摘要：活性污泥法由于操作簡單、處理效果好被廣泛應(yīng)用于市政污水和工業(yè)廢水的處理。污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象影響二次沉淀池的泥水分離過程和生物反應(yīng)池的微生物量穩(wěn)定，嚴(yán)重困擾著污水處理廠的正常運行，被稱為污水處理廠的“癌癥”。本文從污泥膨脹和污泥發(fā)泡的定義及分類出發(fā)，全面地比較了表征污泥膨脹和污泥發(fā)泡的方法、引起污泥膨脹和污泥發(fā)泡的絲狀細(xì)菌種類及控制污泥膨脹和污泥發(fā)泡方法的異同，并探討了污泥膨脹和污泥發(fā)泡問題的未來研究方向和控制策略，期望能夠為今后污泥膨脹和污泥發(fā)泡問題的研究和調(diào)控提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：污水處理廠，活性污泥工藝，污泥膨脹，污泥發(fā)泡

引言

活性污泥工藝由于處理效果好、操作簡單、運行費用低等一系列的優(yōu)點，被廣泛地應(yīng)用于市政污水和工業(yè)廢水的處理。污水處理廠的污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象聯(lián)系密切又各有特點。本文基于活性污泥法污水處理廠污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的研究現(xiàn)狀，從污泥膨脹和污泥發(fā)泡的危害、分類、表征方法、成因和控制方法等幾個方面進(jìn)行了比較分析，以及對污水處理廠污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的研究提供一些科學(xué)參考。

1污泥膨脹和污泥發(fā)泡的定義、分類及危害

污泥膨脹是指污泥體積變大、含水率增高、在二次沉淀池不易沉淀的現(xiàn)象。污泥膨脹總體上分為兩大類：絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。狀菌膨脹是活性污泥絮體中的絲狀細(xì)菌(偶爾是絲狀真菌)過度繁殖而導(dǎo)致活性污泥沉降性能變差的現(xiàn)象；非絲狀菌膨脹又稱黏性膨脹或菌膠團膨脹，由菌膠團菌大量產(chǎn)生高黏性物質(zhì)引起，是非絲狀細(xì)菌過量而污泥沉降性能變差的現(xiàn)象，現(xiàn)象主要在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高或者進(jìn)水中氮、磷等營養(yǎng)物缺乏的情況下發(fā)生。當(dāng)發(fā)生活性污泥膨脹時，污泥體積指數(shù)(SVI)升高(通常SVI值超過150即認(rèn)為發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象)，活性污泥絮體的結(jié)構(gòu)比正常絮體松散，體積增大，含水率增高，澄清液變少。此外，由于在二次沉淀池不易沉淀，出水污泥含量增高，導(dǎo)致回流污泥量和生化反應(yīng)池內(nèi)污泥量減少，最終破壞生化反應(yīng)池的正常運行。在發(fā)生污泥膨脹的活性污泥法處理廠中，約有95%的污泥膨脹現(xiàn)象與活性污泥中絲狀細(xì)菌的大量增殖有關(guān)。絲狀細(xì)菌污泥膨脹現(xiàn)象一旦發(fā)生，污泥的沉降性能在短時間內(nèi)很難恢復(fù)。

污泥發(fā)泡是指大量泡沫出現(xiàn)在生化反應(yīng)池和二次沉淀池，給活性污泥法污水處理廠的運行和處理效果帶來負(fù)面影響的現(xiàn)象。污泥發(fā)泡總體上也可以分為生物發(fā)泡和非生物發(fā)泡。污泥生物發(fā)泡是由于過度增殖的特定絲狀細(xì)菌與污泥中的氣泡和顆粒混合而形成穩(wěn)定泡沫的現(xiàn)象。這種泡沫顏色呈棕色或灰褐色，非常粘稠，一般在生化反應(yīng)池表面堆積，當(dāng)污泥發(fā)泡嚴(yán)重時，會出現(xiàn)在二次沉淀池表面。污泥非生物發(fā)泡主要是由于進(jìn)水水質(zhì)異常和操作異常而引起的污泥發(fā)泡現(xiàn)象，該現(xiàn)象發(fā)生時活性污泥中的絲狀細(xì)菌無過度繁殖。

目前在污水處理過程中發(fā)生的污泥非生物發(fā)泡現(xiàn)象可以分為兩種類型：(1)人工合成表面活性劑泡沫。這種泡沫會出現(xiàn)在兩種情況下。。第一種情況是發(fā)生在含有難降解表面活性劑物質(zhì)(比如烷基苯磺酸鹽類物質(zhì))的工業(yè)污水處理廠中，微生物對這些表面活性劑的降解效率很低，導(dǎo)致大量泡沫出現(xiàn)在生化反應(yīng)池和二次沉淀池。由于環(huán)保意識的提高，易生物降解洗滌劑在日常生活中得到廣泛推廣，因此，目前這種泡沫很少出現(xiàn)。第二種情況是發(fā)生在活性污泥法污水處理廠運行初期的活性污泥培養(yǎng)階段，接種微生物對市政污水中存在的各種表面活性物質(zhì)的去除率較低，這時會有很多泡沫出現(xiàn)在生化反應(yīng)池，該現(xiàn)象也稱為啟動泡沫。

2污泥膨脹和污泥發(fā)泡的表征方法

對污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的表征是判斷該類現(xiàn)象發(fā)生的依據(jù)及解決這些問題的基礎(chǔ)，它們的表征方法顯著不同。

污泥膨脹的表征方法比較確定。目前都是通過測定活性污泥的SVI值來評價污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生與否。

一般情況下，沉降性能良好的活性污泥的SVI值在50?150之間，SVI值超過150即表征著該污水處理廠發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。目前，污泥發(fā)泡現(xiàn)象沒有固定的表征方法?，F(xiàn)有的一些表征方法各有優(yōu)劣，具體有：(1)模擬曝氣法。該方法是對量筒內(nèi)的活性污泥進(jìn)行模擬曝氣，通過量筒中泡沫的體積變化以及泡沫的穩(wěn)定時間進(jìn)行污泥發(fā)泡分級。這種方法能在短時間內(nèi)得到活性污泥的發(fā)泡潛能及泡沫穩(wěn)定性的判斷結(jié)果，但是這些結(jié)果并不能代表生物反應(yīng)池的實際狀態(tài)。(2)細(xì)胞表面疏水性實驗。該方法是將活性污泥中的微生物在水相和疏水相進(jìn)行分配，通過測定處理前后水相吸光度判斷活性污泥的發(fā)泡能力。這種方法對純培養(yǎng)菌株的判定效果較好，實際活性污泥樣品中的復(fù)雜物質(zhì)很容易影響該測定過程。(3)表面張力法。該方法是利用絲狀細(xì)菌會引起活性污泥表面張力下降的特性，通過測定活性污泥表面張力的變化判斷污泥發(fā)泡的潛能。(4)絲狀細(xì)菌檢測法。識別泡沫中絲狀細(xì)菌的種類和含量判定活性污泥的發(fā)泡等級，研究表明，活性污泥泡沫層中富集了大量不同類型的絲狀細(xì)菌，這些絲狀細(xì)菌是引起污泥生物發(fā)泡的主要微生物。

3引起污泥膨脹和污泥發(fā)泡的絲狀細(xì)菌

同種生物在不同培養(yǎng)狀態(tài)下會出現(xiàn)形態(tài)差異，而親緣關(guān)系差異巨大的微生物也可能表現(xiàn)出相同的形態(tài)，這些現(xiàn)象導(dǎo)致即使是經(jīng)驗豐富的科研人員也很難根據(jù)傳統(tǒng)分類方法鑒定絲狀細(xì)菌。加之污泥中許多微生物還屬于未培養(yǎng)之列，更增加了傳統(tǒng)分類的難度。目前，各種分子生物技術(shù)，如FISH、高通量測序技術(shù)、宏基因組測序技術(shù)等發(fā)展迅速，為及時、全面和準(zhǔn)確地獲取污泥中絲狀細(xì)菌的基因信息提供了很大幫助，促進(jìn)了絲狀細(xì)菌的進(jìn)一步分類。

4控制方法

目前，對污泥膨脹現(xiàn)象和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的調(diào)控思路比較相似，主要分為兩大類。第一類是非特異性方法，采用物理化學(xué)的方法調(diào)控污泥發(fā)泡和污泥膨脹；第二類方法是特異性方法，先通過分子生物學(xué)方法解析活性污泥微生物生態(tài)以確定引起污泥發(fā)泡的絲狀細(xì)菌類型，通過改變操作條件、增加選擇器或者引入其它物種調(diào)控該類絲狀細(xì)菌的增殖，以達(dá)到控制污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的目的。

4.1物理方法

污泥發(fā)泡的危害很大程度上來源于其泡沫層，因此可以采用噴灑水及人工或機械清理泡沫層的物理方法調(diào)控污泥發(fā)泡現(xiàn)象。噴灑水是一種簡單的物理方法，但是被水噴散的泡沫仍然存在于混合液中，所以不能根本消除泡沫現(xiàn)象。通過人工或機械將泡沫打撈清除會增加生產(chǎn)成本，后續(xù)如何處置這些生物泡沫仍是很大的難題。類似物理性方法不能用于污泥膨脹現(xiàn)象的控制。

4.2化學(xué)方法

調(diào)控絲狀細(xì)菌引起的污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的化學(xué)方法主要包括投加氧化劑和消毒劑或者混凝劑。投加的氧化劑和消毒劑主要有氯、次氯酸、過氧化氫、臭氧、季銨鹽等。由于引起污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的絲狀細(xì)菌具有獨特的分散形態(tài)特征，使得其在活性污泥中暴露的比表面積大于其它菌膠團菌暴露的比表面積，當(dāng)使用氧化劑進(jìn)行殺菌時，暴露多的絲狀細(xì)菌能優(yōu)先被殺滅。

5結(jié)束語

在未來的研究中，可以進(jìn)一步利用不斷發(fā)展的分子生物學(xué)技術(shù)和微生物單細(xì)胞分離技術(shù)確定不同污水處理廠污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵絲狀細(xì)菌，得到這些絲狀細(xì)菌的純培養(yǎng)菌株并研究其生理化特性，為污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象的控制提供理論基礎(chǔ)。基于生態(tài)學(xué)方法調(diào)控污泥膨脹和污泥發(fā)泡現(xiàn)象是一種生態(tài)友好的調(diào)控方法，有著廣闊的發(fā)展前景。雖然目前研究表明可以通過在活性污泥中引入噬菌體或輪蟲達(dá)到控制絲狀細(xì)菌增殖的目的，但仍需深入系統(tǒng)地研究才能在實際污水處理廠進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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