一、概述

　　污水處理技術(shù)經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從單一功能到多種功能、從低效率到較高效率的發(fā)展。污水處理工藝?yán)�如氧化溝、SBR法、A/O法等工藝得到了發(fā)展與應(yīng)用。目前在眾多的污水處理技術(shù)中，活性污泥法被認(rèn)為是行之有效且應(yīng)用最為廣泛的一種生物處理法。活性污泥法由初沉池、曝氣池、二沉池、曝氣設(shè)備以及污泥回流設(shè)備等組成，主要構(gòu)筑物是曝氣池和二沉池

　　活性污泥法應(yīng)用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹、污泥上浮、污泥泡沫等問題，一旦運(yùn)行發(fā)生上述問題就會(huì)導(dǎo)致污水處理效率降低，出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。因此利用肉眼觀察活性污泥的顏色、利用嗅覺聞活性污泥的氣味和觀察曝氣池的曝氣情況，能在一定程度上反映活性污泥的健康狀態(tài)，通過光學(xué)顯微鏡，觀察活性污泥中的細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物及后生動(dòng)物等微生物的種類、數(shù)量、優(yōu)勢(shì)度及其代謝等狀況，也能在微觀角度反應(yīng)生化系統(tǒng)的健康狀態(tài)。

　　二、實(shí)驗(yàn)

　　以廣州石化煉油污水裝置高濃度系列二級(jí)生化單元中氧化溝的活性污泥為研究對(duì)象，二級(jí)生化單元的組成如圖1所示。

　　觀察氧化溝活性污泥的顏色、性狀，觀察氧化溝以及南沉淀池內(nèi)污泥的狀況;某年4月1日至30日每天上午10∶00采氧化溝內(nèi)溝泥水混合樣500mL，測(cè)定污泥樣品的SV30，測(cè)定氧化溝內(nèi)溝活性污泥濃度，并對(duì)污泥樣品進(jìn)行微生物鏡檢;每隔5天采氧化溝進(jìn)水、測(cè)定氧化溝出水、南沉淀池出水BOD5和COD;記錄次月每次南沉淀池排泥前后污泥儲(chǔ)罐液位。

　　三、結(jié)果與討論

　　3.1 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)

　　利用錐型量筒采氧化溝中泥水混合物進(jìn)行觀察，污泥呈黃褐色，新鮮泥土氣味略帶些有機(jī)物特殊香味，從外觀來看污泥性狀正常。

　　觀測(cè)氧化溝池面，池面有部分褐色泡沫，這是由于氧化溝內(nèi)污泥齡過長(zhǎng)，污泥老化發(fā)生解體，解絮污泥附于泡沫上隨之上浮

　　觀察南沉淀池內(nèi)，發(fā)現(xiàn)水面有部分白色泡沫存在。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有兩個(gè)，第一是污水中表面活性劑、類脂化合物等能引起放線菌迅速增殖的有機(jī)物導(dǎo)致產(chǎn)生生物泡沫浮渣;第二是南沉淀池污泥局部短時(shí)間內(nèi)缺氧，出現(xiàn)反硝化現(xiàn)象造成污泥上浮，這種情況可通過測(cè)定南沉淀池進(jìn)、出水總氮確定。

　　3.2 微生物鏡檢

　　活性污泥主要由具有活性微生物(Ma)、微生物自身氧化的殘留物(Me)、吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機(jī)物(Mi)和無機(jī)物(Mii)組成

　　對(duì)煉油污水場(chǎng)氧化溝中的活性污泥進(jìn)行微生物鏡檢的結(jié)果如圖2a~d所示。其中a為活性污泥總貌圖，b為200倍下觀測(cè)圖，c、d為400倍下觀測(cè)圖。由圖a可以看出污泥整體狀態(tài)松散、解絮，細(xì)菌類形狀已破裂，污泥活性不佳。而且微生物分布分散，活性污泥中Ma占比小，預(yù)示著水體有凈化活性的微生物少，抗沖擊能力差，翻泥易造成系統(tǒng)崩潰。由圖c、d可以看到在活性污泥中未找到指示水質(zhì)凈化程度好的輪蟲等微生物，而觀察到較多的線蟲，線蟲的出現(xiàn)指示著水體凈化能力差。在污泥中還觀察到較多的表殼蟲(d中心黑點(diǎn))，表殼蟲多生活在負(fù)荷較低的狀態(tài)下，通常在食微比小于0.1的時(shí)候出現(xiàn)，且溶解氧高，污泥有老化的趨勢(shì);大量出現(xiàn)可基本確定為食微比低。污泥的生物相檢測(cè)結(jié)果不理想，未能找到代表凈化程度好的輪蟲等微生物。

　　3.3 水質(zhì)分析

　　對(duì)氧化溝進(jìn)出、水，南沉淀池出水的BOD5和COD，以及氧化溝的污泥濃度進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表1。

　　廢水中的COD根據(jù)生物降解性可分成兩部分，即可生物降解COD組分(CODB)和不可生物降解組分(CODNB)。活性污泥對(duì)污染物的降解主要是由生物降解和微生物吸附完成，大部分的CODB被活性污泥中的COD降解菌所降解，小部分的CODNB則被活性污泥所吸附。因此，在廢水生物法處理中，COD的去除率總是低于BOD5的去除率，結(jié)果使出水的B/C比值有較大幅度的下降，B/C比值往往小于0.10(視廢水中CODB組分在COD中所占比例而定)。因此，可以通過測(cè)定進(jìn)、出水的BOD5和COD來判斷生物處理系統(tǒng)運(yùn)行的狀況，若進(jìn)、出水的B/C比值變化不大，出水的BOD值亦較高，表明該系統(tǒng)運(yùn)行不正常;反之，出水的B/C比值與進(jìn)水B/C比值相比下降較快，說明系統(tǒng)運(yùn)行正常。

　　除4月4日的出水B/C比得到了穩(wěn)步下降，另外3日的B/C比并沒有太大變化，4月12日更是由0.09升至0.35，由此可知氧化溝活性污泥降解污水CODB組分能力較差，運(yùn)行狀態(tài)不理想。

　　3.4 污泥性能

　　4月1日至30日測(cè)定氧化溝內(nèi)溝活性污泥濃度，測(cè)定結(jié)果見圖3。

　　由圖3可知，4月氧化溝污泥濃度穩(wěn)定在5000~7000mg/L之間，平均值為6083mg/L。而4月氧化溝SV30為92%~96%，由式(1)計(jì)算SVI指數(shù)：

　　SVI值為133~181mL/g，SVI值是判斷污泥沉降性能的一個(gè)重要參數(shù)，通常認(rèn)為SVI值為100~150時(shí)，污泥沉降性能良好，SVI值大于200時(shí)，污泥沉降性能差;氧化溝SVI值在133~181之間說明污泥沉降性能不穩(wěn)定，氧化溝抗沖擊能力低。

　　根據(jù)表1中污泥濃度、進(jìn)水BOD5濃度和氧化溝容積利用式(2)計(jì)算4天的活性污泥負(fù)荷，并計(jì)算COD和BOD5去除率，計(jì)算結(jié)果見表2。

　　式中：Ls污泥負(fù)荷，kgCOD(BOD5)/(kgMLSS•d);Q每天進(jìn)水量，m3/d;SCOD(BOD5)濃度，mg/L;V曝氣池有效容積，m3;X污泥濃度，mg/L。

　　當(dāng)活性污泥法處理系統(tǒng)在高BOD5污泥負(fù)荷條件下運(yùn)行時(shí)，活性污泥的污泥泥齡較短，降解單位質(zhì)量BOD5的需氧量就較低。這是因?yàn)樵诟哓?fù)荷條件下，一部分被吸附而未被攝入細(xì)胞體內(nèi)的有機(jī)污染物隨剩余污泥排出。同時(shí)，在高負(fù)荷條件下活性污泥的內(nèi)源代謝作用弱，因此需氧量較低。與之相反，當(dāng)BOD5污泥負(fù)荷較低，污泥泥齡較長(zhǎng)，微生物對(duì)有機(jī)污染物分解代謝程度較深，微生物的內(nèi)源代謝時(shí)間長(zhǎng)，這樣降解單位質(zhì)量BOD5需氧量就較高。活性污泥要保持正常狀態(tài)，BOD5污泥負(fù)荷在0.2~0.3kg/(kgMLSS•d)為宜。污泥負(fù)荷過高或過低時(shí)容易發(fā)生活性污泥絲狀膨脹

　　由表2可知氧化溝污泥負(fù)荷過低，污泥負(fù)荷過低會(huì)導(dǎo)致污泥進(jìn)行內(nèi)源呼吸，污泥自身硝化，反而可能會(huì)使COD增高，去除能力下降。由氧化溝COD和BOD5去除率可看出，污染物去除能力差，與污泥負(fù)荷低會(huì)造成的后果相符合。其次，污泥負(fù)荷過低或過高都會(huì)引起污泥膨脹，需加強(qiáng)排泥，控制污泥齡。

　　實(shí)驗(yàn)記錄了2019年5月南沉淀池4次排泥情況，根據(jù)液位變化以及罐容計(jì)算排泥量，數(shù)據(jù)記錄見表3。

　　計(jì)算污泥齡現(xiàn)階段主要分傳統(tǒng)污泥齡、瞬時(shí)污泥齡、動(dòng)態(tài)污泥齡和實(shí)時(shí)污泥齡幾種方式。試驗(yàn)研究的活性污泥系統(tǒng)由于排泥周期、污泥濃度都不穩(wěn)定，因此確認(rèn)為非穩(wěn)態(tài)生化系統(tǒng)。計(jì)算污泥齡時(shí)采用勞倫斯和麥卡蒂模型，將污泥齡定義為曝氣池中微生物的平均停留時(shí)間，粗略算出污泥齡，計(jì)算公式見式(3)。

　　式中：θC污泥齡，d;(X)T曝氣池中總的污泥質(zhì)量，kg;(△X/△t)T每天從處理系統(tǒng)排出的活性污泥質(zhì)量，kg/d。

　　剩余污泥濃度介于1.0~1.2kg/m3，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式得：

　　式中5.406為5月1日至26日平均污泥濃度，kg/m3，4000為氧化溝容積，m3。

　　污泥齡顯然已超過250天，屬于超長(zhǎng)污泥齡;超長(zhǎng)污泥齡對(duì)硝化反應(yīng)有幫助，但同時(shí)有污泥老化的風(fēng)險(xiǎn)。由于系統(tǒng)非穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)，只能由勞卡模型計(jì)算平均污泥齡，與實(shí)際存在一些偏差。

　　四、結(jié)論與探討

　　鏡檢結(jié)果顯示氧化溝活性污泥絮體松散，Ma占比太小且易分解破碎，未發(fā)現(xiàn)反映水質(zhì)良好的輪蟲等微生物，微生物鏡檢結(jié)果不理想。活性污泥中觀測(cè)到表殼蟲指示污泥負(fù)荷低與后續(xù)測(cè)算的污泥負(fù)荷吻合，觀測(cè)到線蟲指示污水凈化能力低也與所測(cè)算COD和BOD5去除率吻合。

　　經(jīng)計(jì)算4月氧化溝進(jìn)水、出水B/C下降不明顯，證明氧化溝活性污泥降解污水CODB組分能力較差，運(yùn)行狀態(tài)不理想。

　　氧化溝SVI值在133~181之間，污泥沉降性能不穩(wěn)定，氧化溝抗沖擊能力低。氧化溝污泥負(fù)荷過低導(dǎo)致污泥進(jìn)行內(nèi)源呼吸，污泥自身硝化，COD去除能力降低。由氧化溝COD和BOD5去除率可看出，有機(jī)物去除能力差，與污泥負(fù)荷低會(huì)造成的后果相符合。

　　結(jié)合生化系統(tǒng)的排泥情況，可認(rèn)為該系統(tǒng)為非穩(wěn)態(tài)單元，因此采用勞倫斯和麥卡蒂模型進(jìn)行粗略計(jì)算，得出污泥齡大于250天，由于對(duì)剩余活性污泥濃度未進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定，因此計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況存在一定偏差。

　　污泥齡多數(shù)作為初設(shè)時(shí)的設(shè)計(jì)參數(shù)而并非運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的衡量指標(biāo)，運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)更重要的是維持穩(wěn)定的污泥濃度，以獲得穩(wěn)定的有機(jī)負(fù)荷。有了穩(wěn)定的污泥濃度，計(jì)算污泥齡和確定排泥周期才有意義;因此，當(dāng)前最重要的是通過排泥或回流調(diào)整氧化溝污泥濃度，以COD去除率和氨氮去除率為衡量標(biāo)準(zhǔn)，尋找最優(yōu)污泥濃度，確定最優(yōu)有機(jī)負(fù)荷。

　　從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出氧化溝活性污泥泥齡過長(zhǎng)，污泥易解絮，微生物少且易破碎，沉降性能差，抗沖擊能力差，稍微來水水質(zhì)波動(dòng)或環(huán)境波動(dòng)就會(huì)給系統(tǒng)帶來沖擊，生存能力弱的硝化菌種就會(huì)出現(xiàn)崩潰。

　　對(duì)活性污泥的性狀分析不可單一只靠生物相檢測(cè)或化學(xué)指標(biāo)測(cè)定來衡量，要從多方面多角度衡量，做生物相檢測(cè)得出的疑惑，在化學(xué)指標(biāo)測(cè)定方面就有側(cè)面的印證和解釋。活性污泥性狀的分析對(duì)于了解整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)至關(guān)重要，是從微觀角度去解釋系統(tǒng)出現(xiàn)問題的原因，對(duì)易受沖擊的煉化污水工藝具有借鑒意義。（來源：中國(guó)石化廣州分公司公用工程部）