摘要：污泥膨胀是生化处理系统较为严重的异常现象之一，对出水水质产生极为重要的影响，污泥膨胀控制技术在环境工程中的应用，能有效改善出水水质，提高污水处理效果，具有积极的意义。因而，要对污泥膨胀类型及发生原因进行研究分析，采取必要的技术措施进行处理，才能保障污水厂出水水质。本文就污泥膨胀技术相关内容进行分析。
关键词：环境工程；污泥膨胀技术；应用
前言
所谓污泥膨胀，主要是指由于污泥结构过于松散，质量变轻，体积增大、上浮，难以沉降分离进而对出水水质产生影响的现象[1]。污泥膨胀时，污泥压缩性能变差，污泥沉降比（SV值）增大，甚至高达90%。通常情况下，以污泥体积指数（SVI值）在50～120范围内归为良好的活性污泥，若SVI值偏低，则说明水体缺乏营养元素，而若SVI值偏高，则说明水体发生污泥膨胀。当SVI值达到300以上时`，生化处理工作将受到影响，出水水质呈现浑浊现象，若不能够采取有效措施进行及时处理，将使废水处理工作处于被动状态，甚至引发严重水处理事故。因此，须引起高度重视，有预见性地采取污泥膨胀技术进行处理，保障出水水质及废水处理工作的正常运转。
1.污泥膨胀的类型及特征
污泥膨胀的类型主要有两种，即污泥丝状菌膨胀和非丝状菌性膨胀。污泥丝状菌膨胀主要是由于活性污泥中大量丝状菌繁殖引起，而非丝状菌性膨胀主要是由于菌胶团细菌体内大量累积高粘性物质引起，其中高粘性物质主要是甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、脱氧核糖等形成的多类糖。污泥膨胀的特征，主要有：（1）回流污泥的浓度下降，出水浑浊，伴有大量泡沫；（2）二沉池中污泥体积指数超过200ml/g；（3）二沉池难以固液分离，污泥层增高。
2.影响污泥膨胀的主要因素
2.1造成污泥丝状膨胀的主要因素
2.1.1来水水质因素
来水水质是造成污泥膨胀的重要因素之一，主要有污水陈腐、营养元素缺乏、有毒物质偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物较高，将会引发由浮游球衣细菌引起的丝状膨胀；若污水所含的硫化物较高，将引发由硫细菌引起的丝状膨胀。受来水水质的影响，微生物不能够充分利用，所吸取的营养元素将转变为多聚糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水性化合物，易形成结合水，影响污泥的沉降性能[2]。
2.1.2环境因素
污水的水温和pH值也是影响污泥膨胀的因素。通常情况下，温度保持在15～30℃范围内，比较适合活性污泥中微生物生长，若温度过低，将造成微生物活性不足，反正，则加快细胞中生物化学反映速率和生长速率。污水温度每升高10℃，生化反应速率将增加1倍，同时，细胞中的蛋白质、核算等重要组成部分，对外界温度变化极为敏感，温度过高，将对其造成不可逆性的破坏。除此之外，pH值的高低将直接关系到外酶及细胞内酶的活性，同时对微生物吸收营养物质产生影响。作为一个动态的微生态系统，活性污泥中不同种属微生物对pH值的适应范围不同，当pH值在6～8范围内时，适合菌胶团菌生长，而pH值在5～6.5范围内，则适合丝状菌生长，当pH值≤5时，将极易发生丝状菌膨胀。
2.1.3运转条件因素
运转条件主要是指曝气池的负荷和溶解氧浓度，这也是影响污泥膨胀的重要因素。污泥负荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或污泥龄长，传统活性污泥龄超过7天时，会引发污泥膨胀[3]。若在处理过程中使得冲击负荷发生改变，或者冲击负荷过大，将使得原体系中正常的生态系统被打破，而丝状菌易占优势，也会引起污泥膨胀。除此之外，曝气池中DO值是一个重要的控制参数，若DO浓度偏低，将对大部分好氧菌的生长繁殖产生抑制作用，而加速丝状菌的生长繁殖，从而造成污泥膨胀的发生。
2.2造成污泥非丝状膨胀的主要因素
在污水水温偏低但污泥负荷偏高的情况下，容易发生非丝状菌性膨胀。当微生物的负荷太高，又加上水温偏低，微生物活性不足时，细菌不能及时消化所吸取的大量营养物，就会造成大量大量高粘性的多糖类物质积贮。这将大大增加了活性污泥的表面附着水，从而造成污泥体积指数偏高，最终发生污泥膨胀。
3.对污泥膨胀的控制
3.1生物选择器的采用
污泥膨胀的影响因素和产生机理较为复杂，且发生污泥膨胀时又常常伴有生物泡沫、污泥上浮等异常现象的发生，因而要针对不同情况采取适当的控制技术。生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，让微生物通过酶的快速转移机理将污水中的大部分可溶性有机物迅速吸附，从而对进水水量、水质、pH值和有毒物质起到较好缓冲作用，同时能够有效抑制丝状菌的生长，进而控制污泥的膨胀。生物选择器的分布如图1所示。通常情况下，生物选择器在完全混合式、推进式曝气池前设置，进行有选择性地增值菌胶团菌，利用生物竞争机制抑制丝状菌的过度繁殖，达到控制污泥膨胀的目的。
图1：生物选择器的设置与运行机制
3.2运行工艺的调整
对污水处理运行工艺的调整，其目的是改善污泥微生态系统，将丝状菌群生长因子控制住，从而实现污泥膨胀的有效控制。可通过调节曝气池中的气量、污泥回流比等参数，改变曝气池中生物种群的生态关系，也可以采用物化调节，通过投加铁、铝离子混凝剂，提高污泥的沉淀性能。在污泥膨胀处理过程中，要以确定污泥膨胀类型为前提，通过有针对性地控制措施的运用，实现对污泥膨胀的处理。如污泥膨胀已确定为丝状菌膨胀，可投加液氯、臭氧、过氧化氢等消毒剂抑制丝状菌生长；污泥膨胀属于非丝状菌性膨胀，可投加氮和磷化合物，调整污水中的氮、磷比例。值得注意的是，在投剂过程中，一定要控制好消毒剂剂量，以免影响到菌胶团细菌，取得相反的处理效果。
3.3其他技术
对污泥微膨胀的控制技术，还包括：（1）对pH值进行检查，及时调整pH偏低的情况，以免对正常的生化反应产生危害，从而引起污泥膨胀。同时，要控制好水温，避免由于水温过低导致污泥膨胀的发生。（2）控制污水中的营养成分。当污水中营养成分失衡，或者缺乏营养时，应适量投加氮磷化合物，以维持BOD：N：P=100：5：1的平衡。（3）控制曝气量，通过空气扩散器向3～5米有效水深调节池曝气，将曝气池中适量的溶解氧控制在有效范围内，一般在1mg/L～4mg/L之间[4]。使调节池的原水保持新鲜，有效防止厌氧的发生。（4）使池内保持足够的溶解氧，这对高负荷的生化系统尤为重要，通常情况下DO值应大于2mg/L，同时，及时外排或回流沉淀池内的污泥。
4.小结
污泥膨胀是一个复杂的系统问题，影响污泥膨胀的因素多且杂，不易区分，加上活性污泥的微生物由多种微生物群体构成，活性污泥通过生物化学反应进而实现对底物的降解，除了受到污水水质条件的影响之外，还受到运行条件及环境的影响，给污泥膨胀控制增加了难度。在不同的角度、不同研究条件得出的结论都有可能不同，因而须加强重视，对污泥膨胀系统进行全面系统研究，只有针对不同的影响因素和发生机制，采取不同的污泥膨胀技术，才能保障出水达标，提高污水处理的效率和回收利用率，为环境工程提供强有力保障。
参考文献：
[1]Engineering three dimensional constructs of the periodontal ligament in hyaluronan gelatin hydrogel films and a mechanically active environment.J Periodont Res，2013，48（06）：790-801.
[2]The transformation of product development process into lean environment using set-based concurrent engineering：A case study from an aerospace industry.Concurrent Engineering，2013，21（04）：268-285.
[3]谢鸿芳，肖艳春，郑林禄，郑淑英，陈震.双极膜技术在环境工程中的应用与展望[J].广州化学，2012，37（01）：56-61.
[4]李德文.污泥微膨胀技术在环境工程中的应用分析[J].中国新技术新产品，2012，（12）：208.