導讀：污泥膨脹指污泥結構極度松散，體(tǐ)積增大(dà)、上(shàng)浮，難于沉降分離影(yǐng)響出水(shuǐ)水(shuǐ)質的現象。針對污泥膨脹，各方面的理(lǐ)論很(hěn)多(duō)，但(dàn)并不完全一緻，甚至有(yǒu)很(hěn)多(duō)相互矛盾，這給水(shuǐ)處理(lǐ)工作(zuò)者造成很(hěn)大(dà)的麻煩。本文針對污泥膨脹機理(lǐ)進行(xíng)了詳解。


　　污泥膨脹指污泥結構極度松散，體(tǐ)積增大(dà)、上(shàng)浮，難于沉降分離影(yǐng)響出水(shuǐ)水(shuǐ)質的現象。基本上(shàng)各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發生(shēng)污泥膨脹，而且一旦發生(shēng)難以控制(zhì)，通(tōng)常都需要很(hěn)長的時(shí)間(jiān)來(lái)調整。污泥膨脹的發生(shēng)率是相當高(gāo)的，在歐洲近百分之五十的城市污水(shuǐ)廠每年都會(huì)有(yǒu)不同程度的污泥膨脹發生(shēng)，在中國的發生(shēng)率也非常高(gāo)。針對污泥膨脹，各方面的理(lǐ)論很(hěn)多(duō)，但(dàn)并不完全一緻，甚至有(yǒu)很(hěn)多(duō)相互矛盾，這給水(shuǐ)處理(lǐ)工作(zuò)者造成很(hěn)大(dà)的麻煩。 　　

1、污泥膨脹特點 　　

污泥結構松散，質量變輕，沉澱壓縮性能差；SV值增大(dà)，有(yǒu)時(shí)達到百分之九十，SVI達到300以上(shàng);大(dà)量污泥流失，出水(shuǐ)渾濁;二次沉澱難以固液分離，回流污泥濃度低(dī)，有(yǒu)時(shí)還(hái)伴随大(dà)量的泡沫的産生(shēng)，無法維持生(shēng)化處理(lǐ)的正常工作(zuò)。 　　污泥膨脹是生(shēng)化處理(lǐ)系統較為(wèi)嚴重的異常現象之一，它直接影(yǐng)響出水(shuǐ)水(shuǐ)質，并危害整個(gè)生(shēng)化系統的運作(zuò)。 　　

污泥膨脹的發生(shēng)率是相當高(gāo)的，在歐洲近50%的城市污水(shuǐ)廠每年都會(huì)有(yǒu)不同程度的污泥膨脹發生(shēng)，在中國的發生(shēng)率也非常高(gāo)。基本上(shàng)目前各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發生(shēng)污泥膨脹。污泥膨脹不但(dàn)發生(shēng)率高(gāo)，發生(shēng)普遍，而且一旦發生(shēng)難以控制(zhì)，通(tōng)常都需要很(hěn)長的時(shí)間(jiān)來(lái)調整。針對污泥膨脹，各方面的理(lǐ)論很(hěn)多(duō)，但(dàn)并不完全一緻，甚至有(yǒu)很(hěn)多(duō)相互矛盾，這給水(shuǐ)處理(lǐ)工作(zuò)者造成很(hěn)大(dà)的麻煩。 　　

2、污泥膨脹類型 　　

1、非絲狀菌膨脹 　　

非絲狀菌膨脹主要發生(shēng)在廢水(shuǐ)水(shuǐ)溫較低(dī)而污泥負荷太高(gāo)的時(shí)候，此時(shí)細菌吸附了大(dà)量有(yǒu)機物，來(lái)不及代謝，在胞外積貯大(dà)量高(gāo)粘性的多(duō)糖物質，使得(de)表面附着物大(dà)量增加，很(hěn)難沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時(shí)，也有(yǒu)可(kě)産生(shēng)膨脹現象。因為(wèi)若缺氮，微生(shēng)物便于工作(zuò)不能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源将被轉化為(wèi)多(duō)糖類胞外貯存物，這種貯存物是高(gāo)度親水(shuǐ)型化合物，易形成結合水(shuǐ)，從而影(yǐng)響污泥的沉降性能，産生(shēng)高(gāo)粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發生(shēng)時(shí)其生(shēng)化處理(lǐ)效能仍較高(gāo)，出水(shuǐ)也還(hái)比較清澈，污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發生(shēng)情況較少(shǎo)，且危害并不十分嚴重。 　　

2、非絲狀菌膨脹 　　

絲狀菌膨脹在日常實際工作(zuò)中較為(wèi)常見，成因也十分複雜。影(yǐng)響絲狀菌污泥膨脹的因素有(yǒu)很(hěn)多(duō)，首先應該認識到的是活性污泥是一個(gè)混合培養系統，其中至少(shǎo)存在着30種可(kě)能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團系統共生(shēng)的關系中是不可(kě)缺少(shǎo)的一類重要微生(shēng)物。它的存在對淨化污水(shuǐ)起着很(hěn)好的作(zuò)用。它對保持污泥的絮體(tǐ)結構，保持生(shēng)化處理(lǐ)的淨化效率，及在沉澱中起着對懸浮物的過濾作(zuò)用等都有(yǒu)很(hěn)重要的意義。事實也證明(míng)在絲狀菌與菌膠團細菌平衡時(shí)是不會(huì)産生(shēng)污泥膨脹，隻有(yǒu)當絲狀菌生(shēng)長超過菌膠團細菌時(shí)，才會(huì)出現污泥膨脹現象。 　　

3、污泥膨脹幾種理(lǐ)論 　　

1、A/V假說 　　

當混合液中基質收到限制(zhì)或控制(zhì)時(shí)，由于比表面積大(dà)的絲狀菌獲取基質的能力要強于菌膠團，因而菌膠團受到抑制(zhì)，絲狀菌大(dà)量繁殖； 　　

2、動力選擇性理(lǐ)論 　　

以微生(shēng)物生(shēng)長動力學為(wèi)基礎，根據不同種類微生(shēng)物具有(yǒu)不同的最大(dà)比生(shēng)長速率和(hé)飽和(hé)常數(shù)，分析絲狀菌與菌膠團的競争情況； 　　

3、饑餓假說 　　

将活性污泥中微生(shēng)物分為(wèi)三類，第一類是菌膠團細菌，第二類是具有(yǒu)高(gāo)基質親和(hé)力但(dàn)生(shēng)長緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有(yǒu)高(gāo)親和(hé)力、對饑餓高(gāo)度敏感的快速生(shēng)長絲狀菌； 　　

4、存儲選擇理(lǐ)論 　　

在底物風度的狀态下，非絲狀菌具有(yǒu)貯存底物的能力，而被貯存物質在底物匮乏時(shí)能夠被代謝産生(shēng)能量或合成蛋白質。但(dàn)是一些(xiē)絲狀菌也具有(yǒu)底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來(lái)解釋污泥膨脹機理(lǐ)； 　　

5、氮氧化氮假說 　　

CASEY提出低(dī)負荷生(shēng)物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說，如果缺氧區(qū)的反硝化不充分，導緻好氧區(qū)存在亞硝酸氮，那(nà)中間(jiān)産物NO、N2O就會(huì)抑制(zhì)菌膠團的好氧細胞色素，進而抑制(zhì)其好氧情況下的基質利用，相反一些(xiē)絲狀菌隻能将硝酸氮還(hái)原為(wèi)亞硝酸氮，因此不會(huì)在反硝化條件下胞內(nèi)積累NO和(hé)N2O，絲狀菌就不會(huì)在好氧段被抑制(zhì)，因而更具競争優勢。亞硝酸與SVI有(yǒu)一定的正相關性。沉澱性能良好的污泥粒徑分布較廣，且以球菌為(wèi)主，膨脹污泥的粒徑大(dà)都在10μm以內(nèi)，污泥較為(wèi)細碎。 　　

4、污泥膨脹的影(yǐng)響因素 　　

1、溫度 　　

低(dī)溫有(yǒu)利于絲狀菌生(shēng)長，Daigger等人(rén)發現10℃容易導緻絲狀菌性污泥膨脹，而污水(shuǐ)溫度提高(gāo)到22℃則不容易産生(shēng)污泥膨脹現象； 　　

2、pH 　　

活性污泥微生(shēng)物适宜pH範圍為(wèi)6.5~8.5，pH小(xiǎo)于6時(shí)，菌膠團活性減弱，生(shēng)長受到抑制(zhì)，但(dàn)絲狀菌能大(dà)量繁殖，取代菌膠團成為(wèi)優勢種群，污泥的沉降性能明(míng)顯變差并發生(shēng)污泥膨脹。pH值低(dī)于4.5時(shí)，真菌完全占優勢。 　　

3、DO 　　

低(dī)DO是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一，若DO成為(wèi)限制(zhì)因子，菌膠團生(shēng)長受抑制(zhì)，而絲狀菌因具有(yǒu)巨大(dà)的比表面積，更易獲得(de)溶解氧進行(xíng)生(shēng)長繁殖，在競争中處于優勢地位。具有(yǒu)低(dī)Ks的絲狀菌在低(dī)基質濃度下，具有(yǒu)比菌膠團高(gāo)的比生(shēng)長速率，這可(kě)以解釋基質限制(zhì)、溶解氧限制(zhì)和(hé)營養物質限制(zhì)引起的污泥膨脹現象。隻要溶解氧成為(wèi)限制(zhì)，任何負荷下都會(huì)發生(shēng)污泥膨脹。污水(shuǐ)處理(lǐ)中DO控制(zhì)在2左右，太高(gāo)太低(dī)都容易引起污泥膨脹。 　　

4、F/M 　　

低(dī)負荷情況下，由于絲狀菌具有(yǒu)巨大(dà)的比表面積，低(dī)Ks，其對碳源有(yǒu)較強的親和(hé)力，優先利用碳源，造成競争優勢。低(dī)F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大(dà)回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水(shuǐ)曝氣池中；低(dī)負荷容易引發絲狀菌污泥膨脹，高(gāo)負荷容易引發污泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區(qū)一直處于低(dī)負荷運行(xíng)狀态易造成絲狀菌大(dà)量增殖。Li等人(rén)對膜生(shēng)物反應器(qì)內(nèi)污泥負荷參數(shù)的影(yǐng)響研究表明(míng)，當F/M<0.2kg/kg.d時(shí)，容易引發污泥膨脹；Pan和(hé)Su等人(rén)将污水(shuǐ)通(tōng)過好氧選擇器(qì)進入膜生(shēng)物反應器(qì)，将F/M調整到0.4kg/kgd，有(yǒu)效的控制(zhì)了污泥膨脹；而Laitinen和(hé)Luonis等人(rén)則是利用缺氧選擇器(qì)，加強反硝化除磷作(zuò)用，有(yǒu)效解決了污泥膨脹。 　　

高(gāo)有(yǒu)機負荷下，反應器(qì)內(nèi)底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有(yǒu)更強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠充分利用高(gāo)濃度的底物迅速增殖，具有(yǒu)較高(gāo)的比生(shēng)長速率，抑制(zhì)了絲狀菌的生(shēng)長，但(dàn)是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低(dī)溶氧的條件下增殖受到抑制(zhì)，而絲狀菌由于其具有(yǒu)更大(dà)的比表面積，即使在低(dī)溶氧的條件下也能獲得(de)氧，其增殖速率明(míng)顯高(gāo)于菌膠團，發生(shēng)高(gāo)負荷低(dī)DO下的污泥膨脹；低(dī)負荷下由于長時(shí)間(jiān)缺少(shǎo)足夠的營養物質，菌膠團生(shēng)長受到抑制(zhì)，而絲狀菌具有(yǒu)較大(dà)的比表面積，其菌絲會(huì)從菌膠團中伸展出來(lái)以增加其攝取營養的表面積。 　　

由于研究者的研究背景和(hé)研究條件不盡相同，研究結果也很(hěn)不一緻尤其是關于有(yǒu)機負荷與污泥膨脹關系的說法也比較混亂。高(gāo)低(dī)有(yǒu)機負荷都可(kě)能引起污泥膨脹，Ford和(hé)Eckenfeilder等人(rén)發現高(gāo)低(dī)負荷下都可(kě)能發生(shēng)污泥膨脹，Palm等人(rén)認為(wèi)根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可(kě)能發生(shēng)膨脹，Chudoba等人(rén)認為(wèi)即使對于推流式曝氣池，雖然沿吃(chī)長方向存在着高(gāo)的濃度梯度，但(dàn)在高(gāo)負荷下也會(huì)發生(shēng)污泥膨脹。 　　

5、N、P營養物質 　　

通(tōng)常認為(wèi)污水(shuǐ)中BOD：N：P=100：5：1為(wèi)微生(shēng)物的适宜比例。N、P含量不均衡的廢水(shuǐ)，會(huì)引發絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有(yǒu)研究發現在缺N的情況下，由于絲狀菌具有(yǒu)巨大(dà)的比表面積，低(dī)Ks，其對N、P等營養物質有(yǒu)較強的親和(hé)力，優先利用營養物質，造成競争優勢；非絲狀菌污泥膨脹：BOD5/N為(wèi)100:3時(shí)，菌膠團未能有(yǒu)充分的N完成代謝，于是把有(yǒu)機物以高(gāo)親水(shuǐ)性的多(duō)糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低(dī)進水(shuǐ)C/N比。 　　

6、微量元素 　　

完全混合活性污泥法會(huì)助長絲狀菌的過量生(shēng)長，這可(kě)用痕量金屬缺乏症理(lǐ)論分析。由于絲狀菌具有(yǒu)比菌膠團更大(dà)的比表面積，其在痕量金屬含量不足時(shí)比後者具有(yǒu)更大(dà)的對痕量金屬的吸附能力，從而抑制(zhì)了菌膠團的生(shēng)長。 　　

7、有(yǒu)毒物質 　　

當有(yǒu)毒工業廢水(shuǐ)進入污水(shuǐ)廠時(shí)，活性污泥中的微生(shēng)物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的研究中發現，菌膠團吸收污水(shuǐ)中的有(yǒu)毒物質後，粘性物質分泌減少(shǎo)，生(shēng)理(lǐ)活動出現異常，可(kě)能引起污泥膨脹。