污泥微膨脹技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用分析

李德文

(惠州市保家環(huán)境工程有限公司，廣東 惠州 516000)

污泥膨脹是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題，一直是污水廠運(yùn)行管理中困擾人們的難題之一，在20世紀(jì)70年代之后,特別是近20多年來，各國相繼對污泥膨脹產(chǎn)生的原因及控制方法開展了大量的研究工作。在污泥膨脹中，若因缺乏預(yù)見性、工藝調(diào)整滯后或不當(dāng)，很容易引起絲狀菌污泥膨脹。如果不能得到及時處理，就會使廢水處理工作陷入被動，甚至引發(fā)嚴(yán)重的水處理事故。筆者結(jié)合國內(nèi)外研究成果及自己的多年工作經(jīng)驗(yàn)，就污泥膨脹的原因及采取的措施及取得的成效做較為詳盡的分析，以供大家參考。

1.污泥膨脹的類型

污泥膨脹（sludge bulking）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。污泥膨脹有兩種類型，一是由于活性污泥中大量絲狀菌的繁殖而引起的污泥絲狀菌膨脹，二是由于菌膠團(tuán)細(xì)菌體內(nèi)大量累積高粘性物質(zhì)（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脫氧核糖等形成的多類糖）而引起的非絲狀菌性膨脹。在實(shí)際運(yùn)行中，一般以污泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上，因此，本文重點(diǎn)研究絲狀菌性污泥膨脹問題。發(fā)生污泥膨脹時，主要有以下特征：（1）二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；（2）回流污泥濃度下降；（3）二沉池中污泥層增高。

2.污泥膨脹的影響因素

2.1 污泥膨脹中絲狀菌種類

目前在活性污泥中發(fā)現(xiàn)的絲狀菌有三十多種，由于尚有部分絲狀菌未獲得鑒定。常見的有十幾種，世界各地膨脹污泥中出現(xiàn)最頻繁的絲狀菌有微絲菌、發(fā)硫菌、軟發(fā)菌、浮游球衣菌、0092型、0961型、0041型、0675型、1701型、021N型。在不同的地區(qū)和不同污水中有所差異。

2.2 污水的種類和性質(zhì)

污水的水溫、pH值、營養(yǎng)成分的含量等對污泥膨脹有明顯的影響。研究表明，含有易生物降解和溶解的有機(jī)成分的污水，如：釀酒廢水、乳品廢水、石化廢水和造紙廢水等容易污泥膨脹；糖類物質(zhì)過多的廢水容易出現(xiàn)絲狀菌污泥膨脹，過量的碳源使微生物不能充分利用而轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑厶穷惏赓A存物，這種貯存物是高度親水性化合物，易形成結(jié)合水，影響污泥的沉降性能。

2.3 溶解氧

溶解氧是活性污泥運(yùn)行中重要的控制參數(shù)。微生物對有機(jī)物的降解過程伴隨著氧的利用。曝氣池中DO濃度的高低直接影響有機(jī)物的去除效率和活性污泥的生長。菌膠團(tuán)細(xì)菌和浮游球衣菌對溶解氧的需要量差別大。菌膠團(tuán)細(xì)菌是嚴(yán)格好氧菌，浮游球衣菌是好氧菌，但它的適應(yīng)性強(qiáng)，在微量好氧條件下仍正常生長。在較低DO條件下，大部分好氧菌幾乎不能繼續(xù)生長繁殖，而絲狀菌由于具有較長的菌絲，有較大的比表面積和較低的氧飽和常數(shù)，比絮狀菌繁殖的速度快，從而導(dǎo)致污泥膨脹。

2.4 污水溫度

溫度是影響微生物生長的重要因素之一，溫度過低，微生物活性不足；溫度過高，細(xì)胞中生物化學(xué)反映速率和生長速率加快。溫度每升高10℃，生化反應(yīng)速率增加1倍。此外，細(xì)胞的重要組成成分如蛋白質(zhì)、核酸對溫度較敏感，溫度升高使其遭受不可逆性的破壞。一般認(rèn)為，適宜活性污泥中微生物生長的溫度為15℃～35℃。

2.5 污水的pH值

活性污泥是一個動態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)，其中不同種屬的微生物對pH值有不同的適應(yīng)范圍。過高或過低的pH值不僅影響外酶及細(xì)胞內(nèi)酶的活性，而且影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。絲狀菌適宜在pH值5～6.5的環(huán)境中生長，菌膠團(tuán)菌適宜在pH值6～8的環(huán)境中生長。Peidi研究表明，在pH值較低（≤5）的情況下，易引起絲狀菌膨脹。

2.6 其他

此外，污泥負(fù)荷、沖擊負(fù)荷、運(yùn)行方式和處理工藝均會影響污泥膨脹。

低負(fù)荷條件下，絲狀菌容易占生物相優(yōu)勢，從而引起膨脹。高負(fù)荷導(dǎo)致溶氧不足，DO濃度降低也會引起污泥膨脹；當(dāng)處理過程中沖擊負(fù)荷的改變，短時間內(nèi)水質(zhì)水量產(chǎn)生大的波動打破了體系中正常的生態(tài)系統(tǒng)，絲狀菌易占優(yōu)勢，可引起污泥膨脹；采用不同的運(yùn)行方式及處理工藝，也會影響污泥膨脹。

3.污泥膨脹的控制措施

污泥膨脹一直被視作好氧生物處理的癌癥，首先，到目前為止，膨脹的機(jī)理還沒有搞清；其次，控制對策確定不下來，因?yàn)檎也坏脚蛎浀脑?。但是可以根?jù)經(jīng)驗(yàn)采取一定的措施進(jìn)行控制。

早期控制絲狀菌污泥膨脹的主要手段是投加藥劑殺死絲狀菌，或投加混凝劑和助凝劑以增加污泥絮體的比重，但這些方法往往無法徹底解決污泥膨脹問題，相反地可能會帶來出水水質(zhì)惡化的不良后果。其后人們逐漸認(rèn)識到，活性污泥中的菌膠團(tuán)細(xì)菌和絲狀菌構(gòu)成一個共生的微生物生態(tài)體系，在這種共生關(guān)系中，絲狀菌是不可缺少的重要微生物，對于高效、穩(wěn)定地凈化污水起著重要作用，并逐漸地從簡單殺死絲狀菌過渡到利用曝氣池中的生長環(huán)境調(diào)整絲狀菌的比例，從而達(dá)到控制污泥膨脹的發(fā)生即進(jìn)入環(huán)境調(diào)控階段。

第一，采用生物選擇器。該法是指在曝氣池中形成有利于菌膠團(tuán)細(xì)菌生長的環(huán)境。選擇性地增值菌膠團(tuán)菌，利用生物競爭機(jī)制抑制絲狀菌的過度繁殖，達(dá)到控制污泥膨脹的目的。一般是在完全混合式、推進(jìn)式曝氣池前增加一個停留時間比蒲圻赤短的多的生物選擇器，由于其中初始混合液的底物濃度高，使菌膠團(tuán)細(xì)菌得到選擇性的培養(yǎng)，成為優(yōu)勢菌。常用的選擇器有好氧選擇器、厭氧選擇器及缺氧選擇器。 該法在世界范圍內(nèi)迅速推廣應(yīng)用，已成為控制污泥膨脹的主要措施。第二，調(diào)整運(yùn)行工藝條件。通過調(diào)控工藝條件改善污泥微生態(tài)系統(tǒng)，控制絲狀菌群生長因子，最終實(shí)現(xiàn)控制污泥膨脹。例如：對曝氣池中溶解氧濃度過低引起的污泥膨脹可增加曝氣量或在推進(jìn)式曝氣池中合理分配曝氣量（增加前端，降低后端），保持曝氣池中合適的溶氧濃度來控制絲狀菌型污泥膨脹。有關(guān)研究表明，提高溶解氧濃度至3.4mg/L運(yùn)行一段時間可有效控制污泥膨脹；對缺乏營養(yǎng)（N和P）、pH過低引起的污泥膨脹，可以通過增加營養(yǎng)和調(diào)整 pH來控制和防治。第三，根據(jù)曝氣池運(yùn)行調(diào)節(jié)，如氣量，污泥回流比等參數(shù)，從而改變曝氣池中生物種群的生態(tài)關(guān)系，但是耗時太長，但是這是最根本的方法；第四，可以采用物化調(diào)節(jié)，提高污泥的沉淀性能，投加混凝劑，如氫氧化鈣，氫氧化氯等，但是這只能解決眼前的問題，不是長久之計。第五，如果能確認(rèn)時絲狀菌膨脹，可以投加消毒劑滅活絲狀菌，如臭氧、液氯、過氧化氫等，但是一定要控制消毒劑投量和滅活動力學(xué)過程，因?yàn)槿绻贿m當(dāng)，消毒劑也會將菌膠團(tuán)細(xì)菌殺死。所以，可以根據(jù)不同的情況，采取不同的措施進(jìn)行處理。

結(jié)束語

污泥膨脹是一個相當(dāng)復(fù)雜的問題，因?yàn)橛绊懳勰嗯蛎浀囊蛩靥唷Ｓ捎诨钚晕勰鄬Φ孜锏慕到馐巧锘瘜W(xué)反應(yīng)過程，形成活性污泥的微生物是多種微生物的群體，既受到污水水質(zhì)條件的影響，又受到運(yùn)行條件及環(huán)境的影響，如污水的種類、成分、濃度、水溫、負(fù)荷、溶解氧、pH值及氮磷含量等因素都會對污泥膨脹產(chǎn)生影響，既可能一個因素起作用，也可能多個因素協(xié)同起作用，在不同的研究條件下就可能得出不同的結(jié)論，因此，對該課題進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究十分必要。

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