污水生化处理中污泥膨胀原因及控制措施的研究

北极星环保网讯:摘要：污水生化处理中污泥膨胀现象是经常出现的现象。本文通过查阅大量资料，对该现象的特点及分类等方面进行分析，并从温度、营养比例、污泥负荷、DO值、pH值、早期消化等角度进行研究，得出不同条件下，产生污泥膨胀的原因及控制措施。

污水活性污泥处理法是污水处理一种主要方法，由于其经济、可靠的优势而得到广泛应用，并随着实际运行产生了阶段曝气、渐减曝气、AB工艺、A/O工艺、A2/O等系列变形工艺，但无论是哪种改进的工艺都会发生污泥膨胀现象，并且污泥膨胀现象发生非常广泛。污泥膨胀现象降低了污泥沉降性能，影响出水水质。因此污泥膨胀成为困扰人们最大的难题之一。

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，在我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，这给污水处理工作者造成很大的麻烦。本文将从污泥膨胀的内在因素着手，通过科学研究，整理出几种较为成熟且有普遍意义的观点，归纳一下污泥膨胀控制的一般方法。

1 活性污泥膨胀概述

污泥膨胀是指污泥体积膨胀，含水率上升，不易沉淀。Eikelboom按污泥絮体平均直径的大小将污泥分成大(>500μm)、中(150—500μm)、小(<150μm)三个等级，絮体尺寸不同的污泥，其界面沉淀速度有很大差异。污泥的沉降性能主要靠污泥容积指数(SVI)来描述，良好的活性污泥的SVI值小于100ml/g。

污泥膨胀问题是活性污泥白产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。其主要特征是：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90%，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。

活性污泥发生膨胀后，由于膨胀污泥含水率高，不易沉淀，造成污泥流失增多。污泥膨胀常从以下几个方面判定：①丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大于lx104m/g等;②污泥松散，污泥体积指数较大，一般认为SVI值超过200则标志已产生污泥膨胀;③沉降性能差，区域沉降速度小。  1.1 活性污泥膨胀特点

膨胀污泥有以下几个特点：一、发生几率高。据统计，在美国60%、德国50%、意大利50%的污水厂存在污泥膨胀问题。我国的绝大多数活性污泥法工艺的污水厂，也不同程度地存在污泥膨胀现象。二是普遍性强。污泥膨胀现象活性污泥及其演变而来的各种工艺中都存在。三是危害严重。发生污泥膨胀现象后能够造成污泥流失、出水悬浮物(SS)超标，最终导致处理能力大大降低。

1.2 活性污泥膨胀的分类

活性污泥膨胀有两种类型：一是丝状菌性污泥膨胀，由于丝状菌的大量繁殖而引起的丝状菌性污泥膨胀;二是非丝状菌性污泥膨胀，由于菌胶团细菌体内大量积累高粘性多糖类物质而引起的非丝状菌性膨胀。近年来又有人发现枯草杆菌和大肠杆菌也能引起污泥膨胀现象。

1.2.1 丝状菌性膨胀

丝状菌引起污泥膨胀是在污泥膨胀诱因诱发下导致丝状菌在同菌胶团的竞争中能够强势增长造成。目前可辨识的丝状污泥膨胀絮体有两种类型：第一类是长丝状菌从絮体中伸出，将各个絮体连接，形成丝状菌和絮体网;第二类是具有更开放(或扩散)的结构，由细菌沿丝状菌凝聚，形成细长的絮体。在解释丝状污泥膨胀现象上，有多种解释方法：①(A/V)假说。当混合液中基质受到限制或控制时，由于比表面积大的丝状菌获取基质的能力要强于菌胶团，因而菌胶团受到抑制，丝状菌能够大量繁殖，占据主导地位，最终导致污泥膨胀。②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具有不同的最大生长速率和饱和常数分析丝状菌与菌胶团细菌的竞争情况。丝状菌具有低的最大生长速率和饱和常数，在低基质浓度、DO值时具有较高的生长速率，而菌胶团则刚好相反。③饥饿假说。该假说将活性污泥中微生物分为三类，第一类是菌胶团细菌，第二类是具有高基质亲和力但生长缓慢的耐饥饿丝状菌，第三类是对溶解氧有高亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长的丝状菌，在低基质浓度下，基质浓度小于某值时，第二类微生物将占优势;当基质浓度大于该值时，只要溶解氧的传递不是限制因素，第一类微生物将占优势;在高基质低溶解氧情况下，第三类微生物将占优势。④Chudoba于1985年提出了积累/再生(AC/RG)假说。在高负荷条件下，菌胶团微生物累积有机基质的能力强，丝状菌较差。但此时微生物受溶解氧限制和控制，由于丝状菌需氧较少，完成积累/再生的循环较快，生长较快，形成污泥膨胀。

1.2.2 非丝状菌性膨胀

非丝状菌性污泥膨胀主要发生在污水水温较低而污泥负荷较高时。由于污泥负荷高，微生物能够吸附大量的营养物质，但由于温度低，微生物对营养物质代谢速度慢，造成大量的高粘性多糖类物质在微生物表面积贮存，同时由于多糖类物质具有强亲水性，使活性污泥表面附着水大大增加，因而影响活性污泥沉降性能变差。

1.2.3 其它菌种因素

近年来，有人发现诸如大肠杆菌、枯草杆菌等也能引起污泥膨胀。大肠杆菌虽为杆菌但它有时成链条状，也能够引起污泥膨胀;枯草杆菌引起污泥膨胀是由于在其生长的某特定阶段能够形成链条状形态所致。

2 污泥膨胀的影响因素

2.3 温度

每种细菌都有其适宜生长的温度范围。Daigger等人研究表明，较低温度有利于丝状菌的生长。试验表明10℃时容易导致丝状菌性污泥膨胀现象，而污水温度提高到22℃则不再产生膨胀现象。

2.2 营养比例

通常认为污水中BOD5：N：P=100：5：1为微生物的适宜比例。如果污水中各营养成分不能满足该比例时则可能导致污泥膨胀。例如R.E.Sheder等人报道了在缺N的情况下，由于丝状菌对N、P等营养物质有较强的亲和力，在该类营养物质浓度较低的情况下对其有累积能力，因此不能抑制丝状菌的生长，而其它种微生物则受到N、P的限制而逐渐被丝状菌所替代，造成污泥膨胀。

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