污泥膨胀原因及控制

污泥膨胀原因及控制

前言

•自20 世纪产生到现在，活性污泥法作为一种有效手段广泛应用于废水处理中。•此方法具有工艺成熟、处理能力高、出水水质好、处理范围宽广及处理效率高等优点。

•目前，我国约有60%的城市污水处理厂和大部分工业废水处理厂都采用活性污泥法。•在活性污泥系统中最常见的问题是污泥膨胀。

基本概述

•污泥膨胀（sludgebulking）指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。•有非丝状菌性膨胀和丝状菌性膨胀两种，前者系因黏性物质大量积累而引起，后者系丝状菌异常增长而引起。

•污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近50%的城市污水厂每年都会有不同程度的污泥膨胀发生，在中国的发生率也非常高。基本上目前各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀。污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。针对污泥膨胀，各方面的理论很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，这给水处理工作者造成很大的麻烦。

主要特征

•污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到百分之九十，SVI 达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。

•污泥膨胀是生化处理系统较为严重的异常现象之一，它直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作。

非丝状菌膨胀

•非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转化为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重。

丝状菌膨胀

•丝状膨胀是由各种丝状细菌的过量增长形成的。丝状细菌是活性污泥中基本的种群，对有机污染物的去除是有积极意义。但当它生长过量时，容易向污泥絮体以外的空间伸展形成一个扩散开放的结构或形成不同细胞和部分絮体间的桥梁，这两种情况都会使絮体结构扩张，并阻止絮体压缩而丝状体之间相互支撑、交错，将影响污泥的凝聚、沉降、压缩性能从而形成膨胀对于丝状膨胀的产生，有选择性理论及扩散理论等。

影响因素

•1.污泥负荷对污泥膨胀的影响

•大多数的丝状菌的饱和常数和在饱和浓度中微生物的最大比增长速率值比菌胶团的低，所以，具有较高饱和常数和在饱和浓度中微生物的最大比增长速率值的菌胶团在高基质浓度条件下占优势。当微生物处于受基质限制和控制的状态时，比表面积大的丝状菌在取得底物方面要比菌胶团有利，结果在曝气池内丝状菌就变成了优势菌。低负荷易导致污泥膨胀这一观点无论是在实际运行中还是在理论上都有了较为成熟的解释。但在中国，通常生化反应的负荷设计都是较高的，大量污泥膨胀却是在高负荷条件下发生的。事实上，在高负荷条件下的污泥膨胀往往是由于供氧不足、曝气池内DO浓度降低引起的。

• 2.溶解氧浓度对污泥膨胀的影响

•微生物对有机物的降解过程实质上就是对氧的利用过程。

溶解氧在活性污泥法的运行中是一个重要的控制参数，曝气池中DO浓度的高低直接影响着有机物的去除效率和活性污泥的生长。低DO浓度一直被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一。丝状菌由于具有较大的比表面积和较低的氧饱和常数，在低DO浓度下比絮状菌增殖得快，从而导致丝状菌污泥膨胀。根据各方面的研究反应，DO对于污泥膨胀影响的的临界值并不确定。DO浓度的要求是与污泥负荷息息相关的，负荷越高，则对应的临界值就越大。这一值的确定与工艺选择、池型及进水类型都有着密切关系，必须根据实际情况结合实验才可以得出。

其它方面对污泥膨胀的影响•（1）污水种类

•污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常来说，那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀，例如酿酒、乳品、石化和造纸废水等。

•（2）营养成分的不均衡

•当污水中N、P不足时，易引起污泥膨胀的发生。N、P的合适比例为BOD5：N：P=100：5：1。很多研究表明许多丝状菌对营养物质N、P有着较强的亲和力，这可能就是缺乏营养物质导致污泥膨胀的原因。

•（3）pH值与温度

•一般认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖。而温度的对丝状菌的影响也是很普遍的。例如，冬天Microthixparvicella在丝状菌群中占优势，而温暖季节时Nocardiaform，0041型或Nostocoidalimnicda 较易大量繁殖。

•另外污水在进水处理系统前的早期厌氧消化产生的有机酸和硫化氢也可能导致污泥膨胀的发生。硫磺菌的的贝氏硫菌、硫丝菌等能从硫化氢氧化中获取能量。而这么细菌以非常长的丝状性增殖，有时能长达1厘米，从而导致污泥膨胀的发生。

污泥膨胀的控制

•1.物化法控制污泥膨胀

•（1）投加氯气

•控制污泥膨胀采用的最传统的氧化剂就是氯气。采用氯气控制污泥膨胀是由美国Jenkins 等人提出的。氯会毁坏微生物的细胞壁，从而破坏细胞的新陈代谢。Süleyman 等对一制革废水处理系统投加氯气后控制了污泥膨胀和泡沫现象，恢复了出水水质。氯损坏了絮体之间的丝状连接，仅剩下疏松的丝状菌的残体，主要导致污泥膨胀和泡沫的菌Nocardia也完全从溶解物中去除，残体重新回到絮体结构中去。可以肯定的是氯气对于污泥的膨胀和泡沫是有控制作用的，但是因为Nocardia 仍然在絮体中，有着再次生长的潜能，所以氯气对污泥膨胀和泡沫的控制是暂时的、表面的。