城市污水处理中活性污泥法污泥膨胀影响因素及控制方案

巴金华

摘要：经济的发展，社会的进步，推动了我国综合国力的提升，但同时也催生了各类环境污染问题。由于我国水资源的匮乏及时空分布上的不均衡，人类活动与环境水污染之间的冲突尤为突出。面对严峻的污水治理问题，要应用先进、合理的处理技术，高效地治理水污染，保护水资源，从而建立人类社会与水环境可持续发展的良好关系。城市污水主要有生活污水及工业废水。生活污水含有大量的有机污染物，水质、水量有一定的周期性。工业废水的污染物种类受生产工艺影响，成分复杂。基于此，本文主要对城市污水处理中活性污泥法污泥膨胀影响因素及控制方案做论述，详情如下。

关键词：城市污水处理;活性污泥法;污泥膨胀;影响因素;控制方案

引言

目前，采用生物方法去除废水中的氮是解决富营养化问题的经济有效的途径。Anammox因其具有节省能源和运营成本的优势已广泛用于高氨氮废水脱氮研究。据统计，在全球范围内，已经有100多个Anammox装置成功运行，用于处理污泥消化液氨氮浓度高和碳氮比低的废水。然而对于低浓度废水，Anammox的应用报道不多。目前保留并富集AnAOB是Anammox快速启动的关键。已有研究证实，通过使用颗粒污泥，生物絮凝体和生物膜等方式可以促进AnAOB富集。生物膜反应器由于污泥浓度高，污泥龄长，经常被用作生长缓慢的微生物富集良好反应器，包括移动床生物膜反应器（MBBR），膜曝气膜生物反应器（MABR）和SBBR等。厌氧序批式生物膜反应器（AnSBBR）作为SBBR的变型工艺，能够提供Anammox生存的良好环境，且具有更高的抗冲击负荷能力和更高的生物浓度，进而更加适合Anammox的生长。

1活性污泥膨胀

活性污泥膨胀主要分为两种：一种是由污泥中丝状菌大量繁殖造成的丝状菌膨胀;另一种是由污泥中微生物代谢产物粘在一起形成的黏性菌胶团膨胀。在污水处理中更常见的是由丝状菌大量繁殖引起的污泥膨胀，90%的污泥膨胀是由活性污泥中丝状菌的过量生长而引起的。污泥膨胀使污泥的沉降性能变差，影响整个出水水质处理工艺，增加污泥的处理难度和处置费用，使整个处理过程难以控制。而且是活性污泥法污水处理厂运行过程中经常遇到的最棘手的问题之一。

2城市污水处理中活性污泥法污泥控制措施

2.1微生物技术的应用

首先是吸附技术。微生物吸附技术的机理是通过活性污泥絮凝体的吸附作用实现污水中污染物的去除。活性污泥絮凝体由微生物细胞、微生物分泌物及水中悬浮物质组成，其表面覆盖具有黏性的多糖，具有很强的吸附能力，是一种生物吸附剂。此技术原材料来源丰富且易得，如工业发酵中的废弃菌丝体等。此外，还具有成本低、设备易管理、处理效果良好等优点。研究发现，微生物吸附技术对污水中的重金属元素有较强的去除效果。例如，白腐真菌、酵母菌对铅的吸附效果好;假单胞菌胞外高聚物对金属Cr（Ⅵ）及水溶性染料有较好的去除效果;脱硫杆菌对电镀废水中Cu2+的去除率最高可达99.12%。此外，若以死去的微生物细胞为生物源，则其具有易固定化的特征，可制成特殊的生物吸附剂，具有化学稳定性高且可反复使用的优点。在后续的研究与发展中，为提升对污染物的吸附能力及环境污水的处理效果，应加强此技术对微生物吸附机理的研究以及新型生物吸附剂的研究。其次是生物强化处理技术。生物强化处理技术的原理是通过生物来控制生物，即“以物制物”。应用时，在自然菌群中加入可制服污染生物的微生物，强化生物能力，促进与污水中污染物的反应，从而达到去除污染物的效果。较常使用的强化方法有高浓度活性污泥法、活性污泥中投入无机盐法和生物-活性炭法。其中，高浓度活性污泥法是通过增加污泥龄和提高活性污泥浓度来提升难分解污染物的效率;在活性污泥中加入无机盐，如铁盐，形成铁絮凝活性污泥，具有良好的除磷效果;生物-活性炭法则兼具活性炭吸附和微生物氧化双重功效，通过二者协同作用，提高污染物去除效果。

2.2环流生化反应器法

高浓度炼化污水中多含有高毒性、难降解的苯系物、多环芳烃、酯类物质，废水毒性大。同时，原油因为产地不同，品质差异较大，油品变动导致炼化污水水质波动较大，大大增加了生化法处理的难度及运行稳定性。该类废水多采用物化法处理，但该方法前期设备投资大、处理成本高，增加了企业的负担。环流反应器结构简单，具有优良的流体力学特性，在多相反应过程中有广泛的应用。环流反应装置具有气-液-固三相传质效率高、混合效果好、整体浓度变化波动小的特点。该方法为处理含高浓度酚类等具有生物抑制性物质的废水提供了除物化方法外另一种占地更小和成本更低的选择。通过生化方法处理高浓度炼化污水，极大地降低了其处理成本。同时不影响污水处理后的后生化性，为高浓度污水点源治理的一种低成本选择。同时避免了污泥膨胀，提高了污水的生化性。其内的流态使装置内不同位置的溶解氧浓度不同，产生了溶解氧充足与缺乏的不同区域，在一定程度上抑制了丝状菌膨胀，实现了类好氧-缺氧交替运行，提高了污水的生化性和效率。

2.3AAO工艺

胞外聚合物（EPS）是微生物在生长和代谢过程中自身分泌产生的一类高分子聚合物，其组成与污水处理系统的运行方式有较大相关性，一部分来自于微生物细胞代谢的分泌，一部分来源于外界环境中的化合物.根据EPS在微生物细胞外空间分布特征可将EPS分为溶解型EPS和结合型EPS.结合型EPS具有双层结构，内层由紧密结合型EPS组成，其具有一定的形状;外层由松散结合型EPS组成，是一个松散、没有明显边缘的黏液层.长期以来，关于EPS的研究主要集中于其对重金属和有机污染物的吸附和络合作用.EPS中存在羧基、巯基、羟基及含磷基团等官能团能够吸附重金属，污泥中溶解性EPS吸附重金属能力比结合型EPS高;由于EPS带负电荷，因而能够吸附部分有机污染物，如苯类、染料和腐殖酸.但近年来，学者们发现EPS中含有氧化还原介体，这类物质能作为电子载体参与胞外电子传递过程.目前研究表明EPS通过参与胞外电子传递可将多种高价态重金属离子还原成低价态毒性相对较小的或容易被固定的状态，减少对环境的危害;这对有机污染物和重金属等物质的污染修复有着重大应用潜力。

2.4厌氧活性污泥

厌氧氨氧化工艺的出现为生物脱氮工艺提供了新的代谢途径，其作为当今最具发展前景的脱氮工艺之一，反应过程无需外加有机碳源、污泥产率低，弥补了传统的硝化反硝化脱氮工艺需要曝气、投加碳源和消耗能量等的不足。但厌氧氨氧化菌因其生长速度极慢，且活性易受氧气抑制，较难培养。因此，厌氧氨氧化工艺的种泥经停用后活性的快速恢复对于厌氧氨氧化工艺工程化应用显得极其重要。

结语

总之，近年來，水体富营养化问题日益严重，已成为中国乃至当今世界面临的严重水污染问题之一。污水处理厂活性污泥法的应用对于污水处理有重要意义，因此要控制其膨胀带来的不利影响，推动污水处理工作有序进行。

参考文献

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[2]高春娣，张娜，韩徽，等.碳源对膨胀污泥微生物多样性的影响研究[J].北京工业大学学报.2021，47（2）：169-178.