前沿关注解析：污泥膨胀成因及控制

查看全部 · 发表于 2021-4-12 08:35:31

污泥膨胀是活性污泥工艺中常见的一种异常现象，是指活性污泥由于某种因素的改变，沉降性能恶化，污泥随二沉池出水流失。发生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标，如不采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物量锐减，不能满足氧化分解污染物质的需要。活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳。当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经为膨胀状态，应立即采取控制措施。

污泥膨胀总体上可以分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀两大类。丝状菌膨胀是活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀，非丝状菌膨胀是指菌胶团的细菌本身生理活动异常，导致的污泥膨胀。

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丝状菌膨胀的成因有哪些?

正常的活性污泥中都含有一定量的丝状菌，它是形成活性污泥絮体的骨架材料。如果活性污泥中丝状菌数量太少，则形不成大的絮状体，沉降性能不好;如果丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌污泥膨胀。在正常的环境中，菌胶团的生长率远大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁殖的现象。但如果活性污泥环境条件发生不利变化，丝状菌因其表面积较大，抵抗环境变化能力较强，丝状菌的数量就有可能异常增多，从而导致丝状菌污泥膨胀。

丝状菌膨胀的成因有哪些?引起活性污泥中丝状菌膨胀的环境条件有：

(1)进水中有机物质太少，曝气池内F/M低，导致微生物食料不足。

(2)进水中氮、磷等营养物质不足。

(3)pH值偏低，不利于微生物生长。

(4)曝气池混合液内溶解氧太低，不能满足微生物需要。

(5)进水水质或水量波动太大，对微生物造成冲击。

(6)进人曝气池的污水因“腐化”产生出较多的H2S(超过1-2mg/L)时，还会导致丝状硫黄菌的过量繁殖，使丝硫黄菌污泥膨胀。

(7)丝状菌大量繁殖的适宜温度在25-30℃，因而夏季易发生丝状菌污泥膨胀。

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非丝状菌膨胀的成因有哪些?

非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌本身生理活动异常，导致活性污泥沉降性能恶化。可分为两种。

一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷F/M太高，而进水中缺乏足够的氮、磷等营养物质，或者混合液内溶解氧不足。高F/M时，细菌会把大量的有机物质吸入体内，而由于缺乏氮、磷或溶解氧不足，又不能在体内进行正常的分解代谢。此时细菌会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些物质由于分子式中含很多羟基而具有较强的亲水性，使活性污泥的结合水高达400%(正常污泥结合水为100%左右)以上。呈豁性的凝胶状，使活性污泥在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀称为非黏性膨胀。

另一种非丝状菌膨胀是由于进水中含有大量的有毒物质，导致污泥中毒。使细菌不能分泌出足够的黏性物质，形不成絮体，因此也无法在二沉池进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时又称为非黏性膨胀或离散性膨胀。

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丝状菌污泥膨胀的原因

（1）原水中营养物质含量不足。

活性污泥法处理污（废）水的过程，就是污泥中的微生物种群不断地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同时，将污染物加以降解的过程。随反应的进行需要多种营养物质保证其正常的新陈代谢活动，并维持生物的动态平衡和活动。若微生物的食物不足，会使低营养型微生物丝硫细菌、贝氏硫细菌过度繁殖，在与菌胶团细菌的竞争中占优。

（2）原水中碳水化合物和可溶性物质含量高。

丝状菌与其它菌种相比有其自身的一些特点，它对高分子物质的水解能力弱，较难吸收不溶性物质。所以，当废水中含有较多量的可溶性有机物时，有利于底物中丝状菌的繁殖。此外，废水中含过多量的糖类碳水化合物时，诸如球衣菌属的丝状菌能直接将葡萄糖、乳糖等糖类物质作为能源加以吸收利用，同时分泌出高粘性物质覆盖在菌胶团细菌表面，从而大大提高了污泥的水结合率。

（3）硫化物含量高

正常的活性污泥中硫代谢丝状菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（这种情况多存在于工业废水中），容易引起诸如硫化菌、021N型菌、贝氏硫化菌等硫代谢丝状菌的过量增殖，致使引发污泥膨胀。

（4）进水波动

进水波动是指进入活性污泥反应器的原水在流量以及有机物浓度、种类方面的改变。如果曝气池中有机物浓度突然增加，就会因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此时丝状菌在争夺氧中占优，大量繁殖，引起污泥膨胀。

（4）温度

反应器底物中每种细菌都有自己的最适宜生长温度，在最适宜生长温度下，其繁殖旺盛，竞争力强。如果温度较低，污水中微生物代谢速度较慢，会积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值增高，从而可能会引起污泥膨胀。温度对丝状菌的影响也是很普遍的，丝状菌膨胀对温度具有敏感性，在其它条件等同的情况下，10℃时产生严重的污泥膨胀现象；将反应器温度提高到22℃，不再产生污泥膨胀。这也是大多数活性污泥在冬季时会产生污泥膨胀或者污泥膨胀更加严重的原因之一。

（5）溶解氧

溶解氧作为构成活性污泥混合液三要素（气、水、泥）之一，是许多生物降解反应的必要条件。菌胶团细菌和浮游球衣菌等丝状菌对溶解氧需要量差别比较大，菌胶团细菌是好氧菌，而绝大多数丝状菌是适应性强的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌胶团菌的生长受到抑制，而丝状菌仍能正常利用有机物，在竞争中占优。

（6）pH值

pH值较低，会导致丝状真菌的繁殖而引起污泥膨胀。活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5~8.5；pH值低于6.5时利于真菌生长繁殖；pH值低至4.5时，真菌将完全占优，活性污泥絮体遭到破坏，所处理的水质恶化。

（7）BOD－污泥负荷

BOD污泥负荷是设计活性污泥反应池和控制其运行的重要指标。

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丝状菌引起污泥膨胀的控制方法

污泥膨胀的早期控制方法主要是靠外加药剂（如消毒剂）直接杀死丝状菌或投加无机或有机混凝剂增加污泥絮体的密度来改善污泥絮体的沉降性能。目前此类方法仍运用于某些污水处理厂。

（1）投加Cl2或漂白粉

控制污泥膨胀采用的传统氧化剂是Cl2。具有氧化能力的Cl2、HOCl和次氯酸根渗入细胞后，能破坏菌体内的酶系统，导致细胞死亡。绝大程度上说的丝状菌都可通过加氯气加以控制。一般投加在回流污泥中，加氯点的Cl2、浓度应控制在小于35mg/L，加氯量最适宜控制在10~20mg/L˙d，投加量过大反而会杀死菌胶团菌，造成絮体解体。当SVI值逐渐降低、膨胀不断缓解时，应逐渐减少投药量。

（2）投加H2O2

双氧水在控制污泥丝状菌膨胀中的应用也相当广泛。控制丝状菌的最少投量是0.1g/kg˙d（H2O2/MLSS）时，将会破坏脱磷作用，投加一段时间后（大概10天）脱磷作用会慢慢恢复。H2O2的毒性对脱氮作用只有少量的影响，在检测中没有发现氨、氮和硝酸盐氮有明显变化。

（3）投加臭氧

投加臭氧也可以控制丝状菌引起的污泥膨胀，臭氧还能有效地改善硝化作用和提高难降解有机物的去除率，臭氧的投加量在4g/kg˙d（H2O2/MLSS）左右，一般投加在好氧区。

（4）投加凝聚剂

投加合成的有机聚合物、铁盐、铝盐等混凝剂均可以通过其凝聚作用来提高污泥的压密性增加污泥的比重；投加高岭土、碳酸钙、氢氧化钙等也可以通过提高污泥的压密性来改善污泥的沉降性能。实践证明，不设初沉池的污水厂，其SVI值都比较低，所以设有初沉池的污水厂发生污泥膨胀时，将部分污水直接送到曝气池也是一种控制污泥膨胀的方法。

（5）回流污泥

此法主要应用在脱氮除磷工艺中，将二沉池排出的回流污泥排入一单独设置的曝气池内进行曝气，将微生物体内贮存物质氧化，从而使菌胶团细菌具有最大吸附和贮存能力，使污泥得到充分再生并恢复活性，所以可以在与丝状菌的竞争中获得优势，抑制丝状菌的过量繁殖。

当污泥膨胀发生时，采用上述方法能较快地降低SVI值，但是没有从根本上控制住丝状菌的繁殖。一旦停止加药，污泥膨胀可能又会出现。加药改变了微生物的生长环境，无疑会对污水处理厂的稳定运行产生负面影响，因此只能作为临时应急只用。