摸清活性污泥生物性狀，解決污泥膨脹問題

 一、污泥膨脹特點(diǎn)

1、污泥結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性能差；

2、SV值增大，有時(shí)達(dá)到百分之九十，SVI達(dá)到300以上;

3、大量污泥流失，出水渾濁;

4、二次沉淀難以固液分離，回流污泥濃度低，有時(shí)還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生，無法維持生化處理的正常工作。

    污泥膨脹是生化處理系統(tǒng)較為嚴(yán)重的異?，F(xiàn)象之一，它直接影響出水水質(zhì)，并危害整個(gè)生化系統(tǒng)的運(yùn)作。

    污泥膨脹的發(fā)生率是相當(dāng)高的，在歐洲近50%的城市污水廠每年都會(huì)有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國的發(fā)生率也非常高?；旧夏壳案鞣N類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長的時(shí)間來調(diào)整。針對污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。

 二、污泥膨脹類型
1、非絲狀菌膨脹

非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷太高的時(shí)候，此時(shí)細(xì)菌吸附了大量有機(jī)物，來不及代謝，在胞外積貯大量高粘性的多糖物質(zhì)，使得表面附著物大量增加，很難沉淀壓縮。而當(dāng)?shù)獓?yán)重缺乏時(shí)，也有可產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。

因?yàn)槿羧钡⑸锉阌诠ぷ鞑荒艹浞掷锰荚春铣杉?xì)胞物質(zhì)，過量的碳源將被轉(zhuǎn)化為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結(jié)合水，從而影響污泥的沉降性能，產(chǎn)生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發(fā)生時(shí)其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發(fā)生情況較少，且危害并不十分嚴(yán)重。

2、絲狀菌膨脹

絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見，成因也十分復(fù)雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是活性污泥是一個(gè)混合培養(yǎng)系統(tǒng)，其中至少存在著30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團(tuán)系統(tǒng)共生的關(guān)系中是不可缺少的一類重要微生物。它的存在對凈化污水起著很好的作用。它對保持污泥的絮體結(jié)構(gòu)，保持生化處理的凈化效率，及在沉淀中起著對懸浮物的過濾作用等都有很重要的意義。事實(shí)也證明在絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌平衡時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹，只有當(dāng)絲狀菌生長超過菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。

三、污泥膨脹幾種理論

1、A/V假說：當(dāng)混合液中基質(zhì)收到限制或控制時(shí)，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強(qiáng)于菌膠團(tuán)，因而菌膠團(tuán)受到抑制，絲狀菌大量繁殖；

2、動(dòng)力選擇性理論：以微生物生長動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類微生物具有不同的最大比生長速率和飽和常數(shù)，分析絲狀菌與菌膠團(tuán)的競爭情況；

3、饑餓假說：將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團(tuán)細(xì)菌，第二類是具有高基質(zhì)親和力但生長緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長絲狀菌；

4、存儲(chǔ)選擇理論：在底物風(fēng)度的狀態(tài)下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質(zhì)在底物匱乏時(shí)能夠被代謝產(chǎn)生能量或合成蛋白質(zhì)。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來解釋污泥膨脹機(jī)理；

5、氮氧化氮假說：CASEY提出低負(fù)荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說，如果缺氧區(qū)的反硝化不充分，導(dǎo)致好氧區(qū)存在亞硝酸氮，那中間產(chǎn)物NO、N2O就會(huì)抑制菌膠團(tuán)的好氧細(xì)胞色素，進(jìn)而抑制其好氧情況下的基質(zhì)利用，相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會(huì)在反硝化條件下胞內(nèi)積累NO和N2O，絲狀菌就不會(huì)在好氧段被抑制，因而更具競爭優(yōu)勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關(guān)性。沉淀性能良好的污泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹污泥的粒徑大都在10μm以內(nèi)，污泥較為細(xì)碎。

四、絲狀菌污泥膨脹的原因

1、原水中營養(yǎng)物質(zhì)含量不足

活性污泥法處理污（廢）水的過程，就是污泥中的微生物種群不斷地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同時(shí)，將污染物加以降解的過程。隨反應(yīng)的進(jìn)行需要多種營養(yǎng)物質(zhì)保證其正常的新陳代謝活動(dòng)，并維持生物的動(dòng)態(tài)平衡和活動(dòng)。若微生物的食物不足，會(huì)使低營養(yǎng)型微生物絲硫細(xì)菌、貝氏硫細(xì)菌過度繁殖，在與菌膠團(tuán)細(xì)菌的競爭中占優(yōu)。

2、原水中碳水化合物和可溶性物質(zhì)含量高

絲狀菌與其它菌種相比有其自身的一些特點(diǎn)，它對高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)。所以，當(dāng)廢水中含有較多量的可溶性有機(jī)物時(shí)，有利于底物中絲狀菌的繁殖。此外，廢水中含過多量的糖類碳水化合物時(shí)，諸如球衣菌屬的絲狀菌能直接將葡萄糖、乳糖等糖類物質(zhì)作為能源加以吸收利用，同時(shí)分泌出高粘性物質(zhì)覆蓋在菌膠團(tuán)細(xì)菌表面，從而大大提高了污泥的水結(jié)合率。

3、硫化物含量高

正常的活性污泥中硫代謝絲狀菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（這種情況多存在于工業(yè)廢水中），容易引起諸如硫化菌、021N型菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌的過量增殖，致使引發(fā)污泥膨脹。

4、進(jìn)水波動(dòng)

進(jìn)水波動(dòng)是指進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器的原水在流量以及有機(jī)物濃度、種類方面的改變。如果曝氣池中有機(jī)物濃度突然增加，就會(huì)因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此時(shí)絲狀菌在爭奪氧中占優(yōu)，大量繁殖，引起污泥膨脹。

4、溫度

反應(yīng)器底物中每種細(xì)菌都有自己的最適宜生長溫度，在最適宜生長溫度下，其繁殖旺盛，競爭力強(qiáng)。如果溫度較低，污水中微生物代謝速度較慢，會(huì)積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值增高，從而可能會(huì)引起污泥膨脹。溫度對絲狀菌的影響也是很普遍的，絲狀菌膨脹對溫度具有敏感性，在其它條件等同的情況下，10℃時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的污泥膨脹現(xiàn)象；將反應(yīng)器溫度提高到22℃，不再產(chǎn)生污泥膨脹。這也是大多數(shù)活性污泥在冬季時(shí)會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹或者污泥膨脹更加嚴(yán)重的原因之一。

5、溶解氧

溶解氧作為構(gòu)成活性污泥混合液三要素（氣、水、泥）之一，是許多生物降解反應(yīng)的必要條件。菌膠團(tuán)細(xì)菌和浮游球衣菌等絲狀菌對溶解氧需要量差別比較大，菌膠團(tuán)細(xì)菌是好氧菌，而絕大多數(shù)絲狀菌是適應(yīng)性強(qiáng)的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌膠團(tuán)菌的生長受到抑制，而絲狀菌仍能正常利用有機(jī)物，在競爭中占優(yōu)。

6、pH值

pH值較低，會(huì)導(dǎo)致絲狀真菌的繁殖而引起污泥膨脹。活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5~8.5；pH值低于6.5時(shí)利于真菌生長繁殖；pH值低至4.5時(shí)，真菌將完全占優(yōu)，活性污泥絮體遭到破壞，所處理的水質(zhì)惡化。

7、BOD－污泥負(fù)荷

BOD污泥負(fù)荷是設(shè)計(jì)活性污泥反應(yīng)池和控制其運(yùn)行的重要指標(biāo)。

五、絲狀菌引起污泥膨脹的控制方法

污泥膨脹的早期控制方法主要是靠外加藥劑（如消毒劑）直接殺死絲狀菌或投加無機(jī)或有機(jī)混凝劑增加污泥絮體的密度來改善污泥絮體的沉降性能。目前此類方法仍運(yùn)用于某些污水處理廠。

1、投加Cl2或漂白粉

控制污泥膨脹采用的傳統(tǒng)氧化劑是Cl2。具有氧化能力的Cl2、HOCl和次氯酸根滲入細(xì)胞后，能破壞菌體內(nèi)的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。絕大程度上說的絲狀菌都可通過加氯氣加以控制。一般投加在回流污泥中，加氯點(diǎn)的Cl2、濃度應(yīng)控制在小于35 mg/L，加氯量最適宜控制在10~20 mg/L·d，投加量過大反而會(huì)殺死菌膠團(tuán)菌，造成絮體解體。當(dāng)SVI值逐漸降低、膨脹不斷緩解時(shí)，應(yīng)逐漸減少投藥量。

2、投加H2O2

雙氧水在控制污泥絲狀菌膨脹中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。控制絲狀菌的最少投量是0.1 g/kg·d（H2O2/MLSS）時(shí)，將會(huì)破壞脫磷作用，投加一段時(shí)間后（大概10天）脫磷作用會(huì)慢慢恢復(fù)。H2O2的毒性對脫氮作用只有少量的影響，在檢測中沒有發(fā)現(xiàn)氨、氮和硝酸鹽氮有明顯變化。

3、投加臭氧

投加臭氧也可以控制絲狀菌引起的污泥膨脹，臭氧還能有效地改善硝化作用和提高難降解有機(jī)物的去除率，臭氧的投加量在4g/kg·d（H2O2/MLSS）左右，一般投加在好氧區(qū)。

4、投加凝聚劑

投加合成的有機(jī)聚合物、鐵鹽、鋁鹽等混凝劑均可以通過其凝聚作用來提高污泥的壓密性增加污泥的比重；投加高嶺土、碳酸鈣、氫氧化鈣等也可以通過提高污泥的壓密性來改善污泥的沉降性能。實(shí)踐證明，不設(shè)初沉池的污水廠，其SVI值都比較低，所以設(shè)有初沉池的污水廠發(fā)生污泥膨脹時(shí)，將部分污水直接送到曝氣池也是一種控制污泥膨脹的方法。

5、回流污泥

此法主要應(yīng)用在脫氮除磷工藝中，將二沉池排出的回流污泥排入一單獨(dú)設(shè)置的曝氣池內(nèi)進(jìn)行曝氣，將微生物體內(nèi)貯存物質(zhì)氧化，從而使菌膠團(tuán)細(xì)菌具有最大吸附和貯存能力，使污泥得到充分再生并恢復(fù)活性，所以可以在與絲狀菌的競爭中獲得優(yōu)勢，抑制絲狀菌的過量繁殖。

當(dāng)污泥膨脹發(fā)生時(shí)，采用上述方法能較快地降低SVI值，但是沒有從根本上控制住絲狀菌的繁殖。一旦停止加藥，污泥膨脹可能又會(huì)出現(xiàn)。加藥改變了微生物的生長環(huán)境，無疑會(huì)對污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，因此只能作為臨時(shí)應(yīng)急只用。

六、其他污泥膨脹原因

1、一般認(rèn)為懸浮固體少而溶解性和易降解的有機(jī)物較多，特別是含低分子量的烴類、糖類和有機(jī)酸等容易發(fā)生絲狀菌膨脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙廢水；

絲狀菌對高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)，對低分子有機(jī)物可直接作為能源加以利用，最有代表性的絲狀菌是球衣菌屬，它能將葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質(zhì)直接利用，當(dāng)廢水中含有可溶性有機(jī)物多時(shí)，易誘發(fā)絲狀菌膨脹，而不溶性有機(jī)物作為去除對象的廢水則不易產(chǎn)生污泥膨脹。

Van等發(fā)現(xiàn)葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可溶性有機(jī)物容易引起污泥膨脹，而大分子淀粉不易引起污泥膨脹。

2、腐化的污水，還有大量硫化氫的污水，污水在下水管和初沉池等貯存設(shè)施中，停留時(shí)間過長，發(fā)生早起消化，使pH下降，產(chǎn)生利于絲狀菌攝取的低分子溶解性有機(jī)物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但是硫化氫大部分是厭氧發(fā)酵中的副產(chǎn)物，而厭氧發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生大量小分子有機(jī)酸，這些是污泥膨脹的主要原因。

3、一些厭氧裝置雖然出水含有大量硫化氫，但是揮發(fā)性有機(jī)酸濃度很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)酸達(dá)到一定濃度時(shí)，其中主要的低分子有機(jī)酸（乙酸、丙酸）易于降解，因此造成耗氧速率的增加，引起DO限制膨脹。