污水厂过曝的讨论
在公众号上一篇的《污水厂污泥困境》的文章中提到了污水厂过曝气对污泥产量的影响，引起了一些讨论，大家对过曝气的看法有很多更好和更深刻的见解，为了把这个问题解析清楚，公众号的这一篇就对污水厂过曝气进行展开讨论下。
污水厂的过曝气是在运行中出现的一种运行工况，在正常运行下，污水气（曝气量）、水（进水水质、水量）、泥（活性污泥浓度）三者是一个动态平衡，但是这种平衡会收到外界环境因素的不断变化而被不停的打破，再进入到一个新的平衡中去。定义过曝气的状态就是指在运行中，曝气系统提供了超越活性污泥系中的微生物降解污水中有机物所需的氧气的量，造成了活性污泥系统中的氧气富裕，检测生物池内溶解氧的含量过高（4mg/L以上）的状态。
在运行人员心中一种普遍的思路认为，过曝状态下，活性污泥中的微生物在降解完污水中的有机物以后，就会开始自身消耗，也就达到了活性污泥的內源呼吸期，使活性污泥自我消化，从而减少活性污泥的产量。
传统的活性污泥的污泥产量计算公式中：
ΔX=Y（S0-Se）Q-KdVXV
ΔX：是每日增长的挥发性污泥量（VSS）
Q：为每日进水量
S0-Se：为每日进出水的有机物BOD5的差值，也可以用COD，但要乘以一个B/C 的系数。
Kd：活性污泥微生物的自身氧化率，生活污水一般比较低，在0.07左右。
Xv：曝气池内的挥发性悬浮固体浓度，MLVSS
V：曝气池体积。
从公式中可以看到污泥增长量主要来自于有机物的去除量和污泥的自身氧化量，污泥自身氧化率由于在生活污水中Kd值的取值会比较低为0.07，工业废水相对较高，为0.5~0.65，这两个取值对于前面的增长量来说，是一个比较低的数值，在常规满负荷运行状态下，活性污泥的自身氧化量会比较小，但是在污水厂运行初期；进水量不足；有机负荷不足等情况下，公式前端的数值就会比较小，后段的数值比较大，这时会出现污泥增长量很小，甚至为负的情况。注意这种情况是由于进水水质、水量决定的，从平衡意义上说也是过曝的一种表现。
活性污泥的內源呼吸期，是在活性污泥絮凝体外界污水中的有机物已经不能满足微生物生长所需的营养，微生物开始分解，代谢自身的细胞物质，以维持生命活动。在这个过程中，微生物还在微弱增殖，但是速率远低于自身的氧化速率，活性污泥量开始减少，但是內源呼吸降解的是细胞内易降解的部分，对于难降解的细胞壁和细胞质等物质无法利用，因此活性污泥是不可能依靠內源呼吸完全消失的。从下图中也可以看到随着进入到內源呼吸期以后，污泥量出现了下降，但是下降的趋势平缓，远远达不到对数增殖期的增长量。
在实际污水厂的进水中，污泥产量不仅仅来自于微生物对有机物的降解过程的自我繁殖，还有一部分是进水中的无机颗粒，这部分大部分以SS形式存在，特别是SS中的无机成分，是不可生物降解的，是构成污水厂污泥产量的另一个主要来源，这部分无机成分不论曝气如何过量都是无法去除的，所以过曝的情况下，这部分污泥是无法减量的。在过曝的期间，部分的难降解的有机物并不能被常规的曝气去除，在一些特殊的工业废水中，尽管通过４０～５０小时的曝气，仍有部分难降解COD存在，并且活性污泥的数量并没有预期中大量减少。在污水厂的工艺调整中通过过量曝气来大量减少污泥产量的做法很少应用到工程实际中来，更多的是通过精细的工艺管理，合理的生物控制，有效的去除无机颗粒，充分挖掘生物作用等方式来减少污泥产量等
在一些研究中表明活性污泥在F/M低的情况下，曝气池中的微生物耗尽污水中的食物时，会在其细胞周围排泄出一层粘性薄膜也就是EPS。曝气池内的保持的活性污泥的悬浮状态使细胞周边的EPS碰撞并最终粘合在一起，形成更大更多的絮状物，这也是非丝状膨胀的一种表现，在表观上就是污泥的生物泡沫的大量出现，结合当时的环境因素，容易诱发污泥膨胀。
过量曝气不仅仅带来污泥增殖还是减量的困扰，对工艺运行也造成更多的问题，除了上述的污泥泡沫和非丝状菌的膨胀问题以外，污水厂过量曝气会导致内回流的硝化液中含有大量的游离氧，不利于反硝化区的缺氧环境的形成，过量曝气还会造成污泥老化，细小的活性污泥絮体从絮凝体上剥离开，在二沉池形成云雾状的悬浮物，造成出水水质的恶化，还有最重要的是过量曝气使污水厂的能耗居高不下，造成能源的浪费。
在一些污水厂可以通过合理的风机组合来降低曝气量，但是有些污水厂的风机设备没有多种组合，过量曝气可以通过间歇运行曝气风机来进行，很多污水厂担心间歇曝气会导致曝气装置（曝气管、曝气盘）堵塞，或者活性污泥的悬浮状态无法形成，在实际中一些污水厂已经进行间歇曝气的运行，包括一些工艺设计就为间歇曝气的运行方式，都已经表明，间歇运行不会改变活性污泥的基本特性，可以在实际中进行使用。
过量曝气带来的工艺运行问题在日常运行中是多数工艺问题的来源，需要污水厂的运行人员认真面对，并采取足够的重视，合理的调控曝气量，不应利用过曝来简单的消减泥量而带来更为复杂的工艺运行问题，合理的、适应的、精准的、节能的曝气量的管控是今后污水厂运行的主要方向。