百樂克工藝污泥膨脹原因及對策的探討

付克強

【摘要】選取某污水處理廠污泥膨脹時期的曝氣池污泥進行實驗，通過對各個百樂克工藝段的參數進行校核，提出對工藝參數的調整。在調試過程中改變pH、污泥回流量、曝氣量、有機負荷，有利于改變污泥膨脹，做出相應的對策，污泥沉降性能好，使出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。

【關鍵詞】百樂克；藝參數；污泥膨脹；污泥沉降；對策

1、污泥膨脹原因概述

1.1 污泥膨脹綜述。廢水生物處理是利用有關微生物的代謝過程，是對廢水中有機物進行降解或轉化的過程。微生物在降解有機物的同時其本身也得到了增殖。污泥膨脹有兩種類型，一是由于活性污泥中絲狀菌大量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糖粘性物質而引起的非絲狀菌性膨脹。污泥絲狀菌膨脹可根據絲狀的微生物對環境條件和基質種類要求的不同而劃分為五類類型：低基質濃度型；低溶解氧濃度型；營養缺乏型；高硫化物型；pH不平衡型。在實際運行中，一般以污泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上。發生污泥膨脹時，主要有以下特征：二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；回流污泥濃度下降；二沉池中污泥層增高。

1.2 污泥膨脹相關理論假說

1.2.1 A/V假說：當混合液中基質收到限制或控制時，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質的能力要強于菌膠團，因而菌膠團受到抑制，絲狀菌大量繁殖。

1.2.2 動力選擇性理論：以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微生物具有不同的最大比生長速率和飽和常數，分析絲狀菌與菌膠團的競爭情況。

1.2.3 饑餓假說：將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團細菌，第二類是具有高基質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。

1.2.4 存儲選擇理論：在底物風度的狀態下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質在底物匱乏時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。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理。

1.2.5 氮氧化氮假說：CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑制菌膠團的好氧細胞色素，進而抑制其好氧情況下的基質利用，相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑制，因而更具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。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，污泥較為細碎。

1.3 影響污泥膨脹的因素

1.3.1 溫度。低溫有利于絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容易導致絲狀菌性污泥膨脹，而污水溫度提高到22℃則不容易產生污泥膨脹現象。

1.3.2 pH。活性污泥微生物適宜pH范圍為6.5～8.5，pH小于6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑制，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優勢種群，污泥的沉降性能明顯變差并發生污泥膨脹。pH值低于4.5時，真菌完全占優勢。

1.3.3 DO。低DO是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一，若DO成為限制因子，菌膠團生長受抑制，而絲狀菌因具有巨大的比表面積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處于優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率，這可以解釋基質限制、溶解氧限制和營養物質限制引起的污泥膨脹現象。只要溶解氧成為限制，任何負荷下都會發生污泥膨脹。污水處理中DO控制在2左右，太高太低都容易引起污泥膨脹。

1.3.4 F/M。低負荷情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝（如卡魯薩爾氧化溝）、沿程分散進水曝氣池中；低負荷容易引發絲狀菌污泥膨脹，高負荷容易引發污泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一直處于低負荷運行狀態易造成絲狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內污泥負荷參數的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發污泥膨脹；Pan和Su等人將污水通過好氧選擇器進入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控制了污泥膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用，有效解決了污泥膨脹。

高有機負荷下，反應器內底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑制了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條件下增殖受到抑制，而絲狀菌由于其具有更大的比表面積，即使在低溶氧的條件下也能獲得氧，其增殖速率明顯高于菌膠團，發生高負荷低DO下的污泥膨脹；低負荷下由于長時間缺少足夠的營養物質，菌膠團生長受到抑制，而絲狀菌具有較大的比表面積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營養的表面積。

由于研究者的研究背景和研究條件不盡相同，研究結果也很不一致尤其是關于有機負荷與污泥膨脹關系的說法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起污泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高低負荷下都可能發生污泥膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即使對于推流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的濃度梯度，但在高負荷下也會發生污泥膨脹。

1.3.5 N、P營養物質。通常認為污水中BOD5∶N：P=100∶5∶1為微生物的適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發現在缺N的情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親和力，優先利用營養物質，造成競爭優勢；非絲狀菌污泥膨脹：BOD5/N為100∶3時，菌膠團未能有充分的N完成代謝，于是把有機物以高親水性的多糖胞外聚合物（EPS）的形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。

1.3.6 微量元素。完全混合活性污泥法會助長絲狀菌的過量生長，這可用痕量金屬缺乏癥理論分析。由于絲狀菌具有比菌膠團更大的比表面積，其在痕量金屬含量不足時比后者具有更大的對痕量金屬的吸附能力，從而抑制了菌膠團的生長。

1.3.7 有毒物質。當有毒工業廢水進入污水廠時，活性污泥中的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的研究中發現，菌膠團吸收污水中的有毒物質后，粘性物質分泌減少，生理活動出現異常，可能引起污泥膨脹。

2、百樂克工藝

百樂克工藝是一種新型的污水處理技術，它的獨特之處在于采用低負荷的活性污泥工藝，通過一種移動式曝氣鏈制造出波浪式的混合氧化效果，從而創造出各類特種微生物的良好生長環境，所以對氮磷也有很好的去除效果。

3、實驗步驟與數據分析

對某污水廠污泥膨脹現狀進行數據分析。

3.1 pH.對進出水pH的測量數據如下：

經過每天的測量pH都沒有低于6，所以pH并不是造成污泥膨脹的原因。

3.2 溫度。經過測量溫度一般在17℃進行上下浮動，溫度大于10℃，無法引起絲狀菌過度生長。

3.3 溶解氧。對曝氣池溶解氧與沉降比的測量數據如下：

經過取來的曝氣池的污泥進行加大曝氣，測量相應的溶解氧以及沉降比對污泥沉降比的影響，間接反應污泥膨脹的程度。

結束語

低溶解氧是造成污泥膨脹的主要原因，系統在穩定的進水水質情況長期運行菌膠團是為優勢菌種，低溶解氧導致絲狀菌的過度繁殖。因此在實際運行過程中溶解氧保持在2mg/l有利于抑制絲狀菌成為優勢菌種。總體來說，在發生膨脹時，需要根據實際情況做大量的實驗和分析、實踐，才能解決問題。

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