絲狀菌膨脹在日常實(shí)際工作中較為常見，成因也十分復(fù)雜。影響絲狀菌污泥膨脹的因素有很多，但我們首先應(yīng)該認(rèn)識(shí)到的是活性污泥是一個(gè)混合培養(yǎng)系統(tǒng)，其中至少存在著30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團(tuán)系統(tǒng)共生的關(guān)系中是不可缺少的一類重要微生物。它的存在對(duì)凈化污水 起著很好的作用。它對(duì)保持污泥的絮體結(jié)構(gòu)，保持生化處理的凈化效率，及在沉淀中起著對(duì)懸浮物的過濾作用等都有很重要的意義。事實(shí)也證明在絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌平衡時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹，只有當(dāng)絲狀菌生長超過菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象。
一、活性污泥的基本概念
活性污泥是指：由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。
除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來自污水的有機(jī)物、無機(jī)懸浮物、膠體物;活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個(gè)以細(xì)菌為主體的群體，除細(xì)菌外、還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。
性污泥是活性污泥處理系統(tǒng)中的主體作用物質(zhì)，在廢水生物處理中，不論采用何種方法處理構(gòu)筑物及何種工藝流程，都是通過處理系統(tǒng)中活性污泥或生物膜微生物的新陳代謝的作用，使活性污泥具有將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定無機(jī)物的活力，在有氧的條件下，將廢水中的有機(jī)物氧化分解為無機(jī)物，從而達(dá)到廢水凈化的目的。處理后出水水質(zhì)的好壞同組成活性污泥的微生物的種類、數(shù)量及其活性有關(guān)。
活性污泥中細(xì)菌含量一般在107～108個(gè)/mL;原生動(dòng)物103個(gè)/mL，原生動(dòng)物中以纖毛蟲居多數(shù)，固著型纖毛蟲可作為指示生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、累枝蟲、蓋纖蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)且數(shù)量較多時(shí)，說明培養(yǎng)成熟且活性良好。在處理生活污水的活性污泥中存在大量的原生動(dòng)物和部分微型后生動(dòng)物，通過辨別認(rèn)定其種屬，據(jù)此可以判別處理水質(zhì)的優(yōu)劣，因此將微型動(dòng)物稱為活性污泥系統(tǒng)中的指示生物。
二、污泥膨脹的原因
由于活性污泥是一混合培養(yǎng)系統(tǒng)，活性污泥是菌膠團(tuán)細(xì)菌與絲狀菌的共生系統(tǒng)，任何活性污泥系統(tǒng)中都存在著絲狀茵。絲狀菌也不僅僅是一種菌存在，活性污泥中存在著至少30種可能引起污泥膨脹的絲狀菌，污泥膨脹的原因是復(fù)雜的。在絲狀茵與菌膠團(tuán)細(xì)菌平衡生長時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生膨脹問題。只有當(dāng)絲狀茵生長超過菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)膨脹問題。污泥膨脹是由絲狀茵和菌膠團(tuán)細(xì)菌生理和生化性質(zhì)不同所決定的。
污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。非絲狀菌膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷太高的時(shí)候，此時(shí)細(xì)菌吸附了大量有機(jī)物，來不及代謝，在胞外積貯大量高粘性的多糖物質(zhì)，使得表面附著物大量增加，很難沉淀壓縮。而當(dāng)?shù)獓?yán)重缺乏時(shí)，也有可產(chǎn)生膨脹現(xiàn)象。因?yàn)槿羧钡?，微生物便于工作不能充分利用碳源合成?xì)胞物質(zhì)，過量的碳源將被轉(zhuǎn)彎為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結(jié)合水，從而影響污泥的沉降性能，產(chǎn)生高粘性的污泥膨脹。非絲狀菌污泥膨脹發(fā)生時(shí)其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，污泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發(fā)生情況較少，且危害并不十分嚴(yán)重，在這里就不著重研究。
絲狀菌引起污泥膨脹是在污泥膨脹誘因誘發(fā)下導(dǎo)致絲狀菌 在同菌膠團(tuán)的競爭中能夠強(qiáng)勢增長造成。目前可辨識(shí)的絲狀污泥膨脹絮體有兩種類型：第一類是長絲狀菌從絮體中伸出，將各個(gè)絮體連接，形成絲狀菌和絮體網(wǎng);第二類是具有更開放(或擴(kuò)散)的結(jié)構(gòu)，由細(xì)菌沿絲狀菌凝聚，形成細(xì)長的絮體。在解釋絲狀污泥膨脹現(xiàn)象上，有多種解釋方法：①、(A/V)假說。當(dāng)混合液中基質(zhì)受到限制或控制時(shí)，由于比表面積大的絲狀菌獲取基質(zhì)的能力要強(qiáng)于菌膠團(tuán)，因而菌膠團(tuán)受到抑制，絲狀菌能夠大量繁殖，占據(jù)主導(dǎo)地位，最終導(dǎo)致污泥膨脹;②、選擇性理論。該理論以微生物生長動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，根據(jù)不同種類微生物具有不同的最大生長速率和飽和常數(shù)分析絲狀菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌的競爭情況。絲狀菌具有低的最大生長速率和飽和常數(shù)，在低基質(zhì)濃度、DO值時(shí)具有較高的生長速率，而菌膠團(tuán)則剛好相反。③、饑餓假說。該假說將活性污泥中微生物分為三類，第一類是菌膠團(tuán)細(xì)菌，第二類是具有高基質(zhì)親和力但生長緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對(duì)溶解氧有高親和力、對(duì)饑餓高度敏感的快速生長的絲狀菌，在低基質(zhì)濃度下，基質(zhì)濃度小于某值時(shí)，第二類微生物將占優(yōu)勢;當(dāng)基質(zhì)濃度大于該值時(shí)，只要溶解氧的傳遞不是限制因素，第一類微生物將占優(yōu)勢;在高基質(zhì)低溶解氧情況下，第三類微生物將占優(yōu)勢;④、Chudoba于1985年提出了積累/再生(AC/RG)假說。在高負(fù)荷條件下，菌膠團(tuán)微生物累積有機(jī)基質(zhì)的能力強(qiáng)，絲狀菌較差。但此時(shí)微生物受溶解氧限制和控制，由于絲狀菌需氧較少，完成積累/再生的循環(huán)較快，生長較快，形成污泥膨脹。相關(guān)推薦：污水處理廠能耗評(píng)估與優(yōu)化現(xiàn)狀
三、污泥膨脹對(duì)微生物相的影響
通過分析將絲狀菌膨脹概括為5種類型，即：低基質(zhì)濃度、低溶解氧、營養(yǎng)物(N、P)缺乏型、高H2S濃度和高、低pH引起的膨脹。采用廣義Monod方程可解釋大部分類型的膨脹問題，這在一定程度上統(tǒng)一了污泥膨脹理論。由于城市污水中N、P和其它營養(yǎng)元素一般不缺乏，因此在一般情況下，只考慮碳源限制和DO限制兩種情況;
在雙基質(zhì)限制下，低負(fù)荷的完全混合曝氣池不利于污泥沉淀性能的改善，而中、高負(fù)荷的膨脹則在完全混合曝氣池中有所緩解。中、高負(fù)荷系統(tǒng)由于首端缺氧不利污泥沉降性能，所以在推流式曝氣池需要采取措施避免供氧不足。反之，推流式曝氣池有利于克服低負(fù)荷的膨脹，即高負(fù)荷與低負(fù)荷是兩種類型完全相反的膨脹現(xiàn)象。
對(duì)活性污泥膨脹，既要從宏觀角度考慮，又要從微觀角度考慮，而宏觀與微觀是相對(duì)的。就活性污泥工藝的運(yùn)轉(zhuǎn)條件而言，負(fù)荷、基質(zhì)濃度和溶解氧濃度的水平是宏觀條件。但曝氣池首端的實(shí)際的負(fù)荷、基質(zhì)濃度和溶解氧濃度是更為重要的因素。后者是決定污泥膨脹的微環(huán)境，種群的動(dòng)態(tài)是由其微環(huán)境中的營養(yǎng)物的條件所確定的。
非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。由于污泥負(fù)荷高，微生物能夠吸附大量的營養(yǎng)物質(zhì)，但由于溫度低，微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)代謝速度慢，造成大量的高粘性多糖類物質(zhì)在微生物表面積貯，同時(shí)由于多糖類物質(zhì)具有強(qiáng)親水性，使活性污泥表面附著水大大增加，因而影響活性污泥沉降性能變差。
四、結(jié)語
污泥膨脹是活性污泥法問世以來一直困擾人們的難題。目前人類對(duì)污泥膨脹的研究雖然有了一定的成果，但是由于各地的污水水質(zhì)以及運(yùn)行狀況不同，引起活性污泥膨脹現(xiàn)象的因素多種多樣，所以至今未能有一種能夠適用于所有污泥膨脹現(xiàn)象的合理解釋。只有結(jié)合本地的實(shí)際情況、處理水質(zhì)、運(yùn)行條件等因素考慮才能作出有針對(duì)性的解釋。
