污泥膨脹指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。基本上各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。

 一、污泥膨脹特點(diǎn) 

1、污泥結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)量變輕，沉淀壓縮性能差；

2、SV值增大，有時(shí)達(dá)到百分之九十，SVI達(dá)到300以上;

3、大量污泥流失，出水渾濁;

4、二次沉淀難以固液分離，回流污泥濃度低，有時(shí)還伴隨大量的泡沫的產(chǎn)生，無(wú)法維持生化處理的正常工作。

污泥膨脹是生化處理系統(tǒng)較為嚴(yán)重的異常現(xiàn)象之一，它直接影響出水水質(zhì)，并危害整個(gè)生化系統(tǒng)的運(yùn)作。

污泥膨脹的發(fā)生率是相當(dāng)高的，在歐洲近50%的城市污水廠每年都會(huì)有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國(guó)的發(fā)生率也非常高。基本上目前各種類型的活性污泥工藝都會(huì)發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整。針對(duì)污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。

 二、污泥膨脹類型 

1、非絲狀菌膨脹

非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷太高的時(shí)候，此時(shí)細(xì)菌吸附了大量有機(jī)物，來(lái)不及代謝，在胞外積貯大量高粘性的多糖物質(zhì)，使得表面附著物大量增加，很難沉淀壓縮。而當(dāng)?shù)獓?yán)重缺乏時(shí)，也有可產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。因?yàn)槿羧钡?，微生物便于工作不能充分利用碳源合成?xì)胞物質(zhì)，過(guò)量的碳源將被轉(zhuǎn)化為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結(jié)合水，從而影響污泥的沉降性能，產(chǎn)生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發(fā)生時(shí)其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發(fā)生情況較少，且危害并不十分嚴(yán)重。

2、絲狀菌膨脹

絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見(jiàn)，成因也十分復(fù)雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是活性污泥是一個(gè)混合培養(yǎng)系統(tǒng)，其中至少存在著30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團(tuán)系統(tǒng)共生的關(guān)系中是一類重要微生物。它的存在對(duì)凈化污水起著很好的作用。它對(duì)保持污泥的絮體結(jié)構(gòu)，保持生化處理的凈化效率，及在沉淀中起著對(duì)懸浮物的過(guò)濾作用等都有很重要的意義。事實(shí)也證明在絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌平衡時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹，只有當(dāng)絲狀菌生長(zhǎng)超過(guò)菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。

 三、污泥膨脹幾種理論 

1、A/V假說(shuō)：當(dāng)混合液中基質(zhì)收到限制或控制時(shí)，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強(qiáng)于菌膠團(tuán)，因而菌膠團(tuán)受到抑制，絲狀菌大量繁殖；

2、動(dòng)力選擇性理論：以微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類微生物具有不同的最大比生長(zhǎng)速率和飽和常數(shù)，分析絲狀菌與菌膠團(tuán)的競(jìng)爭(zhēng)情況；

3、饑餓假說(shuō)：將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團(tuán)細(xì)菌，第二類是具有高基質(zhì)親和力但生長(zhǎng)緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對(duì)溶解氧有高親和力、對(duì)饑餓高度敏感的快速生長(zhǎng)絲狀菌；

4、存儲(chǔ)選擇理論：在底物風(fēng)度的狀態(tài)下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質(zhì)在底物匱乏時(shí)能夠被代謝產(chǎn)生能量或合成蛋白質(zhì)。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能用來(lái)解釋污泥膨脹機(jī)理；

5、氮氧化氮假說(shuō)：CASEY提出低負(fù)荷生物脫氮除磷工藝的污泥膨脹假說(shuō)，如果缺氧區(qū)的反硝化不充分，導(dǎo)致好氧區(qū)存在亞硝酸氮，那中間產(chǎn)物NO、N2O就會(huì)抑制菌膠團(tuán)的好氧細(xì)胞色素，進(jìn)而抑制其好氧情況下的基質(zhì)利用，相反一些絲狀菌只能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會(huì)在反硝化條件下胞內(nèi)積累NO和N2O，絲狀菌就不會(huì)在好氧段被抑制，因而更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。亞硝酸與SVI有一定的正相關(guān)性。沉淀性能良好的污泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹污泥的粒徑大都在10μm以內(nèi)，污泥較為細(xì)碎。

 四、絲狀菌污泥膨脹的原因 

1、原水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量不足

活性污泥法處理污（廢）水的過(guò)程，就是污泥中的微生物種群不斷地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同時(shí)，將污染物加以降解的過(guò)程。隨反應(yīng)的進(jìn)行需要多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保證其正常的新陳代謝活動(dòng)，并維持生物的動(dòng)態(tài)平衡和活動(dòng)。若微生物的食物不足，會(huì)使低營(yíng)養(yǎng)型微生物絲硫細(xì)菌、貝氏硫細(xì)菌過(guò)度繁殖，在與菌膠團(tuán)細(xì)菌的競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)。

2、原水中碳水化合物和可溶性物質(zhì)含量高

絲狀菌與其它菌種相比有其自身的一些特點(diǎn)，它對(duì)高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)。所以，當(dāng)廢水中含有較多量的可溶性有機(jī)物時(shí)，有利于底物中絲狀菌的繁殖。此外，廢水中含過(guò)多量的糖類碳水化合物時(shí)，諸如球衣菌屬的絲狀菌能直接將葡萄糖、乳糖等糖類物質(zhì)作為能源加以吸收利用，同時(shí)分泌出高粘性物質(zhì)覆蓋在菌膠團(tuán)細(xì)菌表面，從而大大提高了污泥的水結(jié)合率。

3、硫化物含量高

正常的活性污泥中硫代謝絲狀菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（這種情況多存在于工業(yè)廢水中），容易引起諸如硫化菌、021N型菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌的過(guò)量增殖，致使引發(fā)污泥膨脹。

4、進(jìn)水波動(dòng)

進(jìn)水波動(dòng)是指進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器的原水在流量以及有機(jī)物濃度、種類方面的改變。如果曝氣池中有機(jī)物濃度突然增加，就會(huì)因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此時(shí)絲狀菌在爭(zhēng)奪氧中占優(yōu)，大量繁殖，引起污泥膨脹。

4、溫度

反應(yīng)器底物中每種細(xì)菌都有自己的最適宜生長(zhǎng)溫度，在最適宜生長(zhǎng)溫度下，其繁殖旺盛，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。如果溫度較低，污水中微生物代謝速度較慢，會(huì)積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值增高，從而可能會(huì)引起污泥膨脹。溫度對(duì)絲狀菌的影響也是很普遍的，絲狀菌膨脹對(duì)溫度具有敏感性，在其它條件等同的情況下，10℃時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的污泥膨脹現(xiàn)象；將反應(yīng)器溫度提高到22℃，不再產(chǎn)生污泥膨脹。這也是大多數(shù)活性污泥在冬季時(shí)會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹或者污泥膨脹更加嚴(yán)重的原因之一。

5、溶解氧

溶解氧作為構(gòu)成活性污泥混合液三要素（氣、水、泥）之一，是許多生物降解反應(yīng)的必要條件。菌膠團(tuán)細(xì)菌和浮游球衣菌等絲狀菌對(duì)溶解氧需要量差別比較大，菌膠團(tuán)細(xì)菌是好氧菌，而絕大多數(shù)絲狀菌是適應(yīng)性強(qiáng)的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌膠團(tuán)菌的生長(zhǎng)受到抑制，而絲狀菌仍能正常利用有機(jī)物，在競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)。

6、pH值

pH值較低，會(huì)導(dǎo)致絲狀真菌的繁殖而引起污泥膨脹。活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5~8.5；pH值低于6.5時(shí)利于真菌生長(zhǎng)繁殖；pH值低至4.5時(shí)，真菌將占優(yōu)，活性污泥絮體遭到破壞，所處理的水質(zhì)惡化。

7、BOD－污泥負(fù)荷

BOD污泥負(fù)荷是設(shè)計(jì)活性污泥反應(yīng)池和控制其運(yùn)行的重要指標(biāo)。

 五、絲狀菌引起污泥膨脹的控制方法 

污泥膨脹的早期控制方法主要是靠外加藥劑（如消毒劑）直接殺死絲狀菌或投加無(wú)機(jī)或有機(jī)混凝劑增加污泥絮體的密度來(lái)改善污泥絮體的沉降性能。目前此類方法仍運(yùn)用于某些污水處理廠。

1、投加Cl2或漂白粉

控制污泥膨脹采用的傳統(tǒng)氧化劑是Cl2。具有氧化能力的Cl2、HOCl和次氯酸根滲入細(xì)胞后，能破壞菌體內(nèi)的酶系統(tǒng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。絕大程度上說(shuō)的絲狀菌都可通過(guò)加氯氣加以控制。一般投加在回流污泥中，加氯點(diǎn)的Cl2、濃度應(yīng)控制在小于35 mg/L，加氯量最適宜控制在10~20 mg/L·d，投加量過(guò)大反而會(huì)殺死菌膠團(tuán)菌，造成絮體解體。當(dāng)SVI值逐漸降低、膨脹不斷緩解時(shí)，應(yīng)逐漸減少投藥量。

2、投加H2O2

雙氧水在控制污泥絲狀菌膨脹中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛?？刂平z狀菌的最少投量是0.1 g/kg·d（H2O2/MLSS）時(shí)，將會(huì)破壞脫磷作用，投加一段時(shí)間后（大概10天）脫磷作用會(huì)慢慢恢復(fù)。H2O2的毒性對(duì)脫氮作用只有少量的影響，在檢測(cè)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氨、氮和硝酸鹽氮有明顯變化。

3、投加臭氧

投加臭氧也可以控制絲狀菌引起的污泥膨脹，臭氧還能有效地改善硝化作用和提高難降解有機(jī)物的去除率，臭氧的投加量在4g/kg·d（H2O2/MLSS）左右，一般投加在好氧區(qū)。

4、投加凝聚劑

投加合成的有機(jī)聚合物、鐵鹽、鋁鹽等混凝劑均可以通過(guò)其凝聚作用來(lái)提高污泥的壓密性增加污泥的比重；投加高嶺土、碳酸鈣、氫氧化鈣等也可以通過(guò)提高污泥的壓密性來(lái)改善污泥的沉降性能。實(shí)踐證明，不設(shè)初沉池的污水廠，其SVI值都比較低，所以設(shè)有初沉池的污水廠發(fā)生污泥膨脹時(shí)，將部分污水直接送到曝氣池也是一種控制污泥膨脹的方法。

5、回流污泥

此法主要應(yīng)用在脫氮除磷工藝中，將二沉池排出的回流污泥排入一單獨(dú)設(shè)置的曝氣池內(nèi)進(jìn)行曝氣，將微生物體內(nèi)貯存物質(zhì)氧化，從而使菌膠團(tuán)細(xì)菌具有最大吸附和貯存能力，使污泥得到充分再生并恢復(fù)活性，所以可以在與絲狀菌的競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)，抑制絲狀菌的過(guò)量繁殖。

當(dāng)污泥膨脹發(fā)生時(shí)，采用上述方法能較快地降低SVI值，但是沒(méi)有從根本上控制住絲狀菌的繁殖。一旦停止加藥，污泥膨脹可能又會(huì)出現(xiàn)。加藥改變了微生物的生長(zhǎng)環(huán)境，無(wú)疑會(huì)對(duì)污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，因此只能作為臨時(shí)應(yīng)急只用。

 六、其他污泥膨脹原因 

1、一般認(rèn)為懸浮固體少而溶解性和易降解的有機(jī)物較多，特別是含低分子量的烴類、糖類和有機(jī)酸等容易發(fā)生絲狀菌膨脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙廢水；

絲狀菌對(duì)高分子物質(zhì)的水解能力弱，較難吸收不溶性物質(zhì)，對(duì)低分子有機(jī)物可直接作為能源加以利用，最有代表性的絲狀菌是球衣菌屬，它能將葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質(zhì)直接利用，當(dāng)廢水中含有可溶性有機(jī)物多時(shí)，易誘發(fā)絲狀菌膨脹，而不溶性有機(jī)物作為去除對(duì)象的廢水則不易產(chǎn)生污泥膨脹。

Van等發(fā)現(xiàn)葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可溶性有機(jī)物容易引起污泥膨脹，而大分子淀粉不易引起污泥膨脹。

2、腐化的污水，還有大量硫化氫的污水，污水在下水管和初沉池等貯存設(shè)施中，停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，發(fā)生早起消化，使pH下降，產(chǎn)生利于絲狀菌攝取的低分子溶解性有機(jī)物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但是硫化氫大部分是厭氧發(fā)酵中的副產(chǎn)物，而厭氧發(fā)酵會(huì)產(chǎn)生大量小分子有機(jī)酸，這些是污泥膨脹的主要原因。

3、一些厭氧裝置雖然出水含有大量硫化氫，但是揮發(fā)性有機(jī)酸濃度很低時(shí)也不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)酸達(dá)到一定濃度時(shí)，其中主要的低分子有機(jī)酸（乙酸、丙酸）易于降解，因此造成耗氧速率的增加，引起DO限制膨脹。