活性污泥慢性中毒

一.菌胶团的吸附和分解

今天分享的思路来源于《硫化物对厌氧生化作用的影响及解救措施》。

 

上面这个图很有意思，它可以看作一个简单的细菌模型，描述的是环境中S^2-浓度与细胞中毒之间的关系。

在此我们借鉴一下这个思路，环境中存在的不仅仅是硫离子，还有其它很多种对微生物有毒的或者有抑制性的物质。

由于菌胶团的吸附作用，当它们在吸附营养物质时，也会把毒性物质吸附在自己身上。虽然有的毒性物质在低浓度条件下可以被分解，但通常速率很慢。

 

如果进水中有毒物质浓度较低，吸附速率K₁和分解速率K₂差不多，那么有毒物质就不会在菌胶团上富集。

 

但如果进水中有毒物质浓度较高，吸附的速率远大于其分解速率，那么有毒物质就会逐渐在菌胶团表面富集。

 

菌胶团表面吸附的有毒物质浓度越高，扩散进微生物细胞膜与酶结合使其失活的几率就越大。在这样的场景下，系统连续运行时间越长，对微生物的毒害作用就越大，也就有更多的细菌死亡，当细胞死亡的速度大于新生的速度，就会从宏观层面表现出抑制作用。一方面，系统对污染物的净化程度会下降，部分细菌死亡使增加的生物量减少；另一方面，随着有毒物质的积累，更多细菌的活性受到抑制，这样也会逐渐降低污泥产率。

 

二、有毒物质积累的影响因素

对于这个问题，常规的思路是尽量降低进水中对微生物有抑制作用物质的浓度，同时降低进水量。进入生化系统里有毒物质的数量=进水流量*进水浓度（Q*S）。

这与COD负荷的计算思路是一致的，在同样的污泥浓度条件下，有毒物质的负荷越低，就越利于有毒物质的分解而非积累。

这种生化系统的慢性中毒，有时仅仅通过数据监测，需要很长时间之后才会发现。这是因为出水数据只能看到宏观层面的变化，而微观层面的变化在较早的时候就已经开始了。也是因为这个思维惯性，当出水数据开始表现出异常时，现场人员常常也只会从短期事件上寻找原因。

 

由于是慢性中毒，所以还应该再加上一个时间函数，用以表示长期效应，而非即时反应。

简单总结一下就是，由于每一个系统，在某一段时期内菌种的数量、种类和处理能力都是一定的。

当进水中包含固定浓度的毒性物质时，在低流量状态下运转良好，但会随着进水流量的提升，毒性物质富集现象越来越明显。

即便后期降低了流量，由于长时间的吸附富集，菌胶团内部已经积累了很高的浓度，很可能这个浓度已经超过了敏感细菌的承受浓度，而且很难被分解。

 

这个时候即便降低进水流量，甚至停水进行闷曝也起不到多大的作用。

三、解救措施

在此我们假设有一部分难降解COD只能以吸附的形式去除。也就是说，虽然出水COD很低，但并不意味着对应的有机物已经通过生物分解作用去除了，而仅仅是被菌胶团絮凝吸附。

如果不排泥，那么这些COD对应的物质实际上仍原封不动地停留在系统中，只是用常规的方法监测不到而已。

对于一些难降解有毒物质，提供外源性电子供体可以加速其降解速率。近似地理解为需要额外补充一些易利用BOD，有助于解除那些吸附型有毒物质对微生物长期的抑制作用。

 

这样一个解毒过程，我觉得补充BOD的位置，不应当放在进水区，而应该在系统中BOD基本被消耗完，也就是原本发生硝化反应的位置。

因为我们的目的并不是补充碳源，不是提高负荷，增加污泥产量。而仅仅是在BOD消耗完后，人工补充进作为电子供体的物质。