目前，世界范圍內(nèi)大多數(shù)城市污水處理廠采用活性污泥法處理工藝。普遍存在的問題之一就是活性污泥中的微生物會(huì)受到各種內(nèi)外因素的影響使活性污泥的比重降低而上浮飄走，不僅增加了出水中的懸浮固體量，而且會(huì)大大降低生物反應(yīng)系統(tǒng)中活性污泥的活性和數(shù)量。使得污水處理廠的操作、運(yùn)行和控制都產(chǎn)生了一定的困難,嚴(yán)重影響了出水水質(zhì)。
一．活性污泥上浮的原因
引起活性污泥上浮的原因大致可分為二類。一類是由進(jìn)水水質(zhì)變化引起的，一類是由工藝運(yùn)行控制引起的。
1．進(jìn)水水質(zhì)引起活性污泥上浮
1.1．過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物
正常污水進(jìn)入曝氣池運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，特定表面活性劑對(duì)有機(jī)物的部分降解作用形成泡沫，并使泡沫迅速增長(zhǎng)。這些泡沫一般呈白色且質(zhì)輕，當(dāng)活性污泥達(dá)到成熟時(shí)消失。當(dāng)污水中有過量的表面活性物質(zhì)時(shí)，這類物質(zhì)可以影響細(xì)胞質(zhì)膜的穩(wěn)定性和通透性，使細(xì)胞的某些必要成分流失而導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)停滯和死亡。在曝氣時(shí)所產(chǎn)生大量泡沫(氣泡)，這些氣泡很容易附聚在菌膠團(tuán)上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，當(dāng)進(jìn)水含油脂量過高時(shí)，經(jīng)過曝氣與混合，油脂會(huì)附聚在菌膠團(tuán)表面，使細(xì)菌缺氧死亡，導(dǎo)致比重降低而上浮。
1.2. pH值沖擊
過高或過低的pH值會(huì)影響活性污泥微生物胞外酶及存在于細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁里酶的催化作用以及微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收。當(dāng)連續(xù)流曝氣反應(yīng)池內(nèi)pH<4.0或pH>11.0時(shí)，多數(shù)情況下活性污泥中微生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致發(fā)生污泥上浮。
1.3. 水溫及鹽含量的影響
組成活性污泥的微生物適合的溫度范圍一般為15-35℃，超過45℃時(shí)會(huì)使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮(經(jīng)過長(zhǎng)期馴化的或特殊微生物除外)。
對(duì)進(jìn)水的pH值調(diào)整不能消除堿度對(duì)活性污泥的影響。對(duì)堿性進(jìn)水調(diào)pH值，雖然中和了堿性物質(zhì)，但產(chǎn)生了鹽。鹽溶液濃度不同其滲透壓也不同，滲透壓是影響微生物生存的重要因素之一。如微生物所處的溶液滲透壓發(fā)生突變，就會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞死亡。
1.4. 致毒性底物
對(duì)好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量過高的COD、有機(jī)物(酚及其衍生物，醇，醛和某些有機(jī)酸等)、硫化物、重金屬及鹵化物。高底物濃度可與細(xì)胞酶活動(dòng)中心形成穩(wěn)定的化合物，導(dǎo)致基質(zhì)不能接近，無法被降解，甚至使細(xì)胞中毒死亡。重金屬離子進(jìn)人細(xì)胞后主要與酶或蛋白質(zhì)上的-SH基結(jié)合而使之失活或變性。微量的重金屬離子還能在細(xì)胞內(nèi)不斷積累最終對(duì)微生物發(fā)生毒害作用(微動(dòng)作用)。鹵化物最常見的是碘和氯，碘不可逆地與菌體蛋白質(zhì)(或酶)的酪氨酸結(jié)合，生成二碘酪氨酸，使菌體失活。氯與水合成次氯酸，其分解產(chǎn)生強(qiáng)氧化劑。而且廢水中有機(jī)物的突變，使原被馴化好的并能降解有機(jī)毒物的微生物減少或消失。
2．工藝運(yùn)行引起的活性污泥上浮
2.1. 過量曝氣
微生物處于饑餓狀態(tài)而引起自身氧化進(jìn)人衰老期，池中溶解氧濃度(DO)上升；或者由于污泥活性差，曝氣葉輪線速度過高，供氧過多?？傊?，DO上升，短期內(nèi)污泥活性可能很好，因?yàn)樾玛惔x快，有機(jī)物分解也快，但時(shí)間一久，污泥被打得又輕又碎(但無氣泡)，象霧花片似的飄滿沉淀池表面，隨水流走。這種污泥色淺，活性差，耗氧速率下降，污泥體積和污泥指數(shù)增高，處理效果明顯降低。
2.2. 缺氧、反硝化引起的污泥上浮
當(dāng)廢水中有機(jī)氨化合物含量高或氨氮高時(shí)，在適宜條件下可被硝酸菌和亞硝酸菌氧化為NO3-，如二沉池積泥或停留時(shí)間過長(zhǎng)，NO3-還原產(chǎn)生的N2會(huì)被活性污泥絮凝體所吸附，使得活性污泥上浮。由于在二沉池或曝氣不足的地方會(huì)發(fā)生反硝化作用，使微小的氮?dú)鈿馀葆尫懦鰜恚瑥亩刮勰嗟拿芏葴p小，有利于活性污泥上浮。這種現(xiàn)象在二次沉淀池中表現(xiàn)明顯，且產(chǎn)生的懸浮泡沫通常不穩(wěn)定。
2.3. 回流量太大引起的污泥上浮
回流量突增，會(huì)使氣水分離不徹底，曝氣池中的氣泡帶到沉淀區(qū)上浮，這種污泥呈顆粒狀，顏色不變。
2.4. 二沉池池底積泥引起的污泥上浮
如果二沉池底泥發(fā)酵，產(chǎn)生的CO2和H2也會(huì)附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥腐化產(chǎn)生CH4、H2S后卜浮，首先是一個(gè)個(gè)小氣泡逸出水面，緊接著有黑色污泥上浮。
2.5. 活性污泥絲狀菌過量生長(zhǎng)引起的污泥上浮
當(dāng)進(jìn)水N,P不足、PH太低、混合液溶解氧太低、進(jìn)水波動(dòng)太大等各種因素影響下，造成絲狀菌和放線菌等微生物的異樣生長(zhǎng)，絲狀菌的比生長(zhǎng)速率高于了菌膠團(tuán)細(xì)菌，又由于絲狀菌的比表面積較大，因此，絲狀菌在取得污水中BOD5物質(zhì)和氧化BOD5物質(zhì)所需要的氧氣方面都比菌膠團(tuán)細(xì)菌有利得多，結(jié)果曝氣池中絲狀菌成為優(yōu)勢(shì)菌種而大量增值，導(dǎo)致生物泡沫的產(chǎn)生。再加上這些微生物大都呈絲狀或枝狀,易形成網(wǎng),能捕掃微粒和氣泡等,并浮到水面。被絲網(wǎng)包圍的氣泡,增加了其表面的張力,使氣泡不易破碎,而引起成片污泥上浮。
二．活性污泥上浮的控制
根據(jù)活性污泥上浮機(jī)理及其影響因素，可采用物理化學(xué)和生物的方法對(duì)污泥上浮進(jìn)行控制。
1.物化方法控制泡沫
1.1. 噴灑水
利用終水回流，噴灑的水流能打碎浮在二沉池水面的氣泡及上浮污泥,以減少活性污泥的上浮。但不能根本消除污泥上浮現(xiàn)象，是一種最常用最簡(jiǎn)便的物理方法。
1.2. 調(diào)節(jié)污水pH值
曝氣池人口設(shè)中和池及由堿池、酸池、pH檢測(cè)儀、pH自動(dòng)調(diào)節(jié)閥等組成的pH自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使曝氣池進(jìn)水的pH值控制在要求范圍內(nèi)。
1.3. 合理投加營(yíng)養(yǎng)鹽
由于工業(yè)廢水中營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)，常常碳源充分而氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物不足，因此處理工業(yè)廢水時(shí)須另外補(bǔ)加。一般以尿素和磷酸鹽為氮源和磷源，但投加量不宜過量。
1.4.設(shè)置調(diào)節(jié)池
進(jìn)水中含有過量的表面活性物質(zhì)、油脂類化合物及對(duì)好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物時(shí)，應(yīng)在曝氣池前設(shè)置終水回流調(diào)節(jié)池，用以稀釋、調(diào)節(jié)曝氣池進(jìn)水中的有機(jī)物濃度，使其穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，終水回流的先決條件是污水處理廠的處理能力必須大于實(shí)際進(jìn)水量。
2. 生物方法控制活性污泥上浮
2.1. 增設(shè)生物選擇器
生物選擇器有好氧選擇器和缺氧選擇器兩種，其目的就是使進(jìn)入曝氣池的污水先于回流污泥在其中充分混合，通過調(diào)節(jié)F/M、DO等因素，選擇性的發(fā)展絮凝體形成菌，抑制絲狀菌等的過度增殖。在設(shè)計(jì)選擇器時(shí)，選擇器需要分格設(shè)置，一般多采用4～6格；盡量提高選擇器第一格的F/M值，形成F/M梯度；還要控制選擇器的水力停留時(shí)間，一般為10～15分鐘。
2.2.工藝的優(yōu)化選擇
活性污泥的微生物組成主要依賴于廢水成分、流動(dòng)形式、運(yùn)行條件和適宜的設(shè)計(jì)。由于在實(shí)際處理過程中幾乎難以控制廢水成分，因此對(duì)運(yùn)行條件進(jìn)行優(yōu)化選擇來控制活性污泥上浮至關(guān)重要。
2.3.增加曝氣量
由于缺氧或污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝氣量，減少進(jìn)水量并清除死污泥。
2.4.降低污泥齡
一般采用降低曝氣池中污泥的停留時(shí)間，以抑制有較長(zhǎng)生長(zhǎng)期的放線菌的生長(zhǎng)。有實(shí)踐證明，當(dāng)污泥停留時(shí)間在5～6 d時(shí)，以避免由其產(chǎn)生的污泥上浮問題。