污泥微膨脹技術在環(huán)境工程中的應用分析

李德文

(惠州市保家環(huán)境工程有限公司，廣東 惠州 516000)

污泥膨脹是一個相當復雜的問題，一直是污水廠運行管理中困擾人們的難題之一，在20世紀70年代之后,特別是近20多年來，各國相繼對污泥膨脹產生的原因及控制方法開展了大量的研究工作。在污泥膨脹中，若因缺乏預見性、工藝調整滯后或不當，很容易引起絲狀菌污泥膨脹。如果不能得到及時處理，就會使廢水處理工作陷入被動，甚至引發(fā)嚴重的水處理事故。筆者結合國內外研究成果及自己的多年工作經驗，就污泥膨脹的原因及采取的措施及取得的成效做較為詳盡的分析，以供大家參考。

1.污泥膨脹的類型

污泥膨脹（sludge bulking）指污泥結構極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質的現(xiàn)象。污泥膨脹有兩種類型，一是由于活性污泥中大量絲狀菌的繁殖而引起的污泥絲狀菌膨脹，二是由于菌膠團細菌體內大量累積高粘性物質（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脫氧核糖等形成的多類糖）而引起的非絲狀菌性膨脹。在實際運行中，一般以污泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上，因此，本文重點研究絲狀菌性污泥膨脹問題。發(fā)生污泥膨脹時，主要有以下特征：（1）二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；（2）回流污泥濃度下降；（3）二沉池中污泥層增高。

2.污泥膨脹的影響因素

2.1 污泥膨脹中絲狀菌種類

目前在活性污泥中發(fā)現(xiàn)的絲狀菌有三十多種，由于尚有部分絲狀菌未獲得鑒定。常見的有十幾種，世界各地膨脹污泥中出現(xiàn)最頻繁的絲狀菌有微絲菌、發(fā)硫菌、軟發(fā)菌、浮游球衣菌、0092型、0961型、0041型、0675型、1701型、021N型。在不同的地區(qū)和不同污水中有所差異。

2.2 污水的種類和性質

污水的水溫、pH值、營養(yǎng)成分的含量等對污泥膨脹有明顯的影響。研究表明，含有易生物降解和溶解的有機成分的污水，如：釀酒廢水、乳品廢水、石化廢水和造紙廢水等容易污泥膨脹；糖類物質過多的廢水容易出現(xiàn)絲狀菌污泥膨脹，過量的碳源使微生物不能充分利用而轉變?yōu)槎嗑厶穷惏赓A存物，這種貯存物是高度親水性化合物，易形成結合水，影響污泥的沉降性能。

2.3 溶解氧

溶解氧是活性污泥運行中重要的控制參數(shù)。微生物對有機物的降解過程伴隨著氧的利用。曝氣池中DO濃度的高低直接影響有機物的去除效率和活性污泥的生長。菌膠團細菌和浮游球衣菌對溶解氧的需要量差別大。菌膠團細菌是嚴格好氧菌，浮游球衣菌是好氧菌，但它的適應性強，在微量好氧條件下仍正常生長。在較低DO條件下，大部分好氧菌幾乎不能繼續(xù)生長繁殖，而絲狀菌由于具有較長的菌絲，有較大的比表面積和較低的氧飽和常數(shù)，比絮狀菌繁殖的速度快，從而導致污泥膨脹。

2.4 污水溫度

溫度是影響微生物生長的重要因素之一，溫度過低，微生物活性不足；溫度過高，細胞中生物化學反映速率和生長速率加快。溫度每升高10℃，生化反應速率增加1倍。此外，細胞的重要組成成分如蛋白質、核酸對溫度較敏感，溫度升高使其遭受不可逆性的破壞。一般認為，適宜活性污泥中微生物生長的溫度為15℃～35℃。

2.5 污水的pH值

活性污泥是一個動態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同種屬的微生物對pH值有不同的適應范圍。過高或過低的pH值不僅影響外酶及細胞內酶的活性，而且影響微生物對營養(yǎng)物質的吸收。絲狀菌適宜在pH值5～6.5的環(huán)境中生長，菌膠團菌適宜在pH值6～8的環(huán)境中生長。Peidi研究表明，在pH值較低（≤5）的情況下，易引起絲狀菌膨脹。

2.6 其他

此外，污泥負荷、沖擊負荷、運行方式和處理工藝均會影響污泥膨脹。

低負荷條件下，絲狀菌容易占生物相優(yōu)勢，從而引起膨脹。高負荷導致溶氧不足，DO濃度降低也會引起污泥膨脹；當處理過程中沖擊負荷的改變，短時間內水質水量產生大的波動打破了體系中正常的生態(tài)系統(tǒng)，絲狀菌易占優(yōu)勢，可引起污泥膨脹；采用不同的運行方式及處理工藝，也會影響污泥膨脹。

3.污泥膨脹的控制措施

污泥膨脹一直被視作好氧生物處理的癌癥，首先，到目前為止，膨脹的機理還沒有搞清；其次，控制對策確定不下來，因為找不到膨脹的原因。但是可以根據(jù)經驗采取一定的措施進行控制。

早期控制絲狀菌污泥膨脹的主要手段是投加藥劑殺死絲狀菌，或投加混凝劑和助凝劑以增加污泥絮體的比重，但這些方法往往無法徹底解決污泥膨脹問題，相反地可能會帶來出水水質惡化的不良后果。其后人們逐漸認識到，活性污泥中的菌膠團細菌和絲狀菌構成一個共生的微生物生態(tài)體系，在這種共生關系中，絲狀菌是不可缺少的重要微生物，對于高效、穩(wěn)定地凈化污水起著重要作用，并逐漸地從簡單殺死絲狀菌過渡到利用曝氣池中的生長環(huán)境調整絲狀菌的比例，從而達到控制污泥膨脹的發(fā)生即進入環(huán)境調控階段。

第一，采用生物選擇器。該法是指在曝氣池中形成有利于菌膠團細菌生長的環(huán)境。選擇性地增值菌膠團菌，利用生物競爭機制抑制絲狀菌的過度繁殖，達到控制污泥膨脹的目的。一般是在完全混合式、推進式曝氣池前增加一個停留時間比蒲圻赤短的多的生物選擇器，由于其中初始混合液的底物濃度高，使菌膠團細菌得到選擇性的培養(yǎng)，成為優(yōu)勢菌。常用的選擇器有好氧選擇器、厭氧選擇器及缺氧選擇器。 該法在世界范圍內迅速推廣應用，已成為控制污泥膨脹的主要措施。第二，調整運行工藝條件。通過調控工藝條件改善污泥微生態(tài)系統(tǒng)，控制絲狀菌群生長因子，最終實現(xiàn)控制污泥膨脹。例如：對曝氣池中溶解氧濃度過低引起的污泥膨脹可增加曝氣量或在推進式曝氣池中合理分配曝氣量（增加前端，降低后端），保持曝氣池中合適的溶氧濃度來控制絲狀菌型污泥膨脹。有關研究表明，提高溶解氧濃度至3.4mg/L運行一段時間可有效控制污泥膨脹；對缺乏營養(yǎng)（N和P）、pH過低引起的污泥膨脹，可以通過增加營養(yǎng)和調整 pH來控制和防治。第三，根據(jù)曝氣池運行調節(jié)，如氣量，污泥回流比等參數(shù)，從而改變曝氣池中生物種群的生態(tài)關系，但是耗時太長，但是這是最根本的方法；第四，可以采用物化調節(jié)，提高污泥的沉淀性能，投加混凝劑，如氫氧化鈣，氫氧化氯等，但是這只能解決眼前的問題，不是長久之計。第五，如果能確認時絲狀菌膨脹，可以投加消毒劑滅活絲狀菌，如臭氧、液氯、過氧化氫等，但是一定要控制消毒劑投量和滅活動力學過程，因為如果不適當，消毒劑也會將菌膠團細菌殺死。所以，可以根據(jù)不同的情況，采取不同的措施進行處理。

結束語

污泥膨脹是一個相當復雜的問題，因為影響污泥膨脹的因素太多。由于活性污泥對底物的降解是生物化學反應過程，形成活性污泥的微生物是多種微生物的群體，既受到污水水質條件的影響，又受到運行條件及環(huán)境的影響，如污水的種類、成分、濃度、水溫、負荷、溶解氧、pH值及氮磷含量等因素都會對污泥膨脹產生影響，既可能一個因素起作用，也可能多個因素協(xié)同起作用，在不同的研究條件下就可能得出不同的結論，因此，對該課題進行全面、系統(tǒng)的研究十分必要。

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