污泥膨脹原因和解決辦法

1、污泥膨脹原因和解決辦法廢水生物處理是利用有關(guān)微生物的代謝過程 ,是對廢水中有機(jī)物進(jìn)行降解或 轉(zhuǎn)化的過程。 微生物在降解有機(jī)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(tuán)細(xì)菌體內(nèi)大量累積高粘性物質(zhì)（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(jù) 絲狀微生物對環(huán)境條件和基質(zhì)種類要求的不同而劃分為五類類型： （ 1）低基質(zhì)濃 度型；（2）低溶解氧濃度型；（3）營養(yǎng)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

2、90%以上。發(fā)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。污泥膨脹相關(guān)理論：（ 1） A/V 假說：當(dāng)混合液中基質(zhì)收到限制或控制時，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，絲狀菌大量繁殖；（ 2）動力選擇性理論： 以微生物生長動力學(xué)為基礎(chǔ)， 根據(jù)不同種類微生物具 有不同的最大比生長速率和飽和常數(shù)，分析絲狀菌與菌膠團(tuán)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(tuán)細(xì)菌，第二 類是具有高基質(zhì)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

3、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(fēng)度的狀態(tài)下，非絲狀菌具有貯存底物的能力， 而被貯存物質(zhì)在底物匱乏時能夠被代謝產(chǎn)生能量或合成蛋白質(zhì)。 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(jī)理；（ 5）氮氧化氮假說： CASEY 提出低負(fù)荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說， 如果缺氧區(qū)的反硝化不充分，導(dǎo)致好氧區(qū)存在亞硝酸氮，那中間產(chǎn)物NO、N2O就會抑制菌膠團(tuán)的好氧細(xì)胞色素， 進(jìn)而抑制其好氧情況下的基質(zhì)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(nèi)積累 NO 和 N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑制，因而更具

4、競爭優(yōu)勢。亞硝酸與 SVI有一定 的正相關(guān)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10卩m以內(nèi)，污泥較為細(xì)碎。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(fā)現(xiàn)10C容易導(dǎo)致絲狀菌性污泥膨脹， 而污水溫度提高到22C則不容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象；2、pH活性污泥微生物適宜 pH 范圍為 6.58.5，pH 小于 6 時，菌膠團(tuán)活性減弱， 生長受到抑制， 但絲狀菌能大量繁殖， 取代菌膠團(tuán)成為優(yōu)勢種群， 污泥的沉降性 能明顯變差并發(fā)生污泥膨脹。 pH 值低于 4.5時，真菌完全占優(yōu)勢。3、DO低 DO 是引起絲狀菌污泥膨脹的主要原因之一，

5、若 DO 成為限制因子， 菌膠 團(tuán)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(jìn)行生長繁殖， 在競爭中處于優(yōu)勢地位。具有低 Ks 的絲狀菌在低基質(zhì)濃度下，具有比菌膠團(tuán)高 的比生長速率， 這可以解釋基質(zhì)限制、 溶解氧限制和營養(yǎng)物質(zhì)限制引起的污泥膨 脹現(xiàn)象。只要溶解氧成為限制，任何負(fù)荷下都會發(fā)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(fù)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(qiáng)的親和力，優(yōu)先利用碳源，造成競爭優(yōu)勢。低 F/M 經(jīng)常出現(xiàn)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(jìn)水曝氣池中；低

6、負(fù)荷 容易引發(fā)絲狀菌污泥膨脹， 高負(fù)荷容易引發(fā)污泥粘性膨脹。 負(fù)荷分布不均， 好氧 區(qū)一直處于低負(fù)荷運行狀態(tài)易造成絲狀菌大量增殖。 Li 等人對膜生物反應(yīng)器內(nèi) 污泥負(fù)荷參數(shù)的影響研究表明，當(dāng) F/M<0.2kg/kg.d 時，容易引發(fā)污泥膨脹； Pan 和 Su 等人將污水通過好氧選擇器進(jìn)入膜生物反應(yīng)器，將 F/M 調(diào)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(qiáng) 反硝化除磷作用，有效解決了污泥膨脹。高有機(jī)負(fù)荷下， 反應(yīng)器內(nèi)底物充裕， 在這種情況中菌膠團(tuán)比絲狀菌具有更強(qiáng) 的吸附與存貯營養(yǎng)物質(zhì)的能力， 能夠充分利用高

7、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(tuán)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(tuán)， 發(fā)生高負(fù)荷低 DO 下的污泥膨脹；低負(fù)荷下由于長時間缺少足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，菌膠團(tuán)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(tuán)中伸展出來以增加其攝 取營養(yǎng)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(jié)果也很不一致尤其是關(guān) 于有機(jī)負(fù)荷與污泥膨脹關(guān)系的說法也比較混亂。 高低有機(jī)負(fù)荷都可能引起污泥膨 脹，F(xiàn)ord和Eck

8、enfeilder等人發(fā)現(xiàn)高低負(fù)荷下都可能發(fā)生污泥膨脹，Palm等人認(rèn) 為根據(jù)負(fù)荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發(fā)生膨脹，Chudoba等人認(rèn)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(fù)荷下也會 發(fā)生污泥膨脹。5、N、P 營養(yǎng)物質(zhì)通常認(rèn)為污水中B0D5 : N:P=100:5:1為微生物的適宜比例。N、P含量不均 衡的廢水，會引發(fā)絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發(fā)現(xiàn)在缺 N 的 情況下，由于絲狀菌具有巨大的比表面積，低 Ks，其對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較 強(qiáng)的親和力，優(yōu)先利用營養(yǎng)物質(zhì)，造成競爭優(yōu)勢；非絲狀菌污泥膨脹:B0D5/N為 100:3 時，菌膠團(tuán)未能有

9、充分的 N 完成代謝， 于是把有機(jī)物以高親水性的多糖 胞外聚合物（EPS）的形式貯存在胞外。因此要降低進(jìn)水 C/N比。6、微量元素完全混合活性污泥法會助長絲狀菌的過量生長， 這可用痕量金屬缺乏癥理論 分析。由于絲狀菌具有比菌膠團(tuán)更大的比表面積， 其在痕量金屬含量不足時比后 者具有更大的對痕量金屬的吸附能力，從而抑制了菌膠團(tuán)的生長。7、有毒物質(zhì)當(dāng)有毒工業(yè)廢水進(jìn)入污水廠時，活性污泥中的微生物要出現(xiàn)中毒現(xiàn)象， Novak 在對非絲狀菌膨脹的研究中發(fā)現(xiàn)， 菌膠團(tuán)吸收污水中的有毒物質(zhì)后， 粘性 物質(zhì)分泌減少，生理活動出現(xiàn)異常，可能引起污泥膨脹。污泥膨脹解決辦法:1 、應(yīng)急措施:（ 1 ）增加絮凝劑，如投

10、加硅藻土、粘土、厭氧污泥、金屬鹽 類、混凝劑，如投加鐵鹽（氯化亞鐵 550 mg/L ）、鋁鹽（礬土 10100 mg/L） 。（ 2）采用消毒氧化劑，如采用回流污泥加氯措施，投加量一般為210kgCl2/1000kg干污泥，既可控制曝氣池污泥膨脹也可對二級處理出水消毒，同時使 控制污泥膨脹所需要的加氯量最少。銅離子濃度在 0.75mg/L 時或食鹽濃度為 4g/L 時對抑制絲狀菌污泥膨脹效果良好。但是此法治標(biāo)不治本。2、改變工藝（1）設(shè)置選擇器，選擇器是曝氣池之前或前段設(shè)定的高有機(jī)負(fù)荷區(qū)（接觸 區(qū)），為菌膠團(tuán)細(xì)菌提供高濃度的可吸收的溶解底物， 以提高其攝取和貯存能力， 使其在與絲狀菌的競爭中

11、處于優(yōu)勢。（ 2）此外改變反應(yīng)器形式，如將完全混合曝氣池改為推流式曝氣池，連續(xù) 進(jìn)水改為間歇進(jìn)水。 絲狀菌幾乎都不能在完全無分子氧的環(huán)境中吸收底物， 這使 得通過脫氮和除磷過程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以 A/0 和 A/A/0 系統(tǒng) 能有效控制絲狀菌污泥膨脹。 在 A2/0 工藝中，厭氧、缺氧區(qū)不利于絲狀菌增殖， 如果在好氧段能旁流一部分進(jìn)水提供碳源， 則絲狀菌在整個系統(tǒng)中都處于不利狀 況。（3）工藝運行調(diào)控:由于污水腐化產(chǎn)生的膨脹，可以對消化污水預(yù)曝氣， 沉淀池中污泥應(yīng)及時刮除； N、 P 缺乏的污水，可及時投加尿素、銨鹽、化肥或 與生活污水混合，使 B0D5:N:P=100:5:1

12、左右；缺氮時可從污泥消化池往曝氣池 投加高含氮污泥上清液；低溶解氧可以增加供氧，采用表面轉(zhuǎn)刷曝氣的氧化溝， 欲提高DO,可通過提高出水堰的高度，以提高轉(zhuǎn)刷的吃水深度的方法，強(qiáng)化轉(zhuǎn) 刷的曝氣能力；低負(fù)荷導(dǎo)致的污泥膨脹，可以適當(dāng)提高 F/M ；高負(fù)荷污泥膨脹， 可射流曝氣剪切絲狀菌， 射流高的傳質(zhì)效率提供充足的溶解氧。 增加水力剪切力： 通過曝氣時產(chǎn)生的強(qiáng)水力剪切作用使蓬松污泥自聚、 密實，同時使絮團(tuán)表面不穩(wěn) 定的絲狀菌脫落。（4）在完全混合曝氣池中負(fù)荷 0.10.5 kgBOD5/（kgMLSSd） 都發(fā)生膨脹，而推流式中污泥負(fù)荷大于 0.5 kgBOD5/（kgMLSSd） 才發(fā)生膨脹，而間歇

13、式反應(yīng)器內(nèi) 沒有發(fā)現(xiàn)膨脹現(xiàn)象；變化的水力負(fù)荷造成 SVI 上升，具體分析為高負(fù)荷、低溶 解氧刺激了絲狀菌的生長， 且絲狀菌生長的不可逆性， 造成污泥膨脹， 特別是當(dāng) 有機(jī)物濃度劇增時極易引起污泥膨脹；污泥有機(jī)負(fù)荷為0.5kg/kgd,并且DO在2mg/L 時，可以有效的控制絲狀菌的生長。（5）低負(fù)荷引起污泥膨脹的恢復(fù)：加大污泥負(fù)荷，利用在高底物濃度的環(huán) 境條件下， 菌膠團(tuán)的貯存能力與最大比生長速率均比絲狀菌的高這一特點， 在反 應(yīng)器中創(chuàng)造出有利于菌膠團(tuán)生長繁殖的生態(tài)環(huán)境， 使其取代絲狀菌逐漸成為污泥 中的優(yōu)勢菌種，從而使發(fā)生膨脹的污泥逐漸恢復(fù)正常。（6）增大污泥回流量有利于提高菌膠團(tuán)細(xì)菌攝取有

14、機(jī)物的能力并且增大與 絲狀菌的競爭力度，抑制絲狀菌的膨脹。絲狀菌的生長速率小于非絲狀菌，長SRT有利于絲狀菌的生長，因而增加排泥量，可以有效排除池內(nèi)過多絲狀菌。并 且長泥齡情況下，發(fā)生污泥老化，老化的污泥活性不夠，競爭不過絲狀菌，會使 絲狀菌在競爭中處于優(yōu)勢地位。3、污泥膨脹自然消除的原因：污泥膨脹導(dǎo)致污泥的大量流失，使 MLSS 濃 度降低，其結(jié)果是在其它條件不變時，有機(jī)負(fù)荷提高， DO 上升， OUR 減小，這 都有利于抑制絲狀菌的增殖。其他污泥膨脹原因：1、一般認(rèn)為懸浮固體少而溶解性和易降解的有機(jī)物較多，特別是含低分子 量的烴類、糖類和有機(jī)酸等容易發(fā)生絲狀菌膨脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙 廢水；絲狀菌對高分子物質(zhì)的水解能力弱， 較難吸收不溶性物質(zhì)， 對低分子有機(jī) 物可直接作為能源加以利用，最有代表性的絲狀菌是球衣菌屬，它能將葡萄糖、 蔗糖、乳糖等糖類物質(zhì)直接利用， 當(dāng)廢水中含有可溶性有機(jī)物多時， 易誘發(fā)絲狀 菌膨脹，而不溶性有機(jī)物作為去除對象的廢水則不易產(chǎn)生污泥膨脹。Van等發(fā)現(xiàn)葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可溶性有機(jī)物容易引起污泥膨脹， 而大分子淀粉不易 引起污泥膨脹；2、腐化的污水， 還有大量硫化氫的污水， 污水在下水