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活性污泥膨脹及其誘因
摘 要：活性污泥膨脹現象是活性污泥及其演變工藝中的通病。介紹了該現象的特點及分類，并從溫度、營養比例、污泥負荷、DO值、pH值、早期消化等角度進行分析，得出進水水質、運行條件不同，產生污泥膨脹的原因各異的結論。
關鍵詞：活性污泥；污泥膨脹；誘因
0.引言
活性污泥法自1914年被A1dern和Leekett發明，由于其、可靠的優勢而得到廣泛應用，并隨著實際運行產生了階段曝氣、漸減曝氣、AB工藝、A/O工藝、A2/O等系列變形工藝，但無論是哪種改進的活性污泥工藝都會發生污泥膨脹現象，并且活性污泥膨脹現象發生非常廣泛，活性污泥膨脹能夠降低污泥沉降性能，影響出水水質。因此污泥膨脹成為活性污泥法困擾人們最大的難題之一。
1.活性污泥膨脹概述
活性污泥膨脹是指污泥體積膨脹，含水率上升，不易沉淀。Eikelboom按污泥絮體平均直徑的大小將污泥分成大(>500μm)、中(150-500μm)、小(<15Oμm)三個等級，絮體尺寸不同的污泥，其界面沉淀速度有很大差異。污泥的沉降性能主要靠污泥容積指數（SVI）來描述，良好的活性污泥的SVI值小于100ml/g。
活性污泥發生膨脹后，由于膨脹污泥含水率高，不易沉淀，造成污泥流失增多。活性污泥膨脹常從以下幾個方面判定：①絲狀菌引起的污泥膨脹中，絲狀菌總長度大于lx104m／g等；② 污泥松散，污泥體積指數較大，一般認為SVI值超過200則標志已產生污泥膨脹；③沉降性能差，區域沉降速度小。
1.1活性污泥膨脹特點
膨脹污泥有以下幾個特點：一、發生幾率高。據統計，，在美國60％ ，德國50％ ，意大利50％的污水廠存在污泥膨脹問題。我國的絕大多數活性污泥法工藝的污水廠，也不同程度地存在污泥膨脹現象；二是普遍性強。污泥膨脹現象活性污泥及其演變而來的各種工藝中都存在；三是危害嚴重。發生污泥膨脹現象后能夠造成污泥流失、出水懸浮物(SS)超標，最終導致處理能力大大降低。
1.2活性污泥膨脹的分類
活性污泥膨脹有兩種類型：一是絲狀菌性污泥膨脹，由于絲狀菌的大量繁殖而引起的絲狀菌性污泥膨脹；二是非絲狀菌性污泥膨脹，由于菌膠團細菌體內大量積累高粘性多糖類物質而引起的非絲狀菌性膨脹。近年來又有人發現枯草桿菌和大腸桿菌也能引起污泥膨脹現象。
絲狀菌引起污泥膨脹是在污泥膨脹誘因誘發下導致絲狀菌在同菌膠團的競爭中能夠強勢增長造成。目前可辨識的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型：第一類是長絲狀菌從絮體中伸出，將各個絮體連接，形成絲狀菌和絮體網；第二類是具有更開放(或擴散)的結構，由細菌沿絲狀菌凝聚，形成細長的絮體。在解釋絲狀污泥膨脹現象上，有多種解釋方法：①、(A／V)假說。當混合液中基質受到限制或控制時，由于比表面積大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，絲狀菌能夠大量繁殖，占據主導地位，最終導致污泥膨脹；②、選擇性理論。該理論以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微生物具有不同的最大生長速率和飽和常數分析絲狀菌與菌膠團細菌的競爭情況。絲狀菌具有低的最大生長速率和飽和常數，在低基質濃度、DO值時具有較高的生長速率，而菌膠團則剛好相反。③、饑餓假說。該假說將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團細菌，第二類是具有高基質親和力但生長緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌，在低基質濃度下，基質濃度小于某值時，第二類微生物將占優勢；當基質濃度大于該值時，只要溶解氧的傳遞不是限制因素，第一類微生物將占優勢；在高基質低溶解氧情況下，第三類微生物將占優勢；④、Chudoba于1985年提出了積累／再生(AC／RG)假說。在高負荷條件下，菌膠團微生物累積有機基質的能力強，絲狀菌較差。但此時微生物受溶解氧限制和控制，由于絲狀菌需氧較少，完成積累/再生的循環較快，生長較快，形成污泥膨脹。
非絲狀菌性污泥膨脹主要發生在污水水溫較低而污泥負荷較高時。由于污泥負荷高，微生物能夠吸附大量的營養物質，但由于溫度低，微生物對營養物質代謝速度慢，造成大量的高粘性多糖類物質在微生物表面積貯，同時由于多糖類物質具有強親水性，使活性污泥表面附著水大大增加，因而影響活性污泥沉降性能變差。
今年來，有人發現諸如大腸桿菌、枯草桿菌等也能引起污泥膨脹。大腸桿菌雖為桿菌但它有時成鏈條狀，也能夠引起污泥膨脹；枯草桿菌引起污泥膨脹是由于在其生長的某特定階段能夠形成鏈條狀形態所致。
3.污泥膨脹的影響因素
3.1溫度
每種細菌都有其適宜生長的溫度范圍。Daigger等人研究表明，較低溫度有利于絲狀菌的生長。試驗表明10℃時容易導致絲狀菌性污泥膨脹現象，而污水溫度提高到22℃則不再產生膨脹現象。
3.2 營養比例
通常認為污水中BOD5：N：P＝100：5：1為微生物的適宜比例。如果污水中各營養成分不能滿足該比例時則可能導致污泥膨脹。例如R．E．Sheder等人報道了在缺N的情況下，由于絲狀菌對N、P等營養物質有較強的親和力，在該類營養物質濃度較低的情況下對其有累積能力，因此不能抑制絲狀菌的生長，而其它種微生物則受到N、P的限制而逐漸被絲狀菌所替代，造成污泥膨脹。
3.3污泥負荷
大多數人們認為低負荷容易造成污泥膨脹。因為在低負荷情況下，菌膠團細菌對營養物質的吸收受到限制，而絲狀菌比菌膠團細菌有更大的比表面積，在低負荷下具有更強的捕食能力。但也有人認為只有污泥負荷在某個范圍內才不易引起污泥膨脹現象。Pipes通過對多個污水處理廠調查研究，發現污泥負荷在0.25～0.45kg（BOD5）／kg（MLSS）.d范圍內才不易引發污泥膨脹，低于或高于這個范國都可能導致污泥膨脹。
3.4溶解氧值
溶解氧值(DO)也是導致污泥膨脹的因素。大多數認為溶解氧濃度低時由于絲狀菌比菌膠團細菌有更高的溶解氧親合力和忍耐力，因此在低氧條件下絲狀菌比菌膠團細菌有更強的競爭力，所以在溶解氧濃度低的情況下易造成污泥膨脹。
3.5 pH值
菌膠團的適宜pH值范圍是6.5-8.5，當pH值低于6.0時，其生長受到抑制，而在該pH范圍內有利于真菌的繁殖，當降低到4.5時真菌則完全占據優勢，菌膠團原生動物消失，污泥絮體遭到破壞，最終導致污泥膨脹現象。
3.6 早期消化
污水在進入污水處理廠之前在城市污水管道或在預處理區停留時間過長，能夠發生系列反應，生成硫化物等，而當污水中硫化物含量較高時易引起多種等硫絲菌的過度繁殖，最終導致污泥膨脹。
4.結語
污泥膨脹是活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。目前人類對污泥膨脹的研究雖然有了一定的成果，但是由于各地的污水水質以及運行狀況不同，引起活性污泥膨脹現象的因素多種多樣，所以至今未能有一種能夠適用于所有污泥膨脹現象的合理解釋。只有結合本地的實際情況、處理水質、運行條件等因素考慮才能作出有針對性的解釋。
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