污泥膨胀原因及对策

污泥膨胀原因及对策

所谓活性污泥膨胀是指活性污泥质量变轻，体积膨大，沉降性能恶化，其主要表现是:污泥结构松散，沉淀压缩性能差；SV值增大(有时达到90%，SVI达到300以上)，在二沉池内不能正常沉池下来，污泥指数异常增高达400以上。

活性污泥膨胀分为二种，一种是由于活性污泥中的丝状菌过度增殖引起的丝状菌型污泥膨胀；另外一种是由于高亲水性粘性物质大量积累附着在污泥上，导致其比重变轻，引起的粘性膨胀，属于非丝状菌型污泥膨胀。研究表明90%以上的污泥膨胀是由丝状菌的过度增殖引起的。前者为易发与多发性膨胀，导致产生丝状菌性污泥膨胀的细菌主要有：球衣菌属，假单胞菌属，黄杆菌属，酶菌属。

丝状菌生物种类繁多、数量大,对生长环境要求低。其生理生长特性表现为:吸附能力强、增殖速率快、耐低溶氧能力以及耐低基质浓度的能力都很强。根据丝状菌是否易被菌胶团附着，形成污泥絮体分为结构型丝状菌和非结构型丝状菌。在正常水处理工程运行条件下，具有结构丝状菌的絮体占绝对优势，非结构丝状菌因其表面含有特定的抗体不易被菌胶团附着,彼此存在拮抗关系。正常运行情况下，菌胶团菌的最大生长速率较丝状菌高，其生长是占优势的。如果一旦所处的环境发生了较大的有利于丝状菌增殖的变化,超过了活性污泥这个微生物群落自身的调节能力，就会导致丝状菌过度增殖触发污泥膨胀。

活性污泥是一个混合培养系统，把正常运行时活性污泥结构形态分成了四类，Ⅰ型:致密、细小,看不到丝状菌为骨架的污泥；Ⅱ型:有明显丝状骨架、呈长条形的污泥；Ⅲ型:厚实、具有网状结构的巨型污泥；Ⅳ型：有孔洞结构的巨型污泥。污泥膨胀时其结构形态又可分为两类；Ⅴ型：结构丝状菌大量生长、从菌胶团中伸出，絮体结构松散；Ⅵ型：非结构丝状菌大量生长，不形成絮体。正常运行时长条形污泥、网状污泥和孔洞污泥(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型)一般可占90%以上。也就是说具有良好沉降性和传质性能的菌胶团是以结构丝状菌为骨架，菌胶团附着于其上而形成的，它们是去除有机物的主要组成部分。菌胶团与结构丝状菌之间是相互依存。结构丝状菌胶织生长，菌胶团附着其上形成新生污泥，丝状菌形成了絮体骨架，为絮体形成较大颗粒同时保持一定的松散度提供了必要条件。而菌胶团的附着使絮体具有一定的沉降性而不易被出水带走，并且由于菌胶团的包附使得结构丝状菌获得更加稳定、良好的生态条件，可见这两大类微生物在活性污泥中形成了特殊的共生体系。丝状菌和菌胶团细菌的竞争优势是根据负荷而变化的，根据负荷的不同，可划分为三个不同阶段：低负荷阶段(<0.4kgCOD/kgMLSS.d)这时溶解氧的供应是充分的，出现了基质限制的情况。高负荷阶段(>1.1kgCOD/kgMLSS.d)由于主体溶液中的基质浓度比较高，出现了溶解氧限制的情况。在这之间是中等负荷范围丝状菌与絮状菌处于合理的比例，系统不发生膨胀。在高、低负荷下都会发生污泥膨胀。

污泥膨胀的主要原因。一直以来，对于活性污泥膨胀的诱发机理有许多不同的理论。其中比较有影响的理论有：(1)比表面积假说。该理论认为：丝状菌的比表面积要大大超过菌胶团微生物的比表面积。这样当基质受限制时丝状菌生长占优势，而菌胶团微生物的生长则受到限制。这一假说解释低基质浓度和N、P元素缺乏型的污泥膨胀是比较有效的。(2)积累/再生假说。它能对高负荷条件下发生丝状菌污泥膨胀问题作较为合理的解释(3)Chudoba等人在1973年提出的选择性理论。该理论以微生物生长动力学为基础，根据不同种类微生物的最大生长速率和饱和常数Ks不同，分析丝状菌与菌胶团细菌的竞争情况，从而对污泥膨胀现象做出合理的解释，目前该理论已被人们广泛接受。

(4)污泥膨胀的饥饿假说。Chiesa等人综合不同研究者的结果，并根据污水中不可降解基质和微生物衰减系数对微生物生长速率的影响而提出。国内外研究进展的分析和综合，将主要的活性污泥丝状菌膨胀的原因分为五种类型：即(1)基质限制；(2)溶解氧限制；(3)营养物缺乏型；(4)高、低pH冲击引起；(5)腐败废水或高硫化氢因素等膨胀类型。

污泥膨胀的对策，当在活性污泥系统产生污泥膨胀现象时，可按下图所列程序对污泥膨胀的类型，诱因与性质进行调查，并采取相应的措施加以消除。具体措施说明如下：

1、非结构型丝状菌膨胀，大量丝状微生物，不见附着生长物，不形成絮体，

对于这种类型，由于其与菌胶团菌之间有拮抗关系，一般只有通过投加药剂的方法，将其生长抑制。最常用的药剂有氯和双氧水，以氯为多。加氯的目的是为了杀死附着在絮体微生物表面的丝状菌。加氯量和投加地点是两个重要的参数，由于这两类细菌对氯的敏感性没有明显的差别，因此氯的投加量要控制到刚好能杀死丝状菌而不能或少伤害到絮体微生物，一般投加量为1~10g有效氯/(kgMLSS.d)，投加的时候要从小剂量开始，逐渐增加至预期的效果。投加地点可选择在：(1)回流活性污泥中紊流程度大的地方，如管道的转弯处、回流污泥泵的入口处等；(2)二沉池的中央配水井或进水廊道；(3)多点加氯的方式。对于没有外鞘的丝状菌，在系统中加氯几天后SVI就会下降到正常水平。对于有外鞘的丝状菌，只有通过排泥SVI才会回到正常的状态，这大约需要2~3个污泥龄的周期。

2、结构型丝状菌膨胀，(1)低基质浓度的限制通过提高食微比(F/M)或使

用选择器来控制，改变工艺的运行方式也可以有效地提高底物浓度，如采用推流式运行或将曝气池分成若干个小格、间歇序批运行、间歇进水等。(2)低溶解氧限制工程中往往是由于高负荷引起的低DO，通过降低食微比(F/M)，提高曝气池的MLSS，使得F/M处于不易膨胀的中等负荷状态；或在曝气池前段增设好氧选择器；或增加曝气量，提高风机的供风量，或改用更高充氧效率的设备等。(3)营养盐缺乏(N、P)调整废水中的C、N、P的比例，使BOD5:N:P回到100:5:1或100:6:1.2的正常水平。

在恢复正常后，可考虑将BOD5：N：P保持在100:4:0.8。(4)低pH冲击 低pH 有利于丝状真菌的生长，干扰菌胶团的正常生长，可通过加碱的方式，使进曝气池的废水pH控制在7.2~8.5范围内。(5)腐败废水或高H2S 这种废水引起的膨胀可归纳到低溶氧限制的膨胀类型，可考虑相应的控制对策。

措施A，投药处理，能够杀灭丝状菌的药剂有氯，臭氧，过氧化氢等，有效氯为10—20mg/l时，就能够有效杀灭球衣菌，贝代硫菌：高于20mg/l时，可能对絮凝体形成菌产生危害，因此，在使用氯时一定要按投加量的允许范围合理投加。而臭氧，过氧化氢等氧化剂只有在较高的计量条件下才对球衣菌有杀灭效果。

措施B，改善，提高活性污泥的絮凝性，在曝气池的入口处投加硫酸铝，三氯化铁，高分子混凝剂等絮凝剂。

措施C，改善，提高活性污泥的沉降性，密实性。在曝气池的入口处投加粘土，消石灰，生污泥或消化污泥。

措施D，加大回流污泥量，通过这一措施，高粘性膨胀的致因物质，即多糖类物降低了，在多数情况下，能够解脱高粘性膨胀。有条件的地方还可在回流污泥前进行内源呼吸期，提高了絮凝体形成细菌群摄取有机物的能力和与丝状菌竞争的能力，丝状菌性膨胀也能够得到抑制。在曝气过程中，可以考虑加入氯，磷等营养物质，这样可以强化污泥活性。