1、高負荷污泥膨脹機理

對于運行條件對膨脹的影響，人們的認識很不一致。在實際生產的報道中負荷低會引起膨脹，負荷高也會引起膨脹；低溶解氧會引起膨脹，高溶解氧也會引起膨脹；完全混合曝氣池會發生膨脹，推流式曝氣池也會發生膨脹；低C∶N比(或C∶P比)引起膨脹，高C∶N比(或C∶P 比)也會引起膨脹等等。

由于很多因素會造成污泥膨脹，對膨脹的報道眾說紛紜，使得人們對于污泥膨脹問題望而生畏。污泥膨脹問題是污水處理工藝中相對比較復雜的一個問題。造成這種現象的原因是多方面的，首先，引起污泥膨脹的絲狀菌達30多種，所以實際活性污泥膨脹問題異常復雜。

高負荷膨脹也叫非絲狀菌膨脹，因為不是絲狀菌過量繁殖導致的膨脹，但是膨脹表現卻和絲狀菌膨脹的情形差不多，都具有沉淀性能嚴重下降，二沉池跑泥嚴重，SV高可達90%。

具體說下兩者的區別，非絲狀菌膨脹是因為過高的碳源進入系統，在高基質下，細菌吸附的碳源代謝不了，并在細菌表面分泌出親水性多糖，并部分進入系統，細菌處于對數期，這時候細菌具有強的活性，導致菌膠團解體。絲狀菌膨脹是因為絲狀菌的過渡繁殖，絲狀菌伸出菌膠團，并與其相鄰的絲狀菌形成松散的絮團，導致絮團密度減少嚴重影響沉降性能。其中明顯的表觀區別是：絲狀菌膨脹和非絲膨脹在曝氣池區別是一個是浮泥，一個是泡沫！

2、高負荷污泥膨脹的控制

①、負荷和溶解氧的影響

采用城市污水負荷為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)，溶解氧濃度1.0mg/L～2.0mg/L，污泥齡為20天的完全混合曝氣池(截面積1.0m2，高3.0m)。第一階段由于絲狀菌的過度增殖，SVI從280mL/g上升到800mL/g，污泥濃度下降至0.68g/L，二沉池中污泥不斷流失。

②、加填料控制污泥膨脹

在生產性曝氣池頭部加占總池容15%軟填料，與傳統工藝不加填料時的SVI對比。加設軟性填料系統總停留時間為4h，負荷在0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBOD5/(kgMLSS·d)之間。在曝氣池供氧充足的條件下(氣水比(3.7～5)∶1)，加填料可很好地控制膨脹現象。 傳統曝氣池在相同條件下的運行，在后期停留時間延長1倍。負荷降低1倍，SVI仍在200mL/g ～500mL/g之間，遠高于加填料系統(SVI平均在100mL/g左右)。從填料池的分析來看，填料上附著生長的微生物以硫絲菌、021N型菌絲狀菌為主。填料池對有機酸的去除率高達80%，對COD去除率為50%，H2S從3.67mg/L降至0.77mg/L。從而去除了絲狀菌的生長促進因素，有利于絮狀菌的生長。

事實上，填料池也相當一個選擇器，其將絲狀菌固著于填料上在第一個池子中選擇性地充分生長，但不進入活性污泥絮體之中。而絮狀菌在第二個池內生長，從而避免了污泥膨脹的發生。其主要的作用是降低污水的有機負荷，菌膜的脫落是次要因素。對于有機負荷的降低，是從兩方面進行，首先是對有機物的直接去除，這個作用在分設的填料池中為明顯。其次是填料上生長的微生物量，增加了系統中總的生物量，從而降低了有機負荷。加填料控制污泥膨脹的方法很簡單，但缺點是增加了一定的投資，還有填料的更換問題。一般適宜小型污水處理廠使用，而大型污水處理廠一般不宜采用。

③、池型和曝氣強度對污泥膨脹的影響

對城市污水在高負荷下進行如下對比試驗，負荷同為0.4kgBOD5/(kgMLSS·d)～0.8kgBO D5/(kgMLSS·d)，停留時間為4h，氣、水比為(3.4～5)∶1。在試驗中發現呈推流式曝氣的SVI要比同樣運轉條件下的完全混合曝氣池的高100左右。在試驗中氣、水比為3.5∶1的情況下，推流式曝氣池的SVI上升到450mL/g左右，二沉池污泥面不斷上升，污泥溢流，發生污泥膨脹。強制排泥后，污泥濃度不斷下降。這時增加曝氣量之后，雖SVI略有下降，但由于污泥濃度恢復較慢。負荷比初始值要大的多，接近1.0kgBOD5/(kgMLSS·d)，SVI終仍在350mL/g左右。

這個試驗不但說明了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用，同時說明曝氣池中實際 (微觀)的溶解氧濃度的不同對于膨脹的影響。在兩個池子停留時間、曝氣量、水質、負荷等完全一致的情況下，產生差別的原因是由于推流式曝氣池首端的溶解氧濃度，在整個試驗期間里一直等于零。而在完全混合曝氣池中溶解氧濃度為2.0mg/L。這表明在高負荷的曝氣池的運轉中，推流式曝氣池不利于改善污泥沉降性能。因為當污水中存在大量容易降解的物質，使得曝氣池氧的利用速率加快。造成氧的供應速率低于氧的利用速率，特別是在曝氣池頭部更加嚴重。

在這種情況下使氧成為限制因素，即使在曝氣池其它部位溶解氧濃度為1.0mg /L～2.0mg/L仍然發生膨脹。其原因在于首端負荷過高，嚴重缺氧造成絲狀菌從絮體中伸展出來爭奪氧氣，同時在后段的絲狀菌由于可以從主體溶液中直接吸取營養，比絮體本身中的菌膠團菌有更高的生長速率，從而得到充分的增殖(充分伸展的絲狀菌阻礙了污泥的沉降)而造成了膨脹。從試驗結果來看，在曝氣池頭部的溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池) ，可以有效地控制污泥膨脹。

4、回流污泥射流強化曝氣

在以上研究和分析的基礎上，在推流曝氣池的首端采用回流污泥經過射流曝氣器進行強化曝氣，并輔以原有的中微孔曝氣器，這時首端小池的溶解氧從零提高到1.6mg/L，解決了首端供氧不足的矛盾。因而，SVI值不斷下降至160mL/g，這時射流攜帶空氣量很小。通過對回流污泥單獨射流和增加曝氣量的試驗結果的比較，可以得出如下結論：回流污泥射流對于污泥膨脹的控制作用，不是由于射流過程中對于絮體的切割，造成絲狀菌長度及生態環境變化而造成的結果，而是由射流過程中高的傳質效率，提供了充足的溶解氧。在曝氣池首端造成了有利于菌膠團菌生長的條件，抑制了絲狀菌的生長，從而控制了污泥膨脹。在首端強化曝氣可采用回流污泥射流，也可采用加大首端曝氣強度(供氣量)。從試驗結果來看，其對污泥膨脹的控制作用是十分有效的。這就為高負荷類型的污泥膨脹的控制提供了多種選擇方案。