活性污泥膨胀的机理与控制

文章编号:1672一7834(2以辫)20一08一04活性污泥膨胀的机理与控制刘寒`,李旭2,谢有奎2,周从直2(1.第三军医大学营房处,重庆4《X洲)3;82.后勤工程学院军事建筑与环境工程系,重庆4(拟)41)摘要简述了污泥膨胀的诱发机理,提出了丝状菌引起污泥膨胀时,发芽期饱子的异常,指出菌胶团和丝状菌是共生关系。分析溶解氧浓度、水质条件和有机物一污泥负荷对污泥膨胀的影响,并从预防、常规处理和应急措施三方面综述了污泥膨胀的控制措施。关键词污泥膨胀;丝状菌;污水处理;活性污泥中图分类号:X501文献标识码:B活性污泥法是废水处理中应用最广泛的技术之一,其关键是在废水生物处理系统中保持多种微生物适宜的共生关系。在工业化的处理流程中,聚集了大量微生物的活性污泥絮凝体应当密实、易于沉降,才能保证二沉池良好的泥水分离效果。当活性污泥的凝聚性和沉降性恶化时,处理水出现混浊,这种现象称为活性污泥膨胀。污泥膨胀是污水处理厂常见的现象,它使污泥流失,水质恶化,严重时将导致工艺无法正常运行,因此解决污泥膨胀问题对废水生物处理极为重要。1污泥膨胀诱发机理活性污泥膨胀通常有两种:一种是污泥中丝状菌大量繁殖而造成丝状菌膨胀;另一种是污泥中微生物代谢产物(如葡萄糖、甘露糖等)粘在一起形成粘性菌胶团膨胀。在生物处理系统运行中,第一种现象较为常见。通常提及的污泥膨胀一般也是指丝状菌膨胀。对其诱发机理,目前还存在不同看法。Chiesa根据污水中不可降解基质和微生物衰减系数对微生物生长速率的影响,提出了污泥膨胀的饥饿假说理论,指出活性污泥中有三种不同的微生物种群:一是生长速度快的菌胶团污泥絮凝微生物;二是具有高基质亲和力生长缓慢的耐饥饿丝状微生物;三是对溶解氧具有亲和力、对饥饿高度敏感的快速生长的丝状菌。在低基质浓度条件下,耐饥饿丝状微生物占优势;当有机质在特定浓度以上时,只要氧传递不受限制,菌胶团微生物占优势;在高基质且受溶解氧限制情况下,快速生长的丝状菌占优势,影响污泥的沉淀性能,从而产生了污泥膨胀〔’〕。丝状菌和菌胶团细菌的性能对比见表1。从生态学看,活性污泥中的菌胶团细菌和丝状菌等共同构成一个共生的微生物生态体系,菌胶团和丝状菌是共生关系,均具有净化功能,其中丝状菌作为菌胶团细菌生长的支撑,起“骨架”的作用仁2〕。当菌胶团细菌和丝状菌的生长达到一种平衡时,微生物间共生关系占主导地位,不发生污泥膨胀;在条件恶化时,竞争关系成为主导,菌胶团细菌受抑制,适应性强的丝状菌大量繁殖,引发污泥膨胀。关于丝状菌在液体培养中增殖形态的研究表明,能否引起污泥膨胀主要取决于发芽期抱子的举动。有些丝状菌在液体培养中,还没有发芽的抱子被刚发芽的丝状菌菌丝缠绕凝集在一起,菌丝分枝伸长,在通风搅拌下,慢慢变大,逐渐形成菌球体。这种菌球体由外向里越来越疏松,其核心部分成高度空白,有时可以观察到退化的细胞和抱子座的存在。在这种情况下多数丝状菌不发生污泥膨胀。有些丝状菌在发芽时期,抱子没有凝集作用,即抱子大多是一个一个地零散地发芽,当袍子量少时,菌丝一个一个地自身缠绕可成长为菌球体,原则上一个抱子生成一个菌球体,不会引起膨胀,但若抱子量多时,发芽的菌收稿日期二2以”一02一。作者简介:刘寒l(975一),男,重庆钥梁人,工程硕士生,从事营房基建和环境工程的研究。丝重复分枝伸长,并编织成网眼状,形成菌丝状生长态,则引起污泥膨胀。表1丝状菌和菌胶团细菌的性能对比性质菌胶团细菌参考值丝状菌参考值最大生长速率高4.4d“’低。.3d刁基质亲合力低“m盯L高4Dm了LDO亲合力低。.lm岁L高O.027mg/L内源代谢率(Kd)高0.olZd一,低o.ozod一,产率系数(Y)高0.153『g低0.139『g除了基质浓度外,不同的水质条件(如水温、酸度、营养物浓度等)也可导致丝状菌大量繁殖而产生污泥膨胀。近年来发现痕量金属缺乏可导致菌胶团微生物的代谢困难,诱发污泥膨胀。2污泥膨胀的影响因素2.1溶解氧浓度溶解氧是影响污泥膨胀的一个重要因素。Sit习m和Jenkins研究认为1701型、021N型、浮游球衣菌、1863型易于在低溶解氧下繁殖。不同的运行方式对DO浓度的要求不同,一般要求DO浓度大于Zm岁L,但DO浓度太高,引起絮体解体,引发污泥膨胀。2.2水质条件的影响有毒成分对污泥膨胀有影响。当污水中含有重金属、硫化物、有机磷、酚类等有毒物质时,由于丝状菌对有毒物的承受能力明显高于非丝状菌,会造成污泥膨胀。例如过多的化粪池的腐化水进人活性污泥设备;或下水道、初沉池中废水停留时间长而发生早期消化,产生大量的小分子有机酸和HZS,进而引发污泥膨胀。营养物不平衡也是很重要的影响因素。正常的营养比例BOD,:N:P=10:5:1。若P含量不足,C/N升高,则影响污泥的沉降性能;P/MLSS<3%,容易