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(yùn)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?yàn)榻窈笪勰嗯蛎浐臀勰喟l(fā)泡問題的研究和調(diào)控提供有價(jià)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(yùn)行費(fèi)用低等一系列的優(yōu)點(diǎn)，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(diǎn)。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(gè)方面進(jìn)行了比較分析，以及對(duì)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(tuán)膨脹，由菌膠團(tuán)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(shí)，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(yùn)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(shí)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(yùn)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(shí)，會(huì)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(shí)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(huì)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(duì)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(shí)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(yùn)行初期的活性污泥培養(yǎng)階段，接種微生物對(duì)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(shí)會(huì)有很多泡沫出現(xiàn)在生化反應(yīng)池，該現(xiàn)象也稱為啟動(dòng)泡沫。

2污泥膨脹和污泥發(fā)泡的表征方法

對(duì)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(cè)定活性污泥的SVI值來評(píng)價(jià)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(duì)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(shí)間進(jìn)行污泥發(fā)泡分級(jí)。這種方法能在短時(shí)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(shí)際狀態(tài)。(2)細(xì)胞表面疏水性實(shí)驗(yàn)。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(cè)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(duì)純培養(yǎng)菌株的判定效果較好，實(shí)際活性污泥樣品中的復(fù)雜物質(zhì)很容易影響該測(cè)定過程。(3)表面張力法。該方法是利用絲狀細(xì)菌會(huì)引起活性污泥表面張力下降的特性，通過測(cè)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(cè)法。識(shí)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(jí)，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(huì)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(yàn)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(cè)序技術(shù)、宏基因組測(cè)序技術(shù)等發(fā)展迅速，為及時(shí)、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(duì)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(jī)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(jī)械將泡沫打撈清除會(huì)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(dú)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(tuán)菌暴露的比表面積，當(dāng)使用氧化劑進(jìn)行殺菌時(shí)，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)?；谏鷳B(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(shí)際污水處理廠進(jìn)行推廣應(yīng)用。

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