SBR工艺中污泥负荷对丝状菌污泥膨胀的影响

SBR法处理工业废水中pH值对污泥膨胀的影响丁峰彭永臻支霞辉(青岛建筑工程学院,青岛266033) (北京工业大学,北京100022) (同济大学,上海200092)1引言活性污泥膨胀(Activated Sludge bulking)严重破坏污水处理系统的正常运行,是活性污泥法自本世纪初问世以来在运行管理与控制中,一直困扰人们的最大难题之一[1~5]。

据研究,pH值是引起污泥膨胀的原因之一,但国内外的研究报道[6~8],结论不一。

本研究正是针对这一现状采用易发生污泥膨胀的典型工业废水:啤酒废水和石油化工废水(以下简称为化工废水)作为试验对象,用SBR法对各种不同的进水pH值及反应pH 值变化过程对活性污泥膨胀及其性能的影响作了较系统深入的研究。

2材料和方法试验采用SBR(Sequencing Batch Reactor,间歇式反应器装置实验运行与控制方法见图1。

整个装置为2台尺寸相同的SBR,每台的总有效容积为38 L,采用空气压缩机供氧,SBR体外缠有用于保温的电阻丝,由温控仪控制温度,保持反应过程温度20℃左右。

试验用的啤酒废水用人工配制,石化废水取自主要生产苯酐、有机酸等化工原料的化工厂。

为了维持生物化学中微生物的正常生长,在这2种废水中均按BOD5∶N∶P=100∶5∶1的比例投加用氯化铵和磷酸二氢钾配制的营养液,用氢氧化钠和稀硫酸调节试验用水的pH值。

3试验结果与分析图1SBR试验系统与控制1—氧化还原电位计;2—温度控制仪;3—污泥池;4—搅拌器;5—ORP传感器;6—温度传感器;7—溶解氧传感器;8—排水口;9—溶解氧仪;10—转子流量计;11—压缩空气;12—曝气器;13—排泥管。

3·1进水pH值不同时其反应过程pH值的变化情况取进水CODCr=800 mg/L,反应时间为1·5 h,检测2种废水进水pH值分别为5·0,6·0,11·0。

文章编号:025322468(2000)20220129205 中图分类号:X703 文献标识码:ASBR 法处理工业废水中有机负荷对污泥膨胀的影响王淑莹,高春娣,彭永臻,周　利,丁　峰　(哈尔滨建筑大学市政环境工程学院,哈尔滨　150090)摘要:活性污泥中丝状菌与絮状菌的竞争生长使污泥的性状发生变化.有机负荷对污泥膨胀的影响一直有两种完全相反的说法,我们对此作了专门研究,试验结果表明:当反应器中溶解氧(DO )充足时,低有机负荷易引起污泥膨胀,提高有机负荷能有效的控制膨胀;高负荷下,引起污泥膨胀的原因往往是DO 浓度不足,而提高DO 浓度则能使污泥膨胀得到控制.这一结果也解释了高有机负荷发生污泥膨胀的实质原因.关键词:有机负荷;污泥膨胀;溶解氧;丝状菌;絮状菌Influence of organic loading on sludge bulkingWAN G Shuying ,G AO Chundi ,PEN G Y ongzhen ,ZHOU Li ,DIN G Feng (College ofMunicipal and Environ 2mental Engineering ,Harbin University of Architecture and Engineering ,Harbin 150008)Abstract :In the activated sludge process ,the character of activated sludge will be changed by competitive growth of floc 2forming bacteria and filamentous bacteria.There are two different arguments about the effect of organic loading on sludge bulking all long ,therefore we have had specific research on it.The experimental result shows that if low organic loading condition can be maintained ,bulking will occur ,however the bulking will be controlled effectively in the condi 2tion of increasing organic loading.Under high organic loading condition ,usually ,the owing to the insufficient DO ,bulk 2ing may occur ,but ,if DO concentration is increased ,bulking will be controlled.In addition ,the result explains the rea 2son why sludge bulking occurs at high organic loading..K eyw ords :Organic loading ;sludge bulking ;DO ;filamentous becteria ;floc 2forming bacteria收稿日期:1998211228;修订日期:1999205204基金项目:国家自然科学基金项目(59778024)作者简介:王淑莹(1955—),女,副教授1　引言污泥膨胀是指活性污泥沉降性能恶化,污泥指数(SV I )不断升高,沉淀池污泥面不断上升,致使污泥流失,曝气池污泥浓度(ML SS )降低,从而破坏污水处理系统正常运行[1].Sezginet al.[2]报道活性污泥的沉降性能、压缩性能及分离性能均与活性污泥絮体中丝状菌和絮状菌的数量有关.丝状菌过量生长(高于约107μm/mg (干污泥))会导致污泥膨胀(SV I 高于150mL/g );而污泥中没有丝状菌或丝状菌数量很少会导致针状污泥絮体.理想的活性污泥絮体需要在丝状菌与絮状菌之间保持一个平衡.污泥膨胀根据其致因不同可分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀,而实际运行中的污泥膨胀有95%以上属于丝状菌过量增殖引起的丝状菌膨胀,本文也以此为研究对象.目前国外关于污泥膨胀的研究报道较多,但是由于研究者的研究背景和研究条件不尽相同,研究结果也很不第20卷第2期2000年3月环　境　科　学　学　报ACTA SCIEN TIA E CIRCUMSTAN TIA E Vol.20,No.2Mar.,2000一致,尤其是关于有机负荷与污泥膨胀关系的说法比较混乱.虽然低有机负荷被认为是引起膨胀的重要因素[3],但还有很多人认为高负荷也易发生污泥膨胀[4].如Ford 和Eckenfeilder 等人[5]的研究结果表明,在高负荷和低负荷下都可能发生污泥膨胀;Palm 等人[6]认为根据负荷不同,在任何DO 浓度条件下都可能发生膨胀;Chudoba 等人[7]认为即使对于推流式曝气池,虽然沿池长方向存在着高的浓度梯度,但在高负荷下也会发生污泥膨胀.此外,国外对控制和恢复污泥膨胀的研究不多.本文正是针对这一现状采用易发生污泥膨胀的典型工业废水:石油化工废水(以下简称石化废水)和啤酒废水作为试验对象,对有机负荷与污泥膨胀的关系以及污泥膨胀的控制与恢复做了较系统深入的研究.2　材料和方法试验采用SBR (Sequencing Batch Reactor ,间歇式反应器,简称SBR )法装置,其试验运行图1　SBR 试验系统与控制示意图1.氧化还原电位计2.温度控制仪3.污泥池4.搅拌器5.ORP 传感器6.温度传感器7.溶解氧传感器　8.排水口　9.溶解氧仪　10.转子流量计　11.压缩空气　12.曝气器　13.排泥管Fig.1　Flow diagram &control ofSBR experimental system 与控制方法见图1.整个装置为两台尺寸相同的SBR ,每台的总有效容积为38L ,采用空气压缩机供氧,SBR 体外缠有用于保温的电阻丝,由温控仪控制温度.试验用的石化废水取自主要生产苯酐、有机酸等化工原料的石油化工厂.为了维持生化系统中微生物的正常生长,在这两种废水中均按BOD ∶N ∶P =100∶5∶1的比例投加用氯化铵和磷酸二氢钾配制的营养液,并加入一定的氢氧化钠中和使试验用水的p H 值在615—810之间.检测与分析项目有:污泥指数(SV I )、有机负荷、有机物浓度(COD )、污泥浓度(ML SS )及溶解氧浓度(DO ).3　试验结果及分析311　低负荷下的污泥膨胀根据活性污泥的有机负荷定义:N s =Q ・S 0X ・V =1t ・S 0X (1)式中:N s ———有机负荷率(kg/(kg ・d ));Q ———进水流量(L/d ),对于SBR 法来说,它等于流入反应器的废水量(扣除原有污泥所占容积5L ,为33L )除以反应时间; V ———反应器有效容积(L ),本实验中反应器有效容积为38L ;t ———运行周期中的反应时间(d );S 0———进水有机物浓度(以COD 表示)(mg/L );X ———运行阶段反应器中活性污泥平均浓度(mg/L ),以ML SS 浓度计,本试验中MLVSS/ML SS 为019左右.当进水COD 浓度S 0及反应器内污泥浓度基本不变时,有机负荷随反应时间改变.试验中各个周期的反应时间见表1. 整个试验过程中曝气量(Q air )保持恒定,进水COD 浓度维持在800mg/L 左右,啤酒废水的ML SS 约为1900mg/L ,石化废水的约为2000mg/L.试验过程中SV I 变化规律见图2,有机031环 境 科 学 学 报20卷表1　各个周期反应时间Table 1　Reaction time of every period 周期1—45—89—1213—1617—2021—2425—2829—3233反应时间,h 1.0 2.0215 3.0315 4.0415 5.0515负荷对SV I 的影响见图3.可见,随着反应时间的减小与有机负荷的降低,石化废水和啤酒废水的SV I 都逐渐增大.在试验的初始阶段的前12周期中,由于反应时间短,仅为1—215h ,污泥的有机负荷高达5—1015kg (COD )/kg (ML SS ・d ),此时SV I 值较低,均在80mL/g 以下.在试验后期,一个运行周期的反应时间达到415h 以上,此时的有机负荷小于213kg/(kg ・d ),在这一阶段,两种废水的SV I 都迅速上升,短短5个周期之后就达到200mL/g 以上.图2　试验过程中SVI 变化情况Fig.2　Variation of SVI in the experiment 图3　有机负荷对SVI 的影响Fig.3　Effect of organic loading on SVI图4　高负荷下SVI 的变化Fig.4　Variation of SVI at high organicloading 高有机负荷下,反应器内底物充裕,在这种环境中絮状菌比丝状菌具有更强的吸附与存贮营养物质的能力,能够充分利用高浓度的底物迅速增殖,具有较高的比生长速率,抑制了丝状菌的生长.在低负荷下混合液中底物浓度长时间都很低,由于缺少足够的营养底物,絮状菌的生长受到抑制,而丝状菌具有较大的比表面积,当环境不利于微生物的生长时,丝状菌的菌丝会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养的表面积[8].一方面,伸出絮体之外的丝状菌更易吸收底物和营养,其生长速率高于絮状菌,从而成为活性污泥中的优势菌种;另一方面,丝状菌越多,其菌丝越长,活性污泥越不易沉降,SV I 越高,导致了污泥膨胀.212　低负荷引起的污泥膨胀的控制与恢复本试验将低负荷下发生膨胀的污泥置于高负荷状态,即在运行中缩短曝气时间为1h ,曝气量Q air 以及进水有机物浓度均同于前.啤酒废水的ML SS约为1500mg/L ,石化废水的约为1600mg/L 此时两个反应器内的有机负荷均在1015kg/(kg ・d )以上.每一周期结束后都排放一定量的污泥以维持ML SS 浓度和有机负荷不变.试验过程中在线检测DO ,其浓度基本都在2mg/L 以上.试验结果见图4,在经过19个周期的运行后,两种废水的SV I 值很快就下降到150mL/g 以下,污泥膨胀得到控制,恢复到了正常状态.从图中还可以看到,在恢复的初期,SV I 值下降的速度较快,短短11个周期就从250mL/g 以上降到150mL/g 左右;而此后其降低的速度比较慢.1312期王淑莹等:SBR 法处理工业废水中有机负荷对污泥膨胀的影响利用在高底物浓度的环境条件下絮状菌的贮存能力与最大比生长速率均比丝状菌的高这一特点,在反应器中创造出有利于絮状菌生长增殖的生态环境,使其取代丝状菌逐渐成为污泥中的优势菌种,从而使已经发生膨胀的污泥逐渐恢复到正常状态,以达到控制污泥膨胀的目的.213　高负荷下DO对污泥膨胀的影响本试验中,以石化废水作为研究对象.进水COD为900mg/L,ML SS在2000mg/L左右(每周期后排出少量污泥),曝气时间为1h,Q air为016m3/h,此时的有机负荷为1114kg/(kg・d)左右.各运行周期的DO和SV I的变化情况分别如图5和图6所示.在第一周期的几乎整个反应过程中混合液DO浓度都在015mg/L以下(见图5),在如此低DO的条件下,尽管有机负荷非常高,SV I仍然逐渐升高,到第41周期,SV I已达到200mL/g以上(见图6).可以看到,在有机负荷很高的条件下,如果缺乏DO,仍会导致丝状菌的过量繁殖和SV I的升高.絮状菌多为好氧性细菌,在低DO的环境中,其增殖受到抑制;而某些丝状菌(如浮游球衣菌)虽然是绝对好氧菌,但是由于其比表面积大的生理特点,在低DO浓度下丝状菌的增殖速率明显地高于絮状菌,因此导致了高负荷低DO下的污泥膨胀.图5　不同周期中DO浓度随反应时间变化情况Fig.5　Variation of DO concentration with the reactiontime图6　高负荷下DO对SVI的影响Fig.6　E ffect of DO on SVI at high organicloading图7　试验过程中MLSS变化情况Fig.7　Variation of MLSS in the experiment 从第42周期开始,保持Q air、曝气时间及进水COD浓度不变,只把反应器中SV I很高的污泥排出一半继续试验,ML SS浓度的变化如图7所示.此时由于ML SS浓度几乎减了一半,其耗氧速率(OUR)也大大减小,因此DO在反应开始20min后就达到3mg/L以上.运行6个周期之后,SV I下降至200mL/g(见图6).在第48周期又排出一半污泥,并把Q air提高到019m3/h,其它条件仍保持不变,此时ML SS已降至855mg/L(见图7),DO浓度在反应开始15min后就达到4mg/L以上.到第56周期时SV I已降到120mL/g以下(见图6).此后,由于ML SS 逐渐升高,OUR逐渐增大,SV I又略有回升(见图6). 一般认为,在同样条件下,完全混合式比推流式曝气池更容易发生污泥膨胀.本试验结果表明,有机物在SBR反应阶段的降解过程(其浓度对时间的变化)相当于理想的推流过程,但在某些条件下仍可发生污泥膨胀,这说明仅靠曝气池的池型与流态并不能完全避免污泥膨胀.231环 境 科 学 学 报20卷从本试验结果还可看到,普通活性污泥法污水处理厂在某一期间无论是由于低负荷还是由于高负荷缺氧造成的污泥膨胀,都导致污泥的大量流失,使ML SS 浓度大幅度降低.其结果是其它条件不变时OUR 减小DO 浓度提高,并且有机负荷提高,这都有利于抑制丝状菌的进一步增殖,控制污泥膨胀并逐渐恢复正常运行.这也是污泥膨胀有时能自然地消除的主要原因.3　结论在本试验条件下的研究中,得出以下主要结论:(1)活性污泥在低有机负荷下易发生膨胀,这是由于低有机底物浓度的环境条件有利于比表面积大的丝状菌的增殖,相反却抑制了絮状菌的增殖.(2)高负荷有利于絮状菌的增殖,低负荷引起的膨胀可以通过提高污泥的负荷得到控制和恢复.(3)高负荷下DO 浓度成为微生物增殖的限制因素,高负荷低DO 仍然容易发生污泥膨胀.这可能是活性污泥污水处理厂在高负荷下发生膨胀的主要原因.因为在空气量和ML SS 浓度基本不变时,有机负荷增高必然引起DO 的不足与膨胀,这时可通过增加空气量或减小ML SS 浓度(即减小OUR )来提高DO 浓度使污泥的膨胀得到控制与恢复.参考文献:[1]　王凯军1活性污泥膨胀的机理与控制[M ]1北京:中国环境科学出版社.199219—31[2]　Sezgin M ,Jenkins D ,Parker D S.A unified theory of filamentous activated sludge bulking[J ]1J WPCF ,1978,50(9):362—381[3]　Andre M van Niekerk ,David jenkins ,Michel G Richard.The competitive growth of zoogloea ramiogera and type 021N in ac 2tivated sludge and pure culture ———A model for low F/M bulking[J ].J WPCF ,1987,59(5):262—273[4]　Hiroki Tanaka ,et al.Model system of bulking and flocculation in mixed culture of S phaerotil us sp.and Pseudomonas sp.fordissolved oxygen deficiency and high loading[J ].Wat Res ,1985,19(5):563—571[5]　Luis Barahona ,W Esley Eckenfeder J r.Relationship between organic loading and zone settling velocity in the activated sludgeprocess[J ].Wat Res ,1984,18(1):91—94[6]　Palm J C ,Jenkins D ,Parker D S.Relationship between organic loading ,dissolved oxygen concentration and sludge process[J ].J WPCF ,1980,52(10):2484—2506[7]　Chudoba J ,Blaha J ,Madera V.Control of activated sludge filamentous bulking ———Ⅲ.Effect of sludge loading[J ].Wat Res ,1974,8(3):231—237[8]　周利,彭永臻,等1丝状菌污泥膨胀的影响因素与控制[J ]1环境科学进展,1999,7(1):88—93敬告作者为适应我国信息化建设需要,扩大作者学术交流渠道,本刊已加入《中国学术期刊(光盘版)》和“中国期刊网”。

SBR运行几种异常情况及对策作者：王晓慧来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：本文主要以工程实例为基础，就SBR工艺在化工污水处理运行过程可能遇到的异常情况进行分析判断，给出相应对策。

为SBR工艺的操作运行提供依据。

关键词：SBR 反硝化污泥膨胀污泥上浮中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-365-01随着污水处理系统运行的自动化水平的提高，间歇式活性污泥法即SBR工艺越来越受到重视。

传统的活性污泥系统，运行方式大多是连续式的。

与空间分割的而时间连续的工艺不同，SBR工艺是在同一反应器（同一地点）中不同的时段，分别形成厌氧、缺氧、好氧的生物反应过程。

分别形成沉淀、排泥、滗水、泥水分离等过程。

SBR池系统组成简单，投资和占地少，建设、运行费用都较低，操作管理简单。

SBR池承受水量、水质冲击负荷的能力强，出水水质好。

污泥沉降性能好，对污泥膨胀抑制效果好，污泥处理系统简单。

对有机物和氮的去除效果好。

本文通过工程实例，对SBR池运行时出现的几种异常情况进行分析判断，为SBR池良好运行提供依据。

设计规模为化工污水200m3/h，设计进水水质主要指标如下：CODcr≤450mg/l BOD5≤230mg/l PH=6～9 SS≤80mg/l NH3-N≤180mg/l设计排水水质主要指标如下：CODcr≤60mg/l BOD5≤20mg/l PH=6～9SS≤50mg/l NH3-N≤10mg/l本污水水处理工艺选择间歇式活性污泥处理系统。

污水经水质、水量的调节后，提升入SBR池，在SBR池内完成进水、反应、曝气、搅拌、沉淀、滗水、闲置阶段的运行周期后，达标排放，SBR池内的剩余污泥经浓缩脱水处理后不定期送出。

在SBR反应过程中，硝化反应降低水中碱度，脱氮反应增加水中碱度，且根据计算得知〔H+〕>〔OH—〕，因此总反应过程PH值会降低，因而在三座SBR反应池投加碳酸钠溶液以调节PH值在7.0～7.5（在混合培养系统中，亚硝化菌的最适宜PH=7.0～8.5，硝化菌的最适宜PH=6.0～7.5，SBR池废水若PH8时会使分子态游离氨浓度增加并出现NO2-积累，本水处理系统为PH=7.0 硝化时，PH=7.5 反硝化时），有利于反应的进行。

活性污泥法处理的关键在于具有足够数量和性能良好的污泥。

它是大量微生物聚集的地方，即微生物高度活动的中心，在处理废水过程中，活性污泥对废水中的有机物具有很强的吸附和氧化分解能力，故活性污泥中还含有分解的有机物和无机物等。

污泥中的微生物，在废水中起主要作用的是细菌和原生动物。

微生物的指示作用(1) 着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。

(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。

(2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。

(3) 如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。

(4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。

(5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。

(6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。

(7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。

(8) 而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。

(9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。

(10) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。

另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的大小用数量来判断处理效果。

活性污泥中的微生物活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。

微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。

其中，细菌和原生动物是主要的两大类。

（一）细菌细菌是单细胞生物，如球菌、杆菌和螺旋菌等。

它们在活性污泥中种类多、数量大、体积微小，具有强的吸附和分解有机物的能力，在污水处理中起着关键作用。

在活性污泥培养的初期，细菌大量游离在污水中，但随着污泥的逐步形成，逐渐集合成较大的群体，如菌胶团、丝状菌等。

［收稿日期］２０２０ ０４ １５ ［修稿日期］２０２０ ０４ ２７［作者简介］简耀先（１９８８—），男，江西宜春人，工程师，贵州开阳化工有限公司水处理车间副主任（工艺）。

ＳＢＲ工艺活性污泥膨胀原因分析及调控措施简耀先（贵州开阳化工有限公司，贵州开阳　５５０３９９）［摘　要］贵州开阳化工有限公司５００ｋｔ／ａ合成氨装置配套污水处理系统采用改良型ＳＢＲ工艺，污水以气化污水为主。

２０２０年２月初，４座ＳＢＲ池出现活性污泥膨胀现象。

结合生产实际，分析认为主要原因在于，气化系统掺烧石油焦和污水处理系统投加反渗透浓水后，综合进水营养源减少，污水处理系统整体上处于缺营养状态及碳氮比失调，且运行时序不匹配。

为此，采取了调整运行时序、培养和驯化污泥、不再接收反渗透浓水、每天观察污泥的性状和微生物的状态、随时观察进水水质等调控措施后，４座ＳＢＲ池恢复正常运行。

［关键词］污水处理系统；ＳＢＲ工艺；活性污泥膨胀；原因分析；进水来源；碳氮比失调；运行时序；调控措施［中图分类号］Ｘ７０３ １　［文献标志码］Ｂ　［文章编号］１００４－９９３２（２０２１）０１－００７７－０４０　引　言改良型ＳＢＲ工艺是近年发展起来的一种先进的序批式活性污泥法脱氮工艺，与传统ＳＢＲ工艺相比，改良型ＳＢＲ工艺通过在单个池内多次重复进行的曝气、搅拌、沉淀、排放（排水、排泥）操作，创造好氧、缺氧、厌氧环境，利用好氧、缺氧、厌氧微生物完成分解有机物（ＢＯＤ）和脱除氨氮（ＮＨ３ Ｎ）的生化处理过程。

改良型ＳＢＲ工艺考虑了短程硝化－反硝化、厌氧氨氧化、硝化－反硝化新生物脱氮技术应用的可能，既能有效地保证硝化率，又能很好地促进反硝化作用，具有占地少、运行费用低、设备简单、维护方便、自动化程度高、抗负荷冲击能力强等优点，广泛用于污水处理系统中。

但在改良型ＳＢＲ工艺系统的运行过程中，往往会出现污泥膨胀的现象，以下结合贵州开阳化工有限公司（简称开阳化工）改良型ＳＢＲ污水处理系统的运行情况，就污泥膨胀的原因进行分析，并介绍开阳化工针对这一问题采取的调控措施。

第30卷第7期2010年7月环　境　科　学　学　报　A c t a S c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a eV o l .30,N o .7J u l .,2010基金项目:国家自然科学基金(N o .50778005);国家高技术研究发展计划(863)项目(N o .2006A A 06Z 319);北京工业大学博士研究生创新计划项目(N o .b c x -2009-050)S u p p o r t e db yt h e N a t i o n a l N a t u r a l S c i e n c e F o u n d a t i o no f C h i n a (N o .50778005),t h e N a t i o n a l H i g h -t e c hR ＆DP r o g r a mo f C h i n a (N o .2006A A 06Z 319)a n d t h eI n n o v a t i o n P r o g r a m m e f o r P h .D .S t u d e n t o f B e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y (N O .b c x -2009-050)作者简介:杨培(1986—),男,E -m a i l :y a n g p e i @e m a i l s .b j u t .e d u .c n ;＊通讯作者(责任作者),E -m a i l :w s y @b j u t .e d u .c n B i o g r a p h y :Y A N GP e i (1986—),m a l e ,E -m a i l :y a n g p e i @e m a i l s .b j u t .e d u .c n ;＊C o r r e s p o n d i n ga u t h o r ,E -m a i l :w s y @b j u t .e d u .c n杨培,王淑莹,顾升波,等.2010.中试S B R 长期运行中粘性膨胀现象及原因分析[J ].环境科学学报,30(7):1384-1389Y a n g P ,Wa n g SY ,G uSB ,e t a l .2010.T h ec a u s e s o f n o n -f i l a m e n t o u s a c t i v a t e d -s l u d g eb u l k i n g i na l o n g -t e r m p i l o t -s c a l es e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r (S B R )[J ].A c t a S c i e n t i a e C i r c u m s t a n t i a e ,30(7):1384-1389中试S B R 长期运行中粘性膨胀现象及原因分析杨培,王淑莹＊,顾升波,彭永臻,杨庆北京工业大学,北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京100124收稿日期:2009-10-21 修回日期:2010-01-06 录用日期:2010-04-02摘要:通过对S B R 中型试验系统长期(200d )处理实际生活污水过程中的污泥膨胀现象进行考察,研究了温度、污泥中胞外聚合物(E P S )含量、污泥负荷及D O 浓度与污泥膨胀现象之间的内在联系.试验结果表明,系统污泥膨胀属于粘性膨胀,是一种在低温(16℃以下)条件下容易发生的污泥膨胀现象,且这种膨胀会导致污泥流失并致使系统混合液污泥浓度(M L S S )逐渐降低至1200m g ·L -1.粘性膨胀污泥分泌的E P S 水平超过正常污泥,即使在正常D O 浓度(2.0m g ·L -1)和常温(20℃)条件下,粘性膨胀污泥也较难通过人为控制恢复到正常状态.最后,分析得出粘性膨胀的原因主要是温度突变,并提出相应的预防措施.关键词:粘性膨胀;胞外聚合物(E P S );温度;中试S B R ;生活污水文章编号:0253-2468(2010)07-1384-06 中图分类号:X 703 文献标识码:AT h e c a u s e s o f n o n -f i l a m e n t o u s a c t i v a t e d -s l u d g e b u l k i n g i n a l o n g -t e r m p i l o t -s c a l e s e q u e n c i n g b a t c hr e a c t o r (S B R )Y A N GP e i ,W A N GS h u y i n g ＊,G US h e n g b o ,P E N GY o n g z h e n ,Y A N GQ i n gB e i j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ,K e y L a b o r a t o r y o f B e i j i n g Wa t e r Q u a l i t y S c i e n c e a n dWa t e r E n v i r o n m e n t R e c o v e r y E n g i n e e r i n g ,B e i j i n g 100124R e c e i v e d 21O c t o b e r 2009; r e c e i v e di nr e v i s e d f o r m 6J a n u a r y 2010; a c c e p t e d 2A p r i l 2010A b s t r a c t :A c t i v a t e d -s l u d g e b u l k i n g w a s f o u n di n a p i l o t -s c a l e SB Rw i t hl o n g -t e r mo p e r a t i o n o v e r 200d a y s ,f e dw i t h r e a l d o m e s t i c w a s t e w a t e r .T h i s p a p e r f o c u s e s o n t h ea n a l y s i so f t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns l u d g eb u l k i n ga n df a c t o r s s u c ha s t e m p e r a t u r e ,t h ec o n t e n t o f e x t r a c e l l u l a r p o l y m e r i cs u b s t a n c e s (E P S ),s l u d g e l o a d i n g a n dD O .T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t n o n -f i l a m e n t o u s a c t i v a t e d -s l u d g e b u l k i n g g e n e r a l l y o c c u r r e d a t l o wt e m p e r a t u r e (16℃),w h i c hl e dt o p o o r s e t t l e a b i l i t y o f t h e s l u d g e .T h e M L S So f t h e S B Rg r a d u a l l y d e c r e a s e d t o l e s s t h a n 1200m g ·L -1w h e n n o n -f i l a m e n t o u s a c t i v a t e d -s l u d g e b u l k i n gw a s f o u n d i nt h e s y s t e m .T h e c o n t e n t o f E P S i nt h e b u l k i n g s l u d g e w a s h i g h e r t h a n t h a t i n t h e n o r m a l s l u d g e ,a n db u l k i n g s l u d g e w a s d i f f i c u l t t o r e c o v e ra l t h o u g h D Oa n dt e m p e r a t u r ew e r e 2.0m g ·L -1a n d 20℃,r e s p e c t i v e l y .F i n a l l y ,t h er e a s o n sc a u s i n ga c t i v a t e d -s l u d g eb u l k i n gw e r ea n a l y z e da n dp r e v e n t i v ea p p r o a c h e s a r es u g g e s t e d .K e y w o r d s :n o n -f i l a m e n t o u s a c t i v a t e d -s l u d g eb u l k i n g ;E P S ;t e m p e r a t u r e ;p i l o t -s c a l e S B R ;d o m e s t i c w a s t e w a t e r1　引言(I n t r o d u c t i o n )活性污泥膨胀是污水处理过程中的一大难题,该现象不仅发生率高,而且普遍存在.然而迄今为止,国内外对发生污泥膨胀的原因并没有一个统一的定论,这主要是因为影响活性污泥膨胀的因素较多且较为复杂(N o v áke t a l .,1993;H o r a n e t a l .,1986).活性污泥膨胀表现为污泥体积增大、含水率上升、不易沉淀,并主要反映在S V 30(30m i n 沉降率,即混合液在100m L 量筒内静置30m i n 后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率)下降、污泥体积指数(S V I )升高等方面.发生污泥膨胀后,由于膨胀污泥的沉淀性能差,致使出水中污泥含量升高,污泥流失率增大,进而导致反应器内污泥量减少,有时还伴随产生大量的泡沫,并最终破坏反应器的正常运行(刘寒,2004;崔和平等,1997).一般DOI :10.13671/j .hjkxxb .2010.07.0067期杨培等:中试S B R长期运行中粘性膨胀现象及原因分析认为,活性污泥膨胀可分为两类:一是丝状菌污泥膨胀(F i l a m e n t o u s b u l k i n g);二是非丝状菌污泥膨胀(N o n-f i l a m e n t o u sb u l k i n g),也称粘性膨胀(P e n g e t a l.,2003).粘性膨胀是指由于菌胶团细菌大量积累高粘性物质或过量繁殖而引起的非丝状菌的过量生长进而导致污泥沉降性能变差的现象(高廷耀等,2006).目前,国内外90%以上关于污泥膨胀的研究都集中于丝状菌膨胀方面,特别是E i k e b o o m等(1998)详细描述了30种发生污泥膨胀的丝状菌的形态生理结构.而针对粘性膨胀的研究报道相对较少,且粘性膨胀比丝状菌膨胀更难防治,一旦发生粘性膨胀很难将污泥恢复到膨胀前的原始状态.不过, N o v a k等(1993)通过减少进水中油酸含量成功地控制了油酸含量过高引发的粘性膨胀.研究表明,产生粘性膨胀的原因可能主要包括:污泥负荷高(C o n t r e r a s e t a l.,2004)、进水水质波动较大(N o v a k e t a l.,1994)、B O D5/N过低(P e n g e t a l.,2003)等几方面的因素.一直以来,应对污泥膨胀及泡沫现象常用的方法是投加有机高分子聚合物、无机混凝剂及铝盐、铁盐等.然而这些方法也常带来一些严重的负面影响,如增加成本、增加污泥量以及影响硝化反应,甚至效果根本不明显(A l-J a s s e r,2009).F i a k o w s k a等(2008)通过投加腔轮虫吞食活性污泥中的丝状菌来控制污泥膨胀,不过此法也容易引发轮虫等原生动物过量繁殖,进而导致活性污泥大量减少,最终影响系统性能.此外,在秋冬季节交替时,污水处理厂常会出现水温突然降低的现象,导致污泥沉降性能恶化.而到目前为止,有关温度突然下降对污泥沉降性影响的研究还较少.因此,本文针对中试S B R系统长期运行过程中发生的污泥膨胀现象,考察粘性膨胀污泥的特性,并从微生物角度对S B R系统发生污泥膨胀的原因及影响因素等方面进行深入研究,进而提出可行的控制策略,为实际污水处理厂的运行控制提供指导.2　材料与方法(M a t e r i a l s a n d m e t h o d s)2.1　试验用水及分析方法试验所用种泥取自北京某城市污水处理厂,试验所用生活污水全部来自北京工业大学家属区化粪池,该水质C/N比较低,具体水质指标如表1所示.系统每天进水量相同.试验启动阶段为期一个月,待系统具有良好的生物脱氮功能后开始跟踪测定.表1　试验水质特性T a b l e1　Wa s t e w a t e r c h a r a c t e r i s t i c s数值类型p HC O D/(m g·L-1)N H+4-N/(m g·L-1)P O3-4-P/(m g·L-1)碱度/(m g·L-1)取值范围7.0～7.8160～30040～804～8280～400平均值7.4230606340 水样经过滤后测定,其中,化学需氧量(C O D)、混合液污泥浓度(M L S S)、混合液中可挥发性悬浮固体浓度(M L V S S)、污泥体积指数(S V I)、挥发性悬浮固体(V S S)、S V30等均采用国家规定的标准方法测定(国家环境保护总局,2002);通过W T W测定仪及相应探头在线监测反应器内溶解氧(D O)、氧化还原电位(O R P)和p H值.变频装置利用A B B公司A C S350型号变频器对回转式鼓风机进行变频控制,实现D O和频率f两者之间的闭环控制.蛋白质测定采用F o l i n-酚试剂显色法L o w r y法: F o l i n-酚试剂由甲试剂和乙试剂组成,其中,甲试剂由碳酸钠、氢氧化钠、硫酸铜及酒石酸钾钠组成,蛋白质中的肽键在碱性条件下会与酒石酸钾钠铜盐溶液发生反应,生成紫红色络合物;乙试剂由磷钼酸和磷钨酸、硫酸、溴等组成,此试剂在碱性条件下易被蛋白质中酪氨酸的酚基还原,使溶液呈蓝色.实验中取水样1.0m L,加入5.0m L甲试剂,摇匀后在20～25℃下放置10m i n,然后加入0.5m L乙试剂,水浴(30℃)加热30m i n,最后在600n m处检测吸光度.多糖测定采用苯酚硫酸法:使苯酚硫酸与多糖发生显色反应,并在490n m处检测吸光度.D N A测定采用二苯胺-C12H11N显色法:D N A分子中2-脱氧核糖残基在酸性溶液中加热降解,产生2-脱氧核糖并形成ω-羟基—γ-酮基戊酸,后者与二苯胺试剂反应产生蓝色化合物,并在595n m处有最大吸收光.2.2　试验装置及运行方式试验装置位于北京工业大学校园内,反应器容积为8.8m3,有效容积为7.1m3,采用微孔曝气,装1385环 境 科 学 学 报30卷置如图1所示.S B R 反应周期分为6个阶段:进水0.25h ,曝气6～10h ,搅拌1～2h ,沉淀5～6h ,滗水0.5h ,闲置阶段,试验期间每天运行一个周期,处理水量为2.6m 3.S B R 系统的平均M L S S 控制在2000m g ·L -1左右,S R T 为15～18d ,通过变频器控制D O 浓度恒定在2.0m g ·L -1左右.图1　S B R 中试装置示意图F i g .1　S c h e m a t i c d i a g r a mo f t h ep i l o t -s c a l e S B Rp r o c e s s3　试验结果(R e s u l t s)图2　中试S B R 中污泥性能随时间的变化规律F i g .2　P i l o t -s c a l e S B Rs l u d g e p e r f o r m a n c e w i t ht i m e3.1　试验过程中污泥特性的变化试验期间,温度、污泥体积指数(S V I )及污泥浓度(M L S S )随时间的变化规律如图2所示.由图2可知,整个试验过程(200d )可分为4个阶段,第1阶段(前30d ),水温保持在20℃以上,S V I 和M L S S 分别为110m L ·g -1、2000m g ·L -1,污泥沉降性能正常;第2阶段(30～80d ),水温加速下降(从20℃到13℃),随着温度的下降S V I 值不断增大,从110m L ·g -1增大到450m L ·g -1左右.据文献报道,当S V I 值在80～120m L ·g -1时,认为污泥沉降性能较好;而当S V I 值超过200m L ·g -1时,认为污泥发生膨胀(高廷耀等,2006).由此可见,突然降温会导致污泥发生膨胀;第3阶段(80～120d ),随着温度进一步降低到11℃时,S V I 值急剧下降,污泥浓度也随之下降,在第100个周期时,污泥浓度下降到1000m g ·L -1,而当温度开始升高时S V I 值又快速回升到400m L ·g -1,污泥浓度也逐渐恢复到2000m g ·L-1的水平;试验进入到第4阶段后(120～200d ),污泥S V I 值一直稳定在400m L ·g -1左右,当温度上升到20℃后,污泥浓度又开始下降,在试验结束阶段,M L S S 已经下降到1200m g ·L -1左右,这主要是由试验后期一些以菌胶团细菌为食的原生动物的大量繁殖造成.3.2　污泥沉降性能的变化污泥沉降性能可通过S V 30值直观体现出来,图3为膨胀初期(80d )和后期(200d )污泥的S V 30照片.一般认为,发生丝状膨胀的污泥系统出水较为清澈(彭永臻等,2008),而发生非丝状菌膨胀的出水较浑浊.膨胀初期,污泥沉速较慢,S V 30值维持在90%以上(图3a ),且污泥处于蓬松状态,上清液浑浊;试验后期,S V 30约为40%(图3b ),出水浊度为37.70N T U ,V S S 为181m g ·L -1,出水较为浑浊.可见该系统污泥膨胀可能属于粘性膨胀.试验后期污泥松散,污泥量较少,主要是由于污泥流失严重以及原生动物的吞食作用导致污泥浓度大大减少,此时的污泥浓度仅为1200m g ·L -1(图2).图3　污泥S V 30的变化(a .80d ,b .200d )F i g .3　C h a n g e o f s l u d g e v o l u m e i n 30m i n (a .80d ,b .200d )3.3　污泥中E P S 含量变化E P S 主要包括蛋白质、多糖及D N A ,其中,蛋白质为最主要的成分.图4对比了试验期间膨胀污泥和正常活性污泥的E P S 含量,图中E P S 试验数据值均为10个周期以上平均值.从图4中可以看出,膨13867期杨培等:中试S B R 长期运行中粘性膨胀现象及原因分析胀状态下污泥中的微生物分泌大量的E P S 物质,其中,蛋白质含量高达119.96m g ·g -1(以V S S 计),多糖类物质为67.5m g ·g -1(以V S S 计),D N A 为10.3m g ·g -1(以V S S 计).而一般处理城市污水的活性污泥中,蛋白质为70～71m g ·g -1,多糖类物质为17m g ·g -1,D N A 为6.2～6.5m g ·g -1(D e l i ae t a l .,2002;S h i n e t a l .,2001).这也进一步证实了本研究中发现的污泥膨胀现象属于粘性膨胀,因为粘性膨胀主要是由于污泥分泌大量粘性物质(即E P S )才使得污泥沉降性能变差(周健等,2004).图4　正常污泥与试验污泥中E P S 含量的对比F i g .4　T h e c o n t e n t o f E P Si nn o r m a l s l u d g e a n dt e s t s l u d ge图5　污泥镜检照片(a .正常污泥菌胶团,40×;b .膨胀初期污泥,40×;c .试验后期污泥,40×;d .试验后期污泥,1000×)F i g .5　M i c r o s c o p i ce x a m i n a t i o no ft h es l u d g e(a .t h e n o r m a ls l u d g e ,40×;b .t h eb u l k i n g s l u d g e i n t h e i n i t i a l p e r i o d ,40×;c .t h e s l u d g e i n t h e l a t e r p e r i o d ,40×;d .t h e s l u d g e i n t h el a t e r p e r i o d ,1000×)3.4　污泥种群的变化整个试验期间,对S B R 系统中污泥种群进行定期镜检,结果如图5所示.图5a 为正常污泥菌胶团细菌,此时细菌会形成大量絮凝体,其结构紧密,因而污泥沉降性能较好.当发生污泥膨胀后,发现原生动物及呈絮状的菌胶团较少,出现大量呈放射分布的指状细菌,属于典型的粘性膨胀(如图5b ).系统内出现污泥粘性增高的现象是由于粘性分泌物质的积累,进而导致反应器液面经常浮出大量泡沫.试验后期,粘性膨胀现象始终不见好转,且污泥浓度不断减小,镜检结果显示,污泥菌落松散,絮凝体较少,并且出现大量原生动物(图5c ).图5d 为1000倍视野下看到的污泥显微照片(第185个周期),其中充斥着大量原生动物钟虫.上述镜检结果进一步表明了系统处于污泥膨胀状态.4　影响因素及对策(I n f l u e n c ef a c t o r sa n dc o n t r o ls t r a t e g i e s )活性污泥发生粘性膨胀主要有以下几方面原因:①低温或温度波动过大;②过高或过低的污泥负荷;③低D O 浓度;④污水中某些成分含量过高(如脂肪、油酸或简单易降解的糖类、挥发性脂肪酸等);⑤氮、磷等营养物质或某些微量元素的缺乏(陈滢等,2005;N o v a ke t a l .,1994).本试验废水来自北京工业大学家属区化粪池,C /N 、C /P 分别为100∶32和100∶3,氮、磷等营养物质充足,因此,可排除营养物质不足因素的影响,下面对系统发生污泥粘性膨胀的原因进行深入分析.4.1　温度波动对污泥粘性膨胀的影响研究发现,低温及温度波动过大会引起粘性膨胀(N o v a ke t a l .,1994;张雷等,2005).当温度突然降低,微生物的代谢速率降低,使得大量有机物不能被充分利用,从而形成胞外聚合物.同时,温度突变会导致微生物分泌一些粘性物质来抵抗外界环境的变化,这些粘性物质使得污泥沉降性能严重恶化.试验过程中发现,当温度突然下降时(图2第2阶段),S V I 值随之上升,因此,笔者认为温度突变是引起系统污泥膨胀的原因之一.然而,在试验后半段温度回升之后,污泥沉降性能并没有得到改善,S V I 值一直维持在400m L ·g -1以上(图2第4阶段).可见,升温并不能使膨胀污泥恢复正常,在实际应用中要特别注意水温突变,提早预防,以免发生粘性膨胀现象.因此,本研究认为温度突然降低是导致本系统发生粘性膨胀的主要原因.1387环 境 科 学 学 报30卷4.2　污泥负荷对污泥粘性膨胀的影响研究表明,污泥负荷(B O D5/M L S S)在0.25～0.45k g·k g-1·d-1范围内不易引发污泥膨胀,低于或高于这个范围都可能导致S V I值升高(吴红娟等, 2008).当低温且污泥负荷过高时,污泥会吸附大量营养物质,同时,微生物代谢缓慢,其表面聚集了大量高粘性的多糖类物质,导致污泥的S V I值升高,发生粘性膨胀;而污泥负荷过低时,由于丝状细菌较菌胶团细菌有较强的生长优势,会因丝状菌的大量繁殖形成污泥丝状膨胀.然而周健等(2004)研究发现,E P S与S V I有密切关系,且污泥负荷对E P S的影响显著,随着污泥负荷的降低,E P S含量增加,S V I 值也随之增大.本试验水质为生活污水,水质较稳定,且污泥浓度为2000m g·L-1左右,初始污泥负荷为0.065～0.1k g·k g-1·d-1(以B O D5计).因此,对于低污泥负荷导致污泥发生粘性膨胀的机理还有待深入研究.而在实际工程中采用S B R进行污水处理时,根据实际情况设计合适的污泥负荷显得尤为重要.4.3　D O对污泥粘性膨胀的影响试验采用变频器对鼓风机进行调节,控制D O 恒定在2.0m g·L-1水平.一般认为,低溶解氧可能是引起污泥丝状膨胀的主要因素(彭永臻等, 2008),然而有关D O对污泥粘性膨胀影响的研究较少,且没有一个严格区分D O高低的标准.王建芳等(2007)研究发现,在恒曝气量的S B R系统中,当发生粘性膨胀后,反应器中的D O只能维持在0～0.17 m g·L-1之间,这主要是由于高粘性菌胶团异常增殖引起溶解氧的高消耗所致.而本试验中,S B R反应器曝气阶段D O恒定在2.0m g·L-1,可以保证微生物对氧的需求.并且从第150个周期开始改变曝气方式,控制系统内D O达到4.0m g·L-1以上,在此条件下运行10个周期,污泥状态并没有得到改善.因此,本研究认为D O不是造成污泥粘性膨胀的主要原因.4.4　污泥粘性膨胀的控制对策一旦发生污泥粘性膨胀,采取何种有效措施使其恢复到原来正常状态是今后粘性膨胀研究的重点.通过分析本试验中发生粘性膨胀的现象和原因,提出如下建议和对策:①提早预防,经常镜检观察污泥中微生物的种群变化,根据一些原生动物和后生动物的指示性作用及时了解活性污泥的状态,从而及时调整工艺运行条件和参数,抑制粘性膨胀的发生;②一旦发生粘性膨胀,及时调整污泥负荷,同时要注意水温的变化;③在调整工艺运行条件和参数之后粘性膨胀现象仍得不到有效改善的情况下,可以考虑采用投加无机、有机混凝剂或粘土助沉的方法,减少污泥流失,但这种方法并不能从根本上消除粘性膨胀.5　结论(C o n c l u s i o n s)1)采用中试S B R系统处理生活污水,维持D O 恒定为2.0m g·L-1的条件下,当污泥负荷为0.065～0.1k g·k g-1·d-1时,随着温度的降低,污泥沉降性能变差,发生粘性膨胀现象,且当温度回升到原来水平后,污泥沉降性能仍无法恢复正常.2)本研究结果表明,温度突变是引发活性污泥粘性膨胀的主要因素,低污泥负荷对粘性膨胀的产生有一定的影响,但具体作用机理还有待进一步试验研究.在试验第4阶段,随着温度的回升,通过提高D O(4.0m g·L-1以上)和污泥负荷(0.3 k g·k g-1·d-1)都没能使污泥膨胀得到恢复.通讯作者简介:王淑莹,女,北京工业大学环能学院教授、博士生导师.主要从事水质科学与水环境恢复工程、城市污水生物处理技术与应用、污水生物除磷脱氮新技术、新工艺的开发及稳定性智能控制研究.参考文献(R e f e r e n c e s):A l-J a s s e r A O.2009.E n h a n c e m e n t o fs l u d g es e t t l i n gw i t h c h e m i c a la d d i 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污水处理厂常见问题及解决措施解析一、活性污泥部分污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率一般在99%左右。

当活性污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少，颜色也有异变。

此即污泥膨胀。

污泥膨胀主要是由于大量丝状细菌（特别是球衣细菌）在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致；也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨胀。

污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。

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，这给污水处理工作者造成很大的麻烦。

污水中碳水化合物较多，溶解氧不足，缺乏氮、磷等营养物，水温高，pH 值较低等都易引起污泥膨胀。

为防止污泥膨胀，首先应加强操作管理，经常检测污水水质、曝气池内溶解氧、污泥沉降比、污泥指数和进行显微镜观察等。

结合我们自主研发的污水处理厂运行状况智能分析工作站（见附件），将从污泥膨胀的内在因素着手,整理出几种较为成熟且有普遍意义的观点，并归纳一下污泥膨胀控制的一般方法。

总结以下几点：1、污泥负荷（F/M）对污泥膨胀的影响2、溶解氧浓度对污泥膨胀的影响3、其它方面对污泥膨胀的影响针对上述问题采取的方式：1、缺氧、水温较高可加大曝气量，或者降低进水量以减轻负荷，亦可降低MLSS 值使得需氧量减少等2、F/M污泥负荷率过高，可提高MLSS值，以调整负荷，必要时可停止进水。

3、缺乏氮、磷等营养物，可投加硝化污泥液，或氮磷等成份。

4、保持池内足够的溶解氧对于高负荷的生化系统特别重要, 一般至少应控制DO>2mg/L。

5、若污泥大量流失，可投加5~10mg/L氯化铁，帮助凝聚，刺激菌胶团的生长。

6、应急措施主要方法是投加药物增强污泥沉降性能或是直接杀死丝状菌。

投加铁盐铝盐等混凝剂可以直接提高污泥的压密性保证沉淀出水。

另外，投加一些化学药剂，如氯气，加在回流污泥中也可以达到消除污泥膨胀现象。

活性污泥丝状膨胀的影响因素及预防和控制方法发表时间：2017-11-15T14:28:29.867Z 来源：《防护工程》2017年第13期作者：付杰[导读] 活性污泥丝状膨胀是绝大多数采用活性污泥法工艺的污水处理厂在运行中经常出现的严重问题。

巴斯夫上海涂料有限公司上海 201108摘要：活性污泥丝状膨胀是绝大多数采用活性污泥法工艺的污水处理厂在运行中经常出现的严重问题。

通过大量调查研究发现，导致活性污泥丝状膨胀的主要原因是进入曝气系统的污水水质（如含有大量溶解性易降解碳水化合物或硫化物等）促使丝状菌过度繁殖引起。

而溶解氧浓度、污泥负荷率、水温等都是供丝状菌生长的环境条件，预防及控制活性污泥丝状膨胀的有效方法就是通过调整工艺，采用有效方法改变进入曝气系统的污水水质，进而预防与控制活性污泥丝状膨胀，方法如：1，采取预曝气措施。

2，加大曝气强度，提高系统溶解氧浓度。

3，补充N、P等营养元素。

4，增加调节池停留时间，减少进水水质波动。

5，调节pH和水温。

6，及时将沉淀池的污泥排出或回流，避免发生厌氧现象。

7，减小或取消城市污水处理厂的初沉池。

8，在曝气系统中部分设置或在系统的前端设置填料。

关键词：活性污泥；丝状膨胀；进水水质；丝状菌活性污泥法是污水生物处理法中最为常用的一种方法，但是，绝大多数采用活性污泥法工艺的污水处理厂都不同程度地存在着活性污泥丝状膨胀现象。

发生活性污泥丝状膨胀现象时，污泥体积指数（SVI）一般在200mL/g以上，致使活性污泥体积增大，结构松散不密实，沉降性能恶化，活性污泥大量漂浮在二沉池的表面无法正常沉淀，造成整个污水处理系统运行困难，BOD去除率大幅下降，出水悬浮物、氨氮和COD等超标，严重时可导致整个污水处理系统瘫痪。

本研究在大量调查研究的基础上，总结出了几种简单且较为有效的防止活性污泥丝状膨胀的方法。

1活性污泥丝状膨胀的主要影响因素国内外研究学者在分析发生活性污泥丝状膨胀的主要原因时主要从以下两个方面着手：1，通过对发生丝状膨胀的活性污泥的生理及生态特征的研究，试图寻找丝状膨胀的原因。

浅谈引起污泥膨胀的主要原因及控制措施采用活性污泥法处理污水，费用低、效果明显，经处理后排出的水可以达到排放标准，不会危害人类健康，但在运行的过程中容易出现污泥膨胀等难题，探讨其影响因素，控制污泥膨胀已成为活性污泥法处理污水时必需考虑在内的问题。

标签：活性污泥法；污泥膨胀；影响因素；控制措施活性污泥法已经成为世界上处理污水的主要方法之一，但是由于污泥膨胀问题的出现使活性污泥法在污水处理方面变的困难，文章主要罗列污泥膨胀的分类，引起的主要原因及其控制的措施。

1 活性污泥膨胀分类1.1 丝状菌型膨胀活性污泥中丝状菌的大量繁殖是造成污泥膨胀的原因。

过多的丝状菌繁殖，会阻碍污泥的骨干—菌胶团的生长，菌胶团被破坏，而过多的丝状菌会存在于污泥的表面，影响活性污泥的絮凝、沉降等性能，污泥的体积也随之膨胀，该现象称之为丝状菌型污泥膨胀。

1.2 非丝状菌型膨胀通过显微镜观察，几乎观察不到丝状菌的存在，可是SVI值很高，同时污泥很难沉降下来。

非丝状菌的膨胀是因为污泥的组成成分—细菌外面包裹着黏度很高的黏性物质，而这些黏性物质是由多种糖组成的多糖类物质，含有大量的羟基，外面能够吸附大量的水，使污泥呈现出凝胶状态，污泥的体积增大膨胀，该现象就称之为非丝状菌型污泥膨胀。

2 引起污泥膨胀的主要原因2.1 温度污水的水温对污泥膨胀有不可小视的影响。

温度会影响酶的活性，酶在高温下失活，在低温下受抑制，机体的运转都是靠酶的活性来支撑的，细菌也不例外。

温度的高低会影响丝状菌的生长繁殖，一般而言，当污水的温度过低不会引起丝状菌膨胀。

但是当水温较低污泥负荷高时，容易引发非丝状菌膨胀，主要是因为负荷高时，细菌吸收的营养物质在低温下代谢速率低，因而大量的高黏度多糖物质被贮存起来，污泥表面附着水的量也逐渐增多，污泥体积增大，从而导致污泥膨胀。

2.2 pH污水的pH偏低时，容易出现污泥膨胀。

pH也是影响酶活性的因素之一，对细菌的生长繁殖也有一定的影响。

污泥膨胀原因及控制前言•自20 世纪产生到现在，活性污泥法作为一种有效手段广泛应用于废水处理中。

•此方法具有工艺成熟、处理能力高、出水水质好、处理范围宽广及处理效率高等优点。

•目前，我国约有60%的城市污水处理厂和大部分工业废水处理厂都采用活性污泥法。

•在活性污泥系统中最常见的问题是污泥膨胀。

基本概述•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。

•有非丝状菌性膨胀和丝状菌性膨胀两种，前者系因黏性物质大量积累而引起，后者系丝状菌异常增长而引起。

•污泥膨胀的发生率是相当高的，在欧洲近50%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。

基本上目前各种类型的活性污泥工艺都会发生污泥膨胀。

污泥膨胀不但发生率高，发生普遍，而且一旦发生难以控制，通常都需要很长的时间来调整。

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。

主要特征•污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到百分之九十，SVI 达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。

•污泥膨胀是生化处理系统较为严重的异常现象之一，它直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作。

非丝状菌膨胀•非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。

而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。

因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转化为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。

非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。

活性污泥膨胀的原因及控制方法邹源摘要：控制活性污泥膨胀是活性污泥法工艺良好运行的关键技术之一。

本文从进水水质和反应器环境两方面分析了可能诱发活性污泥膨胀的多种因素，着重介绍了由丝状菌引起污泥膨胀的控制方法，供相关工程技术人员参考。

关键词：活性污泥；膨胀；原因；控制方法活性污泥法自1914年提出以来，已广泛应用于生活污水和工业废水的处理中。

其反应器的形式也不断发展，是一个仍处于不断变革中的水处理工艺装备。

活性污泥法的关键技术是活性污泥沉降性能的好坏，它直接影响了出水水质，而污泥膨胀是恶化处理水质的重要原因。

污泥膨胀的发生具有普遍性，据报道美国60%、德国约50%的污水处理厂存在着污泥膨胀现象，Madoni[1]等人调查了意大利167家活性污泥法水处理厂，其中的81家存在着污泥膨胀问题。

我国绝大部分的活性污泥法水处理厂，也不同程度地存在着污泥膨胀问题。

1 污泥膨胀的概念及测定指标1.1 污泥膨胀的概念活性污泥是活性污泥处理系统在运行过程中出现的异常情况之一，其表观现象是活性污泥絮凝体的结构与正常絮凝体相比要松散一些，体积膨胀，含水率上升，不利于污泥底物对污水中营养物质的吸收降解，并且影响后续工序的沉淀效果。

一般从以下三个方面定义污泥膨胀：沉降性能差，区域沉降速度小；污泥松散，不密实，污泥指数较大；由丝状菌引起的污泥膨胀中，丝状菌总长度大于1×104m/g。

1.2 污泥膨胀的理论Chudoba在1973年提出了选择性理论，该理论以微生物生长动力学为基础，根据不同种类微生物的最大生长速率μmax及其饱和常数Ks值的不同，分析丝状菌与菌胶团细菌的竞争情况。

该理论认为活性污泥中存在A、B两种类型微生物种群，丝状菌属于A型;具有低的 Ks和μmax值，在低基质浓度时具有高的生长速率并占优势；而菌胶团细菌属于B 型，具有较高的Ks和μmax值，在高的基质浓度条件下生长速率大并占优势。

1980年Plam又对理论加以扩展，认为该理论对溶解氧也成立，即DO与碳源基质一样，其浓度的高低影响着两种类型细菌的生长速率及其优势地位。

正常的活性污泥沉降性能好，其SVI约为50—150之间为正常。

SVI=活性污泥体积/MLSS，当SVI>200并继续上升时，称为污泥膨胀（1）丝状菌繁殖引起的膨胀原因：污泥中丝状菌过渡增长繁殖的结果，丝状菌作为菌胶团的骨架，细菌分泌的外酶通过丝状菌的架桥作用将千万个细菌凝结成菌胶团吸附有机物形成活性污泥的生态系统。

但当丝状菌大量生长繁殖，活性菌胶团结构受到破坏，形成大量絮体而漂浮于水面，难于沉降。

这种现象称为丝状菌繁殖膨胀。

丝状菌增长过快的原因：a、溶解氧过低，<0.7—2.0mg/lb、冲击负荷——有机物超出正常负荷，引起污泥膨胀c、进水化学条件变化：一是营养条件变化，一般细菌在营养为BOD5：N：P＝100：5：1的条件下生长，但若磷含量不足，C／N升高，这种营养情况适宜丝状菌生活。

二是硫化物的影响，过多的化粪池的腐化水及粪便废水进入活性污泥设备，会造成污泥膨胀。

含硫化物的造纸废水，也会产生同样的问题。

一般是加5～10mL/L氯加以控制或者用预曝气的方法将硫化物氧化成硫酸盐。

三是碳水化合物过多会造成膨胀。

四是pH值和水温的影响，pH过低，温度高于35度易引起丝状菌生长。

解决办法：a、保持一定的活性污泥浓度，控制每天排除污泥的净增量，控制回流比。

b、控制F/M（污泥负荷）调节进水和回流污泥c、保持污泥龄不变d、污泥膨胀严重时投加铁盐絮凝剂或有机阳离子凝聚剂。

活性污泥膨胀的控制摘要：从污泥膨胀产生的内在因素着手，分析丝状菌过量繁殖的原因，针对几种常见的活性污泥工艺提出解决方案和思路。

关键词：丝状菌污泥膨胀选择池活性污泥工艺污泥膨胀问题是活性污泥自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。

其主要特征是：污泥结构松散，质量变轻，沉淀压缩性能差；SV值增大，有时达到90%，SVI达到300以上；大量污泥流失，出水浑浊；二次沉淀难以固液分离，回流污泥浓度低，有时还伴随大量的泡沫的产生，无法维持生化处理的正常工作。

废水处理过程中的活性污泥膨胀问题邹东雷，马小兰(吉林大学，环境与资源学院，长春，130026)摘要：本文对污水处理过程中活性污泥膨胀的特点、诱因和分类进行了总体概述，并通过对污泥膨胀诱因的分析，提出了不同的控制办法。

关键词：活性污泥污泥膨胀控制中图分类号：X53 文献标识码：A文章编号：The Study of Activated Sludge Bulking in SewageTreatment ProcessDonglei Zou, Xiaolan Ma(College of Environment and Resources, Jilin University, Changchun 130026, China)Abstract:This article give general overview on the characteristics，causes and classification on activated sludge bulking. And different controls of activated sludge bulking have been given accordingly.Key word s: activated sludge; sludge bulking;controls活性污泥处理工艺自1914年被A1dern和Leeket t发明之后,由于其经济、可靠的优势而得到广泛应用。

实际运行中,污泥膨胀现象十分普遍,活性污泥膨胀能够降低污泥沉降性能,影响出水水质。

因此污泥膨胀成为活性污泥法急需解决的难题。

[1]1活性污泥膨胀概述活性污泥是活性污泥处理系统在运行过程中出现的异常情况之一，其表观现象是活性污泥絮凝体的结构与正常絮凝体相比要松散一些，体积膨胀，含水率上升，不利于污泥底物对污水中营养物质的吸收降解，并且影响后续工序的沉淀效果。

活性污泥膨胀常从以下三个方面判定:沉降性能差,区域沉降速度小;污泥松散,污泥体积指数较大,一般认为SVI值超过200则标志已产生污泥膨胀;丝状菌引起的污泥膨胀中,丝状菌总长度大于1 104 m/g等[2]。

SBR运行中污泥膨胀的发生与控制简介：结合SBR法处理工业废水时发生污泥膨胀的工程实例，详细介绍了膨胀的发生和控制过程，指出较低的污泥负荷是造成膨胀的主要原因，并对膨胀机理加以探讨。

关键字：SBR 污泥膨胀低负荷污泥膨胀问题是传统活性污泥工艺运行过程中常常发生且难以杜绝的棘手问题，且90%以上的污泥膨胀是由丝状菌的过度生长造成的［1］。

SBR法由于其间歇式的进水和反应方式，在时间上存在着很高的基质浓度梯度，因而能有效地抑制丝状菌的生长繁殖，被认为是最不易发生污泥膨胀的活性污泥工艺，近年来被广泛应用于城市污水和工业废水的处理。

那么SBR法在应用过程中是否一定不发生污泥膨胀呢?2000年1月，笔者在昆明制药股份有限公司的废水处理(采用SBR 工艺)运行中就亲历了一次污泥膨胀过程。

通过充分利用SBR法本身操作的灵活性，及时有针对性地调整运行方式，仅10天左右就使污泥膨胀得到了控制。

1 SBR工艺简介昆明制药集团股份有限公司废水设计处理水量为1500m3/d，原水COD 为1500mg/L。

采用三池交替运行的SBR主体处理工艺：设计污泥负荷为0.05kgBOD/(kgMLSS•d)，MLSS为3000mg/L，排出比为1∶4，采用限制曝气(进水完毕后曝气)，每座反应池运行周期为12.0h(充水1.0h、曝气反应8.0h、沉淀1.5h、滗水1.0h、闲置0.5h)。

该处理系统自1999年9月通过验收投产以来一直运行稳定，出水指标(见表1)完全符合国家《污水综合排放标准》(GB8978—6)的一级标准。

自1999年12月以来，厂内部分车间停产检修，这使得排入处理站的水量(约800m3/d)明显减少，有机物浓度降低(见图1)。

于是将原来三池运行改为两池运行(一池闲置不用)，闲置期延长至3.5h。

2 污泥膨胀的发生和原因分析2.1 污泥膨胀的发生2000年1月中旬，两SBR池几乎同时发生了污泥膨胀。

期间粘有较多细碎污泥絮体的高粘性泡沫弥漫于池面，整个曝气阶段都没有衰减；污泥无法沉降，沉淀期结束后水面仍有明显可见的大量黄褐色污泥絮团悬浮，SVI高达250～280mL/g。

名词解释：1.MLSS（mixed liquor suspended solids）:混合液悬浮固体浓度是指曝气池中单位体积的混合液中活性污泥悬浮固体的质量,也称污泥浓度。

单位g/l。

2.COD（化学需氧量）：在一定条件下，氧化1L的水样中的还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的mg/l为单位。

（常用的氧化剂是重铬酸钾和高锰酸钾）。

3.BOD（生化需氧量）：在有溶解氧条件下，好氧微生物在分解水中有机物的生化过程中所消耗的溶解氧的量，单位是mg/l。

5天第一阶段的70%（有机物被转化成水、二氧化碳和氨）。

间接反映了水中可生物降解的有机物量，生化需氧量愈高，表示水中耗氧有机污染物愈多。

4.活性污泥是由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的有一定活性的具有良好净化功能的絮绒状污泥。

（有活性的微生物Ma；微生物自身氧化残留物Me；吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有机物Mi；无机悬浮固体Mii）5.SV污泥沉降比是指曝气池中混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，单位是ml/l。

6.SVI污泥体积指数是指曝气池中混合液静止30min后每单位的干泥形成的湿污泥的体积，单位是ml/g。

SVI=SV/MLSS7.R回流比是指曝气池中回流污泥的流量与进水流量的比值。

8.SRT污泥泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值，单位是日。

即新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍所需要的时间。

θ=曝气池中总的活性污泥质量kg（X可以理解为MLSS*V）/排出的活性污泥的量kg/d（Qw*XR 回流污泥浓度）θ=1/μ（活性污泥的比增长速率 g（新细胞）/[g(细胞)*d]）XR=106 /SVI （X= XR*R/(1+R)）1/θ=Y*u-K(Y K是常数 u= Q*（S0-Se）/(X*V)对比污泥负荷)剩余污泥的计算：△X=Qw*XR=(X*V)/θ9.有机负荷：包含污泥负荷（kg BOD5/(kgMLSS*d)微生物所处的生长阶段决定于基质的量F和微生物总量M的比值Ls=F/M=Q*S0/(X*V)）和容积负荷（kg BOD5/(m3*d)单位容积曝气池在单位时间内所能接纳的BOD5量Lv=Q* S0/V）。

污泥负荷对活性污泥中微生物的影响[宝典] 污泥负荷对活性污泥中微生物的影响在污水处理过程中，进水有机负荷增加，活性污泥沉降性能变差.运行经验表明，如果污泥负荷超过0.35kgBOD/kgMLSS.d易于发生丝状菌性污泥膨胀。

污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。

非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。

而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。

因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。

非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。

非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重，在这里就不着重研究。

丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。

影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，但我们首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。

而丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。

它的存在对净化污水起着很好的作用。

它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。

事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。

1、污泥负荷对污泥膨胀的影响一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合Monod方程的:式中X----生物体浓度，mg/L;S----生长限制性基质浓度，mg/L;μ----生长限制性基质浓度，mg/L;KS-----饱和常数，其值为μ=μmax/2时的基质浓度，mg/L;μmax-----在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1 研究证明大多数的丝状菌的KS和μmax值比菌胶团的低，所以，按照以上Monond方程，具有低KS和μmax值的丝状菌在低基质浓度条件下具有高的增长速率，而具有较高KS和μmax 值的菌胶团在高基质浓度条件下才占优势。

导致含油污水处理活性污泥膨胀原因作者：李秀英来源：《中国科技纵横》2012年第13期摘要:从污水生化处理过程中出现污泥膨胀现象进行分析,从而解决生化暴气系统运行带来的问题。

关键词:活性污泥污泥膨胀污泥膨胀主要特征是污泥质量变轻,沉淀压缩性能差;SV值增大,出水混浊,大量污泥流失。

污泥膨胀是生化处理系统比较常见的异常现象之一,发作起来比较严重,直接影响出水水质和系统的正常运行。

1、污泥膨胀的原因在含油废水处理过程中导致污泥膨胀主要原因为:活性污泥中大量的丝状菌大量的繁殖而引起。

丝状菌膨胀在暴气池的运行中比较常见,成因也比较复杂。

丝状菌污泥膨胀根据微生物对环境条件和基质种类要求的不同划分为五个类型:低负荷型;低溶解氧型;营养缺乏型;高硫化物型;PH值不平衡型。

活性污泥是一个混合培养系统,在其中至少存在30多种能引起污泥膨胀的丝状菌。

而丝状菌是活性污泥菌胶团体系不可缺少的一类重要微生物,在一定程度上它有着保持污泥絮体结构、形成具有良好沉淀性能的污泥、保持高的净化率、保持低的出水悬浮物等作用。

生产实践证明当丝状菌和菌胶团达到细菌平衡时是不会发生污泥膨胀的,只有当丝状菌的生长超过菌胶团时容易引起污泥膨胀。

1.1 污水的种类污水的种类对污泥膨胀有明显的影响。

一般来说含有易降解和溶解的有机成分,特别是低分子的烃类、糖类、有机酸类的污水容易引起污泥膨胀。

例如在石油化工废水、啤酒废水、乳品加工等行业的废水中污泥膨胀的发生的概率比较高。

1.2 PH值与温度PH值偏低容易引起污泥膨胀,污泥膨胀也造成PH值降低。

而温度对丝状菌生长的影响也是存在的,不同季节、不同水温就容易引起不同的丝状菌的加速繁殖。

1.3 溶解氧浓度对污泥膨胀的影响生化反应的污泥负荷设计值比较高,一般不会出现低负荷的污泥膨胀,在高负荷时出现的污泥膨胀都是由溶解氧不足引起的。

微生物对有机物分解的过程就是对氧利用的过程。

溶解氧在活性污泥法中是一个重要的参数,溶解氧的高低直接影响到有机物的去除率和活性污泥的生长和性能。