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污泥膨胀是活性污泥工艺中常见的一种病态现象，是指活性污泥由于某种因素的改变，活性污泥质量变轻膨大，产生沉降性能恶化，不能在二沉池内正常进行泥水分离，污泥随出水流失。发生污泥膨胀以后，流失的污泥会使出水SS超标，如不采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物锐减，不能满足氧化分解污染物质的需要，最终导致出水BOD5也超标。活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳。当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经牌膨胀状态，应立即采取控制措施。
污泥膨胀总体上可以分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀两大类。丝状菌膨胀是活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖而导致的污泥膨胀，非丝状菌膨胀是指菌胶团的细菌本身生理活动异常，粘性物质大量产生导致的污泥膨胀。
导致丝状菌膨胀的条件及成因
正常的活性污泥中都含有一定量的丝状菌，它是形成活性污泥絮体的骨架材料。如果活性污泥中丝状菌数量太少，则形不成大的絮状体，沉降性能不好;如果丝状菌过度繁殖，则形成丝状菌污泥膨胀。在正常的环境中，菌胶团的生长率远大于丝状菌，不会出现丝状菌过度繁殖的现象。但如果活性污泥环境条件发生不利变化，丝状菌因其表面积较大，抵抗环境变化能力比菌胶团的细菌强，丝状菌的数量就有可能超过菌胶团细菌，从而导致丝状菌污泥膨胀。引起活性污泥中丝状菌膨胀的环境条件有：
1、进水中有机物质太少，曝气池内F/M低，导致微生物食料不足。
2、进水中氮、磷等营养物质不足。
3、PH太低，不利于微生物生长。
4、曝气池混合液内溶解氧太低，不能满足微生物需要。
5、进水水质或水量波动太大，对微生物造成冲击。
6、进入曝气池的污水因“腐化”产生出较多的H2S(超过1-2mg/l)时，还会导致丝状硫磺菌的过量繁殖，使丝硫磺菌污泥膨胀。
7、丝状菌大量繁殖的适宜温度在25℃～30℃，因而夏季易发生丝状菌污泥膨胀。
导致非丝状菌膨胀的条件和成因
非丝状菌膨胀是由于菌胶团细菌本身生理活动异常，导致活性污泥沉降性能恶化。可分为两种。
一种是由于进水中含有大量的溶解性有机物，使污泥负荷F/M太高，而进水中缺乏足够的氮、磷等营养物质，或者混合液内溶解氧不足。高F/M时，细菌会把大量的有机物质吸入体内，而由于缺乏氮、磷或溶解氧不足，又不能在体内进行正常的分解代谢。此时细菌会向体外分泌出过量的多聚糖类物质。这些物质由于分子式中含很多羟基而具有较强的亲水性。使活性污泥的结合水高达400%(正常污泥结合水为100%左右)以上。呈粘性的凝胶状，使活性污泥在二沉池内无法进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀称为粘性膨胀。
另一种非丝状菌膨胀是由于进水中含有大量的有毒物质，导致污泥中毒。使细菌不能分泌出足够的粘性物质，形不成絮体，因此也无法在二沉池进行有效的泥水分离及浓缩。这种污泥膨胀有时又称为非粘性膨胀或离散性膨胀。
控制曝气池污泥膨胀的措施
控制曝气池污泥膨胀措施大体可分成三类。一类是临时控制措施，第二类是工艺运行控制措施，第三类是永久性控制措施。
一、控制曝气池污泥膨胀的临时控制措施
临时控制措施主要用于控制由于临时原因造成的污泥膨胀，防止污泥流失，导致出水SS超标或污泥的大量流失。临时控制措施包括絮凝剂助沉法和杀菌剂杀菌法两种。絮凝剂助沉法一般用于非丝状菌引起的污泥膨胀，而杀菌法适用丝状菌引起的污泥膨胀。 1、絮凝剂助沉法是指向发生污泥膨胀的曝气池中投加絮凝剂，增强活性污泥的凝聚性能，使之容易在二沉池实现泥水分离。混凝处理中的絮凝剂一般都可以在此时应用，常用的絮凝剂有聚合氯化铝、聚合氯化铁等无机絮凝剂和聚炳烯酰胺等有机高分子絮凝剂。絮凝剂可加在曝气池的进口，也可投在曝气池的出口，但投加量不可太多，否则有可能破坏细菌的生物活性降低处理效果。使用絮凝剂时，药剂投加量掺合三氧化二铝为10mg/l左右即可。
2、杀菌法是指向发生膨胀的曝气池中投加化学药剂，杀死或抑制丝状菌的繁殖。从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。常用的杀菌剂如液氯、二氧化氯、次氯酸钠、漂白粉、双氧水等都可以使用。实际加氯过程中，应由小剂量到大剂量逐渐进行，并随时观察生物相和测定SVI值，一般加氯是为污泥干固体重的0.3%～0.6%，当发现SVI值低于最大允许值或镜检观察到丝状菌菌丝溶解，应当立即停止加药。投加双氧水(H2O2)对丝状菌有持续的抑制作用，过低不起作用，过高会导致污泥氧化解体。
二、控制污泥膨胀的调节运行工艺措施
调节运行工艺控制措施对工艺条件控制不当产生的污泥膨胀非常有效。具体方法有：
1、在曝气池的进口加粘土、消石灰、生污泥或消化污泥等，以提高活性污泥的沉降性能和密实性。
2、使进入曝气池的污水处于新鲜状态，如采取预曝气措施，使污水尽早处于好氧状态，避免形成厌氧状态，同时吹脱硫化氢等有害气体。
3、加强曝气强度，提高混合液溶解氧浓度，防止混合液局部缺氧或厌氧。
4、补充氮、磷等营养盐，保持混合液中碳、氮、磷等营养物质的平衡。在不降低污水处理功能的前提下，适当提高F/M。
5、提高污泥回流比，降低污泥在二沉池的停留时间，避免在二沉池出现厌氧状态。
6、当PH值低时应加碱性物质调节，提高曝气池进水的PH值。
7、利用在线仪表的手段加强和提高化验分析的时效性，充分发挥预处理系统的作用，保证曝气池的污泥负荷相对稳定。
三、控制污泥膨胀的永久性控制措施
永久性控制措施是指对现有设施进行改造或设计扩建、新建工程时予以充分考虑。使污泥膨胀不发生，或发生污泥膨胀时有预防性设施。常用的永久性措施是在曝气池前设生物选择器。通过选择器对微生物进行选择性培养，即在系统内只有利用菌胶团细菌的增长繁殖，不利于丝状菌的大量繁殖增长。从而避免生物处理系统丝状菌污泥膨胀的发生。选择器有三种，好氧选择器、厌氧选择器、缺氧选择器。
1、好氧选择器的机理是提供一个溶解氧充足、食料充足的高负荷区，让菌胶团细菌率先抢占有机物，不给丝状菌过度增长的机会。例如在活性污泥法工艺的选择器就是在回流污泥进入曝气池前进行再生性曝气，减少回流污泥中高粘结性物质的含量，使其中微生物进入内源呼吸段，提高菌胶团细菌摄取有机物的能力和与丝状菌生物的竞争能力，从而使丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀均能得到抑制。为加强微生物选择器的效果，可以在再曝气过程中投加足量的氮、磷等营养物质，提高污泥的活性。
2、缺氧选择器控制污泥膨胀的原理是：大部分菌胶团细菌能利用选择器内硝酸盐中化合态氧做氧源，进行生物繁殖，而丝状菌(球衣菌)没有这种功能，因而在选择器内受到抑制，增殖落后于菌胶团菌种，大大降低了丝状菌膨胀发生的可能。
3、厌氧选择器控制污泥膨胀的原理是：经大部分种类的丝状菌(球衣菌)都是好氧的，在厌氧条件下将受到抑制。而菌胶团细菌有一大部分为兼性菌，在厌氧状态下短时间内进行厌氧代谢，继续增殖。但是厌氧选择器的设置，会导致产生丝状菌中丝硫菌污泥膨胀的可能性，因为菌胶团的厌氧代谢会产生硫化氢，从而为丝状菌的繁殖提供条件。因此，厌氧选择器的水力停留时间不宜过长。
在实际运行中，以上述三类方法应根据实际情况优先采取临时控制措施，防止污泥大量流失导致系统的失败。同时还应认真分析化验污泥膨胀产生的原因，从根源入手，采取工艺运行调节手段，控制膨胀的发生。对于污泥膨胀发生次数较多，程度较严重的处理厂，应采取永久性措施及时改造，避免长期超标的现象发生。
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