淺談環(huán)境工程中污泥膨脹技術(shù)的應(yīng)用

所謂污泥膨脹，主要是指由于污泥結(jié)構(gòu)過(guò)于松散，質(zhì)量變輕，體積增大、上浮，難以沉降分離進(jìn)而對(duì)出水水質(zhì)產(chǎn)生影響的現(xiàn)象。污泥膨脹時(shí)，污泥壓縮性能變差，污泥沉降比(SV值)增大，甚至高達(dá)90%。通常情況下，以污泥體積指數(shù)(SVI值)在50～120范圍內(nèi)歸為良好的活性污泥，若SVI值偏低，則說(shuō)明水體缺乏營(yíng)養(yǎng)元素，而若SVI值偏高，則說(shuō)明水體發(fā)生污泥膨脹。當(dāng)SVI值達(dá)到300以上時(shí)，生化處理工作將受到影響，出水水質(zhì)呈現(xiàn)渾濁現(xiàn)象，若不能夠采取有效措施進(jìn)行及時(shí)處理，將使廢水處理工作處于被動(dòng)狀態(tài)，甚至引發(fā)嚴(yán)重水處理事故。因此，須引起高度重視，有預(yù)見(jiàn)性地采取污泥膨脹技術(shù)進(jìn)行處理，保障出水水質(zhì)及廢水處理工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.污泥膨脹的類型及特征

污泥膨脹的類型主要有兩種，即污泥絲狀菌膨脹和非絲狀菌性膨脹。污泥絲狀菌膨脹主要是由于活性污泥中大量絲狀菌繁殖引起，而非絲狀菌性膨脹主要是由于菌膠團(tuán)細(xì)菌體內(nèi)大量累積高粘性物質(zhì)引起，其中高粘性物質(zhì)主要是甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、脫氧核糖等形成的多類糖。污泥膨脹的特征，主要有：(1)回流污泥的濃度下降，出水渾濁，伴有大量泡沫;(2)二沉池中污泥體積指數(shù)超過(guò)200ml/g;(3)二沉池難以固液分離，污泥層增高。

2.影響污泥膨脹的主要因素

2.1造成污泥絲狀膨脹的主要因素

2.1.1來(lái)水水質(zhì)因素

來(lái)水水質(zhì)是造成污泥膨脹的重要因素之一，主要有污水陳腐、營(yíng)養(yǎng)元素缺乏、有毒物質(zhì)偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物較高，將會(huì)引發(fā)由浮游球衣細(xì)菌引起的絲狀膨脹;若污水所含的硫化物較高，將引發(fā)由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。受來(lái)水水質(zhì)的影響，微生物不能夠充分利用，所吸取的營(yíng)養(yǎng)元素將轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑厶穷惏�外貯存物，這種貯存物是高度親水性化合物，易形成結(jié)合水，影響污泥的沉降性能。

2.1.2環(huán)境因素

污水的水溫和pH值也是影響污泥膨脹的因素。通常情況下，溫度保持在15～30℃范圍內(nèi)，比較適合活性污泥中微生物生長(zhǎng)，若溫度過(guò)低，將造成微生物活性不足，反正，則加快細(xì)胞中生物化學(xué)反映速率和生長(zhǎng)速率。污水溫度每升高10℃，生化反應(yīng)速率將增加1倍，同時(shí)，細(xì)胞中的蛋白質(zhì)、核算等重要組成部分，對(duì)外界溫度變化極為敏感，溫度過(guò)高，將對(duì)其造成不可逆性的破壞。除此之外，pH值的高低將直接關(guān)系到外酶及細(xì)胞內(nèi)酶的活性，同時(shí)對(duì)微生物吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)產(chǎn)生影響。作為一個(gè)動(dòng)態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)，活性污泥中不同種屬微生物對(duì)pH值的適應(yīng)范圍不同，當(dāng)pH值在6～8范圍內(nèi)時(shí)，適合菌膠團(tuán)菌生長(zhǎng)，而pH值在5～6.5范圍內(nèi)，則適合絲狀菌生長(zhǎng)，當(dāng)pH值≤5時(shí)，將極易發(fā)生絲狀菌膨脹。

2.1.3運(yùn)轉(zhuǎn)條件因素

運(yùn)轉(zhuǎn)條件主要是指曝氣池的負(fù)荷和溶解氧濃度，這也是影響污泥膨脹的重要因素。污泥負(fù)荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或污泥齡長(zhǎng)，傳統(tǒng)活性污泥齡超過(guò)7天時(shí)，會(huì)引發(fā)污泥膨脹。若在處理過(guò)程中使得沖擊負(fù)荷發(fā)生改變，或者沖擊負(fù)荷過(guò)大，將使得原體系中正常的生態(tài)系統(tǒng)被打破，而絲狀菌易占優(yōu)勢(shì)，也會(huì)引起污泥膨脹。除此之外，曝氣池中DO值是一個(gè)重要的控制參數(shù)，若DO濃度偏低，將對(duì)大部分好氧菌的生長(zhǎng)繁殖產(chǎn)生抑制作用，而加速絲狀菌的生長(zhǎng)繁殖，從而造成污泥膨脹的發(fā)生。

2.2造成污泥非絲狀膨脹的主要因素

在污水水溫偏低但污泥負(fù)荷偏高的情況下，容易發(fā)生非絲狀菌性膨脹。當(dāng)微生物的負(fù)荷太高，又加上水溫偏低，微生物活性不足時(shí)，細(xì)菌不能及時(shí)消化所吸取的大量營(yíng)養(yǎng)物，就會(huì)造成大量大量高粘性的多糖類物質(zhì)積貯。這將大大增加了活性污泥的表面附著水，從而造成污泥體積指數(shù)偏高，最終發(fā)生污泥膨脹。

3.對(duì)污泥膨脹的控制

3.1生物選擇器的采用

污泥膨脹的影響因素和產(chǎn)生機(jī)理較為復(fù)雜，且發(fā)生污泥膨脹時(shí)又常常伴有生物泡沫、污泥上浮等異�，F(xiàn)象的發(fā)生，因而要針對(duì)不同情況采取適當(dāng)?shù)目刂萍夹g(shù)。生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，讓微生物通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理將污水中的大部分可溶性有機(jī)物迅速吸附，從而對(duì)進(jìn)水水量、水質(zhì)、pH值和有毒物質(zhì)起到較好緩沖作用，同時(shí)能夠有效抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，進(jìn)而控制污泥的膨脹。生物選擇器的分布如圖1所示。通常情況下，生物選擇器在完全混合式、推進(jìn)式曝氣池前設(shè)置，進(jìn)行有選擇性地增值菌膠團(tuán)菌，利用生物競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制抑制絲狀菌的過(guò)度繁殖，達(dá)到控制污泥膨脹的目的。

3.2運(yùn)行工藝的調(diào)整

對(duì)污水處理運(yùn)行工藝的調(diào)整，其目的是改善污泥微生態(tài)系統(tǒng)，將絲狀菌群生長(zhǎng)因子控制住，從而實(shí)現(xiàn)污泥膨脹的有效控制�？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)曝氣池中的氣量、污泥回流比等參數(shù)，改變曝氣池中生物種群的生態(tài)關(guān)系，也可以采用物化調(diào)節(jié)，通過(guò)投加鐵、鋁離子混凝劑，提高污泥的沉淀性能。在污泥膨脹處理過(guò)程中，要以確定污泥膨脹類型為前提，通過(guò)有針對(duì)性地控制措施的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)污泥膨脹的處理。如污泥膨脹已確定為絲狀菌膨脹，可投加液氯、臭氧、過(guò)氧化氫等消毒劑抑制絲狀菌生長(zhǎng);污泥膨脹屬于非絲狀菌性膨脹，可投加氮和磷化合物，調(diào)整污水中的氮、磷比例。值得注意的是，在投劑過(guò)程中，一定要控制好消毒劑劑量，以免影響到菌膠團(tuán)細(xì)菌，取得相反的處理效果。

3.3其他技術(shù)

對(duì)污泥微膨脹的控制技術(shù)，還包括：(1)對(duì)pH值進(jìn)行檢查，及時(shí)調(diào)整pH偏低的情況，以免對(duì)正常的生化反應(yīng)產(chǎn)生危害，從而引起污泥膨脹。同時(shí)，要控制好水溫，避免由于水溫過(guò)低導(dǎo)致污泥膨脹的發(fā)生。(2)控制污水中的營(yíng)養(yǎng)成分。當(dāng)污水中營(yíng)養(yǎng)成分失衡，或者缺乏營(yíng)養(yǎng)時(shí)，應(yīng)適量投加氮磷化合物，以維持BOD：N：P=100：5：1的平衡。(3)控制曝氣量，通過(guò)空氣擴(kuò)散器向3～5米有效水深調(diào)節(jié)池曝氣，將曝氣池中適量的溶解氧控制在有效范圍內(nèi)，一般在1mg/L～4mg/L之間[4]。使調(diào)節(jié)池的原水保持新鮮，有效防止厭氧的發(fā)生。(4)使池內(nèi)保持足夠的溶解氧，這對(duì)高負(fù)荷的生化系統(tǒng)尤為重要，通常情況下DO值應(yīng)大于2mg/L，同時(shí)，及時(shí)外排或回流沉淀池內(nèi)的污泥。

4.小結(jié)

污泥膨脹是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問(wèn)題，影響污泥膨脹的因素多且雜，不易區(qū)分，加上活性污泥的微生物由多種微生物群體構(gòu)成，活性污泥通過(guò)生物化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)底物的降解，除了受到污水水質(zhì)條件的影響之外，還受到運(yùn)行條件及環(huán)境的影響，給污泥膨脹控制增加了難度。在不同的角度、不同研究條件得出的結(jié)論都有可能不同，因而須加強(qiáng)重視，對(duì)污泥膨脹系統(tǒng)進(jìn)行全面系統(tǒng)研究，只有針對(duì)不同的影響因素和發(fā)生機(jī)制，采取不同的污泥膨脹技術(shù)，才能保障出水達(dá)標(biāo)，提高污水處理的效率和回收利用率，為環(huán)境工程提供強(qiáng)有力保障。