探讨城市污水污泥上浮的原因与控制措施
探讨城市污水污泥上浮的原因与控制措施
在城市污水处理中，二沉池的浮泥上浮现象直接影响到出水水质的达标排放。由于城市污水进水流量较为不稳定，二沉池污泥上升速度较快，池内污水负荷增大，影响二沉池内活性污泥的稳定性，导致二沉池浮泥产生，使得从初沉池到终沉池的整个工艺系统出现间歇性紊乱，从而影响出水水质的达标。本文对城市污水处理中浮泥产生的影响因素进行分析，并提出具体的预防措施。
1. 进水水质造成的污泥上浮
1.1 过量的表面活性物质和油脂类化合物
过量的表面活性物质和油脂类化合物可以影响到细胞质膜的稳定性和通透性，使细胞的某些必要成分流失，从而导致微生物生长停滞和死亡。当含有大量的这些物质时，会产生大量泡沫，这些泡沫非常容易附聚在菌胶团上，导致活性污泥的比重降低，使活性污泥上浮。当进水中油脂含量过高时，经过搅拌与混合，油脂会附聚在菌胶团的表面，使细菌缺氧而死亡。只有当曝气池进水油脂含量小于40mg/L时，活性污泥才能正常生长。
1.2 pH值
pH值也会对水质产生影响。在城市污水处理中，pH值过高或过低，都不利于微生物的生存，对正常的生物处理效果危害较大。当连续曝气反应池内pH＜4.0或pH＞11.0时，多数情况下活性污泥中微生物活性会受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致发生污泥上浮。当进水pH值为2.5～5.0和10.0～12.0时，pH值越低（或越高），污泥活性受抑制越严重，当pH值超过一定范围后，絮凝作用下降，上浮污泥量增多。尤其是当pH值低于5时，对污泥膨胀影响更大，加速活性污泥的上浮，导致活性污泥流失，直接影响进水水质的达标。
1.3 致毒性底物堆积
对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量过高的COD、有机物（酚及其衍生物，醇，醛和某些有机酸等）、硫化物、重金属及卤化物。高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合物，导致基质不能接近，无法被降解，甚至使细胞中毒死亡。重卤化物最常见的是碘和氯，碘不可逆地与菌体蛋白质（或酶）的酪氨酸结合，生成二碘酪氨酸，使菌体失活。氯与水合成次氯酸，其分解产生强氧化剂。而且废水中有机物的突变，使原被驯化好的并能降解有机毒物的微生物减少或消失。
2. 工艺运行控制方面的原因
2.1 污泥堆积
二沉池中的污泥浓度高时，若溶解氧（DO）越低，污泥在二沉池中的停留时间就越长，则二沉池中的反硝化反应速率就越高，反硝化过程中产生的氮气量就越大。随着沉淀池水深的增加，二沉池中氮气的饱和浓度也增高。在二沉池出水口处，随着水压力的减小，氮气饱和浓度随之降低，氮气释放出来，导致二沉池产生浮泥。
如果二沉池底泥发酵，产生的CO₂和H₂也会附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥腐化产生CH₄、H₂S后上浮，首先是一个个小气泡逸出水面，紧接着有黑色污泥上浮。
2.2 曝气强度过大
微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进入衰老期，池中溶解氧浓度（DO）上升；或者由于污泥活性差，曝气叶轮线速度过高，供氧过多。总之，DO上升，短期内污泥活性可能很好，因为新陈代谢快，有机物分解也快。但时间一久，污泥被打得又轻又碎（但无气泡），象雾花片似的飘满沉淀池表面，随水流走。这种污泥色浅，活性差，耗氧速率下降，污泥体积和污泥指数增高，处理效果明显降低。
2.3 反硝化
含氮有机化合物在微生物的作用下转化为氨氮，氨氮在好氧微生物的作用下转化为硝态氮。在缺氧条件下，反硝化菌将硝态氮转化为氮气排入大气，完成对污水中含氮化合物的去除。当废水中有机氨化合物含量或氨氮含量过高时，在适宜条件下可被硝酸菌和亚硝酸菌氧化为NO₃⁻，如二沉池积泥或停留时间过长，NO₃⁻还原产生的N₂会被活性污泥絮凝体所吸附，使得活性污泥上浮。但NH₃-N去除效果相当良好。由此推断二沉池底部的硝态氮经反硝化作用后生成N₂并负载于菌胶团中，使污泥比重减轻，成团污泥上升到表面，N₂从成团污泥中逸出。这种现象在二次沉淀池中表现明显，且产生的悬浮泡沫通常不稳定。
3. 污泥上浮的控制措施
3.1 维持合适的污泥浓度
增大污泥回流率是维持活性污泥浓度的手段之一。二沉池污泥回流率增大后，从生物反应池流入沉淀池的水量也会随之增加，从而导致沉淀池表面负荷增大，污泥沉降时间缩短，污泥沉淀更加不彻底。根据城市污水处理实践，开启外回流变频泵，加大外回流污泥比，通过控制外回流泵的开启时间，控制污泥外回流比在100％左右；通过控制初沉池污泥泵的开启时间，控制排放初沉池污泥泥量；通过控制剩余污泥泵的开启时间，及时排放剩余污泥。通过上述措施，控制好生物反应池内污泥浓度及活性，把污泥浓度控制在合适的范围内。
3.2 调节污水pH值
曝气池入口设中和池及由碱池、酸池、pH检测仪、pH自动调节阀等组成的pH自动调节系统，使曝气池进水的pH值控制在要求的范围内。城市污水进水口处的pH值一般为7～8之间，有利于微生物处理有机物。若污水处理厂进水pH值低于5时，应采取投放药剂的方式调整pH值。
4. 结语
在城市污水处理厂中，引起污泥上浮的因素很多。例如：在进水水质方面，过量的表面活性物质和类脂类化合物，pH冲击，水温及致毒物质的流入等等；在工艺运行方面，过量曝气，回流量过大及机械应力等等。当问题出现时，不能盲目地针对一种原因进行分析、判断，应综合考虑、逐一分析。工艺的调整需考虑到曝气量的大小、污泥龄的长短以及回流污泥量等多方面因素，最佳的工艺状况视各厂的具体情况而定。
江西中跃环保设备有限公司（位于江西九江，主营污水处理一体化设备）在承接城镇污水厂或工业废水处理站二沉池新建/改造及异常上浮诊断时，可针对文中三类上浮原因提供相应支持：
进水水质异常（油脂/表面活性剂、pH冲击、毒性物质）：
对餐饮或屠宰废水混入导致油脂过高，建议在调节池前增设隔油池/气浮除油装置及吸油毡更换点，控制曝气池进水油脂＜40mg/L；
pH异常时可在进水渠配套pH在线监测＋酸碱中和自动加药系统（碱液/酸液储罐＋计量泵＋pH联动），将曝气池进水pH维持在6.5～8.5；
对接纳部分工业废水的站点建议设事故池＋重金属/毒性快检，高毒废水切至事故池暂存，防止污泥中毒上浮。
污泥堆积腐化或反硝化产N₂上浮（最常见）：
检查二沉池刮吸泥机运行状态及池底坡度，消除排泥死角，确保污泥停留时间一般≤2h；
调整污泥外回流比（通常50%～100%）及剩余污泥排放量，防止MLSS过高、SRT过长致二沉池积泥；
对A/O工艺核查硝化液内回流比，避免过量硝态氮进入二沉池；确保缺氧段有足够碳源完成反硝化，降低出水NO₃⁻负荷；
对已建老旧设施污泥沉积严重时，可评估增设二沉池底部排泥泵或改造为周边/中心传动刮吸泥机，并设浮渣撇除装置。
曝气过度致污泥老化、碎片化上浮：
按DO＝2～4mg/L校核供风量，配套DO在线仪联动变频罗茨/回转风机，避免过量曝气打散絮体；
指导运行人员定期检测SV%、SVI、MLSS，SVI＞150提示潜在膨胀或老化，及时调整SRT与排泥。
设备配套：提供二沉池周边/中心传动刮吸泥机、浮渣撇渣管、DO/pH/ORP在线仪表、酸碱及除油加药装置、污泥回流及排泥调节阀件，便于运行人员监控与干预，预防污泥上浮事故发生。
