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摘 要：在环境工程中，活性污泥法是目前采用最普遍的污水处理工艺，而污泥膨胀是生化处理系统较为严重的异常现象，也是一个易发生的问题。污泥膨胀对出水水质的影响巨大，污泥膨胀控制技术的应用可以有效改善水质，提高污水处理的效果。
关键词：环境工程；污泥膨胀技术；应用
中图分类号：E271文献标识码： A
前言
自1914年由E.Arden和W.T ..Lokett在英国曼彻斯特开创以来，经过近90年的实践证明，活性污泥法是一种应用广泛并极具有发展潜力的污水处理技术。活性污泥膨胀在活性污泥法工艺运行中是经常遇到的最棘手的问题之一。尤其随着城市污水处理厂中工业废水量的增多，越来越多的城市污水处理厂出现污泥膨胀的问题。美国60%，德国约50%，我国绝大部分的活性污泥法污水处理厂每年都发生污泥膨胀。当污泥膨胀发生时，污泥的沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥容易随出水流失。这样不仅影响处理出水水质、增大污泥的处理和处置费用，甚至能导致整个工艺过程的失败。
1污泥膨胀的原理
所谓污泥膨胀，主要是指由于污泥结构过于松散，质量变轻，体积增大、上浮，难以沉降分离进而对出水水质产生影响的现象。污泥膨胀时，污泥压缩性能变差，污泥沉降比（SV值）增大，甚至高达90%。通常情况下，以污泥体积指数（SVI值）在50～120范围内归为良好的活性污泥，若SVI值偏低，则说明水体缺乏营养元素，而若SVI值偏高，则说明水体发生污泥膨胀。当SVI值达到300以上时，生化处理工作将受到影响，出水水质呈现浑浊现象，若不能够采取有效措施进行及时处理，将使废水处理工作处于被动状态，甚至引发严重水处理事故。因此，须引起高度重视，有预见性地采取污泥膨胀技术进行处理，保障出水水质及废水处理工作的正常运转。污泥膨胀有两种类型，一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀，二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多类糖）而引起的非丝状菌性膨胀。在实际运行中，一般以污泥丝状菌膨胀为主，占90%以上。发生污泥膨胀时，主要有以下特征：（1）二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；（2）回流污泥浓度下降；（3）二沉池中污泥层增高。
2造成污泥膨胀的主要因素
2.1造成污泥丝状膨胀的主要因素
2.1.1来水水质因素
来水水质是造成污泥膨胀的重要因素之一，主要有污水陈腐、营养元素缺乏、有毒物质偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物较高，将会引发由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀；若污水所含的硫化物较高，将引发由硫细菌引起的丝状膨胀。受来水水质的影响，微生物不能够充分利用，所吸取的营养元素将转变为多聚糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水性化合物，易形成结合水，影响污泥的沉降性能。
2.1.2环境因素
污水的水温和pH值也是影响污泥膨胀的因素。通常情况下，温度保持在15～30℃范围内，比较适合活性污泥中微生物生长，若温度过低，将造成微生物活性不足，反之，则加快细胞中生物化学反应速率和生长速率。污水温度每升高10℃，生化反应速率将增加1倍，同时，细胞中的蛋白质、核酸等重要组成部分，对外界温度变化极为敏感，温度过高，将对其造成不可逆性的破坏。除此之外，pH值的高低将直接关系到外酶及细胞内酶的活性，同时对微生物吸收营养物质产生影响。作为一个动态的微生态系统，活性污泥中不同种属微生物对pH值的适应范围不同，当pH值在6～8范围内时，适合菌胶团菌生长，而pH值在5～6.5范围内，则适合丝状菌生长，当pH值≤5时，将极易发生丝状菌膨胀。
2.1.3运转条件因素
运转条件主要是指曝气池的负荷和溶解氧浓度，这也是影响污泥膨胀的重要因素。污泥负荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或污泥龄长，传统活性污泥龄超过7天时，会引发污泥膨胀。若在处理过程中使得冲击负荷发生改变，或者冲击负荷过大，将使得原体系中正常的生态系统被打破，而丝状菌易占优势，也会引起污泥膨胀。除此之外，曝气池中DO值是一个重要的控制参数，若DO浓度偏低，将对大部分好氧菌的生长繁殖产生抑制作用，而加速丝状菌的生长繁殖，从而造成污泥膨胀的发生。
2.2造成污泥非丝状膨胀的主要因素
在污水水温偏低但污泥负荷偏高的情况下，容易发生非丝状菌性膨胀。当微生物的负荷太高，又加上水温偏低，微生物活性不足时，细菌不能及时消化所吸取的大量营养物，就会造成大量高粘性的多糖类物质积贮。这将大大增加了活性污泥的表面附着水，从而造成污泥体积指数偏高，最终发生污泥膨胀。
3污泥膨胀的控制
污泥膨胀一直被视作好氧生物处理的癌症，首先，到目前为止，膨胀的机理还没有搞清；其次，控制对策确定不下来，因为找不到膨胀的原因。但是可以根据经验采取一定的措施进行控制。
早期控制丝状菌污泥膨胀的主要手段是投加药剂杀死丝状菌，或投加混凝剂和助凝剂以增加污泥絮体的比重，但这些方法往往无法彻底解决污泥膨胀问题，相反地可能会带来出水水质恶化的不良后果。其后人们逐渐认识到，活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌构成一个共生的微生物生态体系，在这种共生关系中，丝状菌是不可缺少的重要微生物，对于高效、稳定地净化污水起着重要作用，并逐渐地从简单杀死丝状菌过渡到利用曝气池中的生长环境调整丝状菌的比例，从而达到控制污泥膨胀的发生即进入环境调控阶段。
3.1采用生物选择器。该法是指在曝气池中形成有利于菌胶团细菌生长的环境。选择性地增值菌胶团菌，利用生物竞争机制抑制丝状菌的过度繁殖，达到控制污泥膨胀的目的。一般是在完全混合式、推进式曝气池前增加一个停留时间比蒲圻赤短的多的生物选择器，由于其中初始混合液的底物浓度高，使菌胶团细菌得到选择性的培养，成为优势菌。常用的选择器有好氧选择器、厌氧选择器及缺氧选择器。 该法在世界范围内迅速推广应用，已成为控制污泥膨胀的主要措施；
3.2调整运行工艺条件。通过调控工艺条件改善污泥微生态系统，控制丝状菌群生长因子，最终实现控制污泥膨胀。例如：对曝气池中溶解氧浓度过低引起的污泥膨胀可增加曝气量或在推进式曝气池中合理分配曝气量（增加前端，降低后端），通过空气扩散器向3～5米有效水深调节池曝气，将曝气池中适量的溶解氧控制在有效范围内，一般在1mg/L～4mg/L之间，保持曝气池中合适的溶氧浓度来控制丝状菌型污泥膨胀。有關研究表明，提高溶解氧浓度至3.4mg/L运行一段时间可有效控制污泥膨胀；对缺乏营养（N和P）、pH过低引起的污泥膨胀，可以通过增加营养和调整 pH来控制和防治；
3.3根据曝气池运行调节，如气量，污泥回流比等参数，从而改变曝气池中生物种群的生态关系，但是耗时太长，但是这是最根本的方法；
3.4如果能确认时丝状菌膨胀，可以投加消毒剂灭活丝状菌，如臭氧、液氯、过氧化氢等，但是一定要控制消毒剂投量和灭活动力学过程，因为如果不适当，消毒剂也会将菌胶团细菌杀死。所以，可以根据不同的情况，采取不同的措施进行处理。
4结语
影响污泥膨胀的因素很多，除了污水水质有影响之外，运行条件及环境也有影响。针对不同的影响因素和发生机制采取不同的污泥膨胀技术，才能保障出水水质，提高污水处理的效率。
参考文献
[1]崔和平，钟艳萍.丝状菌污泥膨胀的原因及其控制方法[J].中国给水排水，2004（06）.
[2]任伯帜，唐艳，李和志.活性污泥膨胀机理及控制方法研究[J].南华大学学报(自然科学版)，2010(02).
[3]杨冬梅. 城市污水处理厂污泥膨胀原因分析及控制方法[J].绿色科技，2011(06).
关键词：环境工程；污泥膨胀技术；应用
中图分类号：E271文献标识码： A
前言
自1914年由E.Arden和W.T ..Lokett在英国曼彻斯特开创以来，经过近90年的实践证明，活性污泥法是一种应用广泛并极具有发展潜力的污水处理技术。活性污泥膨胀在活性污泥法工艺运行中是经常遇到的最棘手的问题之一。尤其随着城市污水处理厂中工业废水量的增多，越来越多的城市污水处理厂出现污泥膨胀的问题。美国60%，德国约50%，我国绝大部分的活性污泥法污水处理厂每年都发生污泥膨胀。当污泥膨胀发生时，污泥的沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥容易随出水流失。这样不仅影响处理出水水质、增大污泥的处理和处置费用，甚至能导致整个工艺过程的失败。
1污泥膨胀的原理
所谓污泥膨胀，主要是指由于污泥结构过于松散，质量变轻，体积增大、上浮，难以沉降分离进而对出水水质产生影响的现象。污泥膨胀时，污泥压缩性能变差，污泥沉降比（SV值）增大，甚至高达90%。通常情况下，以污泥体积指数（SVI值）在50～120范围内归为良好的活性污泥，若SVI值偏低，则说明水体缺乏营养元素，而若SVI值偏高，则说明水体发生污泥膨胀。当SVI值达到300以上时，生化处理工作将受到影响，出水水质呈现浑浊现象，若不能够采取有效措施进行及时处理，将使废水处理工作处于被动状态，甚至引发严重水处理事故。因此，须引起高度重视，有预见性地采取污泥膨胀技术进行处理，保障出水水质及废水处理工作的正常运转。污泥膨胀有两种类型，一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌膨胀，二是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多类糖）而引起的非丝状菌性膨胀。在实际运行中，一般以污泥丝状菌膨胀为主，占90%以上。发生污泥膨胀时，主要有以下特征：（1）二沉池中污泥的SVI值大于200ml/g；（2）回流污泥浓度下降；（3）二沉池中污泥层增高。
2造成污泥膨胀的主要因素
2.1造成污泥丝状膨胀的主要因素
2.1.1来水水质因素
来水水质是造成污泥膨胀的重要因素之一，主要有污水陈腐、营养元素缺乏、有毒物质偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物较高，将会引发由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀；若污水所含的硫化物较高，将引发由硫细菌引起的丝状膨胀。受来水水质的影响，微生物不能够充分利用，所吸取的营养元素将转变为多聚糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水性化合物，易形成结合水，影响污泥的沉降性能。
2.1.2环境因素
污水的水温和pH值也是影响污泥膨胀的因素。通常情况下，温度保持在15～30℃范围内，比较适合活性污泥中微生物生长，若温度过低，将造成微生物活性不足，反之，则加快细胞中生物化学反应速率和生长速率。污水温度每升高10℃，生化反应速率将增加1倍，同时，细胞中的蛋白质、核酸等重要组成部分，对外界温度变化极为敏感，温度过高，将对其造成不可逆性的破坏。除此之外，pH值的高低将直接关系到外酶及细胞内酶的活性，同时对微生物吸收营养物质产生影响。作为一个动态的微生态系统，活性污泥中不同种属微生物对pH值的适应范围不同，当pH值在6～8范围内时，适合菌胶团菌生长，而pH值在5～6.5范围内，则适合丝状菌生长，当pH值≤5时，将极易发生丝状菌膨胀。
2.1.3运转条件因素
运转条件主要是指曝气池的负荷和溶解氧浓度，这也是影响污泥膨胀的重要因素。污泥负荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或污泥龄长，传统活性污泥龄超过7天时，会引发污泥膨胀。若在处理过程中使得冲击负荷发生改变，或者冲击负荷过大，将使得原体系中正常的生态系统被打破，而丝状菌易占优势，也会引起污泥膨胀。除此之外，曝气池中DO值是一个重要的控制参数，若DO浓度偏低，将对大部分好氧菌的生长繁殖产生抑制作用，而加速丝状菌的生长繁殖，从而造成污泥膨胀的发生。
2.2造成污泥非丝状膨胀的主要因素
在污水水温偏低但污泥负荷偏高的情况下，容易发生非丝状菌性膨胀。当微生物的负荷太高，又加上水温偏低，微生物活性不足时，细菌不能及时消化所吸取的大量营养物，就会造成大量高粘性的多糖类物质积贮。这将大大增加了活性污泥的表面附着水，从而造成污泥体积指数偏高，最终发生污泥膨胀。
3污泥膨胀的控制
污泥膨胀一直被视作好氧生物处理的癌症，首先，到目前为止，膨胀的机理还没有搞清；其次，控制对策确定不下来，因为找不到膨胀的原因。但是可以根据经验采取一定的措施进行控制。
早期控制丝状菌污泥膨胀的主要手段是投加药剂杀死丝状菌，或投加混凝剂和助凝剂以增加污泥絮体的比重，但这些方法往往无法彻底解决污泥膨胀问题，相反地可能会带来出水水质恶化的不良后果。其后人们逐渐认识到，活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌构成一个共生的微生物生态体系，在这种共生关系中，丝状菌是不可缺少的重要微生物，对于高效、稳定地净化污水起着重要作用，并逐渐地从简单杀死丝状菌过渡到利用曝气池中的生长环境调整丝状菌的比例，从而达到控制污泥膨胀的发生即进入环境调控阶段。
3.1采用生物选择器。该法是指在曝气池中形成有利于菌胶团细菌生长的环境。选择性地增值菌胶团菌，利用生物竞争机制抑制丝状菌的过度繁殖，达到控制污泥膨胀的目的。一般是在完全混合式、推进式曝气池前增加一个停留时间比蒲圻赤短的多的生物选择器，由于其中初始混合液的底物浓度高，使菌胶团细菌得到选择性的培养，成为优势菌。常用的选择器有好氧选择器、厌氧选择器及缺氧选择器。 该法在世界范围内迅速推广应用，已成为控制污泥膨胀的主要措施；
3.2调整运行工艺条件。通过调控工艺条件改善污泥微生态系统，控制丝状菌群生长因子，最终实现控制污泥膨胀。例如：对曝气池中溶解氧浓度过低引起的污泥膨胀可增加曝气量或在推进式曝气池中合理分配曝气量（增加前端，降低后端），通过空气扩散器向3～5米有效水深调节池曝气，将曝气池中适量的溶解氧控制在有效范围内，一般在1mg/L～4mg/L之间，保持曝气池中合适的溶氧浓度来控制丝状菌型污泥膨胀。有關研究表明，提高溶解氧浓度至3.4mg/L运行一段时间可有效控制污泥膨胀；对缺乏营养（N和P）、pH过低引起的污泥膨胀，可以通过增加营养和调整 pH来控制和防治；
3.3根据曝气池运行调节，如气量，污泥回流比等参数，从而改变曝气池中生物种群的生态关系，但是耗时太长，但是这是最根本的方法；
3.4如果能确认时丝状菌膨胀，可以投加消毒剂灭活丝状菌，如臭氧、液氯、过氧化氢等，但是一定要控制消毒剂投量和灭活动力学过程，因为如果不适当，消毒剂也会将菌胶团细菌杀死。所以，可以根据不同的情况，采取不同的措施进行处理。
4结语
影响污泥膨胀的因素很多，除了污水水质有影响之外，运行条件及环境也有影响。针对不同的影响因素和发生机制采取不同的污泥膨胀技术，才能保障出水水质，提高污水处理的效率。
参考文献
[1]崔和平，钟艳萍.丝状菌污泥膨胀的原因及其控制方法[J].中国给水排水，2004（06）.
[2]任伯帜，唐艳，李和志.活性污泥膨胀机理及控制方法研究[J].南华大学学报(自然科学版)，2010(02).
[3]杨冬梅. 城市污水处理厂污泥膨胀原因分析及控制方法[J].绿色科技，2011(06).