污泥膨脹問(wèn)題是活性污泥自產(chǎn)生以來(lái)一直伴隨并常常發(fā)生的一個(gè)棘手的問(wèn)題。其主要特征是：污泥結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性能差；SV值增大，有時(shí)達(dá)到90%，SVI達(dá)到300以上；大量污泥流失，出水渾濁；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(wú)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，在我國(guó)的發(fā)生率也非常高。基本上目前各種類(lèi)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(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。針對(duì)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。本文將從污泥膨脹的內(nèi)在因素著手,整理出幾種較為成熟且有普遍意義的觀點(diǎn)，并歸納一下污泥膨脹控制的一般方法。

　　1、 污泥膨脹的原因

　　污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。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(lái)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�，微生物便于工作不能充分利用碳源合成�?xì)胞物質(zhì)，過(guò)量的碳源將被轉(zhuǎn)彎為多糖類(lèi)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，在這里就不著重研究。

　　絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見(jiàn)，成因也十分復(fù)雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，但我們首先應(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(lèi)重要微生物。它的存在對(duì)凈化污水起著很好的作用。它對(duì)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(duì)懸浮物的過(guò)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(zhǎng)超過(guò)菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。

　　1、污泥負(fù)荷對(duì)污泥膨脹的影響

　　一般認(rèn)為活性污泥中的微生物的增長(zhǎng)都是符合Monod方程的： μ=μmax·S/Ks+S
　　
　　式中X----生物體濃度，mg/L；
　　   
　　S----生長(zhǎng)限制性基質(zhì)濃度，mg/L；
　　   
　　μ----生長(zhǎng)限制性基質(zhì)濃度，mg/L；
　　   
　　KS-----飽和常數(shù)，其值為μ=μmax/2時(shí)的基質(zhì)濃度，mg/L；
　　 
　　μmax-----在飽和濃度中微生物的最大比增長(zhǎng)速率，d-1
　　
　　研究證明大多數(shù)的絲狀菌的KS和μmax值比菌膠團(tuán)的低，所以，按照以上Monond方程，具有低KS和μmax值的絲狀菌在低基質(zhì)濃度條件下具有高的增長(zhǎng)速率，而具有較高KS和μmax值的菌膠團(tuán)在高基質(zhì)濃度條件下才占優(yōu)勢(shì)。同樣認(rèn)為低負(fù)荷對(duì)于絲狀菌生長(zhǎng)有利的理論還有表面積/容積比（A/V）假說(shuō)。這里的表面積和容積，是指活性污泥中微生物的表面積與體積。該假說(shuō)認(rèn)為伸展于絮凝體之外的絲狀菌的比表面積（A/V）要大大超過(guò)菌膠團(tuán)細(xì)菌的比表面積。當(dāng)微生物處于受基質(zhì)限制和控制的狀態(tài)時(shí)，比表面積大的絲狀菌在取得底物方面要比菌膠團(tuán)有利，結(jié)果在曝氣池內(nèi)絲狀菌就變成了優(yōu)勢(shì)菌。
　　
　　低負(fù)荷易導(dǎo)致污泥膨脹這一觀點(diǎn)無(wú)論是在實(shí)際運(yùn)行中還是在理論上都有了較為成熟的解釋。但在我國(guó)，通常生化反應(yīng)的負(fù)荷設(shè)計(jì)都是較高的，的大量污泥膨脹卻是在高負(fù)荷條件下發(fā)生的，這引起了人們對(duì)該理論的懷疑。事實(shí)上，在高負(fù)荷條件下的污泥膨脹往往是由于供氧不足、曝氣池內(nèi)DO濃度降低引起的。我們下面就針對(duì)溶解氧DO對(duì)于污泥膨脹的影響。

　　2、溶解氧濃度對(duì)污泥膨脹的影響

　　微生物對(duì)有機(jī)物的降解過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是對(duì)氧的利用過(guò)程。溶解氧在活性污泥法的運(yùn)行中是一個(gè)重要的控制參數(shù)，曝氣池中DO濃度的高低直接影響著有機(jī)物的去除效率和活性污泥的生長(zhǎng)。低DO濃度一直被認(rèn)為是引起絲狀菌污泥膨脹的主要因素之一。絲狀菌由于具有較大的比表面積和較低的氧飽和常數(shù)，在低DO濃度下比絮狀菌增殖得快，從而導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹。根據(jù)各方面的研究反應(yīng)，DO對(duì)于污泥膨脹影響的的臨界值并不確定。DO濃度的要求是與污泥負(fù)荷息息相關(guān)的，負(fù)荷越高，則對(duì)應(yīng)的臨界值就越大。這一值的確定與工藝選擇、池型及進(jìn)水類(lèi)型都有著密切關(guān)系，必須根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合實(shí)驗(yàn)才可以得出。

　　3、其它方面對(duì)污泥膨脹的影響

　　1) 污水種類(lèi)

　　 污水種類(lèi)對(duì)污泥膨脹有著明顯的影響。通常來(lái)說(shuō)，那些含有易生物降解和溶解的有機(jī)成份，特別是低分子量的烴類(lèi)、糖類(lèi)和有機(jī)酸類(lèi)等類(lèi)型基質(zhì)的污水易引起污泥膨脹，例如釀酒、乳品、石化和造紙廢水等。

　　2) 營(yíng)養(yǎng)成分的不均衡

　　 當(dāng)污水中N、P不足時(shí)，易引起污泥膨脹的發(fā)生。通宵認(rèn)為，N、P的合適比例為BOD5：N：P=100：5：1。很多研究表明許多絲狀菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)N、P有著較強(qiáng)的親和力，這可能就是缺乏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)導(dǎo)致污泥膨脹的原因。

　　3) pH值與溫度

　　一般認(rèn)為pH偏低易引起絲狀菌的大量繁殖。而溫度的對(duì)絲狀菌的影響也是很普遍的。例如，冬天Microthix parvicella在絲狀菌群中占優(yōu)勢(shì)，而溫暖季節(jié)時(shí)Nocardia form，0041型或Nostocoida limnicda較易大量繁殖。

　　另外污水在進(jìn)水處理系統(tǒng)前的早期厭氧消化產(chǎn)生的有機(jī)酸和硫化氫也可能導(dǎo)致污泥膨脹的發(fā)生。硫磺菌的的貝氏硫菌、硫絲菌等能從硫化氫氧化中獲取能量。而這么細(xì)菌以非常長(zhǎng)的絲狀性增殖，有時(shí)能長(zhǎng)達(dá)1厘米，從而導(dǎo)致污泥膨脹的發(fā)生。

　　2、 污泥膨脹的一般解決辦法

　　第一類(lèi)：應(yīng)急措施

　　適用于臨時(shí)應(yīng)急，主要方法是投加藥物增強(qiáng)污泥沉降性能或是直接殺死絲狀菌。投加鐵鹽鋁鹽等混凝劑可以直接提高污泥的壓密性保證沉淀出水。另外，投加一些化學(xué)藥劑，如氯氣，加在回流污泥中也可以達(dá)到消除污泥膨脹現(xiàn)象。投加過(guò)氧化氫和臭氧也可以起到破壞絲狀菌的效果。

　　采用這種方法一般能較快降低SVI值，但這些方法并沒(méi)有從根本上控制絲狀菌的繁殖，一旦停止加藥，污泥膨脹現(xiàn)象可以又會(huì)卷土重來(lái)。而且投藥有可能破壞生化系統(tǒng)的微生物生長(zhǎng)環(huán)境，導(dǎo)致處理效果降低，所以，這種辦法只能做為臨時(shí)應(yīng)急時(shí)用。

　　第二類(lèi)：改善生化環(huán)境

　　污水廠發(fā)生污泥膨脹的時(shí)候，一般無(wú)法從工藝流程、池型和曝氣方式的改變來(lái)解決，只能在正在運(yùn)行的流程基礎(chǔ)上通過(guò)改變生化池內(nèi)的微生物生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)抑制或消除絲狀菌的過(guò)
度繁殖。在不同的工藝和水質(zhì)的情況下，很難有一個(gè)放之四海而皆準(zhǔn)的解決方案。但生化工藝常遇見(jiàn)的幾種應(yīng)該注意的問(wèn)題必須加以注意。

　　1) 污水性質(zhì)的控制

　　首先應(yīng)該檢查和調(diào)整pH值，當(dāng)pH值低于5以下時(shí)，不僅對(duì)污泥膨脹會(huì)有利，而且對(duì)正常的生化反應(yīng)也會(huì)有一定的危害，所以當(dāng)pH值偏低時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。另外在北方寒冷地區(qū)一定應(yīng)注意冬季時(shí)的水溫，若水溫偏低應(yīng)加熱，因?yàn)榈蜏匾矔?huì)導(dǎo)致污泥膨脹的發(fā)生。采用鼓風(fēng)曝氣能有效的在冬季較高的水溫。

　　當(dāng)污水中營(yíng)養(yǎng)成份不足或失衡時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充投加。N、P含量應(yīng)控制在BOD：N：P=100：5：1左右。

　　若污水處理生化系統(tǒng)前已有消化現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生的低分子有機(jī)酸將有利于絲狀菌的生長(zhǎng)，這時(shí)可以對(duì)廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)預(yù)曝氣來(lái)加以改善。一般采用空氣擴(kuò)散器向3-5米有效水深的調(diào)節(jié)池曝氣，供氣量可以控制在0.5-1.0m3/廢水米3•小時(shí)。它能使調(diào)節(jié)池的廢水保持新鮮，并有效防止由于厭氧所會(huì)帶來(lái)的臭氣。

　　2) 保持池內(nèi)足夠的溶解氧對(duì)于高負(fù)荷的生化系統(tǒng)特別重要，

        3) 一般至少應(yīng)控制DO>2毫克/L。

　　4) 沉淀池內(nèi)的污泥應(yīng)及時(shí)排出或回流，

        5) 防止其發(fā)生厭氧現(xiàn)象。若發(fā)生厭氧現(xiàn)象，

       6) 產(chǎn)生的各種氣體吸附在污泥上， 也會(huì)使污泥上浮，


       7) 沉降性能變差。

       8) 發(fā)生厭氧的污泥回流也會(huì)引發(fā)絲狀菌的大量繁殖。

        這種情況時(shí)除排泥和清除沉淀池內(nèi)的死角， 并縮短污泥在池內(nèi)的停留時(shí)間外，還應(yīng)提高曝氣池DO值，使出入沉淀池的水保持較的溶解氧，或者在污泥回流進(jìn)入生化池前曝氣再生。 

        在解決了以上問(wèn)題后，如果污泥膨脹現(xiàn)象仍得不到控制，就得根據(jù)實(shí)際情況加以分析，下面針對(duì)幾中常見(jiàn)的工藝提出一些指導(dǎo)性的方法，供污水處理工作者參考。
　　
       A. 高負(fù)荷活性污泥工藝
　　
       目前國(guó)內(nèi)對(duì)活性污泥工藝的設(shè)計(jì)通常采用中等負(fù)荷（0.3KgBOD5/(kgMLSS•d)），而在實(shí)際中人們從經(jīng)濟(jì)角度考慮總是采用較高的負(fù)荷，所以高負(fù)荷下的污泥膨脹在中國(guó)具體較為廣泛的意義。在高負(fù)荷情況下，最常見(jiàn)的是DO不足，所以先采取提高氣水比，強(qiáng)化曝氣，在推流式曝氣池內(nèi)首端采用射流曝氣等方式，觀察一段時(shí)間，找出問(wèn)題的所在。

　　如果在以上措施采取后一段時(shí)間情況仍無(wú)好轉(zhuǎn)，則可考慮在曝氣池頭部加設(shè)軟填料。這一部份對(duì)于有機(jī)酸去除率很高，從而去除絲狀菌的生長(zhǎng)促進(jìn)因素，幫助絮狀菌生長(zhǎng)。這個(gè)方法比較有效，但造價(jià)較高，且對(duì)以后的維修管理造成不便�；蛘咴谄貧獬厍霸O(shè)置一個(gè)水力停留時(shí)間約為15min的選擇器，一般能很有效的抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。

        對(duì)于間歇式進(jìn)水的SBR工藝來(lái)說(shuō)，反應(yīng)器本身是完全混合式的，而且在時(shí)間上其污染物的基質(zhì)就存在濃度梯度，所以無(wú)需再另設(shè)選擇器。

       通常間歇式SBR工藝產(chǎn)生污泥膨脹的原因是，污泥濃度過(guò)高，而進(jìn)水有機(jī)物濃度偏低或水量偏小而導(dǎo)致污泥負(fù)荷偏低。對(duì)于這種情況，降低排出比，提高基質(zhì)初始濃度，并對(duì)SBR強(qiáng)制排泥，一般就能夠?qū)ξ勰嗯蛎洭F(xiàn)象進(jìn)行有效的控制。而對(duì)于連續(xù)進(jìn)水的SBR如ICEAS和CASS等工藝如果發(fā)生污泥膨脹的話，就有必要在進(jìn)水端設(shè)置一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)或生物反應(yīng)器了。

　　B. 低負(fù)荷活性污泥工藝

　　低負(fù)荷活性污泥工藝曝氣池內(nèi)基質(zhì)濃度較低，絲狀菌容易獲得較高的增長(zhǎng)效率，所以是最容易產(chǎn)生污泥膨脹。除了在水質(zhì)和曝氣上想辦法外，最根本和有效的是將曝氣池分成多格且以推流方式運(yùn)行，或增設(shè)一個(gè)分格設(shè)置的小型預(yù)曝氣池作為生物選擇器，在這個(gè)選擇器內(nèi)采用高污泥負(fù)荷，吸附部分有機(jī)物并消除有機(jī)酸。這個(gè)辦法不但有助于抑制污泥膨脹，并能有效的改善生化處理效果。在曝氣池內(nèi)增加填料的方法也同樣在低負(fù)荷完全混合工藝中適用。
　　
       對(duì)于A/O和A2/O工藝可通過(guò)在在好氧段前設(shè)置缺氧段和厭氧段以及污泥回流系統(tǒng)，使混合菌群交替處于缺氧和好氧狀態(tài)，并使有機(jī)物濃度發(fā)生周期性變化，這既控制了污泥膨脹又改善了污泥的沉降性能。而交替工作式氧化溝和UNITANK工藝等連續(xù)進(jìn)水的系統(tǒng)因?yàn)槠浔旧碓跁r(shí)間和空間上就有了實(shí)際上的“選擇器”，所以對(duì)污泥膨脹有著效強(qiáng)的控制能力。如果這兩種工藝發(fā)生污泥膨脹，則可通過(guò)調(diào)整曝氣控制溶氧量和控制回流污泥量來(lái)調(diào)節(jié)池內(nèi)的污泥負(fù)荷及DO，通過(guò)一段時(shí)間的改善，一般能夠控制住污泥膨脹現(xiàn)象。
　　
       3、 總結(jié)

　　 總的來(lái)說(shuō)，污泥膨脹由于絲狀菌的種類(lèi)繁多，且生長(zhǎng)適宜的環(huán)境也不盡相同。在不同工藝不同水質(zhì)的情況下，微生物的生長(zhǎng)環(huán)境非常微妙，這就要求發(fā)生污泥膨脹時(shí)，需要水處理工作者根據(jù)實(shí)際情況作大量切實(shí)的實(shí)驗(yàn)和分析，大膽實(shí)踐，才能解決污泥膨脹問(wèn)題。這里對(duì)本文觀點(diǎn)作一個(gè)總結(jié)。

　　 絲狀菌是生長(zhǎng)處理微生物中不可缺少的一部份。污泥膨脹現(xiàn)象在于絲狀菌的過(guò)度生長(zhǎng)，消除污泥膨脹的根本在于使絲狀菌與活性污泥菌膠團(tuán)平衡生長(zhǎng)；完全混合式較推流式更產(chǎn)生污泥膨脹，低污泥負(fù)荷較高污泥負(fù)荷易易產(chǎn)生污泥膨脹；進(jìn)水水質(zhì)在水溫、pH、營(yíng)養(yǎng)成份及是否有處理前的消化反應(yīng)等方面是處理污泥膨脹應(yīng)該首先考察的問(wèn)題；高負(fù)荷下的污泥膨脹一般在于溶氧不足；低負(fù)荷下的污泥膨脹采用生物選擇器是行之有效的辦法。由于絲狀菌的多樣性，關(guān)于污泥膨脹的理論解釋和實(shí)際報(bào)道仍有很多不盡一致，大膽實(shí)踐不斷總結(jié)并和同行廣泛交流，才能更快找到行之有效地解決方法。
 

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