活性污泥膨脹問題在實際污水處理工程中經(jīng)常遇到。人們對其成因也作了相當(dāng)多的研究。在早期的研究中人們對廢水水質(zhì)、運行條件和絲狀菌過度生長之間的關(guān)系非常關(guān)注。對于水質(zhì)的影響，大多數(shù)研究者認(rèn)為常常水質(zhì)及負(fù)荷的變化也會導(dǎo)致污泥膨脹。

筆者曾在山東某污水處理廠參與調(diào)試運行，對其調(diào)試運行過程中出現(xiàn)的污泥膨脹問題作了必要的分析，并提出了相應(yīng)的控制對策

1、工程概況
該污水處理廠采用側(cè)溝式一體化氧化溝工藝，其工藝流程如圖1： 

 
工程一期設(shè)計規(guī)模25000m3/d，分兩組，每組12500m3/d�？紤]到除磷的要求，在氧化溝前段置厭氧段。設(shè)計總停留時間16h，氧化溝有效容積8500m3，有效水深4.1m，溝寬10.5m。設(shè)計污泥濃度MLSS=4000mg/L，污泥負(fù)荷F/M=0.046kgBOD5/（kgMLVSS.d）。主要設(shè)備包括：曝氣轉(zhuǎn)盤ZP-9-1400，每組4臺，功率37kW；7.5kW水下推動器每組3臺，設(shè)置在主溝；2.2kW水下攪拌器1臺于厭氧區(qū)。設(shè)計采用厭氧、好氧兩區(qū)共壁合建，使整體結(jié)構(gòu)緊湊，又有較好的能量分區(qū)。設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)如下：

2、調(diào)試啟動情況
該廠自2003年3月12日開始調(diào)試運行。前期投加大量糞便污水，并投加活性污泥接種，效果較顯著。到3月20日出現(xiàn)少量活性污泥絮體，一周后MLSS達(dá)1083mg/L，SV30增至10%，進(jìn)水BOD5負(fù)荷在0.22~0.39之間。28日，由于進(jìn)水水量由原先1/4、1/2流量增加至設(shè)計流量以及BOD5大幅變化，使得進(jìn)水負(fù)荷高達(dá)1.02 kgBOD5/（kgMLSS.d），隨后幾天負(fù)荷也居高不下，31日SV30猛增至86%（當(dāng)?shù)毓I(yè)廢水未加控制進(jìn)入）。觀察污泥細(xì)碎、松散、蜂窩狀小而少。鏡檢發(fā)現(xiàn)絲狀菌豐度為d級，鐘蟲數(shù)量500~1200個/ml，活動性差。側(cè)溝出現(xiàn)云浪狀污泥上浮，并隨水流走，跑泥嚴(yán)重。經(jīng)診斷為非絲狀菌污泥膨脹。

3、原因分析

3.1、進(jìn)水水質(zhì)沖擊負(fù)荷
該污水處理廠實際進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計值有較大的偏差。由于當(dāng)時設(shè)計考慮的是處理城市生活污水，而實際進(jìn)水中工業(yè)廢水占了相當(dāng)大的比例，使進(jìn)水水質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜。表2為調(diào)試運行期間實際進(jìn)水水質(zhì)情況。

由上表可看出實際進(jìn)水BOD5及CODcr的均值在設(shè)計值的3倍以上，這使得有機(jī)物消解去除顯得尤為重要。而實際中，BOD5及CODcr變幅波動相當(dāng)大，造成了極大的水質(zhì)沖擊負(fù)荷。圖2為進(jìn)水BOD5和CODcr變化情況。 在調(diào)試過程初期系統(tǒng)受到了極大的沖擊負(fù)荷。下圖為3月24日~3月31日進(jìn)水F/M及相應(yīng)的SV30變化情況。從圖5可以看出，在26日以前系統(tǒng)以中等負(fù)荷0.3~0.5kgBOD5/（kgMLSS.d）運行，SV30呈穩(wěn)定增長趨勢，27日增至20％。28日，F(xiàn)/M猛增至1.02，SV30于29日攀升至80%以上（圖7），SVI至573.3mL/g，并一直居高不下（圖8），呈現(xiàn)嚴(yán)重的污泥膨脹。
 
3.2、營養(yǎng)物
已有研究表明，進(jìn)水中含有大量的溶解性有機(jī)物，使F/M太高，而進(jìn)水中缺乏足夠   的N、P等營養(yǎng)元素，或混合液中的DO不足時，細(xì)菌很快把大量有機(jī)物吸入體內(nèi)，由于缺乏N、P或由于DO不足，又不能在體內(nèi)進(jìn)行正常的分解代謝，細(xì)菌就向體內(nèi)分泌過量的多糖類物質(zhì)，這些物質(zhì)由于含有氫氧基而具有較強(qiáng)的親水性，使活性污泥結(jié)合水高達(dá)400%，呈粘性的凝膠狀，產(chǎn)生高粘性污泥膨脹。

考察出現(xiàn)污泥膨脹的前一段時間污水營養(yǎng)比BOD5：N：P=663.7：62：4.56=100：9.34：0.69，可見污水中N不缺少，而P含量甚少。污水中缺少足夠的P來合成微生物細(xì)胞，生長受到限制，進(jìn)水中大量的BOD5物質(zhì)難以轉(zhuǎn)化從而生成多糖類物質(zhì)引發(fā)高粘性膨脹。鏡檢發(fā)現(xiàn)，發(fā)生膨脹時期表殼蟲500個/L，楯纖蟲60個/L，鐘蟲180個/L，活動性一般（4月28日）�？梢姶藭r生物相中以游泳型纖毛蟲為主，而固著型纖毛蟲很少。盡管進(jìn)水BOD5充足，但是由于缺少P而沒有轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)。

3.3污泥濃度
活性污泥中粘性物質(zhì)的生成與積累受污泥濃度（MLSS）和BOD5負(fù)荷的控制。當(dāng)BOD5負(fù)荷量一定時，在低MLSS濃度時生成的粘性物質(zhì)多；而當(dāng)MLSS一定時，在BOD5負(fù)荷高時產(chǎn)生的粘性物質(zhì)多。即活性污泥產(chǎn)生和積累粘性物質(zhì)而引發(fā)高粘性污泥膨脹的條件是：低MLSS濃度和高BOD5負(fù)荷。實際調(diào)試運行中正是由于培菌初期MLSS濃度低以及進(jìn)水負(fù)荷高引發(fā)了高粘性污泥膨脹。下圖為調(diào)試期間MLSS增長情況。5月20日開始排泥，排泥初期排泥量較小，后逐漸加大到200m3/d，23日MLSS降到2900mg/L。

 
圖7  MLSS濃度變化

3.4、DO影響
在系統(tǒng)運行過程中，曾對DO進(jìn)行密切監(jiān)控。由于進(jìn)水BOD5濃度高，尤其是夜間進(jìn)水CODcr可高達(dá)3000~5000mg/L，故使系統(tǒng)DO長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)。DO控制測點選取位置見圖7。1#處為最高點測點，DO在1.0~2.5之間變化，2#為最低點測點，DO大部分時間在0.5mg/L以下。另外在每個轉(zhuǎn)盤的前后都布置DO測點，以控制每一曝氣段的DO水平。一般認(rèn)為低的DO濃度是引起污泥膨脹的主要原因之一，然而該系統(tǒng)在高負(fù)荷低DO條件下并未出現(xiàn)絲狀菌膨脹（鏡檢發(fā)現(xiàn)絲狀菌始終豐度始終在c~d級之間）。也有研究表明，低的DO濃度并不是引起絲狀菌膨脹的充分和必要條件。該廠出現(xiàn)的污泥膨脹實系高負(fù)荷F/M沖擊，營養(yǎng)物缺乏所致，而并非低DO濃度。另外由于氧化溝前段設(shè)置厭氧段，設(shè)計是為除磷而設(shè)。實際上起著厭氧選擇器的作用。按厭氧選擇器分析認(rèn)為：絕大部分種類的絲狀菌（球衣菌）都是絕對好氧的，在絕對厭氧條件下將受到抑制，而絕大部分的菌膠團(tuán)細(xì)菌為兼性菌，在厭氧狀態(tài)下將進(jìn)行厭氧代謝，繼續(xù)增殖，故而能有效的抑制絲狀菌污泥膨脹，實際觀察也證實了這一點。

3.5、污泥耗氧速率SOUR
檢測污泥耗氧速率可以有效診斷污泥膨脹是否系中毒所致。污泥中毒可能是系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)突然變化，某些物質(zhì)如重金屬、無機(jī)、有機(jī)物濃度遠(yuǎn)超過微生物所能承受的極限，活性污泥難以適應(yīng)新的環(huán)境條件，其生長繁殖受到抑制，生物群體大量死亡，導(dǎo)致活性污泥活性降低，發(fā)生膨脹，影響出水水質(zhì)。當(dāng)側(cè)溝出現(xiàn)大量云浪狀污泥翻滾上浮時，曾對污泥耗氧速率進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果繪制成耗氧速率曲線圖（見圖8）。SOUR1、SOUR2分別為正常和發(fā)生膨脹時的污泥耗氧速率，膨脹后SOUR低于正常時的SOUR。然而分析污染源水質(zhì)情況，工業(yè)廢水中并未含有有毒重金屬離子和有機(jī)物。實際上，微生物在代謝過程中受到了高濃度的有機(jī)廢水的沖擊。實踐表明，進(jìn)水BOD5負(fù)荷過高對微生物的新陳代謝有一定的抑制作用，這在一定程度上也增加了非絲狀菌引起的污泥膨脹的嚴(yán)重性。

圖8  污泥耗氧速率比較
 
3.6、設(shè)備情況
污水處理廠最主要的設(shè)備是曝氣設(shè)備。該廠選用的是奧貝爾氧化溝專利設(shè)備曝氣轉(zhuǎn)盤，該廠采用曝氣轉(zhuǎn)盤進(jìn)行運行調(diào)試時出現(xiàn)了以下異常的現(xiàn)象。最明顯的是主溝污泥有點發(fā)黑，表面溶解氧有時高達(dá)4.0mg/l，而其充氧量單組42片轉(zhuǎn)碟僅50kgO2/h，顯然充氧量不夠。其次是主溝內(nèi)混合液沿深度方向污泥濃度相差較大。表面污泥濃度與約深3.5m污泥濃度差最高達(dá)600~700mg/l，混合液混合程度不好。對于氧化溝這種特殊的活性污泥法而言，混合作用比充氧作用更為重要。而一旦混合不均勻，溝內(nèi)污泥沉積較嚴(yán)重，污水與泥就不能很好的接觸，不僅影響污水的處理效果，更為嚴(yán)重的是時間一長，還會因DO不足，使積泥出現(xiàn)更為嚴(yán)重的污泥膨脹問題。

4、解決途徑

4.1、降低進(jìn)水負(fù)荷
進(jìn)水負(fù)荷高是該廠發(fā)生污泥膨脹的直接原因。進(jìn)水流量Q、進(jìn)水BOD5濃度、及污泥濃度MLSS都對F/M產(chǎn)生影響。在調(diào)試初期，進(jìn)水BOD5及MLSS不是人為能夠直接控制的，工藝人員只能通過調(diào)節(jié)進(jìn)水水量來調(diào)節(jié)進(jìn)水的BOD5負(fù)荷。在調(diào)試初期，流量一度升至最大流量。發(fā)生膨脹后，流量則根據(jù)每天的F/M嚴(yán)格控制在1/5～2/5Q設(shè)之間，使系統(tǒng)負(fù)荷在中等負(fù)荷之間運行。在MLSS達(dá)到一定數(shù)量后再逐漸增大水量，并繼續(xù)降低負(fù)荷至0.1～0.2之間。另外發(fā)現(xiàn)上午測得污泥沉降比往往高于下午SV30值，上午8：30取樣所測CODcr值高于下午14：00所測CODcr值。可見夜間來水水質(zhì)相當(dāng)復(fù)雜，對系統(tǒng)造成很大的的沖擊負(fù)荷。所以對夜間來水進(jìn)行了嚴(yán)格控制。

4.2、DO控制
由于進(jìn)水負(fù)荷高，使得氧化溝內(nèi)DO難以提升。調(diào)試過程中，在控制進(jìn)水負(fù)荷F/M，減少進(jìn)水量的同時，時刻注意DO濃度的變化。增開曝氣轉(zhuǎn)盤，并輔以短時間的悶曝，間隙進(jìn)水，使DO濃度有效控制在2.0mg/L左右。在發(fā)生膨脹前，氧化溝DO一度降低至1.0mg/L左右。鏡檢發(fā)現(xiàn)鐘蟲頭部產(chǎn)生頭頂氣泡，且鐘蟲數(shù)量少，僅120個/L（4月29日）。但是通過減少進(jìn)水量，降低進(jìn)水負(fù)荷后，氧化溝內(nèi)DO很快上升，最高點（圖7中1＃位置）平均在2.5～3.5mg/L之間。最低點（圖7中2＃位置）也在0.5～1.5mg/L之間。

4.3、排泥控制
在活性污泥培養(yǎng)初期產(chǎn)生了嚴(yán)重的污泥膨脹后，不宜直接采用排泥來降低SV30，因為此時MLSS濃度僅1000～1200mg/L。實際上在前期發(fā)生污泥膨脹后，即對系統(tǒng)進(jìn)行了有效的F/M及DO控制，膨脹未繼續(xù)惡化，側(cè)溝云浪狀污泥上浮也很快消失。但SV30一直居高不下，造成膨脹的隱患。這是由于已經(jīng)膨脹了的污泥積累在氧化溝內(nèi)，未得到有效的排除，所以一直影響著氧化溝內(nèi)污泥的性能。一般污泥膨脹發(fā)生速度很快，只要2～3天，而膨脹污泥的恢復(fù)很緩慢，往往需要3倍泥齡以上的時間。通過排泥，將氧化溝內(nèi)積累的大量沉降性能極差污泥及時排走，實踐證明這是一種有效降低SV30，改善污泥沉降性能的方法。圖11和圖12是排泥后（4月20日開始排泥）SV30和SVI的變化情況�？梢�，排泥后污泥的沉降性能以及污泥指數(shù)都得到了很大的改善。

 
5、小結(jié)

1、高粘性污泥膨脹的成因是：細(xì)菌不能分解代謝過量的有機(jī)物而分泌過量含大量親水基團(tuán)的多糖類物質(zhì)，從而使泥水不能進(jìn)行有效的分離。

2、引起污泥高粘性膨脹的原因有許多方面，本文結(jié)合實際工程，從進(jìn)水BOD5負(fù)荷、水質(zhì)沖擊負(fù)荷、營養(yǎng)物、DO、污泥耗氧速率等幾方面，對高粘性污泥膨脹的成因進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。低MLSS濃度和高BOD5負(fù)荷條件容易引發(fā)活性污泥高粘性污泥膨脹。

3、根據(jù)分析的膨脹原因，采取控制進(jìn)水量降低進(jìn)水負(fù)荷，控制曝氣（DO）使氧化溝內(nèi)DO充分，并適當(dāng)排泥等措施，使污泥膨脹能得到很好的控制，污泥恢復(fù)正常。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”