活性污泥膨脹的控制與環境保護

摘 要：從污泥膨脹產生的內在因素著手，分析絲狀菌過量繁殖的原因，針對幾種常見的活性污泥工藝提出解決方案和思路。

關鍵詞：絲狀菌污泥膨脹;選擇池;活性污泥工藝

污泥膨脹問題是活性污泥自產生以來一直伴隨并常常發生的一個棘手的問題。其主要特征是：污泥結構松散，質量變輕，沉淀壓縮性能差;SV值增大，有時達到90%，SVI達到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，有時還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工作。污泥膨脹是生化處理系統較為嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，并危害整個生化系統的運作。

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生在廢水水溫較低而污泥負荷太高的時候，此時細菌吸附了大量有機物，來不及代謝，在胞外積貯大量高粘性的多糖物質，使得表面附著物大量增加，很難沉淀壓縮。而當氮嚴重缺乏時，也有可產生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被轉彎為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響污泥的沉降性能，產生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發生時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。非絲狀菌膨脹發生情況較少，且危害并不十分嚴重，在這里就不著重研究。

絲狀菌膨脹在日常實際工作中較為常見，成因也十分復雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，但我們首先應該認識到的是活性污泥是一個混合培養系統，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系統共生的關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構，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。事實也證明在絲狀菌與菌膠團細菌平衡時是不會產生污泥膨脹，只有當絲狀菌生長超過菌膠團細菌時，才會出現污泥膨脹現象。

2、污泥負荷對污泥膨脹的影響

一般認為活性污泥中的微生物的增長都是符合Monod方程的：

式中X----生物體濃度，mg/L;

S----生長限制性基質濃度，mg/L;

μ----生長限制性基質濃度，mg/L;

KS-----飽和常數，其值為μ=μmax/2時的基質濃度，mg/L;

μmax-----在飽和濃度中微生物的最大比增長速率，d-1

研究證明大多數的絲狀菌的KS和μmax值比菌膠團的低，所以，按照以上Monond方程，具有低KS和μmax值的絲狀菌在低基質濃度條件下具有高的增長速率，而具有較高KS和μmax值的菌膠團在高基質濃度條件下才占優勢。同樣認為低負荷對于絲狀菌生長有利的理論還有表面積/容積比（A/V）假說。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。該假說認為伸展于絮凝體之外的絲狀菌的比表面積（A/V）要大大超過菌膠團細菌的比表面積。當微生物處于受基質限制和控制的狀態時，比表面積大的絲狀菌在取得底物方面要比菌膠團有利，結果在曝氣池內絲狀菌就變成了優勢菌。

低負荷易導致污泥膨脹這一觀點無論是在實際運行中還是在理論上都有了較為成熟的解釋。但在我國，通常生化反應的負荷設計都是較高的，的大量污泥膨脹卻是在高負荷條件下發生的，這引起了人們對該理論的懷疑。事實上，在高負荷條件下的污泥膨脹往往是由于供氧不足、曝氣池內DO濃度降低引起的。我們下面就針對溶解氧DO對于污泥膨脹的影響。

3、溶解氧濃度對污泥膨脹的影響

微生物對有機物的降解過程實質上就是對氧的利用過程。溶解氧在活性污泥法的運行中是一個重要的控制參數，曝氣池中DO濃度的高低直接影響著有機物的去除效率和活性污泥的生長。低DO濃度一直被認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，在低DO濃度下比絮狀菌增殖得快，從而導致絲狀菌污泥膨脹。根據各方面的研究反應，DO對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荷息息相關的，負荷越高，則對應的臨界值就越大。這一值的確定與工藝選擇、池型及進水類型都有著密切關系，必須根據實際情況結合實驗才可以得出。

4、其它方面對污泥膨脹的影響

1）污水種類

污水種類對污泥膨脹有著明顯的影響。通常來說，那些含有易生物降解和溶解的有機成份，特別是低分子量的烴類、糖類和有機酸類等類型基質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）營養成分的不3）均衡

當污水中N、P不足時，易引起污泥膨脹的發生。通宵認為，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營養物質N、P有著較強的親和力，這可能就是缺乏營養物質導致污泥膨脹的原因。

4）pH值與溫度

一般認為pH偏低易引起絲狀菌的大量繁殖。而溫度的對絲狀菌的影響也是很普遍的。例如，冬天Microthix parvicella在絲狀菌群中占優勢，而溫暖季節時Nocardia form，0041型或Nostocoida limnicda較易大量繁殖。

5、污泥膨脹的一般解決辦法

第一類：應急措施

適用于臨時應急，主要方法是投加藥物增強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，投加一些化學藥劑，如氯氣，加在回流污泥中也可以達到消除污泥膨脹現象。投加過氧化氫和臭氧也可以起到破壞絲狀菌的效果。

第二類：改善生化環境

污水廠發生污泥膨脹的時候，一般無法從工藝流程、池型和曝氣方式的改變來解決，只能在正在運行的流程基礎上通過改變生化池內的微生物生長環境來抑制或消除絲狀菌的過度繁殖。在不同的工藝和水質的情況下，很難有一個放之四海而皆準的解決方案。但生化工藝常遇見的幾種應該注意的問題必須加以注意。

6、總結

總的來說，污泥膨脹由于絲狀菌的種類繁多，且生長適宜的環境也不盡相同。在不同工藝不同水質的情況下，微生物的生長環境非常微妙，這就要求發生污泥膨脹時，需要水處理工作者根據實際情況作大量切實的實驗和分析，大膽實踐，才能解決污泥膨脹問題。

作者簡介：

云松，男，廣西融水人，研究方向：生物工程專業，廣西融水縣污水處理廠。