全国服务热线污泥膨胀原因分析及解决方法
废水生物处理是利用相关微生物进行代谢的过程。它是废水中有机物的降解或转化过程。微生物在降解有机物的同时繁殖。
污泥膨胀有两种类型:一种是由于活性污泥中大量丝状细菌的繁殖而引起的污泥丝状细菌的膨胀，另一种是由于高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖)在细菌胶束中。
根据丝状微生物对环境条件和基质类型的不同要求，污泥丝状细菌膨胀可分为五种类型:
(1)低基质浓度型;
(2)低溶解氧浓度型;
(3)营养缺乏型;
(4)高硫化物型;
(5) PH不平衡型。在实际运行中，污泥丝状菌的膨胀一般是主要的，占90%以上。
污泥膨胀发生时，主要有以下特点:
(1)二沉池污泥SVI值大于200ml / g;
(2)出水污泥浓度降低;
(3)二沉池内污泥层增加。
1、污泥膨胀理论
1. A / V假说:当混合物中的基质受到限制或控制时，比表面积大的菌丝比菌丝获得基质的能力更强，因此菌丝受到压制，丝状细菌大量繁殖。
2. 动态选择性理论:以微生物生长动力学为基础，根据具有不同比生长速率和饱和常数的不同微生物类型，分析丝状细菌与细菌胶束之间的竞争。
3.饥饿假说:活性污泥中的微生物分为三类。一类是细菌胶束细菌，二类是耐饥饿的丝状细菌，基质亲和力高，生长缓慢，三类是快速生长的丝状细菌，对溶解氧的亲和力高，对饥饿的敏感性高。
4. 贮藏选择理论:在底物宽裕的状态下，非丝状细菌具有贮存底物的能力，当底物缺乏时，贮存的物质可进行代谢产生能量或合成蛋白质。然而，一些丝状细菌也具有底物储存能力，不能完全用来解释污泥膨胀的机理。
5. 氮氧化物假说:Casey提出了低负荷生物脱氮除磷工艺的污泥膨胀假说。如果缺氧区反硝化作用不足，导致好氧区存在亚硝酸盐氮，中间产物no和N2O会压制细菌胶束的好氧细胞色素，然后在好氧条件下压制基质利用。相反，有些丝状菌只能将硝酸盐氮还原为亚硝酸盐氮，因此在反硝化条件下，no和N2O不会在细胞内积累，丝状菌在好氧段也不会受到压制，因此具有更大的竞争优势。
亚硝酸盐与SVI具有一定的正相关关系。具有良好沉降性能的污泥粒径分布广泛，以球菌为主，膨胀污泥的粒径多为10 μ m以内，污泥相对较细。
2、影响污泥膨胀的因素
1. 温度
低温有利于丝状细菌的生长。Daigger等发现10℃容易导致丝状污泥膨胀，而将污水温度提高到22℃则不容易产生污泥膨胀。
2、pH值
活性污泥微生物的适宜pH范围为6.5 ~ 8.5。当pH小于6时，细菌胶束的活性降低，生长受到压制，但丝状细菌可以大量繁殖，取代细菌胶束成为优势种群。污泥沉降性能明显恶化，出现污泥膨胀现象。当pH值低于4.5时，真菌完全占据优势。
3,DO
丝状细菌的生长受到干物质的压制比丝状细菌的压制更大，这是污泥中丝状细菌生长受到压制的主要原因之一。
低KS的丝状细菌在低底物浓度下比细菌胶束有更高的比生长速率，这可以解释底物限制、溶解氧限制和养分限制导致污泥膨胀的原因。只要溶解氧达到限制，污泥在任何负荷下都会发生膨胀。在污水处理中，do控制在2左右。过高或过低都容易造成污泥膨胀。
4、F / M
在低负荷下，由于丝状细菌具有巨大的比表面积和较低的KS，对碳源具有很强的亲和力，优先利用碳源，从而具有竞争优势。
低f / m常出现在全混合曝气池、回流比大的氧化沟(如卡鲁萨氧化沟)和沿途分散进水曝气池;低负荷易造成污泥丝状膨胀，高负荷易造成污泥粘性膨胀。负荷分布不均匀，好氧区一直在低负荷下运行，容易造成大量丝状细菌增殖。
Li等对其影响的研究。对膜生物反应器污泥负荷参数的研究表明，当f / M < 0.2kg/kg D时，容易引起污泥膨胀;潘和苏等人。污水通过好氧选择器进入膜生物反应器，调节F / m至0.4kg/kgd，有效控制污泥膨胀;莱蒂宁和洛尼斯采用缺氧选择器强化反硝化除磷，有效解决了污泥膨胀问题。
在高有机负荷下，反应器中的基质丰富。在这种情况下，细菌胶束比丝状细菌具有更强的吸附和储存营养物质的能力，能够充分利用高浓度底物，增殖迅速，具有更高的比生长率，压制丝状细菌的生长。
然而，如果do浓度不够，低于0.5mg/l，在低溶解氧的条件下，细菌胶束的增殖受到压制，而丝状细菌由于其较大的比表面积，即使在低溶解氧的条件下也能获得氧气，其增殖速率显著高于细菌胶束，导致污泥在高负荷、低负荷下膨胀;在低负荷下，由于长期缺乏足够的营养物质，细菌胶束的生长受到压制，而丝状细菌具有较大的比表面积，其菌丝会从细菌胶束中伸展出来，增加其对营养物质的吸收表面积。
由于研究人员的研究背景和研究条件不同，研究结果也很不一致，特别是关于有机负荷与污泥膨胀关系的陈述也很混乱。高有机负荷和低有机负荷都可能引起污泥膨胀。福特和埃肯菲尔德发现，污泥膨胀在高负荷和低负荷下都可能发生。Palm和其他人认为，根据不同的负荷，在任何浓度下都可能发生膨胀。Chudoba等认为，尽管柱塞流曝气池的进料方向存在较大的浓度梯度，但污泥在高负荷下仍会发生膨胀。
5. 氮、磷营养物质
一般认为污水中BOD5: n = 100:5:1是适宜的微生物比例。
N. P含量不平衡的废水会引起丝状菌和非丝状菌膨胀，丝状菌膨胀:有研究发现，在N缺乏的情况下，丝状细菌比表面积大，KS低，对N、P等营养物质有很强的亲和力，优先利用营养物质，从而形成竞争优势;非丝状污泥膨胀:当BOD5 / N为100:3时，细菌胶束没有足够的N来完成代谢，有机质以高度亲水多糖胞外聚合物(EPS)的形式储存。因此，应降低进水碳氮比。
6. 微量元素
充分混合的活性污泥工艺会促进丝状细菌过度生长，这可以通过微量金属缺乏理论进行分析。由于丝状细菌比细菌胶束具有更大的比表面积，在微量金属含量不足时，丝状细菌对微量金属的吸附能力比细菌胶束大，从而压制了细菌胶束的生长。
7. 有毒物质
当有毒工业废水进入污水处理厂时，活性污泥中的微生物就会中毒。Novak在对非丝状细菌膨胀的研究中发现，细菌胶束吸收污水中的有毒物质后，粘稠物质的分泌会减少，生理活动会异常，这可能导致污泥膨胀。
3、污泥膨胀溶液
1. 紧急措施:
(1)加入絮凝剂，如硅藻土、粘土、厌氧污泥、金属盐和絮凝剂，如铁盐(氯化亚铁5 ~ 50mg / L)、铝盐(铝土矿10 ~ 100mg / L)。
(2)采用消毒氧化剂。如采用回泥氯化措施，投加量一般为2 ~ 10kg Cl2 / 1000kg干泥。既能控制曝气池污泥膨胀，又能对二级处理出水进行消毒，使控制污泥膨胀所需的氯量降低。
当铜离子浓度为0.75mg/l或食盐浓度为4G /l时，对丝状污泥膨胀具有良好的压制效果。然而，这种方法只能治标不治本。
2. 改变的过程
(1)设置选择器。选择器是一个高有机负荷区域(接触面积)之前或在前面部分的曝气池提供高浓度的菌胶团菌可吸收溶解底物,以改善其吸收和存储能力,让他们在与丝状细菌竞争有优势。
(2)此外，改变反应器形式，如将全混合曝气池改为推流式曝气池，将连续进水改为间歇式进水。丝状细菌在没有分子氧的环境中很难吸收底物，这使得利用底物的功能细菌通过脱氮除磷的过程迅速增殖。因此，a / O和a / a / O系统可以有效地控制丝状污泥膨胀。
在A2 / O过程中，厌氧区和缺氧区不利于丝状细菌的增殖。如果部分进水能提供好氧段的碳源，则丝状细菌在整个系统中处于不利地位。
(3)工艺操作规程:由于污水腐烂膨胀，消化后的污水可进行预曝气，沉淀池内的污泥应及时刮掉;n .对无P的污水，可及时添加尿素、铵盐、化肥或与生活污水混合，使BOD5: n = 100:5:1;缺氮时，可将含氮量高的污泥上清液从污泥消化池加入曝气池;低溶解氧可以增加氧气供应。采用表面旋转刷曝气氧化沟。要改善做，可通过增加出水口堰高度来加强旋转刷的曝气能力，以改善旋转刷的牵伸;
低负荷引起的污泥膨胀可适当提高f / M;高负荷污泥膨胀，射流曝气可剪切丝状菌，射流传质效率高，可提供足够的溶解氧。加大水力剪切力:通过曝气过程中产生的强大水力剪切作用，使蓬松的污泥自聚集压实，絮体表面不稳定的丝状细菌脱落。
(4)在充分混合曝气池中，0.1 ~ 0.5 kgbod5 / (kgmlss·d)负荷膨胀，而在推流式中，污泥负荷大于0.5 kgbod5 / (kgmlss·d)，但间歇式反应器中不存在膨胀;液压负载的变化导致SVI的增加。具体分析是，高负荷、低溶解氧刺激了丝状细菌的生长，丝状细菌生长的不可逆性导致污泥膨胀，特别是当有机物浓度急剧增加时;当污泥有机负荷为0.5kg/kg·D, do为2mg / L时，可有效控制丝状菌的生长。
(5)低负荷引起的污泥膨胀的回收:增加污泥负荷，利用底物浓度高的环境条件下，细菌胶束的贮存容量和更大比生长率高于丝状细菌的特点，从而在反应器中创造有利于细菌胶束生长繁殖的生态环境，从而取代丝状细菌，逐渐成为污泥中的优势菌株，使膨胀的污泥逐步恢复正常。
(6)增加污泥回流有利于提高细菌胶束对有机物的吸收能力，增加与丝状细菌的竞争，压制丝状细菌的膨胀。丝状菌的生长速度低于非丝状菌。长SRT有利于丝状菌的生长，因此增加排泥量可以有效消除池内过多的丝状菌。而且，在污泥龄较长的情况下，出现污泥老化，老化污泥的活性不足，而丝状细菌的竞争，会使丝状细菌在竞争中处于优势地位。
3.污泥膨胀自然消除的原因：污泥膨胀导致污泥损失大，MLSS浓度降低。因此，在其他条件不变的情况下，有机负荷增加，do增加，our减少，有利于压制丝状细菌的增殖。
4、污泥膨胀的其他原因
1. 一般认为，含悬浮物较少，较多可溶、易降解的有机物，特别是含低分子量碳氢化合物、糖类和有机酸的有机物，容易产生丝状细菌扩张，如啤酒、食品、乳品和造纸废水;
丝状细菌对高分子物质的水解能力较弱，对不溶性物质的吸附能力较差。低分子有机物可以直接作为能源使用。具代表性的丝状细菌是sphaeromonas，它可以直接利用葡萄糖、蔗糖和乳糖等糖类。当废水中可溶性有机物较多时，容易诱发丝状细菌膨胀，而以不溶性有机物为去除对象的废水则不容易产生污泥膨胀。
范et al。发现葡萄糖、醋酸盐等低分子量可溶性有机物易引起污泥膨胀，而大分子淀粉不易引起污泥膨胀。
2. 腐烂污水和大量硫化氢污水。污水长时间滞留在下水道、初沉池等储存设施中，导致早期消化，降低pH值，产生低分子溶解有机质和硫化氢，有利于丝状细菌的吸收，引起硫代谢丝状细菌。然而，大部分硫化氢是厌氧发酵的副产物，厌氧发酵会产生大量的小分子有机酸，这是污泥膨胀的主要原因。
3.虽然一些厌氧装置的出水含有大量的硫化氢，但当挥发性有机酸浓度很低时，污泥不会膨胀。当挥发性有机酸浓度达到一定浓度时，主要的低分子有机酸(乙酸和丙酸)容易降解，导致耗氧率增加，体积膨胀受限。
