建筑师施工经验分享:活性污泥膨胀及其诱因

　0.引言
　　活性污泥法自1914年被A1dern和Leekett发明，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活性污泥工艺都会发生污泥膨胀现象，并且活性污泥膨胀现象发生非常广泛，活性污泥膨胀能够降低污泥沉降性能，影响出水水质。因此污泥膨胀成为活性污泥法困扰人们最大的难题之一。
　　1.活性污泥膨胀概述
　　活性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（<15Oμm）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.
　　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。活性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；④、Chudoba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，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
　　今年来，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
　　2.1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。
　　2.3污泥负荷
　　大多数人们认为低负荷容易造成污泥膨胀。因为在低负荷情况下，菌胶团细菌对营养物质的吸收受到限制，而丝状菌比菌胶团细菌有更大的比表面积，在低负荷下具有更强的捕食能力。但也有人认为只有污泥负荷在某个范围内才不易引起污泥膨胀现象。Pipes通过对多个污水处理厂调查研究，发现污泥负荷在0.25～0.45kg（BOD5）／kg（MLSS）。d范围内才不易引发污泥膨胀，低于或高于这个范国都可能导致污泥膨胀。
　　2.4溶解氧值
　　溶解氧值（DO）也是导致污泥膨胀的因素。大多数认为溶解氧浓度低时由于丝状菌比菌胶团细菌有更高的溶解氧亲合力和忍耐力，因此在低氧条件下丝状菌比菌胶团细菌有更强的竞争力，所以在溶解氧浓度低的情况下易造成污泥膨胀。
　　2.5pH值
　　菌胶团的适宜pH值范围是6.5-8.5，当pH值低于6.0时，其生长受到抑制，而在该pH范围内有利于真菌的繁殖，当降低到4.5时真菌则完全占据优势，菌胶团原生动物消失，污泥絮体遭到破坏，最终导致污泥膨胀现象。
　　2.6早期消化
　　污水在进入污水处理厂之前在城市污水管道或在预处理区停留时间过长，能够发生系列反应，生成硫化物等，而当污水中硫化物含量较高时易引起多种等硫丝菌的过度繁殖，最终导致污泥膨胀。
　　3.结语
　　污泥膨胀是活性污泥法问世以来一直困扰人们的难题。目前人类对污泥膨胀的研究虽然有了一定的成果，但是由于各地的污水水质以及运行状况不同，引起活性污泥膨胀现象的因素多种多样，所以至今未能有一种能够适用于所有污泥膨胀现象的合理解释。只有结合本地的实际情况、处理水质、运行条件等因素考虑才能作出有针对性的解释。