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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)象的特點及分類，并從溫度、營養(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、可靠的優(yōu)勢而得到廣泛應(yīng)用，并隨著實際運行產(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，但無論是哪種改進(jìn)的活性污泥工藝都會發(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)三個等級，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）來描述，良好的活性污泥的SVI值小于100ml/g【1】。

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€方面判定【2】：①絲狀菌引起的污泥膨脹中，絲狀菌總長度大于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

膨脹污泥有以下幾個特點：一、發(fā)生幾率高。據(jù)統(tǒng)計，，在美國60％，德國50％，意大利50％的污水廠存在污泥膨脹問題。我國的絕大多數(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。污泥膨脹現(xiàn)象活性污泥及其演變而來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【3】。

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的競爭中能夠強勢增長造成。目前可辨識的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型：第一類是長絲狀菌從絮體中伸出，將各個絮體連接，形成絲狀菌和絮體網(wǎng)；第二類是具有更開放(或擴散)的結(jié)構(gòu)，由細(xì)菌沿絲狀菌凝聚，形成細(xì)長的絮體【4】。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。當(dāng)混合液中基質(zhì)受到限制或控制時，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強于菌膠團，因而菌膠團受到抑制，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生長速率和飽和常數(shù)分析絲狀菌與菌膠團細(xì)菌的競爭情況。絲狀菌具有低的最大生長速率和飽和常數(shù)，在低基質(zhì)濃度、DO值時具有較高的生長速率，而菌膠團則剛好相反。③、饑餓假說。該假說將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團細(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親和力、對饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌，在低基質(zhì)濃度下，基質(zhì)濃度小于某值時，第二類微生物將占優(yōu)勢；當(dāng)基質(zhì)濃度大于該值時，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；在高基質(zhì)低溶解氧情況下，第三類微生物將占優(yōu)勢；④、Chudoba于1985年提出了積累／再生(AC／RG)假說。在高負(fù)荷條件下，菌膠團微生物累積有機基質(zhì)的能力強，絲狀菌較差。但此時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，生長較快，形成污泥膨脹【5】。

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【6】。由于污泥負(fù)荷高，微生物能夠吸附大量的營養(yǎng)物質(zhì)，但由于溫度低，微生物對營養(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，同時由于多糖類物質(zhì)具有強親水性，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，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的某特.定階段能夠形成鏈條狀形態(tài)所致。

2.污泥膨脹的影響因素

2.1溫度

每種細(xì)菌都有其適宜生長的溫度范圍。Daigger【7】等人研究表明，較低溫度有利于絲狀菌的生長。試驗表明10℃時容易導(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。

2.2營養(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。如果污水中各營養(yǎng)成分不能滿足該比例時則可能導(dǎo)致污泥膨脹。例如R．E．Sheder等人報道了在缺N的情況下，由于絲狀菌對N、P等營養(yǎng)物質(zhì)有較強的親和力，在該類營養(yǎng)物質(zhì)濃度較低的情況下對其有累積能力，因此不能抑制絲狀菌的生長，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。

2.3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。因為在低負(fù)荷情況下，菌膠團細(xì)菌對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收受到限制，而絲狀菌比菌膠團細(xì)菌有更大的比表面積，在低負(fù)荷下具有更強的捕食能力。但也有人認(rèn)為只有污泥負(fù)荷在某個范圍內(nèi)才不易引起污泥膨脹現(xiàn)象。Pipes通過對多個污水處理廠調(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，低于或高于這個范國都可能導(dǎo)致污泥膨脹。

2.4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)為溶解氧濃度低時由于絲狀菌比菌膠團細(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細(xì)菌有更強的競爭力，所以在溶解氧濃度低的情況下易造成污泥膨脹。

2.5pH值

菌膠團的適宜pH值范圍是6.5-8.5【8】，當(dāng)pH值低于6.0時，其生長受到抑制，而在該pH范圍內(nèi)有利于真菌的繁殖，當(dāng)降低到4.5時真菌則完全占據(jù)優(yōu)勢，菌膠團原生動物消失，污泥絮體遭到破壞，最終導(dǎo)致污泥膨脹現(xiàn)象。

2.6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)停留時間過長，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易引起多種等硫絲菌的過度繁殖，最終導(dǎo)致污泥膨脹。

4.結(jié)語

污泥膨脹是活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。目前人類對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)合本地的實際情況、處理水質(zhì)、運行條件等因素考慮才能作出有針對性的解釋。