目前,采用好气微生物处理工业废水的方法已较为广泛普及。这些好气微生物只有在有氧的环境下,才能有效地将有机物质分解为二氧化碳、水以及硝酸盐等无害物质。在活性污泥法处理工业废水中,通常通过监测和控制溶解氧(DO)含量来合理调整微生物所需的氧气量。由于大多数工业废水中并不天然含有溶解氧,因此常常需要借助各种曝气设备向废水中充气以供给微生物所需氧气。
溶解氧的作用至关重要,它不仅支持活性污泥(即微生物群落)的形成与细胞合成过程,同时也提供了微生物自身氧化代谢(包括内源呼吸)所需的氧分,并促进了微生物对有机物的有效氧化分解。在活性污泥法处理工业废水的过程中,曝气区内的溶解氧通常应控制在(2~4)mg/L的范围内,且曝气区上、中、下层的溶解氧浓度误差一般不宜超过0.5mg/L。
需要注意的是,过高的或过低的溶解氧水平都可能影响到微生物的正常代谢,从而降低废水处理效果。因此,精确调控溶解氧的含量对于确保活性污泥法有效处理工业废水至关重要。
溶解氧(DO)浓度不精准控制,无论是过高或过低,都会对水处理系统和生物发酵等众多领域带来一系列不利影响:
能耗增加:溶解氧浓度过高时,在废水处理或者水产养殖的曝气过程中,为了维持这一水平会过度供氧,导致能源浪费。例如,过多的鼓风机会增加电力消耗。
系统不稳定:过量的溶解氧可能会促进好氧微生物的快速增殖,进而引起活性污泥膨胀等问题,造成生化处理系统的絮凝和沉淀过程变差,降低水质处理效率。
而溶解氧浓度过低时,好氧生物反应可能转为厌氧状态,不仅影响有机物的氧化分解进程,还会因缺乏氧气而使微生物活动受限,进一步影响整个工艺流程的稳定性和处理效果。
硝化/反硝化过程紊乱:在污水处理中,硝化菌是严格的好氧菌,需要充足的溶解氧进行氨氮的氧化至亚硝态氮和硝态氮;若溶解氧不足,硝化作用将受到抑制甚至停滞。
反硝化菌则在缺氧条件下将硝态氮还原为氮气。如果溶解氧控制不当,过高时会阻止反硝化反应的进行,进而影响总氮去除率;而过低又无法保证硝化反应所需的基本条件,导致氮循环受阻。
主要依据:原水水质(有机物、氮、磷)、活性污泥的浓度、污泥沉降比、pH、温度、食微比(F/M)等进行控制。
当然,书面上给的理论值:一般好氧条件下溶解氧浓度为≥2.0 mg/L,厌氧条件下溶解氧浓度为≤0.2 mg/L,缺氧条件下溶解氧浓度为0.2-0.5 mg/L。具体还是要根据实际情况来把握。
1. 原水水质
一般原水中有机物含量越多,微生物分解代谢的耗氧量越多,以及硝化反应等对溶解氧的需求,所以控制溶解氧时要注意进水水量的变化和进水中有机物的含量。
2. 活性污泥浓度
在达到去除污染物、并到达排放浓度的情况下要尽量的降低活性污泥的浓度,这对于降低曝气量、减少电力消耗非常有利。同时,在低活性污泥浓度情况下,更要注意不要过度曝气,否则会出现污泥膨胀,使得出水混浊;当然,高的活性污泥浓度需要较高的溶解氧,否则会出现缺氧现象,使得污水处理效果受到抑制。
3. 污泥沉降比
过度的曝气会使细小的起泡附着在活性污泥的菌胶团上,导致活性污泥上浮到液面,使得污泥沉降性能变差。在实际操作中应该注意这个问题,特别是发生污泥丝状膨胀时候,更容易导致曝气的细小气泡附着在菌胶团上,继而导致液面出现大量浮渣。
4. 温度
不同温度下,污水中的溶解氧浓度不同,会对活性污泥浓度及微生物等产生影响。低温、高温都会影响水中溶解氧和微生物活性,使得污水处理效率低下。对于北方的低温,通常是建立地下或半地下室或室内处理;对于高温天气,则是通过调节池来调节池内温度进而提高处理效率。
5. 食微比(F/M)
食微比越高,越低,需氧量相对就越高,这可以知道我们在水处理过程中通过食微比值来达到节能的目的,即在保证处理效果的前提下,尽量提高食微比,以避免不必要的曝气消耗。
6、厌氧与缺氧池的DO控制
厌氧菌代谢不需要氧气,可以说氧气对他们是有毒物质,因此要求系统内溶解氧等于零;缺氧反应是兼性菌参与的生化反应,兼性菌是可以在好氧也可以在缺氧的情况下反应,为了反硝化的进行要求系统的溶解氧在0.5mg/L以下,一般小于0.2mg/L就称为厌氧段,大于0.2mg/L小于0.5mg/L称为缺氧段。
为减少厌氧或者缺氧池DO含量可以从一下几个方面做工作。
①进水
污水一般溶解氧很少,但是如果经过曝气沉砂池或进水前有跌落充氧就要考虑控制减少气量或减少落差,以减少充氧。
②回流污泥
沉淀池进水的溶解氧够用就好,只要沉淀池不发生反硝化就好,太多的溶解氧会使回流污泥溶解氧过高。
③内回流
AO/AAO都设计有内回流,可以通过控制内回流泵附近的曝气使曝气池这一段气量少于其他段,则内回流带回去的溶解氧也会较少。