一、運行調度
1、活性污泥系統的運行調度
在運行管理中，經常要進行運行調度，對一定水質水量的污水，確定投運幾條曝氣池、幾座二沉池、幾臺鼓風機，以及多大的回流能力，每天要排放多少污泥。運行調度方案可按以下程序編制：
（1）確定水量和水質 即準確測定污水流量Q，入流污水的BOD5及有機污染物的大體組成。
（2）確定有機負荷F/M 應結合本廠的運行實踐，借助一些實驗手段，選擇最佳的F/M值。一般來說，污水溫度較高時，F/M可高一些。反之，溫度較低時，F/M應低一些。對出水水質要求較高時，F/M應低一些，反之，可高一些。傳統活性污泥工藝的F/M一般在0.2-0.5kgBOD5/(kgMLVSS·d)范圍內。
（3）確定混合液污泥濃度MLVSS MLVSS值取決于曝氣系統的供氧能力，以及二沉池的泥水分離能力。從降解污染物質的角度來看，MLVSS應進量高一些，但當MLVSS太高時，要求混合液的DO值也就越高，前已述及，在同樣的供氧能力時，維持較高的DO值需要較多的空氣量，而一些處理廠的曝氣系統難以達到要求。另外，當MLVSS 太高時，要求二沉池又叫強的泥水分離能力，一些處理廠的二沉池表面積相對較小，難以提供充足的泥水分離能力。因此，應根據處理廠的實際情況，確定一個最大MLVSS 值，一般在1500-3000mg/L之間。
（4）確定曝氣池的投運數量 可用下式計算:
n=QBODi/F/MMLVSSVa
式中 n —－ 曝氣池數量，個；
Q ―― 污水處理量，m3/d；
BODi――污水原BOD濃度,g/L；
F/M ――污泥負荷，kgBOD/(kgVSS·d)；
MLVSS――混合液揮發固體濃度；
Va――每條曝氣池的有效容積。
從式中可以看出，有機負荷F/M值越低，投運曝氣池的數量就越多。同樣，MLVSS越低，需要投運曝氣池數也越多。
（5）核算曝氣時間Ta 曝氣時間，即污水在曝氣池內的名義停留時間，不能太短，否則，難以保證處理效果。對于一定水質水量的污水，當控制F/M在某一定值時，采用較高的。MLVSS運行，往往會出現Ta太短的現象。如Ta太短，即污水沒有充足的曝氣時間，污水中的污染物質沒有充足的時間被活性污泥吸附降解，即使F/M很低，MLVSS很高，也不會得到很好的處理效果。因此，運行中應核算Ta值，使其大于允許的最小值。當然，Ta一般情況下也沒有必要太大。傳統活性污泥工藝一般控制Ta在6~9h之間，最低不能小于5h。Ta用下式計算：
Ta=Va·n/Q
式中 n－－投運曝氣池的數量。
當Ta太小時，可以降低MLVSS值，增加投運池數。
（6）確定鼓風機投運臺數 可用下式計算：
n=fo·Q·BODi/300Ea·Qa
式中 Qa－－單臺鼓風機的日供風量；
fo－－耗氧系數，kgO2/kgBOD；
Ea－－空氣擴散器充氧效率，%。
（7）確定二沉池的水力表面負荷qh qh越小，泥水分離效果越好，一般控制qh不大于1.5m3/(m2·h)。
（8）確定二沉池投運數量 可用下式計算：
n=Q/qh·Ac
式中 Ac－－單座二沉池的表面積。
（9）確定回流比R 回流比R是運行過程中的一個調節參數，前已述及，R應在運行過程中根據需要加以調節，但R的最大值受二沉池泥水分離能力的限制，另外，R太大，會增大二沉池的底流流速，干擾沉降。在運行調度中，應確定一個最大回流比R，以此作為調度的基礎。傳統的活性污泥工藝的最大回流比可按100%考慮。
（10）核算二沉池的固體表面負荷qs 每座二沉池的qs可用下式計算：
qs=(1+R)·Q·MLSS/Ac·n
式中 n－－二沉池投運數量。
在運行中，當固體表面負荷超過最大允許值時，將會使二沉池泥水分離困難，也難以得到較好的濃縮效果。傳統活性污泥工藝一般控制qs不大于100kg/(m2·d)，否則應降低回流比R，或降低MLSS，也可以增加投運的二沉池數量。
（11）核算二沉池出水堰板溢流負荷qw 可用下式計算：
qw=Q/Lw·n
式中 n－－二沉池投運數量；
Lw－－每座二沉池出水堰板的總長度。
當傳統活性污泥工藝的二沉池采用三角堰板出時，一般控制qw不大于10m3/(m·h)。否則，應增加二沉池投運數量。。對于輔流式二沉池來說，在控制qh滿足要求的前提下，二沉池直徑較大時，qw一般都遠小于10m3/(m·h)。
2. 活性污泥系統的控制周期問題
處理廠對活性污泥系統很難做到時時刻刻進行調控。那么每隔多長時間就應對工藝進行調整一次呢？也就是說，工藝控制周期應該是多長？
我們首先討論曝氣系統的調節。對曝氣系統可以進行所謂的實時控制，使曝氣池混合液的DO值時時刻刻維持在所要求的數值。很多處理廠一般都設有DO自動控制系統，一旦DO偏離設定值，通過調節曝氣量，可在幾分鐘或十幾分鐘之內使DO恢復到設定值。對曝氣系統進行實時控制是必要的，因為DO太高，將使能耗增加，DO太低將抑制微生物的活性，降低處理效果。通過實時控制，可使活性污泥時刻處于好氧狀態，并且不使DO成為限制性因素。
回流的作用是補充曝氣流出的活性污泥。當入流水質水量變化時，自然也希望能隨時調整回流比。但污水在活性污泥系統中一般要停留8h以上，以回流比進行某種調節之后，其效果可能要幾小時之后才能反映出來。因此，通過回流比調節，無法控制污水水質水量的隨時變化。一般情況下，每月之內可保持恒定的回流比。在運行管理中，回流比作為應付突發情況的一種暫時手段是很有用的。例如當發現二沉池泥水界面突然升至很高時，可迅速增大回流比，將水界面降下來，保證不造成污泥流失。然后再分析原因，尋找其他措施，待問題解決之后，再將回流比調回原值。回流比雖可長期保持恒定，但必須每天檢查其是否合理，如不合理，可隨時作調整。
排泥操作對活性污泥系統的功能及處理效果影響很大，但這種影響很慢。例如，通過調節排泥量控制活性污泥中絲狀微生物的過度繁殖，其效果一般要經過2～3倍泥齡之后才能看出來。也就是說，當泥齡5d時，要經過10～15d之后才能觀察到調節排泥量所帶來的控制效果。因此，也無法通過排泥量操作來控制入流水質水量的日變化，當排泥量調節見效時，發生變化的那股污水早已流出系統。但排泥量的多少，應利用F/M或SRT值每天進行核算。
綜上所述，曝氣系統應實時控制；回流比可在較長的時間內維持恒定，但應每天檢查核算；排泥量亦可在j較長的時段內維持恒定，但應每天核算。當進入污水流量發生變化或水質突變時，應隨時采取控制對策，或重新進行運行調度。
二、異常問題對策
由于工藝控制不當，進水水質變化以及環境因素變化等原因會導致污泥膨脹、生物相異常、污泥上浮、生物泡沫出現等生物異常現象，這些問題如不立即解決，最終都會導致出水質量的降低。
1.污泥膨脹及其控制
污泥膨脹是活性污泥常見的一種異常現象，系指活性污泥由于某種因素的改變，產生沉降性能惡化，不能在二沉池內進行正常的泥水分離，污泥隨出水流失。發生污泥膨脹以后，流出的污泥會使出水SS超標，如不立即采取控制措施，污泥繼續流失會使曝氣池的微生物量銳減，不能滿足分解污染物的需要，從而最終導致出水BOD5也超標。活性污泥的SVI值在100左右時，其沉降性能最佳，當SVI超過150時，預示著活性污泥即將或已經處于膨脹狀態，應立即予以重視。在沉降試驗中，如發現區域沉降速度低于0.6m/h，也應引起重視。在活性污泥鏡檢中，如發現絲狀菌的豐度逐漸增大，至（d）級時，應予以重視，至（e）級時，污泥處于膨脹狀態。絲狀菌豐度至（f）級，說明污泥處于嚴重膨脹狀態。
污泥膨脹總體上分為兩大類：絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。前者系活性污泥續絮體中的絲狀菌過度繁殖，導致的膨脹；后者系菌膠團細菌本身生理活動異常產生的膨脹。
（1）絲狀菌膨脹的存在條件及成因 正常的活性污泥中都含有一定量的絲狀菌，它是形成活性污泥絮體的骨架材料。活性污泥中絲狀菌數量太少或沒有，則形不成大的絮體，沉降性能不好；絲狀菌過度繁殖，則形成絲狀菌污泥膨脹。在正常的環境中，菌膠團的生長速率大于絲狀菌，不會出現絲狀菌過度繁殖；如果環境條件發生變化，絲狀菌由于其表面積較大，抵抗環境變化的能力比菌膠團細菌強，其數量超過菌膠團細菌，從而過度繁殖導致絲狀菌污泥膨脹。引起環境條件變化的因素有以下幾個方面：
1) 進水中有機物質太少，導致微生物食料不足；
2) 進水中氮、磷營養物質不足；
3) pH值太低，不利于細菌生長；
4) 曝氣池內F/M太低，微生物食料不足；
5) 混合液內溶解氧DO太低，不能滿足需要；
6) 進水水質或水量波動太大，對微生物造成沖擊。
出現以上情況之一，均可為絲狀菌過度繁殖提供必要條件，導致絲狀菌污泥膨脹。另外，絲狀菌大量繁殖的適宜溫度在25～30℃，因而夏季益發生絲狀菌污泥膨脹。以上所述的絲狀菌指球衣菌，當入流污水“腐化”、產生出較多的H2S（超過1～2mg/L）時，還會導致絲狀菌硫磺細菌（絲硫菌）的過量繁殖，導致絲硫菌污泥膨脹。
（2）非絲狀菌膨脹的存在條件及成因 非絲狀菌膨脹系由于菌膠團細菌生理活動異常，導致活性污泥沉降性能的惡化。這類污泥膨脹又可分二種，一種是由于進水口含有大量的溶解性的有機物，使污泥負荷F/M太高，而進水中又缺乏足夠的氧、磷等營養物質，或者混合液內溶解氧不足。高F/M時，細菌會很快把大量的有機物吸入體內，而由于缺乏氮、磷或DO不足，又不能在體內進行正常的分解代謝。此時，細菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質。這些物質由于分子式中含有很多氫氧基而具有較強的親水性，使活性污泥的結合水高達400%（正常污泥結合水為100%左右），呈粘性的凝膠狀，使活性污泥在二沉池內無法進行有效的泥水分離及濃縮。這種污泥膨脹有時稱為粘性膨脹。
另一種絲狀菌膨脹是進水中含有較多的毒性物質，導致活性污泥中毒，使細菌不能分泌出足夠量的粘性物質，形不成絮體，從而也無法在二沉池內進行泥水分離。這種污泥膨脹稱為低粘性膨脹或污泥的離散增長。
（3）污泥膨脹的控制措施 污泥膨脹控制措施大體可分成三大類，一類是臨時控制措施，另一類是工藝運行調節控制措施，第三類是永久性控制措施。
臨時控制措施主要用于控制由于臨時原因造成的污泥膨脹，防止污泥流失，導致SS超標。臨時控制措施包括污泥助沉法和滅菌法二類。污泥助沉法系指向發生膨脹的污泥中加入助凝劑，增大活性污泥的密度，使之在二沉池內易于分離。常用的助凝劑有聚合氯化鐵、硫酸鐵、硫酸鋁和聚丙烯酰胺等有機高分子絮凝劑。有的小處理廠還加粘土或硅藻土作為助凝劑。助凝劑投加量不可太多，否則易破壞細菌的生物活性，降低處理效果。FeCl3常用的投加量為5～10mg/L。滅菌法系指向發生膨脹的污泥中投加化學藥劑，殺滅或抑制絲狀菌，從而達到控制絲狀菌污泥膨脹的目的。常用的滅菌劑有NaClO，ClO2，Cl2，H2O2和漂白粉等種類。由于大部分處理廠都設有出水加氯消毒系統，因而加氯量控制絲狀菌污泥膨脹成為最普遍的一種方法。具體操作步驟如下：
1)運行實踐及歷史數據積累，確定一個臨界SVI值。當污泥指數低于該臨界值時，不影響二沉池的泥水分離及出水水質。該臨界值為最大允許污泥指數SVIm。
2)持續測定SVI超過SVIm的次數和程度，決定是否采取控制措施。
3)選擇最佳加氯點。首先應考慮到氯能在污泥中充分均勻混合，并盡快與絲狀菌接觸。其次盡量選擇有機物含量較低的部位做投加點，以便降低投藥量。因此，最佳加氯點是在回流污泥泵上，如果渠道上有攪拌設備，則投加點設在攪拌設備附近，如無攪拌設備，則宜設在回流泵附近。
4)氯量的計算。一般按系統內的污泥總量計算加氯量：
m=K·M
式中 K－－單位污泥每日加氯量，8～10kgkgCl2/(kg·d);
M－－系統活性污泥總量。
5）核算加氯點污泥中氯的濃度。氯是對微生物無選擇性的殺傷劑既能殺滅絲狀菌，也能殺傷菌膠團細菌。因此，應嚴格控制投加點氯的濃度。一般控制在35mg/L以下。
6）實際加氯過程中，應由小劑量逐漸進行，并隨時觀察SVI值及生物相。當發現SVI值低于SVIm或鏡檢觀察到絲狀菌菌絲溶液，應立即停止加氯。開始加氯量可取由（m=K·M）式計算出的加氯量的1/5，然后每日逐漸增大，一般需持續3倍泥齡長的時間能控制住。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。
最后需要強調，滅菌法適用于絲狀菌污泥膨脹，而助沉法一般用于非絲狀菌污泥膨脹。
工業運行調節控制措施用于運行控制不當產生的污泥膨脹。例如，由DO太低導致的污泥膨脹，可以增加供氧來解決；由于pH值太低導致的污泥膨脹，可以通過增加預曝氣來解決；由于氮磷等營養物質的缺乏導致的污泥膨脹，可以投加應用物質；由于低負荷導致的污泥膨脹，可以在不降低處理功能的前提下，適當提高F/M。另外，對混合液進行適當的攪拌，也有利于絲狀菌污泥膨脹的控制。
永久性控制措施系指對現有處理措施進行改造，或設計新廠時予以充分考慮，使污泥膨脹不發生，以防為主。常用的永久性措施是曝氣池前設生物選擇器。通過選擇器對微生物進行選擇培養，即在系統內只允許菌膠團細菌的增長繁殖，不允許絲狀菌大量繁殖。選擇器有三種：好氧選擇器、缺氧選擇器和厭氧選擇器。這些所謂的選擇器一般只是在曝氣池首端劃出一格進行攪拌，使污泥與污水充分混合接觸，污水在選擇器中的水力停留時間一般為5～30min， 常采用20min左右。好氧選擇器內需對污水進行曝氣充氧，使之處于好氧狀態，而缺氧選擇器和厭氧選擇器只攪拌不曝氣。好氧選擇器防止污泥膨脹的機理是提供一個DO充足，食料充足的高負荷區，讓菌膠團率先搶占有機物，不給絲狀菌過度繁殖的機會。在完全混合活性污泥工藝的曝氣池前段，設一個好氧選擇器，其控制污泥膨脹的效果是非常明顯的。缺氧選擇器與厭氧選擇器的設施和設備完全一樣，它們發揮什么樣的功能完全取決于活性污泥的泥齡。當泥齡較長時，會發生較完全的硝化，選擇器內會含有較多硝酸鹽，此時為缺氧選擇器。當泥齡較短時，選擇器內既無溶解氧，也無硝酸鹽，此時為厭氧選擇器。缺氧選擇器控制污泥膨脹的原理，是絕大部分菌膠團細菌能利用選擇器內硝酸鹽中的化合態氧作氧源，進行生物繁殖，而絲狀菌（球衣菌）沒有這個功能，因而在選擇器內受到抑制，增殖落后于菌膠團細菌，大大降低了絲狀菌膨脹發生的可能。厭氧選擇器控制污泥膨脹的原理是，絕大部分種類的絲狀菌（球衣菌）都是絕對好氧，在絕對厭氧狀態下將受到抑制。而絕大部分的菌膠團細菌為兼性菌。在厭氧狀態下將進行厭氧代謝，繼續增殖。但是，厭氧選擇器的設置，會導致產生絲硫菌污泥膨脹的可能性，因為菌膠團細菌厭氧代謝會產生硫化氫，從而為絲狀菌的繁殖提供條件。因此，厭氧選擇器的水力停留時間不宜太長。將現有傳統活性污泥系統稍加改造成一些變形工藝，如吸附再生工藝，逐點進水工藝等形式，也能有效地防止污泥膨脹地發生。另外，近年來出現的一些新工藝，如A2-O、A-B、SBR等工藝也能有效地防止污泥膨脹。
2.生物泡沫及其控制
泡沫是活性污泥法處理廠中常見的運行現象。泡沫分為兩種，一種是化學泡沫，另一種是生物泡沫。化學泡沫是由于污水中的洗滌劑以及一些工業用表明活性物質在曝氣的攪拌和吹脫作用下形成的。在活性污泥培養初期，化學泡沫較多，有時在曝氣池表面會形成高達幾米的泡沫山。這主要是因為初期活性污泥尚未形成，所有產生泡沫的物質在曝氣作用下都形成了泡沫。隨著活性污泥的增多，大量洗滌劑或表面物質會被微生物吸收分解掉，泡沫也會逐漸消失。正常運行的活性污泥系統中，由于某種原因造成污泥大量流失，導致F/M劇增，也會產生化學泡沫。化學泡沫處理較容易，可以用水沖消泡，也可加消泡劑。較難處理的是生物泡沫，它是由稱作諾卡氏菌的一類絲狀菌形成的。化學泡沫呈乳白色，而生物泡沫呈褐色，可在曝氣池上堆積很高，并進入二沉池隨水流走，產生一系列衛生問題。首先，生物泡沫蔓延至走道板上，使操作人員無法正常維護。另外，生物泡沫在冬天能結冰，清理起來異常困難。夏天生物泡沫會隨風飄蕩，形成不良氣味。目前，預防醫學還認為諾卡氏菌極有可能成為人類的病原菌。如果采用表明曝氣設備，生物泡沫還能組織正常的曝氣充氧，使混合液DO降低。生物泡沫還能隨排泥進入泥區，干擾濃縮池及消化池的運行。用水沖無法沖散生物泡沫，消泡劑作用也不大。有的處理廠曾嘗試用加氯解決，但收效不大，因為諾卡氏菌產生于活性污泥絮體內部。增大排泥，降低SRT，有時稍有效果，但不能從根本上解決問題。因為已發現諾卡氏菌有很多種，絕大部分的世代期長，而有的世代期僅2d，采用增大排泥方法，只能去除世代期長的那部分諾卡氏菌。綜上所述，生物泡沫控制的根本措施是從根源上入手，以防為主。
已經知道，諾卡氏菌是形成生物泡沫的主要原因。這種絲狀菌為樹枝狀絲體，其細胞中蠟質的類脂化合物含量可高達11%，細胞質和細胞壁中都含有大量類脂物質，具有極強的疏水性，密度較小。在曝氣作用下，菌絲體能伸出液面，形成泡沫。諾卡氏菌在溫度較高（＞20℃）、富油脂類物質的環境中易大量繁殖。因此，入流污水中含油及脂類物質較多的處理廠（入大量賓館飯店污水排入）或初沉池浮渣去除不徹底的處理廠易產生生物泡沫。在上述處理廠中，夏天又比冬天易產生生物泡沫。雖然諾卡氏菌世代期有長有短，但絕大部分都在9d以上，因而超低負荷的活性污泥系統中更易產生生物泡沫。
3.污泥上浮問題及其控制
污泥上浮廣義上泛指污泥在二沉池內上浮，但在運行管理中，專指由于污泥在二沉池內發生酸化或反硝化導致的污泥上浮。發生污泥上浮的污泥，本身不存在質量問題，其生物活性和沉降性能都很正常。當這些正常的污泥在二沉池內停留時間太長時，由于缺乏溶解氧而發生酸化，產生H2S氣體附在污泥絮體上，使其密度減小，造成污泥上浮。當系統的SRT較長，發生硝化以后，進入二沉池的混合液中會有大量的硝酸鹽，污泥在二沉池內由于缺乏溶解氧而發生反硝化，造成污泥上浮，大量流失，導致運行徹底失敗。
污泥上浮的控制措施，一是保持及時排泥，不使污泥在二沉池內停留時間太長，二是在曝氣池末端增加供氧，使進入二沉池的混合液內有足夠的溶解氧，保持污泥不處理于污泥狀態。對于反硝化造成的污泥上浮，還可以增大剩余污泥的排放，降低SRT，控制硝化，以達到控制反硝化的目的。來源：谷騰水網
