AO硝化反硝化工艺中缺氧池浮泥问题全解析

在污水处理领域，AO硝化反硝化工艺是一种广泛应用且行之有效的脱氮工艺。然而，在实际运行过程中，缺氧池表面出现浮泥现象却时常困扰着许多污水处理厂。本文将深入探讨缺氧池表面浮泥的成因、对反硝化反应的影响以及相应的控制方法。

一、缺氧池表面浮泥的成因

（一）进水水质因素

**高浓度有机物**：当进水含有大量易生物降解的有机物，如碳水化合物、蛋白质等，在缺氧池中，异养菌会迅速分解这些有机物。分解过程会产生气体（如二氧化碳、甲烷等），若产气速度过快，气体来不及完全被水吸收或随水流带走，就会包裹在污泥颗粒周围，使污泥密度减小，从而上浮形成浮泥 。例如，一些酿造废水、食品加工废水含有丰富的有机物，进入缺氧池后容易出现这种情况。

 **高含氮化合物**：进水中氨氮、亚硝酸盐氮等含氮化合物浓度过高时，在缺氧条件下，反硝化细菌会将硝酸盐和亚硝酸盐还原为氮气。如果反硝化速率过快，产生的氮气量过多且来不及扩散出去，就会在污泥中积聚，导致污泥上浮。

  **表面活性物质**：生活污水或某些工业废水中可能含有表面活性剂（如洗涤剂、乳化剂等）。这些物质会降低水的表面张力，破坏污泥颗粒表面的水膜稳定性，使污泥颗粒容易相互碰撞、聚集，并且更容易吸附气体而浮起。

（二）工艺运行条件因素

 **溶解氧波动**：尽管缺氧池应保持低溶解氧环境，但实际运行中溶解氧含量可能因曝气系统故障、搅拌不均匀等原因出现波动。当溶解氧含量升高时，好氧微生物活动增强，消耗有机物并产生气体，同时可能抑制反硝化细菌的活性，影响污泥沉降性，导致浮泥产生。

 **水力停留时间不合理**：水力停留时间过短，微生物对有机物和氮的代谢不充分，污泥活性未得到有效发挥，沉降性能变差；水力停留时间过长，微生物可能处于饥饿状态，代谢活力下降，也会影响污泥的沉降性，二者都可能引发浮泥现象。

 **搅拌不均匀**：缺氧池通常需要搅拌来促进混合，使底物与微生物充分接触。如果搅拌强度不足或搅拌方式不合理，会导致池内水流不均匀，局部区域溶解氧、底物浓度差异较大，影响微生物代谢和污泥沉降，容易造成浮泥。

（三）污泥自身特性因素

 **污泥老化**：随着污泥在系统中停留时间增长，污泥逐渐老化。老化污泥的活性降低，絮体结构变得松散，沉降性能变差。同时，老化污泥会产生更多的胞外聚合物，这些物质可能吸附气体，导致污泥上浮。

 **丝状菌膨胀**：在适宜的环境条件下（如低溶解氧、高有机物浓度等），丝状菌在缺氧池中大量繁殖。丝状菌的生长会使污泥絮体结构变得疏松，沉降性能恶化，容易随水流上浮形成浮泥 。

二、浮泥对反硝化反应的影响

（一）对反硝化微生物活性的影响

  **抑制微生物代谢**：浮泥覆盖在水面，会阻碍氧气进入水体，虽然缺氧池需要低氧环境，但浮泥的存在可能造成局部溶解氧分布异常，影响反硝化细菌的正常代谢。同时，浮泥中的代谢产物可能对反硝化细菌产生毒性作用，抑制其活性，降低反硝化速率。

 **改变微生物群落结构**：浮泥的存在改变了缺氧池内的微生态环境，使得一些适应特定环境的微生物群落受到抑制，而不利于反硝化的微生物群落可能相对增多，导致反硝化细菌的比例下降，进而影响脱氮效果。

（二）对传质过程的影响

**气体传质受阻**：反硝化过程中会产生氮气等气体，浮泥的存在会干扰气体的正常传质。一方面，浮泥覆盖在水面阻碍氮气等气体的逸出，使反应体系中气体分压升高，影响反硝化反应的平衡；另一方面，也会影响二氧化碳等气体向微生物的扩散，降低反硝化细菌对碳源和气体的利用效率。

 **底物传质受阻**：浮泥会影响水中溶解氧、有机物和硝酸盐等底物在污泥颗粒间的传质。由于浮泥的阻挡，底物难以均匀地到达每一个微生物细胞，导致部分微生物得不到足够的底物供应，从而降低了反硝化反应的整体效率。

（三）对出水水质的影响

 **悬浮物含量增加**：浮泥可能会随着水流流出缺氧池，进入后续的处理单元，导致出水中的悬浮物含量增加。这不仅会影响出水的水质外观，还可能携带一些营养物质和微生物，对整个污水处理系统的稳定性和出水达标造成不利影响。

 **氮素损失与出水氮含量升高**：浮泥中的反硝化细菌因环境不适而死亡，分解时会将原本固定在细胞内的氮素重新释放到水中，导致出水中的氮含量升高，降低了反硝化脱氮效果 。

 三、缺氧池浮泥的控制方法

（一）优化进水水质

  **预处理强化**：在污水进入AO硝化反硝化系统之前，设置合适的预处理工艺，如格栅、沉砂池、调节池等，去除大颗粒杂质和悬浮物，稳定进水水质和水量。对于含有高浓度有机物或表面活性剂的废水，可以采用物化处理方法，如混凝沉淀、化学氧化等，降低其对缺氧池的影响。

 **合理调配进水**：通过调节不同来源污水的混合比例，避免某一时间段内进水中有机物或含氮化合物浓度过高。同时，控制进水的pH值在适宜反硝化细菌生长的范围内（一般为6.5 - 8.5）。

（二）调整工艺运行参数

  **稳定溶解氧**：定期检查和维护曝气系统，确保其正常运行，避免过度曝气导致溶解氧进入缺氧池。可以采用溶解氧在线监测设备，实时监控溶解氧含量，并根据实际情况调整曝气量。

 **优化水力停留时间**：根据进水水质和处理要求，通过实验和模拟计算，确定合适的水力停留时间。一般来说，需要保证微生物有足够的时间对有机物和氮进行代谢，同时避免停留时间过长导致微生物饥饿。

 **改善搅拌效果**：检查搅拌设备的运行情况，确保搅拌强度均匀且适宜。可以采用多种搅拌方式相结合，如机械搅拌、水力搅拌等，提高池内混合效果，使底物和微生物充分接触，改善污泥沉降性能。

（三）污泥管理措施

 **控制污泥龄**：通过合理调整排泥量，控制污泥在系统中的停留时间，避免污泥过度老化。一般来说，可以根据进水水质和处理工艺的特点，确定合适的污泥龄范围，并进行实时监控和调整。

 **抑制丝状菌生长**：优化运行条件，如控制溶解氧、pH值、营养物质比例等，抑制丝状菌的生长。可以采用选择器工艺，在缺氧池前端设置选择区，通过改变环境条件，使丝状菌的生长受到抑制，从而改善污泥的沉降性能。

（四）浮泥去除与处理

**定期撇除浮泥**：设置专门的浮泥撇除装置，定期将缺氧池表面的浮泥撇除，防止其进入后续处理单元。撇除的浮泥可以进行进一步的处理，如脱水、干化等，减少污泥体积，降低处理成本。

 **强化后续处理**：加强后续处理单元的处理能力，如采用深度处理工艺，进一步去除出水中的悬浮物和氮素，确保出水水质达标。

总之，AO硝化反硝化工艺中缺氧池表面浮泥问题是一个复杂的系统工程，需要从进水水质、工艺运行参数、污泥管理和浮泥去除等多个方面进行综合控制和处理。只有这样，才能有效解决浮泥问题，提高反硝化脱氮效果，保障污水处理厂的稳定运行。