滇清环境|污泥膨胀的2种类型7种成因和9种控制方法

环保水处理
2024-07-06

活性污泥法的关键技术是活性污泥沉降性能的好坏，它直接影响了出水水质，而污泥膨胀是恶化处理水质的重要原因。其表观现象是活性污泥絮凝体的结构与正常絮凝体相比要松散一些，体积膨胀，含水率上升，不利于污泥底物对污水中营养物质的吸收降解，并且影响后续工序的沉淀效果。

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        一般从以下三个方面定义污泥膨胀：沉降性能差，区域沉降速度小；污泥松散，不密实，污泥指数较大；由丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大于1×104 m/g。
一、污泥膨胀类型
1、非丝状菌膨胀
        非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转化为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重。
2、非丝状菌膨胀
        丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。而丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。
二. 丝状菌污泥膨胀的原因
（1）原水中营养物质含量不足。
        活性污泥法处理污（废）水的过程，就是污泥中的微生物种群不断地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同时，将污染物加以降解的过程。随反应的进行需要多种营养物质保证其正常的新陈代谢活动，并维持生物的动态平衡和活动。若微生物的食物不足，会使低营养型微生物丝硫细菌、贝氏硫细菌过度繁殖，在与菌胶团细菌的竞争中占优。
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（2）原水中碳水化合物和可溶性物质含量高。
        丝状菌与其它菌种相比有其自身的一些特点，它对高分子物质的水解能力弱，较难吸收不溶性物质。所以，当废水中含有较多量的可溶性有机物时，有利于底物中丝状菌的繁殖。此外，废水中含过多量的糖类碳水化合物时，诸如球衣菌属的丝状菌能直接将葡萄糖、乳糖等糖类物质作为能源加以吸收利用，同时分泌出高粘性物质覆盖在菌胶团细菌表面，从而大大提高了污泥的水结合率。
（3）硫化物含量高
        正常的活性污泥中硫代谢丝状菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（这种情况多存在于工业废水中），容易引起诸如硫化菌、021N型菌、贝氏硫化菌等硫代谢丝状菌的过量增殖，致使引发污泥膨胀。
（4）进水波动
        进水波动是指进入活性污泥反应器的原水在流量以及有机物浓度、种类方面的改变。如果曝气池中有机物浓度突然增加，就会因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此时丝状菌在争夺氧中占优，大量繁殖，引起污泥膨胀。
（5）温度
        反应器底物中每种细菌都有自己的最适宜生长温度，在最适宜生长温度下，其繁殖旺盛，竞争力强。如果温度较低，污水中微生物代谢速度较慢，会积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值增高，从而可能会引起污泥膨胀。温度对丝状菌的影响也是很普遍的，丝状菌膨胀对温度具有敏感性，在其它条件等同的情况下，10℃时产生严重的污泥膨胀现象；将反应器温度提高到22℃，不再产生污泥膨胀。这也是大多数活性污泥在冬季时会产生污泥膨胀或者污泥膨胀更加严重的原因之一。
（6）溶解氧
        溶解氧作为构成活性污泥混合液三要素（气、水、泥）之一，是许多生物降解反应的必要条件。菌胶团细菌和浮游球衣菌等丝状菌对溶解氧需要量差别比较大，菌胶团细菌是好氧菌，而绝大多数丝状菌是适应性强的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌胶团菌的生长受到抑制，而丝状菌仍能正常利用有机物，在竞争中占优。
（7）pH值
        pH值较低，会导致丝状真菌的繁殖而引起污泥膨胀。活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5~8.5；pH值低于6.5时利于真菌生长繁殖；pH值低至4.5时，真菌将完全占优，活性污泥絮体遭到破坏，所处理的水质恶化。
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三、丝状菌引起污泥膨胀的控制方法
1、应急措施
　　临时应急主要方法是投加药物增强污泥沉降性能或是直接杀死丝状菌。投加铁盐铝盐等混凝剂可以直接提高污泥的压密性保证沉淀出水。另外，投加一些化学药剂，如氯气，加在回流污泥中也可以达到消除污泥膨胀现象。投加过氧化氢和臭氧也可以起到破坏丝状菌的效果。
　　采用这种方法一般能较快降低SVI值，但这些方法并没有从根本上控制丝状菌的繁殖，一旦停止加药，污泥膨胀现象可以又会卷土重来。而且投药有可能破坏生化系统的微生物生长环境，导致处理效果降低，所以，这种办法只能做为临时应急时用。
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        应急措施主要包括如下几种：
（1）投加Cl2或漂白粉
        控制污泥膨胀采用的传统氧化剂是Cl2。具有氧化能力的Cl2、HOCl和次氯酸根渗入细胞后，能破坏菌体内的酶系统，导致细胞死亡。绝大程度上说的丝状菌都可通过加氯气加以控制。一般投加在回流污泥中，加氯点的Cl2、浓度应控制在小于35 mg/L，加氯量最适宜控制在10~20 mg/L·d，投加量过大反而会杀死菌胶团菌，造成絮体解体。当SVI值逐渐降低、膨胀不断缓解时，应逐渐减少投药量。
（2）投加H2O2
        双氧水在控制污泥丝状菌膨胀中的应用也相当广泛。控制丝状菌的最少投量是0.1 g/kg·d（H2O2/MLSS）时，将会破坏脱磷作用，投加一段时间后（大概10天）脱磷作用会慢慢恢复。H2O2的毒性对脱氮作用只有少量的影响，在检测中没有发现氨、氮和硝酸盐氮有明显变化。
（3）投加臭氧
        投加臭氧也可以控制丝状菌引起的污泥膨胀，臭氧还能有效地改善硝化作用和提高难降解有机物的去除率，臭氧的投加量在4g/kg·d（H2O2/MLSS）左右，一般投加在好氧区。
（4）投加凝聚剂
        投加合成的有机聚合物、铁盐、铝盐等混凝剂均可以通过其凝聚作用来提高污泥的压密性增加污泥的比重；投加高岭土、碳酸钙、氢氧化钙等也可以通过提高污泥的压密性来改善污泥的沉降性能。实践证明，不设初沉池的污水厂，其SVI值都比较低，所以设有初沉池的污水厂发生污泥膨胀时，将部分污水直接送到曝气池也是一种控制污泥膨胀的方法。
2、改善生化环境
　　污水厂发生污泥膨胀的时候，一般无法从工艺流程、池型和曝气方式的改变来解决，只能在正在运行的流程基础上通过改变生化池内的微生物生长环境来抑制或消除丝状菌的过度繁殖。在不同的工艺和水质的情况下，很难有一个放之四海而皆准的解决方案。但生化工艺常遇见的几种应该注意的问题必须加以注意。

3、污水性质的控制
　　首先应该检查和调整pH值，当pH值低于5以下时，不仅对污泥膨胀会有利，而且对正常的生化反应也会有一定的危害，所以当pH值偏低时应及时调整。另外在北方寒冷地区一定应注意冬季时的水温，若水温偏低应加热，因为低温也会导致污泥膨胀的发生。采用鼓风曝气能有效的在冬季较高的水温。
　　当污水中营养成份不足或失衡时，应补充投加。N、P含量应控制在BOD：N：P=100：5：1左右。
　　若污水处理生化系统前已有消化现象的发生，产生的低分子有机酸将有利于丝状菌的生长，这时可以对废水在调节池内预曝气来加以改善。一般采用空气扩散器向3-5米有效水深的调节池曝气，供气量可以控制在0.5-1.0m3/废水米3·小时。它能使调节池的废水保持新鲜，并有效防止由于厌氧所会带来的臭气。
　　保持池内足够的溶解氧对于高负荷的生化系统特别重要，3)一般至少应控制DO>2毫克/L。


4、沉淀池内的污泥应及时排出

　　防止其发生厌氧现象。若发生厌氧现象，产生的各种气体吸附在污泥上，也会使污泥上浮，沉降性能变差。而且发生厌氧的污泥回流也会引发丝状菌的大量繁殖。这种情况时除排泥和清除沉淀池内的死角，并缩短污泥在池内的停留时间外。还应提高曝气池DO值。使出入沉淀池的水保持较的溶解氧。
5、回流污泥
        此法主要应用在脱氮除磷工艺中，将二沉池排出的回流污泥排入一单独设置的曝气池内进行曝气，将微生物体内贮存物质氧化，从而使菌胶团细菌具有最大吸附和贮存能力，使污泥得到充分再生并恢复活性，所以可以在与丝状菌的竞争中获得优势，抑制丝状菌的过量繁殖。
        当污泥膨胀发生时，采用上述方法能较快地降低SVI值，但是没有从根本上控制住丝状菌的繁殖。一旦停止加药，污泥膨胀可能又会出现。加药改变了微生物的生长环境，无疑会对污水处理厂的稳定运行产生负面影响，因此只能作为临时应急只用。
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6、其他控制方法
　　在污泥粘性膨胀最严重的情况下（用容器装一些污泥，无论用什么方法污泥始终粘附在容器的表面），可考虑适当排掉一些膨胀的污泥，再重新取一些新泥，以减少多糖类物质对污泥的覆盖；同时增加水力停留时间，使没有被完全氧化的有机物有足够的时间被消耗掉。
　　由于原水中洗涤剂含量很高，加之曝气强度较大，经常出现白色、粘稠的泡沫，并且越积越多，当污泥发生膨胀时，危害较大。除投加消泡剂以外，采取水力消泡的方法。在反应池上方安装喷头，用MBR反应器的出水对反应池上部进行喷淋，以控制膨胀污泥和泡沫对反应器的危害，会取得较好效果。


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