響硝化效果的一(yī)個重要因素。BOD5/TKN越大(dà),活性污泥中(zhōng)硝化細菌所占的比例越小(xiǎo),硝化速率就越小(xiǎo),在同樣運行條件下(xià)硝化效率就越低;反之,BOD5/TKN越小(xiǎo),硝化效率越高。很多城市污水處理廠的運行實踐發現,BOD5/TKN值最佳範圍爲2~3左右。
5、硝化速率
生(shēng)物(wù)硝化系統一(yī)個專門的工(gōng)藝參數是硝化速率,系指單位重量的活性污泥每天轉化的氨氮量。硝化速率的大(dà)小(xiǎo)取決于活性污泥中(zhōng)硝化細菌所占的比例,溫度等很多因素,典型值爲0.02gNH3-N/gMLVSS×d。
6、溶解氧
硝化細菌爲專性好氧菌,無氧時即停止生(shēng)命活動,且硝化細菌的攝氧速率較分(fēn)解有機物(wù)的細菌低得多,如果不保持充足的氧量,硝化細菌将“争奪”不到所需要的氧。因此,需保持生(shēng)物(wù)池好氧區的溶解氧在2mg/L以上,特殊情況下(xià)溶解氧含量還需提高。
7、溫度
硝化細菌對溫度的變化也很敏感,當污水溫度低于15℃時,硝化速率會明顯下(xià)降,當污水溫度低于5℃時,其生(shēng)理活動會完全停止。因此,冬季時污水處理廠特别是北(běi)方地區的污水處理廠出水氨氮超标的現象較爲明顯。
8、pH
硝化細菌對pH反應很敏感,在pH爲8~9的範圍内,其生(shēng)物(wù)活性最強,當pH<6.0或>9.6時,硝化菌的生(shēng)物(wù)活性将受到抑制并趨于停止。因此,應盡量控制生(shēng)物(wù)硝化系統的混合液pH大(dà)于7.0。
污水脫氮是在生(shēng)物(wù)硝化工(gōng)藝基礎上,增加生(shēng)物(wù)反硝化工(gōng)藝,其中(zhōng)反硝化工(gōng)藝是指污水中(zhōng)的硝酸鹽,在缺氧條件下(xià),被微生(shēng)物(wù)還原爲氮氣的生(shēng)化反應過程。
導緻出水總氮超标的原因涉及許多方面,主要有:
1、污泥負荷與污泥齡
由于生(shēng)物(wù)硝化是生(shēng)物(wù)反硝化的前提,隻有良好的硝化,才能獲得高效而穩定的的反硝化。因而,脫氮系統也必須采用低負荷或超低負荷,并采用高污泥齡。
2、内外(wài)回流比
生(shēng)物(wù)反硝化系統外(wài)回流比較單純生(shēng)物(wù)硝化系統要小(xiǎo)些,這主要是入流污水中(zhōng)氮絕大(dà)部分(fēn)已被脫去(qù),二沉池中(zhōng)NO3--N濃度不高。相對來說,二沉池由于反硝化導緻污泥上浮的危險性已很小(xiǎo)。另一(yī)方面,反硝化系統污泥沉速較快,在保證要求回流污泥濃度的前提下(xià),可以降低回流比,以便延長污水在曝氣池内的停留時間。
運行良好的污水處理廠,外(wài)回流比可控制在50%以下(xià)。而内回流比一(yī)般控制在300~500%之間。
3、反硝化速率
反硝化速率系指單位活性污泥每天反硝化的硝酸鹽量。反硝化速率與溫度等因素有關,典型值爲0.06~0.07gNO3--N/gMLVSS×d。
4、缺氧區溶解氧
對反硝化來說,希望DO盡量低,最好是零,這樣反硝化細菌可以“全力”進行反硝化,提高脫氮效率。但從污水處理廠的實際運營情況來看,要把缺氧區的DO控制在0.5mg/L以下(xià),還是有困難的,因此也就影響了生(shēng)物(wù)反硝化的過程,進而影響出水總氮指标。
5、BOD5/TN
因爲反硝化細菌是在分(fēn)解有機物(wù)的過程中(zhōng)進行反硝化脫氮的,所以進入缺氧區的污水中(zhōng)必須有充足的有機物(wù),才能保證反硝化的順利進行。由于目前許多污水處理廠配套管網建設滞後,進廠BOD5低于設計值,而氮、磷等指标則相當于或高于設計值,使得進水碳源無法滿足反硝化對碳源的需求,也導緻了出水總氮超标的情況時有發生(shēng)。
6、pH
反硝化細菌對pH變化不如硝化細菌敏感,在pH爲6~9的範圍内,均能進行正常的生(shēng)理代謝,但生(shēng)物(wù)反硝化的最佳pH範圍爲6.5~8.0。
7、溫度
反硝化細菌對溫度變化雖不如硝化細菌那麽敏感,但反硝化效果也會随溫度變化而變化。溫度越高,反硝化速率越高,在30~35℃時,反硝化速率增至最大(dà)。當低于15℃時,反硝化速率将明顯降低,至5℃時,反硝化将趨于停止。因此,在冬季要保證脫氮效果,就必須增大(dà)SRT,提高污泥濃度或增加投運池數。
城市污水處理廠除磷主要是依靠生(shēng)物(wù)除磷,即在好氧段前增加厭(yàn)氧段,使聚磷菌交替處于厭(yàn)氧和好氧狀态,實現磷酸鹽的釋放(fàng)與吸收,并通過排放(fàng)剩餘污泥來達到除磷目的。在生(shēng)物(wù)除磷難以達标的條件下(xià),還可以考慮投加化學藥劑來輔助除磷。化學除磷主要是通過混凝、沉澱和過濾等方法使磷成爲不溶性的固體(tǐ)沉澱物(wù),從污水中(zhōng)分(fēn)離(lí)出來。
導緻生(shēng)物(wù)除磷出水總磷超标的原因涉及許多方面,主要有:
1、污泥負荷與污泥齡
厭(yàn)氧-好氧生(shēng)物(wù)除磷工(gōng)藝是一(yī)種高F/M低SRT系統。當F/M較高,SRT較低時,剩餘污泥排放(fàng)量也就較多。因而,在污泥含磷量一(yī)定的條件下(xià),除磷量也就越多,除磷效果越好。
對于以除磷爲主要目的生(shēng)物(wù)系統,通常F/M爲0.4~0.7kgBOD5/kgMLSS×d,SRT爲3.5~7d。但是,SRT也不能太低,必須以保證BOD5的有效去(qù)除爲前提。
2、BOD5/TP
要保證除磷效果,應控制進入厭(yàn)氧區的污水中(zhōng)BOD5/TP大(dà)于20。由于聚磷酸菌屬不動菌屬,其生(shēng)理活動較弱,隻能攝取有機物(wù)中(zhōng)極易分(fēn)解的部分(fēn)。因此,進水中(zhōng)應保證BOD5的含量,确保聚磷酸菌正常的生(shēng)理代謝。但許多城市污水處理廠實際進水存在碳源偏低,氮、磷等濃度較高等現象,導緻BOD5/TP值無法滿足生(shēng)物(wù)除磷的需要,影響了生(shēng)物(wù)除磷的效果。
3、溶解氧
厭(yàn)氧區應保持嚴格厭(yàn)氧狀态,即溶解氧低于0.2mg/L,此時聚磷菌才能進行磷的有效釋放(fàng),以保證後續處理效果。而好氧區的溶解氧需保持在2.0mg/L以上,聚磷菌才能有效吸磷。因此,對于厭(yàn)氧區和好氧區溶解氧的控制不當,将會極大(dà)影響生(shēng)物(wù)除磷的效果。另外(wài),有些污水處理廠的進水爲河道水,污水中(zhōng)溶解氧含量較高,若直接進入厭(yàn)氧區,則不利于厭(yàn)氧狀态的控制,影響了聚磷菌放(fàng)磷效果。
4、回流比
厭(yàn)氧-好氧除磷系統的的回流比不宜太低,應保持足夠的回流比,盡快将二沉池内的污泥排出,防止聚磷菌在二沉池内遇到厭(yàn)氧環境發生(shēng)磷的釋放(fàng)。在保證快速排泥的前提下(xià),應盡量降低回流比,以免縮短污泥在厭(yàn)氧區的實際停留時間,影響磷的釋放(fàng)。
在厭(yàn)氧-好氧除磷系統中(zhōng),若污泥沉降性能良好,則回流比在50~70%範圍内,即可保證快速排泥。
5、水力停留時間
污水在厭(yàn)氧區的水力停留時間一(yī)般在1.5~2.0h的範圍内。停留時間太短,一(yī)是不能保證磷的有效釋放(fàng),二是污泥中(zhōng)的兼性酸化菌不能充分(fēn)地将污水中(zhōng)的大(dà)分(fēn)子有機物(wù)分(fēn)解成低級脂肪酸,以供聚磷菌攝取,從而也影響了磷的釋放(fàng)。
污水在好氧區的停留時間一(yī)般在4~6h,這樣即可保證磷的充分(fēn)吸收。
6、pH
低pH有利于磷的釋放(fàng),高pH有利于磷的吸收,而除磷效果是磷釋放(fàng)和吸收的綜合。因此在生(shēng)物(wù)除磷系統中(zhōng),宜将混合液的pH控制在6.5~8.0的範圍内。
由于對出水總磷指标要求的不斷提高,除生(shēng)物(wù)除磷外(wài),化學除磷也得到越來越多地應用。但化學除磷在提高除磷效果的同時,也會因投加化學藥劑而使剩餘污泥量大(dà)大(dà)增加,進而增加污泥處理量與泥餅處置量。
實際中(zhōng)應根據實驗來确定化學藥劑的投加點與投加量,并及時調整,确保出水磷含量穩定達标,并盡可能降低藥耗。
出水中(zhōng)的懸浮物(wù)指标是否達标,主要取決于生(shēng)物(wù)系統污泥的質量是否良好、二沉池的沉澱效果以及污水處理廠的工(gōng)藝控制是否恰當。
造成二沉池出水懸浮物(wù)超标的原因有以下(xià)幾個方面:
二沉池設計參數是否選擇恰當是出水懸浮固體(tǐ)指标會否超标的重要因素。許多城市污水處理廠在設計之初,爲節約建設成本,将水力停留時間大(dà)大(dà)縮短,并盡量提高其水力表面負荷,造成運行時二沉池經常出現翻泥現象,緻使出水懸浮固體(tǐ)超标。
另外(wài),某些污水處理廠由于實際工(gōng)藝調整需要,需将生(shēng)物(wù)池污泥濃度控制在較高的水平時,也會造成二沉池固體(tǐ)表面負荷過大(dà),影響出水水質。因此,一(yī)般認爲應對二沉池的這幾個工(gōng)藝參數的設置留有較大(dà)的餘地,以利于污水處理廠工(gōng)藝的控制與調整。
一(yī)般來說,影響沉澱池沉澱效果的主要工(gōng)藝參數爲水力停留時間、水力表面負荷和污泥通量。
1、二沉池水力停留時間
污水在二沉池的水力停留時間長短,是二沉池運行的重要參數。隻有足夠的停留時間,才能保證良好的絮凝效果,獲得較高的沉澱效率。因此,建議二沉池的水力停留時間設置在3~4h左右。
2、二沉池水力表面負荷
對于一(yī)座沉澱池來說,當進水量一(yī)定時,它所能去(qù)除的顆粒的大(dà)小(xiǎo)也是一(yī)定的。在所能去(qù)除的這些顆粒中(zhōng),最小(xiǎo)的那個顆粒的沉速正好等于這座沉澱池的水力表面負荷。因此,水力表面負荷越小(xiǎo),所能去(qù)除的顆粒就越多,沉澱效率就越高,出水懸浮物(wù)的指标就越低。設計二沉池較小(xiǎo)的水力表面負荷,有利于污泥等懸浮固體(tǐ)的有效沉澱。一(yī)般建議二沉池的水力表面負荷控制在0.6~1.2m3/m2×h。
3、二沉池固體(tǐ)表面負荷
二沉池的固體(tǐ)表面負荷的大(dà)小(xiǎo),也是影響二沉池沉澱效果的重要因素。二沉池的固體(tǐ)表面負荷越小(xiǎo),污泥在二沉池的濃縮效果越好。反之,則污泥在二沉池的濃縮效果越差。過大(dà)的固體(tǐ)表面負荷會造成二沉池泥面過高,許多污泥絮體(tǐ)來不及沉澱就随污水流出,影響出水懸浮物(wù)指标。一(yī)般二沉池固體(tǐ)表面負荷最大(dà)不宜超過150kgMLSS/m2×d。
4、活性污泥質量
活性污泥質量的好壞是影響出水懸浮物(wù)是否超标的重要因素。高質量的活性污泥主要體(tǐ)現在四個方面:良好的吸附性能,較高的生(shēng)物(wù)活性,良好的沉降性能以及良好的濃縮性能。
膠體(tǐ)狀态的污染物(wù)首先必須被吸附到活性污泥絮體(tǐ)上,并進一(yī)步被吸附到細菌表面附近才能被分(fēn)解代謝,因而吸附性能較差的活性污泥去(qù)除膠态污染物(wù)質的能力也差。活性污泥的生(shēng)物(wù)活性系指污泥絮體(tǐ)内的微生(shēng)物(wù)分(fēn)解代謝有機污染物(wù)的能力,生(shēng)物(wù)活性較差的活性污泥去(qù)除有機污染物(wù)的速度必然較慢(màn)。
隻有沉降性能良好的活性污泥才能在二沉池得以有效地泥水分(fēn)離(lí)。反之,如果污泥沉降性能惡化,分(fēn)離(lí)效果必然降低,導緻二沉池出水渾濁,SS超标,嚴重時還可能導緻活性污泥的大(dà)量流失,使系統内生(shēng)物(wù)量不足,繼而又(yòu)影響對有機污染物(wù)的分(fēn)解代謝效果。隻有活性污泥具有良好的濃縮性能,才能在二沉池得到較高的排泥濃度。反之,如果濃縮性能較差,排泥濃度降低,就要保證足夠的回流污泥量,提高回流比。但是,提高回流比會縮短污水在曝氣池的實際停留時間,導緻曝氣時間不足,影響處理效果。
5、進水SS/BOD5
生(shēng)物(wù)系統活性污泥中(zhōng)MLVSS比例與進水SS/BOD5有很大(dà)的關系,當進水SS/BOD5高時,生(shēng)物(wù)系統活性污泥中(zhōng)MLVSS比例則低,反之則高。根據運行經驗來看,當SS/BOD在1以下(xià)時,MLVSS比例可以維持在50%以上,當SS/BOD5在5以上時,VSS比例将會下(xià)降到20~30%。當活性污泥中(zhōng)MLVSS比例較低時,爲了保證硝化效果系統就必須維持較高的泥齡,污泥老化情況較明顯,導緻出水SS超标。
6、有毒物(wù)質
入流污水中(zhōng)含有強酸、強堿或重金屬等有毒物(wù)質将會使活性污泥中(zhōng)毒,失去(qù)處理功效,嚴重的甚至發生(shēng)污泥解體(tǐ),造成污泥無法沉澱,出水懸浮物(wù)超标。解決活性污泥中(zhōng)毒問題的根本辦法就是加強對上遊污染源的管理。
7、溫度
溫度對活性污泥工(gōng)藝的影響是很廣泛的。首先,溫度會影響活性污泥中(zhōng)微生(shēng)物(wù)的活性,冬季溫度較低時,如不采取調控措施,處理效果會下(xià)降。其次,溫度會影響二沉池的的分(fēn)離(lí)功能。如溫度的變化會使二沉池産生(shēng)異重流,導緻短流現象發生(shēng);溫度降低時,會使活性污泥由于黏度增大(dà)而降低沉降性能等。