活性污泥膨脹及其誘因

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摘  要：活性污泥膨脹現(xiàn)象是活性污泥及其演變工藝中的通病。介紹了該現(xiàn)象的特點(diǎn)及分類，并從溫度、營(yíng)養(yǎng)比例、污泥負(fù)荷、DO值、pH值、早期消化等角度進(jìn)行分析，得出進(jìn)水水質(zhì)、運(yùn)行條件不同，產(chǎn)生污泥膨脹的原因各異的結(jié)論。

關(guān)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(fā)明，由于其經(jīng)濟(jì)、可靠的優(yōu)勢(shì)而得到廣泛應(yīng)用，并隨著實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)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(wú)論是哪種改進(jìn)的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象，并且活性污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)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(zhì)。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(gè)等級(jí)，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(shù)（SVI）來(lái)描述，良好的活性污泥的SVI值小于100ml/g。 活性污泥發(fā)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?；钚晕勰嗯蛎洺囊韵聨讉€(gè)方面判定：①絲狀菌引起的污泥膨脹中，絲狀菌總長(zhǎng)度大于lx104m／g等；② 污泥松散，污泥體積指數(shù)較大，一般認(rèn)為SVI值超過(guò)200則標(biāo)志已產(chǎn)生污泥膨脹；③沉降性能差，區(qū)域沉降速度小。 1.1活性污泥膨脹特點(diǎn) 膨脹污泥有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一、發(fā)生幾率高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，，在美國(guó)60％ ，德國(guó)50％ ，意大利50％的污水廠存在污泥膨脹問(wèn)題。我國(guó)的絕大多數(shù)活性污泥法工藝的污水廠，也不同程度地存在污泥膨脹現(xiàn)象；二是普遍性強(qiáng)。污泥膨脹現(xiàn)象活性污泥及其演變而來(lái)的各種工藝中都存在；三是危害嚴(yán)重。發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象后能夠造成污泥流失、出水懸浮物(SS)超標(biāo)，最終導(dǎo)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(tuán)細(xì)菌體內(nèi)大量積累高粘性多糖類物質(zhì)而引起的非絲狀菌性膨脹。近年來(lái)又有人發(fā)現(xiàn)枯草桿菌和大腸桿菌也能引起污泥膨脹現(xiàn)象。 1.2.1 絲狀菌性膨脹 絲狀菌引起污泥膨脹是在污泥膨脹誘因誘發(fā)下導(dǎo)致絲狀菌在同菌膠團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)中能夠強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)造成。目前可辨識(shí)的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型：第一類是長(zhǎng)絲狀菌從絮體中伸出，將各個(gè)絮體連接，形成絲狀菌和絮體網(wǎng)；第二類是具有更開放(或擴(kuò)散)的結(jié)構(gòu)，由細(xì)菌沿絲狀菌凝聚，形成細(xì)長(zhǎng)的絮體。在解釋絲狀污泥膨脹現(xiàn)象上，有多種解釋方法：①、(A／V)假說(shuō)。當(dāng)混合液中基質(zhì)受到限制或控制時(shí)，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強(qiáng)于菌膠團(tuán)，因而菌膠團(tuán)受到抑制，絲狀菌能夠大量繁殖，占據(jù)主導(dǎo)地位，最終導(dǎo)致污泥膨脹；②、選擇性理論。該理論以微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類微生物具有不同的最大生長(zhǎng)速率和飽和常數(shù)分析絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)情況。絲狀菌具有低的最大生長(zhǎng)速率和飽和常數(shù)，在低基質(zhì)濃度、DO值時(shí)具有較高的生長(zhǎng)速率，而菌膠團(tuán)則剛好相反。③、饑餓假說(shuō)。該假說(shuō)將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團(tuán)細(xì)菌，第二類是具有高基質(zhì)親和力但生長(zhǎng)緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對(duì)溶解氧有高親和力、對(duì)饑餓高度敏感的快速生長(zhǎng)的絲狀菌，在低基質(zhì)濃度下，基質(zhì)濃度小于某值時(shí)，第二類微生物將占優(yōu)勢(shì)；當(dāng)基質(zhì)濃度大于該值時(shí)，只要溶解氧的傳遞不是限制因素，第一類微生物將占優(yōu)勢(shì)；在高基質(zhì)低溶解氧情況下，第三類微生物將占優(yōu)勢(shì)；④、Chudoba于1985年提出了積累／再生(AC／RG)假說(shuō)。在高負(fù)荷條件下，菌膠團(tuán)微生物累積有機(jī)基質(zhì)的能力強(qiáng)，絲狀菌較差。但此時(shí)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(huán)較快，生長(zhǎng)較快，形成污泥膨脹。 1.2.2 非絲狀菌性膨脹 非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。由于污泥負(fù)荷高，微生物能夠吸附大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但由于溫度低，微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝速度慢，造成大量的高粘性多糖類物質(zhì)在微生物表面積貯，同時(shí)由于多糖類物質(zhì)具有強(qiáng)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。 1.2.3 其它菌種因素 今年來(lái)，有人發(fā)現(xiàn)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(shí)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(zhǎng)的某特定階段能夠形成鏈條狀形態(tài)所致。 3.污泥膨脹的影響因素 3.1溫度  每種細(xì)菌都有其適宜生長(zhǎng)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(zhǎng)。試驗(yàn)表明10℃時(shí)容易導(dǎo)致絲狀菌性污泥膨脹現(xiàn)象，而污水溫度提高到22℃則不再產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。 3.2 營(yíng)養(yǎng)比例 通常認(rèn)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(yíng)養(yǎng)成分不能滿足該比例時(shí)則可能導(dǎo)致污泥膨脹。例如R．E．Sheder等人報(bào)道了在缺N的情況下，由于絲狀菌對(duì)N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有較強(qiáng)的親和力，在該類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度較低的情況下對(duì)其有累積能力，因此不能抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，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(fù)荷 大多數(shù)人們認(rèn)為低負(fù)荷容易造成污泥膨脹。因?yàn)樵诘拓?fù)荷情況下，菌膠團(tuán)細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收受到限制，而絲狀菌比菌膠團(tuán)細(xì)菌有更大的比表面積，在低負(fù)荷下具有更強(qiáng)的捕食能力。但也有人認(rèn)為只有污泥負(fù)荷在某個(gè)范圍內(nèi)才不易引起污泥膨脹現(xiàn)象。Pipes通過(guò)對(duì)多個(gè)污水處理廠調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)污泥負(fù)荷在0.25～0.45kg（BOD5）／kg（MLSS）.d范圍內(nèi)才不易引發(fā)污泥膨脹，低于或高于這個(gè)范國(guó)都可能導(dǎo)致污泥膨脹。 3.4溶解氧值 溶解氧值(DO)也是導(dǎo)致污泥膨脹的因素。大多數(shù)認(rèn)為溶解氧濃度低時(shí)由于絲狀菌比菌膠團(tuán)細(xì)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(tuán)細(xì)菌有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)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(tuán)的適宜pH值范圍是6.5-8.5【8】，當(dāng)pH值低于6.0時(shí)，其生長(zhǎng)受到抑制，而在該pH范圍內(nèi)有利于真菌的繁殖，當(dāng)降低到4.5時(shí)真菌則完全占據(jù)優(yōu)勢(shì)，菌膠團(tuán)原生動(dòng)物消失，污泥絮體遭到破壞，最終導(dǎo)致污泥膨脹現(xiàn)象。 3.6 早期消化 污水在進(jìn)入污水處理廠之前在城市污水管道或在預(yù)處理區(qū)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，能夠發(fā)生系列反應(yīng)，生成硫化物等，而當(dāng)污水中硫化物含量較高時(shí)易引起多種等硫絲菌的過(guò)度繁殖，最終導(dǎo)致污泥膨脹。 4.結(jié)語(yǔ) 污泥膨脹是活性污泥法問(wèn)世以來(lái)一直困擾人們的難題。目前人類對(duì)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(zhì)以及運(yùn)行狀況不同，引起活性污泥膨脹現(xiàn)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(xiàn)象的合理解釋。只有結(jié)合本地的實(shí)際情況、處理水質(zhì)、運(yùn)行條件等因素考慮才能作出有針對(duì)性的解釋。