炼油化工污水处理中活性污泥膨胀原因分析

炼油化工污水处理中活性污泥膨胀原因分析

赵旭

中国石油哈尔滨石化分公司 黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：目前我国污水处理厂绝大多数采用的都是生物处理工艺(活性污泥法或其改进工艺)，对环境温度的变化较为敏感。而我国地处北半球，大部分地区四季分明，室外气温在冬季和夏季的差值通常会有20℃以上。季节更替带来的气温变化经常会对微生物的活性带来较大影响，从而会影响到污水处理厂活性污泥的正常生长。为了平衡低温带来的不利影响，秋冬季节污水处理厂通常会采用高浓度的活性污泥运行工况，但是高浓度活性污泥带来的污泥膨胀、鼓泡等情况也非常突出。解决这些问题对污水处理厂的正常运行非常重要，通常需要污水厂提前进行工艺调整。

关键词：炼油化工；污水处理；活性污泥；膨胀原因；分析

引言

活性污泥法是由水体自净原理演变来的，曝气池中活性污泥颗粒把污水中的有机污染物吸附在菌胶团的表面上，通过微生物来降解有机污染物，形成的混合液流入二次沉淀池。在这个过程中有机污染物被消耗，污水得以净化，微生物获得能量并繁殖。污水原水经过拦污栅去除掉体积大的固体，再经过沉砂池沉淀小的固体颗粒，除砂后的污水进入生化池，经过微生物的吸附和氧化分解形成固体悬浮液流入二沉池，悬浮的固体(主要是活性污泥和一些残留的未分解的有机物)经过沉淀聚集在二沉池底部，经过澄清后水流入紫外消毒池，消毒后达标排放。活性污泥法在日常的运行操作中，实验室定时检测及运行人员定时现场巡视，通过两者相结合判断系统的运行状态。

1炼油化工污水处理中活性污泥膨胀原因分析

1.1低温可能会引起污泥膨胀

随着秋冬季节来临，部分污水处理厂的活性污泥会因为温度降低而发生污泥膨胀现象，影响污水处理厂的正常运行效果。这是因为当气温较低时，污水中正常的活性菌群生长受到抑制，繁殖缓慢。而其中适合低温生长的微丝菌属微生物在适宜温度下却会大量繁殖生长，这些菌属会在生长过程中互相勾连、聚合成团，从而形成较大的颗粒，产生大量的剩余污泥，如不及时排除，就会引起污水处理厂的污泥膨胀。

1.2丝状菌的繁殖

污泥膨胀的主要原因是由于丝状菌在活性污泥体内大量繁殖，导致活性污泥的含水率上升，体积发生膨胀，污泥的沉降性能下降，系统的处理能力下降，严重可能导致系统的崩溃，且恢复的周期较为漫长，所以在日常的运行处理中要避免发生严重的污泥膨胀。每天需要通过镜检观察菌胶团的结构，配合实验测量污泥的沉降比(正常值在10%～30%)和污泥容积指数(正常范围在50～150)。当发生大规模的丝状菌膨胀时，对于高度膨胀和极度膨胀基本无法控制，当污泥处于早期膨胀时可以通过适当调整工艺参数来抑制丝状菌的繁殖:①控制溶解氧的含量不低于1mg/L，抑制丝状菌进一步繁殖;②由于食微比原因引起的丝状菌感染，通过连续一段时间调整食微比F/M，是系统修正到正常的状态;③当污水中有机物的营养物质和相关的微量元素不足引起时，可以适当添加营养剂和微量元素。

1.3非丝状菌膨胀

污泥膨胀是由于曝气池中受到某种因素的影响，活性污泥性质发生改变。污泥由于膨胀后，结构极度松散，活性污泥在二沉池沉降困难，导致回流污泥在未进行沉淀分离随出水流失，大量微生物也随出水流失，曝气池中不能满足分解有机物的需要，使出水指标超标。低溶解氧浓度、低负荷、高BOD/N、高BOD/P、高硫化物浓度、低温等条件都有可能引起不同丝状菌的过度生长。除此之外，研究表明，低pH、未能及时排泥、污泥回流比也会导致污泥膨胀。

2活性污泥膨胀处理要点

（1）酶活力测定原理：根据nor的特性和一些论文的报道，本实验以抗坏血酸钠作为电子供体，以吩嗪硫酸甲酯作为电子传递介体，以一氧化氮为电子受体。nor的活性以氧化亚氮的增加量来计算酶活性。（2）酶活性单位定义：在28℃，pH8.0条件下，每毫升酶蛋白所具有的酶活力（U·mL-1），其中，一个酶活力单位为每分钟产生1μmol氧化亚氮的酶量（U）。按下式（1）计算nor的活性（U·mL-1）酶活性=（∆n*b）/（t*V）（1）式中，∆n为加入待测样的反应装置内氧化亚氮的量与空白对照组的差值（μmol），b为酶液稀释倍数，t为反应时间（min），V为待测酶样体积（mL）（3）酶活力测定步骤：nor的酶活性是在13毫升的厌氧的瓶口用橡胶隔片密封的瓶子中测定。酶活反应液的体积为3mL，包含100μmol抗坏血酸钠、300μmol乙酸钠和0.5μmol吩嗪硫酸甲酯。第一步，将酶样品，反应液和底物充分混合。向测试瓶中加入酶活反应液，待测试的酶的样品（1mL）和25μmol一氧化氮。第二步，酶样品与底物进行反应。将测试瓶放入摇床中剧烈震动一段时间。第三步，中断酶样品与底物的反应，测定产物的增加量并依据公式计算nor活性。利用注射器在反应瓶中提取1mL气体样品，用氩气稀释后，利用气相色谱法测定样品中氧化亚氮的含量。比较加入酶样和空白样品中的氧化亚氮的量，来计算酶的活性。

3炼油化工污水处理中活性污泥膨胀的处理措施

3.1提前介入，提升微生物适应性

一般微生物会在生长代谢的过程中逐渐适应周围环境的温度，但这一适应过程通常需要耗费较长的时间。而当秋冬季节来临时环境温度突然降低，微生物通常很难在短期内轻易适应，这就需要通过人为介入，来补充更适应环境的微生物以更换这一部分微生物。因此就需要污水处理厂根据所处位置往年的气温变化规律，提前做好相应的预案，在秋季气温刚开始下降时，就缓慢地进行活性污泥的置换，一步步提高微生物对低温天气的适应性，最好能够在秋末完成置换并开始逐渐提升污泥浓度，直到达到冬季运行工况下的活性污泥浓度，以保证污水处理厂生化处理工艺的稳定运行。

3.2生物膜法

生物膜法是利用黏附在载体表面的微生物，对流经载体界面的污染物进行吸附、降解的过程。与传统活性污泥法相比，生物膜法微生物群落丰富、生物量高，对污染物的去除能力较强，抗冲击负荷能力更好。据报道，生物膜法对温度的敏感度低，在低温污水处理中仍有较好的去除效果和较强的适用性。在活性污泥系统添加悬浮填料能提高微生物对低温的适应能力，保持较高活性，有效提升低温反硝化脱氮能力，并推测其原理为：低温下填料表面形成的生物膜分泌更多EPS，EPS产生的空间力形成细菌嵌入的基质，有利于微生物黏附和生长，保持高比生物活性。在低温条件下用悬浮填料强化活性污泥系统，脱氮效率均明显提高。

3.3灭菌法

灭菌法指为了控制丝状细菌的生长，将化学药剂添加到曝气池中去除或抑制丝状细菌。助沉法指混凝剂放入曝气池中以增加污泥的比重，增强二沉池污泥的沉降性能。二是从工艺调节方面。从工艺运行方面，针对出现问题对其进行调控和改进。由于曝气池中溶解氧含量低导致污泥膨胀，则需要增加曝气池的氧气供应。由于进水有机质少较低所导致的污泥膨胀，可以加大进水量增加有机负荷。由于pH处于异常波动范围所导致的污泥膨胀，需要把控进水变化。由于曝气池中缺少营养物质而导致的污泥膨胀，按照营养比例计算出投加量。由于水温较高所导致的污泥膨胀，可以新增水温调节设施。三是环境调节策略。改善污泥微生物的生长环境，为菌胶团细菌生长创造良好的环境，将丝状细菌的数量控制在合理范围内。

结束语

综上所述，一氧化氮影响了菌胶团中细菌内部的好氧细胞色素，从而抑制好氧的条件下细菌对底物的利用。与之相对，丝状菌只能将硝态氮还原为亚硝态氮，并不存在完全反硝化过程。故而，丝状菌的细胞内部并不会累积中间产物，从而具有较大的竞争优势。nor的催化底物为一氧化氮，其与亚硝酸盐还原酶的催化活性是活性污泥中一氧化氮产生的“阀门”，直接决定了细菌内部是否会累积一氧化氮。由于胞内及胞外的一氧化氮的测定难度较大，很难判定是否是由于一氧化氮的累积造成的污泥膨胀。而对相关酶活性的测定，尤其是nor活性的测定，就成为判定一氧化氮累积的关键。

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