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廢水生物處理程序常見問題實務探討 張聖雄*、陳見財** 摘 要 由於廢水生物處理變化性大，於大型工廠因經費及人力充足，操作維護上較無問題；然於中小型工廠則限於經費及人力不足，操作管理上常有不足或疏忽之處，當生物處理系統異常時，未能及時採用有效應變措施以進行控制，加上環保單位稽查嚴格，常造成業者經營上之困擾。有鑑於此，筆者蒐集近年來之相關研究論文並予以彙整分析，另加上筆者從事工廠現場輔導工作經驗，以理論面及實務面雙向配合進行探討相關問題。本文透過活性污泥膠羽、溶氧控制、pH值變化、污泥膨化、污泥上浮、泡沫困擾及微生物相觀察等章節，以摘要方式進行介紹，期能讓業界瞭解生物處理特性及相關可行改善方案，於實際遭遇該類型問題時，能迅速有效地採取適當之應變措施，以達事半功倍之效。 【關鍵字】溶氧控制、污泥膨化、泡沫問題、生物處理 *財團法人台灣產業服務基金會 工程師 **財團法人台灣產業服務基金會 資深經理 一、前 言 廢水生物處理程序基本上可分厭氧處理及好氧處理兩種，厭氧處理常用於高濃度廢水，而好氧處理則較常見於業界所使用。於生物好氧處理上，亦分成多種處理程序，如活性污泥法、接觸氧化法、氧化深渠法等，各項處理方法之選用有其特性考量；如活性污泥法具處理效率較高，但污泥產量較多；接觸氧化法處理效率較低，污泥產生量相對亦較少；氧化深渠法具處理較穩定之優點，但有佔地較大之缺點等。另有結合活性污泥法及接觸氧化法之處理程序，以處理較高濃度廢水之研究，如ABF、MBBR等。然於諸多處理程序中，目前國內仍以活性污泥法最常見。 產業界因原料及製程不同，所產生之廢水特性各廠皆有所差異；雖大多使用活性污泥法處理廢水，但其結果或問題點皆有所不同；例如於曝氣池池體之選用上，即有完全混合形(complete mix)及栓塞流形(plug flow)等兩種，有其運用考量；於曝氣攪拌形式上，有採鼓風機加散氣盤形式、噴射式曝氣機(air jet)及表面曝氣機等不同形式，亦各有其選用特色；於沉澱池選用上因用地因素有圓型與矩型之分。綜合各不同因素考量，各廢水處理廠所執行之廢水生物處理操作維護及成果不同，所遭遇之問題亦不盡相同。 廢水生物處理之操作維護項目眾多，問題之發生與解決對策亦有多種；本文僅以筆者所認知事項提出經驗交流，內文主要從活性污泥膠羽、溶氧控制、pH值變化、污泥膨化、污泥上浮、泡沫問題及微生物相觀察等項目；介紹相關問題之原因、其可行之處理方案及經驗分享，讓業界於操作生物處理程序時可作為參考使用。 二、活性污泥膠羽 廢水處理現場人員每日皆需執行污泥廢棄工作、操作污泥脫水程序；然污泥除ㄧ般顯微鏡所見，其實際組成究竟為何，由於牽涉到相關處置是否適當，值得深入探討；相關說明如下： 1.活性污泥(膠羽)組成 較早文獻資料認為活性污泥膠羽係由特定之微生物-膠團桿菌(Zoogloea ramigera)所形成，因其可形成大量黏質性莢膜細胞間質(matrix of capsular slime)，將其他分散性生物體吸附，膠質本身又提供作為掠奪者的獵場。 然依較新文獻資料[1、2]顯示，活性污泥初期，首先出現之原生動物為阿米巴原蟲(amoeboide)，當細菌族群開始建立，且一種稀薄混合液(thin mixed liquor)出現時，鞭毛蟲類取代阿米巴原蟲成為優勢原生動物。數天後，當稀薄延散性膠羽(lightly-dispersed floc)開始形成，細菌族群也大量增加，阿米巴原蟲及鞭毛蟲類因溶解性食物競爭關係，開始快速死亡，隨著膠羽出現及細菌數量增加，自由游泳性纖毛蟲類出現，吞食細菌，並分泌多醣聚合體(polysaccharides)及黏液蛋白(mucoproteins)，促使膠羽形成。但形成之膠羽限制了其自由活動力而降低其攝取食物之能力，使其數目開始減少。當膠羽達到穩定階段，匍匐行纖毛蟲類開始成為優勢原生動物。最後，有柄纖毛蟲類出現於成熟污泥。存在的膠羽提供一個適當棲息所，有利於匍匐行及有柄纖毛蟲類的成長及攝取食物。 依據上述演變內容較合理之解釋，為活性污泥膠羽係由微生物所分泌的聚合體(polymer)或暴露在適當生理條件下，生物體表面間互相作用之影響，亦即膠羽係「細胞表面的聚合體吸附(adsorption)及架橋(bridging)作用之結果」，如圖1所示。 圖1 以掃描式電子顯微鏡觀察活性污泥膠羽 2.污泥(膠羽)組成運用 如活性污泥膠羽為細胞表面的聚合體吸附及架橋作用之結果，推估膠羽內部應包含活的及死的細胞(細菌及原生動物)，係由細胞之分泌物所聚集而成；該原理及推估如確定，相關之考量及建議如下： (1)曝氣池內溶氧值之提高勢必增加曝氣作用，直接增加膠羽間之剪力作用，將不利大型膠羽之形成。故溶氧值偏高之曝氣池，其膠羽於沉澱池將較不易沉