[水进展·水圈]专题讨论：活性污泥膨胀生物泡沫及控制

1.污泥膨胀的表现：

污泥膨胀（sludgebulking）指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。基本上各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近百分之五十的城市污水厂每年都会有不同程度的污泥膨胀发生，在中国的发生率也非常高。针对污泥膨胀，各方面的理论很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，这给水处理工作者造成很大的麻烦。

也有工程是这样生物池表面有泡沫，二沉池表面有浮泥，但是出水水质没有影响。换个角度思考，当膨脹发生时，泥沉降性变差，但少量上清液非常清，比正常运行时还清！存在这种情况。有些厂，膨胀初期，出水出奇地好！

因為有些膨胀发生时，污泥粘性很大，泡沫往上涨的很高，越曝气越涨！影响外观并越过超高外溢！

 

这种类型的污泥膨胀时，活性污泥的MLVSS/MLSS比值是升高的，污泥活性相应升高，对处理效果无害，只要不严重到影响固液分离效果就没有问题。生物泡沫组分也有很高的生物活性，就是死亡后的泡沫成分太影响外观，领导来了不好看而已。我2002年调试一个工业废水厂，这个厂SVI一直是80-90，但是出水SS却没任何问题。好像这个厂SVI一直高位运行。关键看水质和泥水分离特性如何。理想的SVI是50-100，理想的MLVSS/MLSS比值是0.65-0.75。

2.污泥膨胀的成因：

活性污泥膨胀，根据诱因可分为：因丝状菌异常增殖所导致的丝状菌性膨胀和因粘性物质大量产生积累的非丝状菌膨胀。前者为易发与多发性膨胀，导致产生丝状菌性污泥膨胀的细菌主要有：球衣菌属，假单胞菌属，黄杆菌属，酶菌属。

污水浓度低，溶解氧充足的污水厂好像不容易发生污泥膨胀；水质特性，比方说进水里的油脂或者长链脂肪酸含量高，也会容易引发M.P泛滥。即使有选择器有时候，若运行控制不好不及时，一样引发膨胀。水温对油脂在水中的溶解及分散程度有很大的影响，而油脂的赋存状态对MP之类的生长及生物学形态有决定性的影响。021N一种原因是缺氮，另外一个原因是易生物降解COD的比例较高；

生物池流态对污泥膨胀确实有一定影响，有一定相关性；推流不容易膨胀，完全混合容易膨胀；因为氧化沟属于完全混合式反应，所以，沟内的浓度梯度很低，加上负荷也不高，所以，就利于丝状菌的生长，为此，DHV都在他们自己的氧化沟前面加上可以污泥流量调节的厌氧选择器。从二沉池运行状况比较看，推流式生化池出水的沉淀性能明显好于完全混合式。一般情况，运行不是要求特别好的A/O工艺的SVI可以达到120以下，而卡鲁塞尓的SVI应该在140以下。

水温变化：尤其是水温交替季节。12-15度附近容易引发Microthrix Parvicella膨胀及泡沫；

 

反应器出流方式：卡鲁赛尔采用淹没出流，不利于泡沫的撇除；浮渣和污泥膨胀存在联系,但是不是所有的浮渣都和膨胀有关联。

早期的短泥龄活性污泥系统，污泥膨胀容易在完全混合的情况下发生，低溶解氧和低溶解性快速生物降解有机物浓度，有利于丝状菌生长，采用推流式池型，形成浓度梯度就基本可以解决；后来的中长泥龄系统也存在类似的问题，通过设置选择器（完全好氧、厌氧、缺氧均可）消除快速生物降解有机物，也能基本解决问题。目前尚不能有效解决的是长泥龄的氧化沟系统季节性（冬春季）污泥膨胀，表现为冬季低温膨胀，春季转为生物泡沫。

3.丝状菌污泥膨胀主要微生物种类：

丝状菌革兰氏染色微生物鉴定。对微观微生物学角度了解丝状菌特性对运行和研究都是有利的。知道了具体的丝状菌类型，每一种都有自己的特点，然后结合工艺就基本可以判断出原因，然后再因地制宜选择措施。

丝状菌种类及建议的控制措施。Jenkins的资料，推荐M. parvicella控制策略是缺氧或者厌氧选择器。Type 021N归类到营养盐缺乏引发的。但是措施都不是绝对的，相对的，难以定量化。

也有可能是游离球衣菌sphaerrotilus natans这类鞘细菌也可造成污泥膨胀；但是sphaerrotilus natans.在所有的丝状菌里，它的比增殖速率最高，达到6.5(d-1)，其它的丝状菌，一般在0.4-3(d-1).,SRT控制，基质浓度梯度，对所有丝状菌都是有利的。有些污水厂不重视对微生物的检测，发生明显膨胀后即使采取正确的措施，恢复也要相当长的时间。所以重点还是预防，加强微生物形态的鉴定，所需设备和方法也不复杂，针对丝状菌革兰氏染色和奈氏染色即可。

4.污泥膨胀的控制：

对于污泥膨胀控制策略，有特异性措施和非特异性措施。每一个厂膨胀其实都有自己的规律性的。我们就发现，有的厂每年就是在水温交替的季节发生膨胀，且引发膨胀的原因和类型、丝状菌类型基本一样。但是每个厂具体原因是有区别的。因此，找到规律后，提前做好准备，还是能提前有效预防。但是一旦膨胀起来，往往一般短期内很难控制和消除，有的厂甚至持续数月甚至半年。

1）设置选择池：但是不是说设了选择池一定能完全能控制，尚存其它影响因素，设计选择池可能有缓解作用。引起污泥膨胀有很多原因，根据DHV公司解释，选择池能很大程度上抑制膨胀。选择池只能对大多数丝状菌有控制作用，但是个别厂发现缺氧选择池对Microthrix Parvicella作用有限，而这种微生物在冬春时候很普遍。像Type 021N这样的选择池有作用。厌氧选择器多数情况下有效，但是有些厂还是发生了M.P.膨胀。原因复杂，控制措施也应该是组合。对于丝状细菌膨胀，生物选择器是很好的选择。但生物选择器须多格设计，以保持絮体负荷梯度。

2）SRT控制控制：在水温变化的季节提前做好SRT的控制，有助于控制M.P.的增殖。但控制膨胀应该组合的措施，单因子控制有效，但是慢。对于水温12-15度附近时，建议保证出水水质的情况下提前控制好SRT。

 

3）其它措施：

对于MP目前也是有一些解决方法：1.投加PAX，控制使之不过度繁殖；2. 曝气池上做适当的改造，用表面排泥的方式迅速排除；3.在沉淀池用特殊的装置排除出去。

在无法控制其发生的情况下，快速排出到系统外是最好的方法；还有就是干脆让其全部停留在生物池的好氧区，这就要求厌氧区和缺氧池出流是表面流，好氧区出流是淹没流。

表面排泥的方式，一个星期就看到明显的效果。

使用消泡剂也是有效果的，但是解决问题的根本方法，找到主要原因是最重要的，像MP，有的是季节性交替产生的，有的是DO不足产生的，有的是进水油脂含量。所以，找对原因，然后采取正确的措施。像曾经有一个厂，发现丝状菌不仅是MP，还有显著的1701型，那就需要对DO做调整。

 

主要参与讨论：

中国市政工程华北设计研究总院 郑兴灿总工程师；

北京市政设计研究院二院 程树辉副总工；

中国市政工程东北市政设计研究院 高旭副总工；

中国市政工程华北市政设计研究院九院 李金河总工；

中国市政工程华北设计研究总院二院 刘龙志副院长；

中国市政工程华北设计研究总院二院 崔洪升副总工；

中国市政工程华北设计研究院 石凤高工；

北京首创股份 刘智晓博士；

加拿大斯坦泰克公司 李建国博士；

威立雅中国 宫曼丽博士；

北京中持绿色公司技术总监 李彩斌；

加拿大斯坦泰克公司 李建国博士；

威立雅中国 宫曼丽博士；

北京中持绿色公司技术总监 李彩斌；

广州正环能源 冯祥军高工；

中机六院 张强高工；

宜兴环保产业研究院 陈珺博士；

北京市政公司 马晓春高工。

哈尔滨理工大学闫险峰 教授；

上海海洋大学 冀世锋博士；