污泥膨脹是生化處理系統(tǒng)較為嚴重的異常現象之一，對出水水質產生極為重要的影響，污泥膨脹控制技術在環(huán)境工程中的應用，能有效改善出水水質，提高污水處理效果，具有積極的意義。因而，要對污泥膨脹類型及發(fā)生原因進行研究分析，采取必要的技術措施進行處理，才能保障污水廠出水水質。本文就污泥膨脹技術相關內容進行分析。
所謂污泥膨脹，主要是指由于污泥結構過于松散，質量變輕，體積增大、上浮，難以沉降分離進而對出水水質產生影響的現象。污泥膨脹時，污泥壓縮性能變差，污泥沉降比(SV值)增大，甚至高達90%。通常情況下，以污泥體積指數(SVI值)在50～120范圍內歸為良好的活性污泥，若SVI值偏低，則說明水體缺乏營養(yǎng)元素，而若SVI值偏高，則說明水體發(fā)生污泥膨脹。當SVI值達到300以上時，生化處理工作將受到影響，出水水質呈現渾濁現象，若不能夠采取有效措施進行及時處理，將使廢水處理工作處于被動狀態(tài)，甚至引發(fā)嚴重水處理事故。因此，須引起高度重視，有預見性地采取污泥膨脹技術進行處理，保障出水水質及廢水處理工作的正常運轉。
1.污泥膨脹的類型及特征
污泥膨脹的類型主要有兩種，即污泥絲狀菌膨脹和非絲狀菌性膨脹。污泥絲狀菌膨脹主要是由于活性污泥中大量絲狀菌繁殖引起，而非絲狀菌性膨脹主要是由于菌膠團細菌體內大量累積高粘性物質引起，其中高粘性物質主要是甘露糖、葡萄糖、阿拉伯糖、脫氧核糖等形成的多類糖。污泥膨脹的特征，主要有：(1)回流污泥的濃度下降，出水渾濁，伴有大量泡沫;(2)二沉池中污泥體積指數超過200ml/g;(3)二沉池難以固液分離，污泥層增高。
2.影響污泥膨脹的主要因素
2.1造成污泥絲狀膨脹的主要因素
2.1.1來水水質因素
來水水質是造成污泥膨脹的重要因素之一，主要有污水陳腐、營養(yǎng)元素缺乏、有毒物質偏高等。若污水中所含的溶解性碳水化合物較高，將會引發(fā)由浮游球衣細菌引起的絲狀膨脹;若污水所含的硫化物較高，將引發(fā)由硫細菌引起的絲狀膨脹。受來水水質的影響，微生物不能夠充分利用，所吸取的營養(yǎng)元素將轉變?yōu)槎嗑厶穷惏赓A存物，這種貯存物是高度親水性化合物，易形成結合水，影響污泥的沉降性能。
2.1.2環(huán)境因素
污水的水溫和pH值也是影響污泥膨脹的因素。通常情況下，溫度保持在15～30℃范圍內，比較適合活性污泥中微生物生長，若溫度過低，將造成微生物活性不足，反正，則加快細胞中生物化學反映速率和生長速率。污水溫度每升高10℃，生化反應速率將增加1倍，同時，細胞中的蛋白質、核算等重要組成部分，對外界溫度變化極為敏感，溫度過高，將對其造成不可逆性的破壞。除此之外，pH值的高低將直接關系到外酶及細胞內酶的活性，同時對微生物吸收營養(yǎng)物質產生影響。作為一個動態(tài)的微生態(tài)系統(tǒng)，活性污泥中不同種屬微生物對pH值的適應范圍不同，當pH值在6～8范圍內時，適合菌膠團菌生長，而pH值在5～6.5范圍內，則適合絲狀菌生長，當pH值≤5時，將極易發(fā)生絲狀菌膨脹。
2.1.3運轉條件因素
運轉條件主要是指曝氣池的負荷和溶解氧濃度，這也是影響污泥膨脹的重要因素。污泥負荷偏低，溶解氧小于1mg/L，或污泥齡長，傳統(tǒng)活性污泥齡超過7天時，會引發(fā)污泥膨脹。若在處理過程中使得沖擊負荷發(fā)生改變，或者沖擊負荷過大，將使得原體系中正常的生態(tài)系統(tǒng)被打破，而絲狀菌易占優(yōu)勢，也會引起污泥膨脹。除此之外，曝氣池中DO值是一個重要的控制參數，若DO濃度偏低，將對大部分好氧菌的生長繁殖產生抑制作用，而加速絲狀菌的生長繁殖，從而造成污泥膨脹的發(fā)生。
2.2造成污泥非絲狀膨脹的主要因素
在污水水溫偏低但污泥負荷偏高的情況下，容易發(fā)生非絲狀菌性膨脹。當微生物的負荷太高，又加上水溫偏低，微生物活性不足時，細菌不能及時消化所吸取的大量營養(yǎng)物，就會造成大量大量高粘性的多糖類物質積貯。這將大大增加了活性污泥的表面附著水，從而造成污泥體積指數偏高，最終發(fā)生污泥膨脹。
3.對污泥膨脹的控制
3.1生物選擇器的采用
污泥膨脹的影響因素和產生機理較為復雜，且發(fā)生污泥膨脹時又常常伴有生物泡沫、污泥上浮等異?，F象的發(fā)生，因而要針對不同情況采取適當的控制技術。生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，讓微生物通過酶的快速轉移機理將污水中的大部分可溶性有機物迅速吸附，從而對進水水量、水質、pH值和有毒物質起到較好緩沖作用，同時能夠有效抑制絲狀菌的生長，進而控制污泥的膨脹。生物選擇器的分布如圖1所示。通常情況下，生物選擇器在完全混合式、推進式曝氣池前設置，進行有選擇性地增值菌膠團菌，利用生物競爭機制抑制絲狀菌的過度繁殖，達到控制污泥膨脹的目的。
3.2運行工藝的調整
對污水處理運行工藝的調整，其目的是改善污泥微生態(tài)系統(tǒng)，將絲狀菌群生長因子控制住，從而實現污泥膨脹的有效控制?？赏ㄟ^調節(jié)曝氣池中的氣量、污泥回流比等參數，改變曝氣池中生物種群的生態(tài)關系，也可以采用物化調節(jié)，通過投加鐵、鋁離子混凝劑，提高污泥的沉淀性能。在污泥膨脹處理過程中，要以確定污泥膨脹類型為前提，通過有針對性地控制措施的運用，實現對污泥膨脹的處理。如污泥膨脹已確定為絲狀菌膨脹，可投加液氯、臭氧、過氧化氫等消毒劑抑制絲狀菌生長;污泥膨脹屬于非絲狀菌性膨脹，可投加氮和磷化合物，調整污水中的氮、磷比例。值得注意的是，在投劑過程中，一定要控制好消毒劑劑量，以免影響到菌膠團細菌，取得相反的處理效果。
3.3其他技術
對污泥微膨脹的控制技術，還包括：(1)對pH值進行檢查，及時調整pH偏低的情況，以免對正常的生化反應產生危害，從而引起污泥膨脹。同時，要控制好水溫，避免由于水溫過低導致污泥膨脹的發(fā)生。(2)控制污水中的營養(yǎng)成分。當污水中營養(yǎng)成分失衡，或者缺乏營養(yǎng)時，應適量投加氮磷化合物，以維持BOD：N：P=100：5：1的平衡。(3)控制曝氣量，通過空氣擴散器向3～5米有效水深調節(jié)池曝氣，將曝氣池中適量的溶解氧控制在有效范圍內，一般在1mg/L～4mg/L之間[4]。使調節(jié)池的原水保持新鮮，有效防止厭氧的發(fā)生。(4)使池內保持足夠的溶解氧，這對高負荷的生化系統(tǒng)尤為重要，通常情況下DO值應大于2mg/L，同時，及時外排或回流沉淀池內的污泥。
4.小結
污泥膨脹是一個復雜的系統(tǒng)問題，影響污泥膨脹的因素多且雜，不易區(qū)分，加上活性污泥的微生物由多種微生物群體構成，活性污泥通過生物化學反應進而實現對底物的降解，除了受到污水水質條件的影響之外，還受到運行條件及環(huán)境的影響，給污泥膨脹控制增加了難度。在不同的角度、不同研究條件得出的結論都有可能不同，因而須加強重視，對污泥膨脹系統(tǒng)進行全面系統(tǒng)研究，只有針對不同的影響因素和發(fā)生機制，采取不同的污泥膨脹技術，才能保障出水達標，提高污水處理的效率和回收利用率，為環(huán)境工程提供強有力保障。