污泥膨脹

污泥負(fù)荷對(duì)污泥膨脹的影響

一般認(rèn)為活性污泥中的微生物的增長(zhǎng)都是符合Monod方程的： 式中μ----微生物比增長(zhǎng)速率，d^-1 ；μ=1/X * dX/dt X----生物體濃度，mg/L；

S----生長(zhǎng)限制性基質(zhì)濃度(殘留與溶液中的基質(zhì)濃度)，mg/L；

Ks-----飽和常數(shù)（半速度常數(shù)），其值為μ=μmax/2時(shí)的基質(zhì)濃度，mg/L；

μmax-----在飽和濃度中微生物的最大比增長(zhǎng)速率，d

大多數(shù)的絲狀菌的KS和μmax值比菌膠團(tuán)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(zhì)濃度條件下具有高的增長(zhǎng)速率，而具有較高KS和 μmax值的菌膠團(tuán)在高基質(zhì)濃度條件下才占優(yōu)勢(shì)。同樣認(rèn)為低負(fù)荷對(duì)于絲狀菌生長(zhǎng)有利的理論還有表面積/容積比（A/V）假說(shuō)。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(shuō)認(rèn)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(guò)菌膠團(tuán)細(xì)菌的比表面積。當(dāng)微生物處于受基質(zhì)限制和控制的狀態(tài)時(shí)，比表面積大的絲狀菌在取得底物方面要比菌膠團(tuán)有利，結(jié)果在曝氣池內(nèi)絲狀菌就變成了優(yōu)勢(shì)菌。

低負(fù)荷易導(dǎo)致污泥膨脹這一觀點(diǎn)無(wú)論是在實(shí)際運(yùn)行中還是在理論上都有了較為成熟的解釋。但在中國(guó)，通常生化反應(yīng)的負(fù)荷設(shè)計(jì)都是較高的，的大量污泥膨脹卻是在高負(fù)荷條件下發(fā)生的。事實(shí)上，在高負(fù)荷條件下的污泥膨脹往往是由于供氧不足、曝氣池內(nèi)DO濃度降低引起的。

溶解氧濃度對(duì)污泥膨脹的影響

微生物對(duì)有機(jī)物的降解過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是對(duì)氧的利用過(guò)程。溶解氧在活性污泥法的運(yùn)行中是一個(gè)重要的控制參數(shù)，曝氣池中DO濃度的高低直接影響著有機(jī)物的去除效率和活性污泥的生長(zhǎng)。低DO濃度一直被認(rèn)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(shù)，在低DO濃度下比絮狀菌增殖得快，從而導(dǎo)致絲狀菌污泥膨脹。根據(jù)各方面的研究反應(yīng)，DO對(duì)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(fù)荷息息相關(guān)的，負(fù)荷越高，則對(duì)應(yīng)的臨界值就越大。這一值的確定與工藝選擇、池型及進(jìn)水類型都有著密切關(guān)系，必須根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合實(shí)驗(yàn)才可以得出。

應(yīng)急措施

臨時(shí)應(yīng)急主要方法是投加藥物增強(qiáng)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(xué)藥劑，如氯氣，加在回流污泥中也可以達(dá)到消除污泥膨脹現(xiàn)象。投加過(guò)氧化氫和臭氧也可以起到破壞絲狀菌的效果。

采用這種方法一般能較快降低SVI值，但這些方法并沒(méi)有從根本上控制絲狀菌的繁殖，一旦停止加藥，污泥膨脹現(xiàn)象可以又會(huì)卷土重來(lái)。而且投藥有可能破壞生化系統(tǒng)的微生物生長(zhǎng)環(huán)境，導(dǎo)致處理效果降低，所以，這種辦法只能做為臨時(shí)應(yīng)急時(shí)用。

改善生化環(huán)境

污水廠發(fā)生污泥膨脹的時(shí)候，一般無(wú)法從工藝流程、池型和曝氣方式的改變來(lái)解決，只能在正在運(yùn)行的流程基礎(chǔ)上通過(guò)改變生化池內(nèi)的微生物生長(zhǎng)環(huán)境來(lái)抑制或消除絲狀菌的過(guò)度繁殖。在不同的工藝和水質(zhì)的情況下，很難有一個(gè)放之四海而皆準(zhǔn)的解決方案。但生化工藝常遇見(jiàn)的幾種應(yīng)該注意的問(wèn)題必須加以注意。

污水性質(zhì)的控制

首先應(yīng)該檢查和調(diào)整pH值，當(dāng)pH值低于5以下時(shí)，不僅對(duì)污泥膨脹會(huì)有利，而且對(duì)正常的生化反應(yīng)也會(huì)有一定的危害，所以當(dāng)pH值偏低時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。另外在北方寒冷地區(qū)一定應(yīng)注意冬季時(shí)的水溫，若水溫偏低應(yīng)加熱，因?yàn)榈蜏匾矔?huì)導(dǎo)致污泥膨脹的發(fā)生。采用鼓風(fēng)曝氣能有效的在冬季較高的水溫。

當(dāng)污水中營(yíng)養(yǎng)成份不足或失衡時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充投加。N、P含量應(yīng)控制在BOD：N：P=100：5：1左右。

若污水處理生化系統(tǒng)前已有消化現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)生的低分子有機(jī)酸將有利于絲狀菌的生長(zhǎng)，這時(shí)可以對(duì)廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)預(yù)曝氣來(lái)加以改善。一般采用空氣擴(kuò)散器向3-5米有效水深的調(diào)節(jié)池曝氣，供氣量可以控制在0.5-1.0m3/廢水立方米·小時(shí)。它能使調(diào)節(jié)池的廢水保持新鮮，并有效防止由于厭氧所會(huì)帶來(lái)的臭氣。

保持池內(nèi)足夠的溶解氧對(duì)于高負(fù)荷的生化系統(tǒng)特別重要，3)一般至少應(yīng)控制DO>2毫克/L。

沉淀池內(nèi)的污泥應(yīng)及時(shí)排出或回流。

防止其發(fā)生厭氧現(xiàn)象。若發(fā)生厭氧現(xiàn)象，產(chǎn)生的各種氣體吸附在污泥上，也會(huì)使污泥上浮，沉降性能變差。而且發(fā)生厭氧的污泥回流也會(huì)引發(fā)絲狀菌的大量繁殖。這種情況時(shí)除排泥和清除沉淀池內(nèi)的死角，并縮短污泥在池內(nèi)的停留時(shí)間外。還應(yīng)提高曝氣池DO值。使出入沉淀池的水保持較高的溶解氧?；蛘咴谖勰嗷亓鬟M(jìn)入生化池前曝氣再生 。

絮凝法

膨脹活性污泥的密度一般比水小，作為應(yīng)急處理措施，可 考慮投加混凝劑，以改善其沉降性能。初步選擇了常用的高分子混凝劑——陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺和無(wú)機(jī)混凝劑——硫酸亞鐵進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

在處理水量為50L/h的小試裝置中投加陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺，使其濃度分別達(dá)到10、20、30、40、50和60mg/L，污泥的SV值變化。聚丙烯酰胺的投加對(duì)于污泥的沉降性能的改善有一定的效果，且存在一個(gè)最佳投加量，但是，效果不是很理想。該中水回用系統(tǒng)采用新型淹沒(méi)式復(fù)合膜生物反應(yīng)器，曝氣量大、水力攪拌強(qiáng)烈，聚集起來(lái)的絮體顆粒容易遭到破壞，從而導(dǎo)致混凝效果不理想；當(dāng)投加量高于最佳投加量時(shí)，絮凝體除中和膠體的負(fù)電荷以外，過(guò)多的正電荷又使膠體離子帶上正電荷而重新穩(wěn)定。處理水量為50L/h的小試裝置中投加硫酸亞鐵溶液，使其質(zhì)量濃度在10至180mg/L之間變化，污泥的SV值變化；投藥前后菌膠團(tuán)狀態(tài)。

投加硫酸亞鐵溶液后污泥沉降性能得到明顯改善，SV值下降了約百分之十五。但是超過(guò)60mg/L后污泥沉降性能沒(méi)有進(jìn)一步的改善，所以確定實(shí)際運(yùn)行時(shí)硫酸亞鐵的投加量為60mg/L。在投加硫酸亞鐵（60mg/L）前后，測(cè)量混合液PH值從7.63降至7.07，對(duì)污泥活性的負(fù)面影響很小。陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺的投加效果受水力條件等因素的限制不是十分理想，同時(shí)其單體有毒性、難降解，存在二次污染問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)效益較投加硫酸亞鐵差。硫酸亞鐵價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單，對(duì)膜及污泥沒(méi)有負(fù)面影響，其對(duì)污泥密度的影響是有效的，但其不能從根本上解決營(yíng)養(yǎng)比例失調(diào)的問(wèn)題，所以只能作為應(yīng)急控制措施。

營(yíng)養(yǎng)鹽調(diào)整法

在污泥膨脹問(wèn)題的研究中，對(duì)污泥膨脹的恢復(fù)與控制是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。在該中水回用工程的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，投加硫酸亞鐵后，沉降性能一度改善的活性污泥在原有有機(jī)負(fù)荷條件下如停止投加，繼續(xù)進(jìn)行處理，則活性污泥的沉降性能就會(huì)逐漸惡化，三日后恢復(fù)到投加前的狀態(tài)。所以需要尋找一種在活性污泥膨脹后行之有效的恢復(fù)控制方法。

其他控制方法

在污泥粘性膨脹最嚴(yán)重的情況下（用容器裝一些污泥，無(wú)論用什么方法污泥始終粘附在容器的表面），可考慮適當(dāng)排掉一些膨脹的污泥，再重新取一些新泥，以減少多糖類物質(zhì)對(duì)污泥的覆蓋；同時(shí)增加水力停留時(shí)間，使沒(méi)有被完全氧化的有機(jī)物有足夠的時(shí)間被消耗掉。

由于原水中洗滌劑含量很高，加之曝氣強(qiáng)度較大，經(jīng)常出現(xiàn)白色、粘稠的泡沫，并且越積越多，當(dāng)污泥發(fā)生膨脹時(shí)，危害較大。除投加消泡劑以外，采取水力消泡的方法。在反應(yīng)池上方安裝噴頭，用MBR反應(yīng)器的出水對(duì)反應(yīng)池上部進(jìn)行噴淋，以控制膨脹污泥和泡沫對(duì)反應(yīng)器的危害，會(huì)取得較好效果。

在控制理論方面也豐富了污泥膨脹的控制 。

污泥結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性能差；SV值增大，有時(shí)達(dá)到百分之九十，SVI達(dá)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(shí)還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生，無(wú)法維持生化處理的正常工作。

污泥膨脹是生化處理系統(tǒng)較為嚴(yán)重的異?，F(xiàn)象之一，它直接影響出水水質(zhì)，并危害整個(gè)生化系統(tǒng)的運(yùn)作。

污泥膨脹的發(fā)生率是相當(dāng)高的，在歐洲近50%的城市污水廠每年都會(huì)有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國(guó)的發(fā)生率也非常高?；旧细鞣N類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。針對(duì)污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。

國(guó)內(nèi)對(duì)活性污泥工藝的設(shè)計(jì)通常采用中等負(fù)荷（0.3KgBOD5/(kgMLSS·d)），而在實(shí)際中人們從經(jīng)濟(jì)角度考慮總是采用較高的負(fù)荷，所以高負(fù)荷下的污泥膨脹在中國(guó)具有較為廣泛的意義。在高負(fù)荷情況下，最常見(jiàn)的是DO不足，所以先采取提高氣水比，強(qiáng)化曝氣，在推流式曝氣池內(nèi)首端采用射流曝氣等方式，觀察一段時(shí)間，找出問(wèn)題的所在。 如果在以上措施采取后一段時(shí)間情況仍無(wú)好轉(zhuǎn)，則可考慮在曝氣池頭部加設(shè)軟填料。這一部份對(duì)于有機(jī)酸去除率很高，從而去除絲狀菌的生長(zhǎng)促進(jìn)因素，幫助絮狀菌生長(zhǎng)。這個(gè)方法比較有效，但造價(jià)較高，且對(duì)以后的維修管理造成不便?；蛘咴谄貧獬厍霸O(shè)置一個(gè)水力停留時(shí)間約為15min的選擇器，一般能很有效的抑制絲狀菌的生長(zhǎng)。

對(duì)于間歇式進(jìn)水的SBR工藝來(lái)說(shuō)，反應(yīng)器本身是完全混合式的，而且在時(shí)間上其污染物的基質(zhì)就存在濃度梯度，所以無(wú)需再另設(shè)選擇器。通常間歇式SBR工藝產(chǎn)生污泥膨脹的原因是，污泥濃度過(guò)高，而進(jìn)水有機(jī)物濃度偏低或水量偏小而導(dǎo)致污泥負(fù)荷偏低。對(duì)于這種情況，降低排出比，提高基質(zhì)初始濃度，并對(duì)SBR強(qiáng)制排泥，一般就能夠?qū)ξ勰嗯蛎洭F(xiàn)象進(jìn)行有效的控制。而對(duì)于連續(xù)進(jìn)水的SBR如ICEAS和CASS等工藝如果發(fā)生污泥膨脹的話，就有必要在進(jìn)水端設(shè)置一個(gè)預(yù)反應(yīng)區(qū)或生物反應(yīng)器了。

低負(fù)荷活性污泥工藝

低負(fù)荷活性污泥工藝曝氣池內(nèi)基質(zhì)濃度較低，絲狀菌容易獲得較高的增長(zhǎng)效率，所以是最容易產(chǎn)生污泥膨脹。除了在水質(zhì)和曝氣上想辦法外，最根本和有效的是將曝氣池分成多格且以推流方式運(yùn)行，或增設(shè)一個(gè)分格設(shè)置的小型預(yù)曝氣池作為生物選擇器，在這個(gè)選擇器內(nèi)采用高污泥負(fù)荷，吸附部分有機(jī)物并消除有機(jī)酸。這個(gè)辦法不但有助于抑制污泥膨脹，并能有效的改善生化處理效果。在曝氣池內(nèi)增加填料的方法也同樣在低負(fù)荷完全混合工藝中適用。

對(duì)于A/O和A2/O工藝可通過(guò)在在好氧段前設(shè)置缺氧段和厭氧段以及污泥回流系統(tǒng)，使混合菌群交替處于缺氧和好氧狀態(tài)，并使有機(jī)物濃度發(fā)生周期性變化，這既控制了污泥膨脹又改善了污泥的沉降性能。而交替工作式氧化溝和UNITANK工藝等連續(xù)進(jìn)水的系統(tǒng)因?yàn)槠浔旧碓跁r(shí)間和空間上就有了實(shí)際上的“選擇器”，所以對(duì)污泥膨脹有著效強(qiáng)的控制能力。如果這兩種工藝發(fā)生污泥膨脹，則可通過(guò)調(diào)整曝氣控制溶氧量和控制回流污泥量來(lái)調(diào)節(jié)池內(nèi)的污泥負(fù)荷及DO，通過(guò)一段時(shí)間的改善，一般能夠控制住污泥膨脹現(xiàn)象。

污泥膨脹由于絲狀菌的種類繁多，且生長(zhǎng)適宜的環(huán)境也不盡相同。在不同工藝不同水質(zhì)的情況下，微生物的生長(zhǎng)環(huán)境非常微妙，這就要求發(fā)生污泥膨脹時(shí)，需要水處理工作者根據(jù)實(shí)際情況作大量切實(shí)的實(shí)驗(yàn)和分析，大膽實(shí)踐，才能解決污泥膨脹問(wèn)題。

絲狀菌是生長(zhǎng)處理微生物中不可缺少的一部份。污泥膨脹現(xiàn)象在于絲狀菌的過(guò)度生長(zhǎng)，消除污泥膨脹的根本在于使絲狀菌與活性污泥菌膠團(tuán)平衡生長(zhǎng)；完全混合式較推流式更易產(chǎn)生污泥膨脹，低污泥負(fù)荷較高污泥負(fù)荷易產(chǎn)生污泥膨脹；進(jìn)水水質(zhì)在水溫、pH、營(yíng)養(yǎng)成份及是否有處理前的消化反應(yīng)等方面是處理污泥膨脹應(yīng)該首先考察的問(wèn)題；高負(fù)荷下的污泥膨脹一般在于溶氧不足；低負(fù)荷下的污泥膨脹采用生物選擇器是行之有效的辦法。由于絲狀菌的多樣性，關(guān)于污泥膨脹的理論解釋和實(shí)際報(bào)道仍有很多不盡一致，大膽實(shí)踐不斷總結(jié)并和同行廣泛交流，才能更快找到行之有效地解決方法。 2100433B

活性污泥膨脹可分為：由于污泥中絲狀菌過(guò)度繁殖引起的絲狀菌性污泥膨脹以及無(wú)大量絲狀菌存在的非絲狀菌性污泥膨脹。通常多數(shù)情況下是絲狀菌性污泥膨脹。

絲狀菌性污泥膨脹

正常的活性污泥結(jié)構(gòu)較稠密，菌膠團(tuán)生長(zhǎng)良好，顯微鏡下觀察到菌膠團(tuán)外緣整齊清晰，并可發(fā)現(xiàn)有纖毛類原生動(dòng)物。污泥呈礬花狀，絮凝、沉降和濃縮性能良好。污泥體積指數(shù)(SVI)在100左右，污泥沉降體積(SV)在30%左右，含水率約90%。從污泥的結(jié)構(gòu)來(lái)看，活性污泥絮狀體是由菌膠團(tuán)和絲狀菌組合而成的。絲狀菌猶似絮狀體的骨架，菌膠團(tuán)粘結(jié)在骨架上，相互交織在一起如同骨和肉的關(guān)系。對(duì)正常的活性污泥來(lái)說(shuō)，它們兩者之間有一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤P(guān)系。如果絲狀菌生長(zhǎng)繁殖過(guò)多，菌膠團(tuán)的生長(zhǎng)繁殖將受到抑制，好多絲狀菌伸出污泥表面之外，使得絮狀體松散，沉淀性能惡化，污泥體積膨脹，污泥沉降體積(%)及污泥體積指數(shù)(SVI)均很高，這就是絲狀菌性污泥膨脹。膨脹嚴(yán)重時(shí)，顯微鏡下觀察的整個(gè)視野幾乎都是絲狀菌。這種絲狀菌性膨脹的污泥體積指數(shù)(SVI)，一般可達(dá)200～2000，視膨脹程度而異。絲狀菌性膨脹污泥的外觀不同于正常污泥，上清液少但亦非常清澈。

這種由于絲狀菌過(guò)度繁殖而引起的活性污泥膨脹，占發(fā)生污泥膨脹的大多數(shù)，故一般人們常把這種絲狀菌性污泥膨脹，習(xí)慣上通常為污泥膨脹。

非絲狀菌性污泥膨脹

活性污泥膨脹，除了上述的一種類型外，還有并非絲狀菌過(guò)度繁殖而引起的一種類型，稱之為非絲狀菌性污泥膨脹。這種膨脹是由于在活性污泥菌體外積蓄高黏性多糖類物質(zhì)而形成的。可見(jiàn)，它和上述一種類型污泥膨脹的區(qū)別，就在于：前者是直接由于微生物增殖造成，而后者是南于代謝產(chǎn)物(高黏性多糖類)積蓄造成。由于這種高黏性代謝產(chǎn)物(多糖類)分子中具有許多氫氧基，與水的結(jié)合力很強(qiáng)，呈親水性，是一種非常穩(wěn)定的親水膠體。而且這種高黏性物質(zhì)在活性污泥中覆蓋著微生物，一般呈凝膠狀態(tài)的形式。凝膠的特征是需吸收大量的水予以膨潤(rùn)。因此發(fā)生高黏性膨脹污泥時(shí)，其外觀體積顯著增大。它所含的結(jié)合水，比正常的活性污泥要多出好幾倍。故有時(shí)人們亦稱這種污泥膨脹為水漲性污泥膨脹或菌膠團(tuán)污泥膨脹。亦就是說(shuō)，在這種膨脹污泥絮狀體中，含結(jié)合水很高的菌膠團(tuán)和絲狀菌之間的比例和前述絲狀菌性膨脹污泥正好相反，即菌膠團(tuán)占了多數(shù)，絲狀菌很少或甚至看不到，即使看到也是為數(shù)極少的短絲狀菌。因而，亦使得絮狀體松散。

不同于絲狀菌性膨脹污泥，非絲狀菌性膨脹污泥的沉淀、濃縮性能變差是由于菌膠團(tuán)含有大量水分，體積膨脹，而使污泥容重減輕，壓縮性能惡化之故。這種膨脹污泥的污泥體積指數(shù)(SVI)，亦可高達(dá)400。在實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)中，發(fā)生這種類型的污泥膨脹，相對(duì)絲狀菌性污泥膨脹來(lái)說(shuō)，還是極少數(shù)的。故一般人們提到污泥膨脹，往往指的是前面一種(絲狀菌性污泥膨脹)，而對(duì)后面一種(非絲狀菌性污泥膨脹)則有所忽視。

污泥膨脹指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。基本上各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。污泥膨脹的發(fā)生率是相當(dāng)高的，在歐洲近百分之五十的城市污水廠每年都會(huì)有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國(guó)的發(fā)生率也非常高。針對(duì)污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。

發(fā)生污泥膨脹后，二沉池出水的SS將會(huì)大幅度增加，直至超過(guò)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)導(dǎo)致出水的CODcr和BOD₅也超標(biāo)。如果不立即采取控制措施，污泥持續(xù)流失會(huì)使曝氣池內(nèi)的微生物數(shù)量銳減，不能滿足分解有機(jī)污染物的正常需要，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的性能下降，甚至崩潰。如果恢復(fù)，需要從培養(yǎng)、馴化活性污泥重新開(kāi)始。

在活性污泥法運(yùn)轉(zhuǎn)中，活性污泥膨脹是個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。它的成因是相當(dāng)復(fù)雜的。各國(guó)不少學(xué)者對(duì)此都作了很多的研究，但是迄今還沒(méi)有得到一個(gè)圓滿的解釋。從已有的研究成果來(lái)看，活性污泥膨脹的成因可歸納如下：

污泥膨脹廢水水質(zhì)

在廢水生物處理中，廢水本身就是微生物的培養(yǎng)基。因此，廢水水質(zhì)和微生物的生理活動(dòng)關(guān)系十分密切。從上面提到的兩種污泥膨脹來(lái)看，無(wú)不與微生物的生理活動(dòng)有關(guān)。即污泥膨脹或是和微生物增殖有關(guān)(如絲狀菌性膨脹)；或者是由于代謝產(chǎn)物積蓄之故(如非絲狀菌性膨脹)。由此可見(jiàn)，廢水水質(zhì)是污泥膨脹成因中極為重要的因素。

關(guān)于廢水水質(zhì)問(wèn)題，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

(1) 有機(jī)物

廢水中所含的有機(jī)物，種類較多，其中究竟哪些有機(jī)物和污泥膨脹關(guān)系較大呢"para" label-module="para">

① 廢水中碳源含量多且以糖類為主時(shí)，易發(fā)生污泥膨脹。據(jù)經(jīng)驗(yàn)介紹，如葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質(zhì)含量較高的廢水是經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象的。而同樣是碳水化合物，如不溶性高分子的淀粉，就沒(méi)有那樣的情況。一般認(rèn)為，在導(dǎo)致絲狀菌性污泥膨脹的微生物中，最有代表性的是球衣菌屬，它能將糖類物質(zhì)直接作為能源予以利用，并易于繁殖。絲狀菌性膨脹的另一種致因微生物，如硫細(xì)菌屬，亦是這樣。此外。絲狀菌性膨脹的其他致因微生物，如蠟狀芽孢桿菌蕈狀變種和白地霉，亦都能直接利用單糖類物質(zhì)進(jìn)行繁殖。其次，在糖類碳水化合物含量多時(shí)，活性污泥微生物亦能夠較易地將其代謝分泌出高黏性多糖類物質(zhì)。而這些物質(zhì)過(guò)多，覆蓋在菌膠團(tuán)微生物表面，將導(dǎo)致非絲狀菌性污泥膨脹

由上可見(jiàn)，廢水中含糖類碳源較多時(shí)，對(duì)絲狀菌的繁殖及高黏性多糖類物質(zhì)的生成都是極大的促進(jìn)，并易于導(dǎo)致污泥膨脹，可以說(shuō)是形成污泥膨脹的一個(gè)十分重要的因素。

② 廢水中可溶性有機(jī)物含量多時(shí)，亦易于發(fā)生污泥膨脹。一般，這里所指的可溶性有機(jī)物，主要是低分子可溶性有機(jī)物，也包括上述的單糖、二糖類物質(zhì)。實(shí)際上，在乳品生產(chǎn)廢水、發(fā)酵廢水、制糖廢水(含大量可溶性有機(jī)物)的處理過(guò)程中，易于發(fā)生污泥膨脹。一般來(lái)說(shuō)，活性污泥中的絲狀菌與其他游離細(xì)菌相比較，對(duì)高分子物質(zhì)的水解能力弱，也難于吸收不溶性物質(zhì)。為此，當(dāng)廢水中含可溶性有機(jī)物多時(shí)，絲狀菌就易于利用與自身繁殖。這樣也就易于發(fā)生絲狀菌性污泥膨脹。而對(duì)高黏性的非絲狀菌性膨脹來(lái)說(shuō)，由于廢水中含有較多的可溶性糖類物質(zhì)，活性污泥微生物亦就易于利用它們產(chǎn)生更多的高黏性多糖類物質(zhì)，也就導(dǎo)致這一類型污泥膨脹的發(fā)生。

(2) 氮和磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

活性污泥微生物，為了進(jìn)行正常的生長(zhǎng)、繁殖，除了需要碳源外，還需氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。氮、磷和碳之間應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤?，一般?jīng)驗(yàn)提出的比例通常為：BOD₅:N:P=100:5:1。當(dāng)廢水中氮、磷含量不足時(shí)，亦易發(fā)生污泥膨脹。如在活性污泥中，絲狀菌的表面積相對(duì)其他微生物來(lái)說(shuō)要大些，易于攝取底物。故當(dāng)?shù)?、磷含量相?duì)BOD₅的比例不足時(shí)，由于具有上述特點(diǎn)，絲狀菌比其他微生物較易利用底物，仍能正常生活，進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖。而在這種情況下，活性污泥中其他微生物，由于氮、磷得不到滿足，以致逐漸衰退。于是絲狀菌大量增加，導(dǎo)致了絲狀菌性污泥膨脹的發(fā)生。

另外，當(dāng)廢水中氮、磷源不足時(shí)，相對(duì)而言就是碳源較多。在這種情況下，如果糖類物質(zhì)較多，代謝產(chǎn)物多糖類高黏性物質(zhì)增加，使得活性污泥易于發(fā)生非絲狀菌性膨脹。

污泥膨脹溶解氧

在曝氣池運(yùn)行中，混合液的溶解氧含量亦是個(gè)重要的問(wèn)題。因?yàn)椴煌奈⑸飳?duì)溶解氧的要求亦是不同的。從以往的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)看。曝氣池中若溶解氧濃度太低是不利的，容易發(fā)生污泥膨脹的現(xiàn)象，雖然絲狀菌是好氧性細(xì)菌，但是它們和活性污泥中的其他好氧菌不同，在活性污泥的低溶解氧條件下大部分好氧菌幾乎不能繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖。但絲狀茵仍能適應(yīng)這種環(huán)境。并繼續(xù)生長(zhǎng)繁殖。從而使得絲狀菌性污泥膨脹易于發(fā)生。而且即使將它們保持在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的厭氧狀態(tài)下，也不會(huì)失去活力，如一旦恢復(fù)好氧狀態(tài)，它們就會(huì)重新生長(zhǎng)繁殖。

據(jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)介紹，當(dāng)曝氣池混合液溶解氧為0.5 mg/L以下時(shí)，活性污泥鏡檢中發(fā)觀有大量的硫細(xì)菌(貝氏硫菌和絲硫菌)，但很少發(fā)現(xiàn)有帶衣鞘的絲狀菌(球衣細(xì)菌)。例如在上海春夏之交和盛夏季節(jié)，水溫較高(高達(dá)30℃以上)，氧分壓低，而且又值用電高峰，供電緊張，曝氣池中往往呈現(xiàn)缺氧情況，溶解氧濃度偏低，活性污泥常發(fā)生絲狀膨脹現(xiàn)象，鏡檢結(jié)果系由絲硫菌、貝氏硫菌過(guò)度生長(zhǎng)引起。故當(dāng)溶解氧偏低(一般在0.5 mg/L以下)及水溫較高(一般在30℃～36℃)時(shí)，適宜于絲硫菌、貝氏硫菌生長(zhǎng)繁殖，污泥膨脹是一種硫細(xì)菌性的絲狀膨脹。而到了秋季，水溫在20℃～28℃之間時(shí)，溶解氧濃度略有升高，發(fā)現(xiàn)活性污泥的絲狀膨脹則是由于貝氏硫菌和球衣菌過(guò)度生長(zhǎng)的結(jié)果。事實(shí)上，在溶解氧濃度較高情況下，如高達(dá)7 mg/L時(shí)，仍可發(fā)現(xiàn)污泥的絲狀膨脹，其中絲狀菌以球衣菌占優(yōu)勢(shì)。這說(shuō)明溶解氧濃度的高低，對(duì)主要由球衣菌引起的絲狀膨脹，都是可能發(fā)生的。

由上可見(jiàn)，溶解氧濃度對(duì)活性污泥的膨脹來(lái)說(shuō)，和廢水水質(zhì)相比較，只能是第二位因素。但是溶解氧過(guò)低亦是不合適的，據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，一般應(yīng)將溶解氧控制在不低于2 mg/L的水平，如2～4 mg/L，過(guò)高亦是沒(méi)有必要的。

污泥膨脹溫度

微生物都有各自的適宜生長(zhǎng)溫度。如球衣菌的適宜生長(zhǎng)溫度在30℃左右，在15℃以下生長(zhǎng)不良。絲硫菌、貝氏硫菌的適宜生長(zhǎng)溫度亦在30℃～36℃之間。故在夏季高溫季節(jié)，遇上溶解氧偏低時(shí)，活性污泥易發(fā)生如上所述的硫細(xì)菌性絲狀膨脹。而在冬季低溫季節(jié)，則活性污泥不易發(fā)生膨脹。

污泥膨脹pH值

在活性污泥法運(yùn)行中，為了使活性污泥正常發(fā)育、生長(zhǎng)，曝氣池液的pH值應(yīng)保持在一個(gè)合適的范圍內(nèi)，一般為6.5～8.0。當(dāng)pH值在這個(gè)合適范圍內(nèi)，并遇上其他條件亦合適時(shí)，人們就可獲得沉降、濃縮性能良好的活性污泥。

根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，若曝氣池液的pH值長(zhǎng)時(shí)間保持在6.0以下時(shí)，活性污泥中絲狀微生物就會(huì)占據(jù)優(yōu)勢(shì)，污泥的體積指數(shù)SⅥ值增高，從而導(dǎo)致污泥發(fā)生絲狀菌性膨脹。因?yàn)楫?dāng)pH值在5.8～8.1范圍內(nèi)，適合于浮游球衣菌的生長(zhǎng)繁殖。此外，白地霉亦可能在pH值為3～12范圍內(nèi)增殖。根據(jù)這種情況，可以說(shuō)在酸性條件下特別有利于絲狀菌的生長(zhǎng)、繁殖，并成為污泥的絲狀菌性膨脹的誘因。

污泥膨脹負(fù)荷率

活性污泥微生物通過(guò)馴化、培養(yǎng)，都可找到一個(gè)最佳的運(yùn)行條件和生長(zhǎng)環(huán)境。因此，為了保持活性污泥法系統(tǒng)的正常運(yùn)行，就應(yīng)有一個(gè)合適的負(fù)荷率(指生物負(fù)荷率或污泥負(fù)荷率)，或稱最佳負(fù)荷率。在運(yùn)行中負(fù)荷率過(guò)高、過(guò)低均是不適宜的，并都有可能發(fā)生污泥膨脹。這是由于微生物的生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了變化，活性污泥原有的生態(tài)將失去平衡，生物構(gòu)成亦將發(fā)生變化的緣故。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)負(fù)荷率過(guò)高時(shí)，正?；钚晕勰喟l(fā)展到嚴(yán)重膨脹污泥，所需時(shí)間相對(duì)而言要短些。而負(fù)荷率愈高，則時(shí)間愈短。

相對(duì)而言，負(fù)荷率過(guò)高時(shí)，可被微生物攝取的有機(jī)物亦多。如這種有機(jī)物含糖類物質(zhì)及可溶性低分子成分較多時(shí)，則如前所述，易發(fā)生絲狀菌性污泥膨脹。當(dāng)然，這種情況如前所述碰到低溫時(shí)，活性污泥中亦可能由于高黏性物質(zhì)的積累，發(fā)生非絲狀菌性污泥膨脹。

當(dāng)負(fù)荷率過(guò)低時(shí)，也有可能發(fā)生絲狀菌性污泥膨脹，這主要是由于絲狀微生物在這種場(chǎng)合下，仍可能取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的緣故 。

污泥膨脹效應(yīng)污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)。基本上各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹效應(yīng)。污泥膨脹效應(yīng)不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。一般來(lái)說(shuō)，活性污泥的SVI值在100左右時(shí)，其沉降性能最佳。

當(dāng)SVI值超過(guò)150時(shí)，預(yù)示著活性污泥即將或已經(jīng)處于膨脹狀態(tài)，應(yīng)立即予以重視。在歐洲近百分之五十的城市污水廠每年都會(huì)有不同程度的污泥膨脹效應(yīng)發(fā)生，在中國(guó)的發(fā)生率也非常高。針對(duì)污泥膨脹效應(yīng)，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。2100433B

污泥膨脹的控制措施大體可以分為3類。臨時(shí)控制，工藝調(diào)節(jié)控制，永久性控制。