每年冬季低温，最令污水处理厂头疼的一件事莫过于污泥膨胀的控制。如果控制得不好，轻则影响出水浊度、处理效率，重则导致整个污水处理系统的崩溃。就比如，有些污水厂会采用加速排泥，降低污泥浓度的方式运行，但这往往又会带来出水氨氮急剧上升的问题。
投加增重剂、絮凝剂等物理药剂，投加氯系消毒剂、H2O2、O3等化学药剂、增设生物选择器、改变运行参数等等.....这些控制方法看似又多又杂，其实笼统分一下也就两大类。一类是投加药剂控制法，另一类则是环境调控和工艺运行条件控制法。在众多控制方法中，老吴比较推荐的是投加化学药剂，确切点来说是投加次氯酸钠。原因有三：一是相比于投加物理药剂，其优势在于NaClO有极强的氧化性，能杀灭过度繁殖的丝状菌，达到从根本上控制丝状菌污泥膨胀的目的；二是相比于投加O3与H2O2，其优势在于NaClO制备方便、价格低廉；三是相比于环境调控和工艺运行条件控制，其优势在于操作便捷且耗时短，在控制污泥膨胀的过程中对污水厂的稳定运行影响较小。当然了，以上仅仅是老吴自己的一个轻薄观点。哪种控制方法见效快，哪种方法成本低，哪种方法最适合你厂，相信大家都有自己的答案。下面老吴将详细地分析每一种污泥膨胀控制方法的利弊，欢迎各位水友在留言区讨论。（PS：经调查统计发现，有90%以上的污泥膨胀问题是由于活性污泥中丝状菌过度增殖引起的，因此本文针对污泥膨胀的讨论主要集中在对丝状菌污泥膨胀的控制上。）投加增重剂后污泥絮体能很快与增重剂交织在一起，污泥絮体比重增加，在泥水分离的过程中能很快沉淀，从而达到改善污泥沉降性能的目的。举个例子，荷兰的Bodegraven污水处理厂发生严重的丝状菌活性污泥膨，通过投加滑石粉进行控制，在投加后污泥沉降性能很快就得到了明显的改善，SVI从850mL/g降至250mL/g，运行两周后SVI恢复正常水平在100～125mL/g之间。研究发现，投加滑石粉处理重度丝状菌活性污泥膨胀效果极佳，而且投加滑石粉不会对硝化细菌和聚磷菌活性造成任何负面影响，缺点就是投加滑石粉改善沉降性能的效果不持久，大约在48h之后就会慢慢消失。投加增重剂能很快的改善污泥絮体的沉降性能，且增重剂对菌胶团中的其他功能微生物没有损害，污泥膨胀现象在很短的时间内就能得到改善。但投加增重剂控制污泥膨胀并不是一劳永逸的，想要彻底控制丝状菌活性污泥膨胀需要长期维持投加增重剂，而重复投加增重剂又会使剩余污泥越来越多，增加污泥量。投加铝盐、铁盐、SiO2等无机絮凝剂可以有效的控制活性污泥膨胀现象，是因为这些无机絮凝剂的水解产物能与污泥絮体结合，形成更大的絮体，改善活性污泥的沉降性。有研究发现，聚合氯化铝（PAC）作为一种高分子混凝剂，它不仅能增加絮体的絮凝性，而且对丝状菌有毒害作用，投加PAC控制丝状菌污泥膨胀已经成功应用在实际污水处理厂中。絮凝剂适用于由于污泥分散生长引起的污泥膨胀，通过投加絮凝剂可以强化絮凝过程，使大量细小破碎的絮体重新聚集在一起形成体积较大且结构密实的絮体，从而提高污泥沉降速度。但必须要说明的是，该方法对污泥膨胀改善效果有限，而且投加絮凝剂会对系统中的功能菌产生一定的影响。Cl2是最早用来控制污泥膨胀的氧化剂，这种方法最初是由美国学者Jenkins发现的。绝大部分的城市污水处理厂的二级出水都要经加氯消毒后才排入自然水体，而控制污泥膨胀所需的加氯量比消毒所用的加氯量要小的多，若是污水厂出水是采用液氯消毒，就可以利用现有的消毒设备来控制污泥膨胀。Jenkins的研究指出，加氯可以杀灭多种丝状菌。通常在曝气池或回流廊道上设置投加点，且加药量要合适，太低达不到控制污泥膨胀的目的，太高会杀灭絮体中的菌胶团微生物。一般来说，加氯量控制在不小于10 mgCl2(L∙d)-1且不大于20 mgCl2(L∙d)-1之间。在传统活性污泥系统中，当加氯量大于20mgCl2(L∙d)时，就会杀死污泥中的菌胶团，在脱氮系统中，当有效氯大于3.07gCl2/(kgMLSS∙d)时，硝化细菌就会受到影响。通过研究发现，投加次氯酸钠可以杀灭微丝菌，对微丝菌引发的污泥膨胀有很好的的控制效果，但由于其氧化作用不仅能氧化杀灭微丝菌，同时也会对活性污泥中的功能微生物造成损伤。需要要特别说明的是，次氯酸钠的投加量越高，对聚磷菌的损伤越严重，最佳次氯酸钠投加量约为5.3 gCl2/(kgMLSS)。投加H2O2来控制污泥丝状菌膨胀不会像投加氯气一样带来一些有毒负产物，但由于其高昂的成本，该方法在国内鲜有报道。国外研究发现，要达到控制污泥膨胀的目的，H2O2的最少投加量大约为是0.1kgH2O2/(kgMLSS∙d )，当过氧化氢投加量为0.15kgH2O2/(kgMLSS∙d )时，膨胀污泥的 SVI 可以得到明显的改善。投加H2O2同样会对除磷效果产生一定的影响。实验发现， 当投加量达到9.5gH2O2/(kgMLSS∙d )时，在投加后的第10天会对除磷效果产生影响，继续投加一段时间后，聚磷菌能适应H2O2的毒性。此外，投加过氧化氢还可以适当提升反应器中的DO浓度，对系统有机物和氮、磷等营养元素的去除有积极的作用。臭氧是污水处理领域常用的消毒剂，可以利用其极强的氧化性杀灭丝状菌，从而达到控制丝状菌污泥膨胀的目的。值得一提的是，臭氧还能将许多大分子有机物氧化分解为微生物容易利用的小分子物质。比如，就研究人员在改良的A2/O型污水处理工艺的曝气池中投加臭氧，结果发现投加量为4gO3/(kgMLSS∙d )时不仅能有效的改善污泥膨胀现象，而且能有效地去除难降解有机物和改善系统的硝化性能。投加臭氧对污泥膨胀的控制有明显的效果，同时还会对有机物和氨氮的去除带来积极的作用，但由于其高昂的成本和极不稳定的特性使得这种方法并未被广泛使用。 近年来生物选择器理论得到了充分发展，其原理是创造出某种微生物适合的增殖条件，有选择型的培养该微生物的生长。好氧选择器能够有效的控制021N型、Thiothrix等常规丝状菌的生长，缺氧选择器可以有效的抑制放线菌引起的污泥膨胀和上浮，但微丝菌由于其特殊的生长特性，能在很宽的溶解氧浓度范围内生长，所以生物选择器不能控制微丝菌引发的污泥膨胀。毫无疑问，SBR工艺是最不易引起污泥膨胀的反应器，主要原因有三个方面：1）SBR工艺底物浓度高、梯度也大，有利于菌胶团在与丝状菌生物竞争过程中取得优势；2）缺氧好氧交替运行能够有效抑制常规丝状菌的生长；3）SBR工艺污泥龄较短，丝状菌的生长速度小于污泥排放的速度。但有一说一，SBR工艺目前仍然需要不断发展、完善。改变城市污水处理厂的运行参数可以控制污泥膨胀，常用的方法有缩短泥龄、提高污泥负荷和提高污泥回流比等方法。缩短泥龄将会有效地降低微丝菌的数量（微丝菌是引发污泥膨胀问题的关建菌）。比如，有的污水厂将发生严重微丝菌膨胀污泥的污泥龄由10d缩短到5-6d，结果发现，膨胀污泥的 SVI 值持续降低，镜检结果显示微丝菌丰度明显降低。这里老吴必须要指出的是，泥龄过短同样不利于硝化菌的生长，会导致系统脱氮能力降低，出水水质不达标。 在较高的污泥负荷下，菌胶团细菌由于营养物质充足能较好的生长，因此提高污泥负荷可以使菌胶团细菌成为优势菌，从而达到控制污泥膨胀的目的。研究表明，污泥负荷大于0.2 kgBOD ∙(kgMLSS∙d)-1的系统不易发生污泥膨胀。同样需要指出的是，要想增加污水处理厂的污泥负荷无疑会增加运行成本，并且过高的污泥负荷不利于系统的脱氮除磷效果。 当然，改善污泥膨胀的问题还可以通过提高污泥回流比来实现，避免污泥在二沉池底部的厌氧环境中停留过长。但是，此方法不能从根本上解决微丝菌引起的污泥膨胀问题，且对污泥沉降性能的改善效果有限。看完上面这些内容，或许你也发现了——通过改变环境条件和工艺运行参数的方法来控制污泥膨胀需要很长的时间，且控制难度较大。在这期间，污水处理厂大量污泥流失，污染物去除不达标，严重影响了污水处理厂的高效稳定运行。
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