技術探討：污泥膨脹原因分析和解決辦法歸納

時間：2018-04-11 來源：環保之家論壇 作者：鄭超

廢水生物處理是利用有關微生物的代謝過程，是對廢水中有機物進行降解或轉化的過程。微生物在降解有機物的同時其本身也得到了增殖。

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，二是由于菌膠團細菌體內大量累積高粘性物質(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。

污泥絲狀菌膨脹可根據絲狀微生物對環境條件和基質種類要求的不同而劃分為五類類型：

(1)低基質濃度型;

(2)低溶解氧濃度型;

(3)營養缺乏型;

(4)高硫化物型;

(5)pH不平衡型。在實際運行中，一般以污泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上。

發生污泥膨脹時，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。

一、污泥膨脹相關理論

1、A/V假說：當混合液中基質收到限制或控制時，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，絲狀菌大量繁殖。

2、動力選擇性理論：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比生長速率和飽和常數，分析絲狀菌與菌膠團的競爭情況。

3、饑餓假說：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絲狀菌。

4、存儲選擇理論：在底物風度的狀態下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質在底物匱乏時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來解釋污泥膨脹機理。

5、氮氧化氮假說：CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑制菌膠團的好氧細胞色素，進而抑制其好氧情況下的基質利用，相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑制，因而更具競爭優勢。

亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉淀性能良好的污泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹污泥的粒徑大都在10μm以內，污泥較為細碎。

二、影響污泥膨脹的因子

1、溫度

低溫有利于絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容易導致絲狀菌性污泥膨脹，而污水溫度提高到22℃則不容易產生污泥膨脹現象。

2、pH

活性污泥微生物適宜pH范圍為6.5～8.5，pH小于6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑制，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優勢種群，污泥的沉降性能明顯變差并發生污泥膨脹。pH值低于4.5時，真菌完全占優勢。

3、DO

低DO是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一，若DO成為限制因子，菌膠團生長受抑制，而絲狀菌因具有巨大的比表面積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處于優勢地位。

具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率，這可以解釋基質限制、溶解氧限制和營養物質限制引起的污泥膨脹現象。只要溶解氧成為限制，任何負荷下都會發生污泥膨脹。污水處理中DO控制在2左右，太高太低都容易引起污泥膨脹。

4、F/M

低負荷情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。

低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水曝氣池中;低負荷容易引發絲狀菌污泥膨脹，高負荷容易引發污泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一直處于低負荷運行狀態易造成絲狀菌大量增殖。

Li等人對膜生物反應器內污泥負荷參數的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發污泥膨脹;Pan和Su等人將污水通過好氧選擇器進入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控制了污泥膨脹;而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用，有效解決了污泥膨脹。

高有機負荷下，反應器內底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑制了絲狀菌的生長。

但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條件下增殖受到抑制，而絲狀菌由于其具有更大的比表面積，即使在低溶氧的條件下也能獲得氧，其增殖速率明顯高于菌膠團，發生高負荷低DO下的污泥膨脹;低負荷下由于長時間缺少足夠的營養物質，菌膠團生長受到抑制，而絲狀菌具有較大的比表面積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營養的表面積。

由于研究者的研究背景和研究條件不盡相同，研究結果也很不一致尤其是關于有機負荷與污泥膨脹關系的說法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起污泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高低負荷下都可能發生污泥膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即使對于推流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的濃度梯度，但在高負荷下也會發生污泥膨脹。

水世界社區，讓水處理更簡單！http://bbs.chinacitywater.org