活性污泥膨胀原因与控制

活性污泥膨胀原因与控制河南项城市莲花天安食业有限公司水处理杨俊杰摘要：本文主要论述了活性污泥发生在各种运行条件下发生污泥膨胀，主要叙述了由丝 状菌引发污泥膨胀的原因和控制方法。关键词：丝状菌型污泥膨胀、非丝状菌型污泥膨胀、污泥膨胀控制、丝状菌、活性污泥 法用活性污泥工艺处理废水可得到良好的出水水质，各种有关活性污泥工艺的设计得到不 断的发展与完善，运行管理经验也得到了不断丰富。但活性污泥膨胀是始终困扰着水处理技 术人员的重大难题。由于活性污泥膨胀发生后，严重影响水处理系统的出水水质，所以，掌 握污泥发生膨胀的机理以及控制污泥膨胀是对活性污泥法废水处理是非常重要的。人们对活 性污泥发生膨胀的原因并不是很统一，一般情况下认为是由丝状菌引起的活性污泥膨胀和非 丝状菌引起的活性污泥膨胀（亲水性活性污泥膨胀）。1、丝状菌引起的活性污泥膨胀特点及原因活性污泥生长分散，质量变得很轻，沉淀压缩性能差，在二次沉淀池污泥界面很高，极 易引起大量污泥流失，出水水质浑浊，并引起曝气池内MLSS降低；活性污泥指标SV30 增大，SVI也会比正常运行情况下高出很多（SVI值并不是固定不变的，不一样的废水的 SVI值是不一样的，即使同样的废水因处理方式的不同或运行条件的不同也会有不同的 值）。活性污泥在二次沉淀表现为难以进行固液分离，回流污泥浓度降低，无法维持废水生 物处理的正常运行。污泥膨胀是活性污泥法处理系统较严重的异常现象之一，直接影响出水 水质，最终导致整个水处理系统不能正常运行。（1）、由丝状菌引起的活性污泥膨胀及对丝状菌的鉴别丝状微生物是一大类菌体细胞相连而形成丝状的微生物的统称，其包括丝状细菌、丝状 真菌、丝状藻类（蓝细菌）等。丝状微生物特别是丝状细菌之所以引起人们的高度重视，是 由于它们同菌胶团细菌一起，构成了活性污泥絮体的主要成分，并具有很强的氧化分解有机 物的能力，当它们超过菌胶团细菌而占优势生长时，互相连接的菌丝体形成框架结构，支撑 污泥絮凝体，严重影响絮体的沉降性能，造成污泥膨胀。对活性污泥镜检时，会观察到大量 的丝状菌体伸出菌胶团外。由丝状细菌引起活性污泥膨胀的原因有两种：（1）、活性污泥中的丝状细菌的繁殖速度比形成污泥絮块的细菌繁殖速度快，使丝状细 菌在菌胶团中占优势。造成丝状细菌增长过快的条件有许多种，所以形成这情况的因素有多 种。如系统给水中碳水化合物含量高的废水，给水中含溶解性有机物较多的废水，N： P营 养不平衡的废水，N含量过高的废水等给水条件，易发生活性污泥膨胀。由于工业废水，特 别是食品工业废水内含有的可溶性有机物较多，废水可生化性较好。丝状细菌水解酶能力较 弱，它可以直接利用蔗糖和葡萄糖等单糖，不能直接利用复杂的基质。由于食品等工业废水 可生化性较高，更易于微生物分解，相比较而言，在曝气池内也就更容易残留较多的可溶性 有机物。这些残留有机物易被丝状细菌利用，引起丝状菌的快速增长而发生污泥膨胀。所以 用活性污泥法处理废水时，更容易比城市废水发生污泥膨胀。这一点附合Chudoba的选择 性理论，利用这一理论开发了多种行之有效的控制污泥膨胀的水处理工艺，如好氧一一缺氧 工艺等。一些运行条件也可能会引起活性污泥膨胀，比如曝气池池型，低溶解氧，低负荷，曝气 池内PH偏低等。丝状细菌的表面积比菌胶团细菌要大，低溶解氧、低负荷和高负荷条件下， 丝状细菌利用低浓度基质要比菌胶团细菌有优势，很容易使丝状细菌在食物竞争中占优势。 低溶解氧不是指曝气池出口的溶解氧，丝状细菌数量与曝气池从入口处到中部的DO值有 关。但对于其它的运行条件和水质条件引起的活性污泥膨胀，人们对它的认识还不是很统一。 主要是因为不同的废水会有不同的优势菌，即使相的废水，由于运转条件或处理构筑物不同 也会产生不同的优势菌。(2)在给水中就含有丝状细菌，当丝状细菌进入曝气池后，迅速生长繁殖，发生污泥 膨胀。在水渠、味精浓缩液贮池等多是这种现象的起源地。由这种原因引起的污泥膨胀，仅 仅改变曝气池的运行条件是不能抑制丝状细菌的增加的。(4) 由真菌引起的活性污泥膨胀由真菌引起的活性污泥膨胀在废水处理中并不是很多，它不是污泥膨胀的主要类型。真 菌型膨胀的原因比较单一，一般情况下和进水水质有关。它常常出现于低PH的废水中。在 活性污泥膨胀中不占主要地位。(5) 几种主要丝状菌的鉴别丝状细菌的鉴别依据，1、是否存在衣鞘；具鞘的丝状细胞体外有圆柱形的管状结构， 在染色片中往往可明显地看到鞘。2、滑行运动，只有少数滑行细菌能作曲线滑行运动，其 游离于活性污泥絮粒之间。3、真分支或假分支，丝状菌的分支有真假之分，细胞是分支的， 称为真分支。有时细菌的鞘有损伤，外侧形成开口，在开口附近的细胞则进一小生长而形成 分支，这即是假分支；4、丝状体的长短、形状和性质；5、细胞的直径、长短和形状，用目 微尽度量；6、有无内含物如PHB(聚8羟基丁酸酯)、硫粒(进水中可溶性有机物增加， 溶解的硫化物增加的原因)和异染粒(异染粒是以无机偏磷酸盐聚合物为主要成分的一种无 机磷的贮备物等，其功能是贮藏磷元素和能量，并可降低渗透压)等；7、细胞的形状，可 分成球状、杆状、圆盘状或椭圆状。有时丝体外壁无缩缢(突然变狭的，沿长度在一定间距 收缩，似线缚紧重变狭)，这类细胞也可称为方形或长方形细胞。8、丝体的形状，一般情况 下分为笔直丝体、弯曲丝体和扭曲或卷曲的丝体。主要介绍在活性污泥在经常见到的与污泥 膨胀有密切关系的丝状细菌。a、浮游球衣属细菌(Sphaerotilus natans)，单生菌体呈杆状，长1.52.0 rm，亚极 生一束鞭毛，游离存在时能活跃运动。裹在衣鞘内时缩缢清晰可见，含PHB颗粒，常可见 假分支，鞘上有时有附着生长物，革兰氏染色阴性，硫粒试验阳性，但硫粒较小。丝体长 5001000 rm，不运动，丝体常穿插缠绕于活性污泥团块中，成为活性污泥的网架。鞘内 的单菌体可从衣鞘中游出，留于空鞘或缺位。游出的单菌体在条件合适时又形成新的丝状体。 球衣细菌具有较强的分解氧化有机物的能力，但在活性污泥法废水处理系统中，有时会因球 衣细菌丝状体的大量增殖而使污泥比重减轻，体积增大，污泥疏松、沉降因难，发生生产上 常见的污泥膨胀现象。b、纤发菌(Leptothrix)与球衣细菌十分相似，都具有衣鞘，同属 具鞘细菌类。但它们的生境条件、鞭毛着生位置，菌体直径，对一些元素的氧化能力等多方 面均有明显不同。c、贝氏硫细菌(Beggiatoa)为圆柱形细胞紧密排列而成的无色的丝状 体，看不到细胞间隔，丝体短，长度小于200 rm，宽度均匀，无鞘，各条丝体分散，不相 连结，不固着在基质上。能自主滑行运动，滑行时菌丝体可以扭曲，在活性污泥絮状体结构 中穿插、匐行。凡运动活泼、方向多变者，是生长旺盛的丝体。当环境中溶解氧不足且水体 含硫化物浓度较高时，可见菌体内有明显的硫粒积累；当水中的溶解氧浓度增加时，硫粒会 自然消失。d、发硫细菌(Thiothrix )丝状体基部分化为吸盘，可固着于物体生长。细菌 细胞排列成链，外包有薄的衣鞘，因鞘薄而紧裹于菌体外，一般难以检出，用电镜观察则清 晰可见。2、非丝状菌活性污泥膨胀非丝状菌活性污泥膨胀又叫亲水性活性污泥膨胀。主要发生水处理系统低溶解氧和高负 荷运行时，进入系统大量的有机质，由于运行条件等因素使菌胶团细菌来不及分解，形成了 带有粘性的高糖有机物的积累。这种粘性高糖的积累使活性污泥表面吸附大量的结合水，造 成了泥水分离困难，SVI值升高，在二次沉淀池同样表现活性污泥不沉淀。此种情况和丝 状菌型污泥膨胀不同之处是上清液较清澈，活性污泥去除有机物的机还较高2、丝状菌类型的活性污泥膨胀控制当活性污泥发生膨胀时，早期的一些处理方法主要是通过投加药剂来控制丝状菌的生长 和改变丝状菌存在状态。第一类方法是通过增加絮体的比重方法，增加絮体的沉淀速度，如 混凝剂聚丙烯酰胺等方法，另外一些如投加硅藻土、粘土、厌氧污泥也可增加絮体比重，改 善污泥沉降性能。第二类方法是投一些化学药剂杀死丝状菌，理论根据是利用了丝状菌的A /V假说，其对菌胶团内部细菌很少伤害。常用的化学药剂主要是氯的化合物（次氯酸钠、 漂白粉等）、硝酸氮等。这种方法应慎重运用，处理不好，可能会发生严重系统问题。在运行管理控制中尽量避免给丝状菌提供合适的生长条件，比如系统长时间低PH运 行，在曝气池初段保持高溶解氧运行等。还可在增加生物选择器，在曝气池中制造微生态环 境，使其有利于菌胶团细菌生长，应用生物竞争的机制来抑制丝状菌的过渡增殖，从而控制 活性污泥膨胀。