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摘要：好氧活性污泥在处理城市生活污水过程中，经常出现污泥膨胀问题。本文针对完全混合系统中的污泥膨胀问题，叙述了其膨胀机理及有效的控制措施。
关键词：完全混合系统 ， 好氧活性污泥 ， 污泥丝状菌膨胀
Abstract: the active sludge in aerobic municipal sewage treatment process, often appear sludge inflation problem. This paper completely mixed system of sludge inflation problems, describes the its expansion mechanism and effective control measures.
Keywords: completely hybrid systems, anaerobic activated sludge, the sludge filamentous fungi inflation
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、 前言
城市生活污水的生化处理是通过微生物的新陈代谢完成的，利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的好氧生物处理。
好氧活性污泥是指经过专门培训的好氧微生物群体。其外形是褐色絮状泥粒，它的主体是具有活性的微生物，还包括吸附在污泥上不能被微生物降解的有机物和 无机物以及死亡的微生物残体。其中主要微生物有细菌、真菌、藻类、原生动物和一些小型的后生动物等。细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有了、密切关系。
细菌是单细胞微生物，按它们的形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类。它们各自具有特殊的代谢过程，因而可以分解各种不同的有机物。真菌构造复杂，种类繁多。污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。霉菌是微小的腐生或寄生的丝状真菌，它们具有在温度较低的环境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的PH值范围为2——9。真菌对氮元素营养要求较低，约为细菌需氮量的一半。藻类能通过光合作用放出氧气，对污水的净化具有重要作用。原生动物不仅能吞食部分有機物、游离细菌，降低污水浑浊度，一些原生动物还能分泌粘液，促进活性污泥絮凝。当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物的种类也随之变化，因此原生动物能起指示生物的作用。后生动物在水处理设备中一般不常出现。轮虫是后生动物的典型代表，可非常有效的消耗分散的和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指标。
在生物处理中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者；继之出现后生动物是细菌的第二次捕食者。
二、 好氧活性污泥——完全混合系统
完全混合系统采用了好氧生物处理——活性污泥处理城市生活污水。该系统主要由进水系统、曝气系统、二次沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成，其基本流程如图所示：
污水经初沉池后进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态并于污水充分接触。污水 中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，在生物霉的作用下进行代谢，转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2）,非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。污水由此得到净化。净化后污水在二沉池内进行分离，上层清水排放，分离浓缩后污泥大部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余少部分和初沉污泥被排掉。
三、活性污泥处理城市生活污水的微观过程
1. 活性污泥法的净化过程与机理
活性污泥去除水中有机物，主要经历三个阶段：
1.1吸附阶段：污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有机物（BOD）迅速降低，这主要是吸附作用引起的。由于絮状的活性污泥表面积很大，表面具有多糖类粘液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决于污泥的活性。
1.2氧化阶段：在有氧的条件下，微生物将吸附阶段吸附的有机物一部分氧化分解获取能量，一部分则合成新的细胞。从污水处理的角度看，不论是氧化还是合成都能从水中去除有机物，只是合成的细胞必须易于絮凝沉淀而能从水中分离出来。这一阶段比吸附阶段慢得多。
1.3絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。
活性污泥的吸附凝聚性能，有机物的去除速率及活性污泥的增长速率和活性污泥中微生物的生长期有关。在对数增长期，微生物活动能力强，有机物氧化和转换成新细胞的速率最大，但不易形成良好的活性污泥絮凝体；在减数增长期，有机物去除速率与残存有机物呈一级反应，速率有所降低，但污泥絮凝体易于形成；内源呼吸期，有机物迅速耗尽，污泥量减少，絮凝体形成速率高，吸附有机物的能力显著。
2. 微生物的代谢过程：
无论是分解代谢还是合成代谢，都能够去除污水中的有机污染物，但产物却有所不同，分解代谢的产物是CO2和H2O，可直接排入大气和水体，而合成代谢的产物则是新生的微生物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥处理系统。
四、污泥膨胀
1. 活性污泥除了有氧化分解的能力外，还应有良好的凝聚和沉降性能，这样才能有较好的处理效果。污泥沉降性能的好坏一般用污泥容积指数等指标来加以分析考察。如果在活性污泥中出现丝状菌的生长，就会影响污泥的沉降性能，过多地增殖将会引起污泥的丝状菌膨胀问题。
2. 污泥膨胀是活性污泥法污水处理厂运行过程中经常遇到的最棘手问题之一，它不仅影响整个工艺的处理出水水质，增大污泥的处理和处置费用，而且使整个处理过程难以控制。活性污泥的膨胀现象是一种“常见多发病”，系指活性污泥由于某种因素的改变，产生沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥随出水流失。
3. 发生污泥膨胀现象时的主要特征：
（1） 二沉池中污泥SVI值大于200ml/g；
（2） 回流污泥浓度下降；
（3） 二沉池中污泥增高。
当发生污泥膨胀时，由于污泥的沉降和压实性能变坏，SVI值升高，二沉池中的污泥层开始扩大。虽然增加污泥回流量可以在一定程度上防止污泥膨胀现象，但回流污泥的浓度和剩余污泥的浓度将下降，一方面增加运行费用，另一方面为了维持一定的污泥龄，就需要排除较多的剩余污泥，这使得污泥处理设施的水利负荷增高，且回流到活性污泥系统中的回流量增高，这就不仅增加了处理系统的负荷，使二沉池中的污泥层溢过二沉池的堰板而造成处理系统中悬浮固体的流失问题，使处理出水中不溶性BOD的浓度增高而使处理效果降低。此外，污泥处理过程也可能最终由于过高的水力负荷而告失败。
4.污泥膨胀的两种类型：
一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌性膨胀，二是由于菌胶团细体内大量积累高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多糖类物质)而引起的非丝状菌膨胀，这也是在活性污泥中没有大量丝状菌存在时发生的污泥膨胀问题。在实际运行中，一般以由丝状菌的大量繁殖而引起的污泥膨胀问题为主（一般占90%以上），而以丝状菌污泥膨胀问题为副（一般在10%以下）。
参考文献：
陈军城市污水处理厂污泥利用现状及潜在环境问题矿产与地质 2005
王凯军 污泥膨胀的原因、类型与控制环境工程1992
周利、黄志等 丝状菌污泥膨胀的影响因素与控制环境科学进展1999
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：完全混合系统 ， 好氧活性污泥 ， 污泥丝状菌膨胀
Abstract: the active sludge in aerobic municipal sewage treatment process, often appear sludge inflation problem. This paper completely mixed system of sludge inflation problems, describes the its expansion mechanism and effective control measures.
Keywords: completely hybrid systems, anaerobic activated sludge, the sludge filamentous fungi inflation
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：
一、 前言
城市生活污水的生化处理是通过微生物的新陈代谢完成的，利用好氧微生物的新陈代谢处理污水的过程称为污水的好氧生物处理。
好氧活性污泥是指经过专门培训的好氧微生物群体。其外形是褐色絮状泥粒，它的主体是具有活性的微生物，还包括吸附在污泥上不能被微生物降解的有机物和 无机物以及死亡的微生物残体。其中主要微生物有细菌、真菌、藻类、原生动物和一些小型的后生动物等。细菌等各类微生物的种类与数量常与污水水质及其处理工艺有了、密切关系。
细菌是单细胞微生物，按它们的形态可分为球菌、杆菌和螺旋菌三类。它们各自具有特殊的代谢过程，因而可以分解各种不同的有机物。真菌构造复杂，种类繁多。污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。霉菌是微小的腐生或寄生的丝状真菌，它们具有在温度较低的环境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的PH值范围为2——9。真菌对氮元素营养要求较低，约为细菌需氮量的一半。藻类能通过光合作用放出氧气，对污水的净化具有重要作用。原生动物不仅能吞食部分有機物、游离细菌，降低污水浑浊度，一些原生动物还能分泌粘液，促进活性污泥絮凝。当运行条件和处理水质发生变化时，原生动物的种类也随之变化，因此原生动物能起指示生物的作用。后生动物在水处理设备中一般不常出现。轮虫是后生动物的典型代表，可非常有效的消耗分散的和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指标。
在生物处理中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者；继之出现后生动物是细菌的第二次捕食者。
二、 好氧活性污泥——完全混合系统
完全混合系统采用了好氧生物处理——活性污泥处理城市生活污水。该系统主要由进水系统、曝气系统、二次沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成，其基本流程如图所示：
污水经初沉池后进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态并于污水充分接触。污水 中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而污水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，在生物霉的作用下进行代谢，转化为生物细胞，并氧化成为最终产物（主要是CO2）,非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。污水由此得到净化。净化后污水在二沉池内进行分离，上层清水排放，分离浓缩后污泥大部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余少部分和初沉污泥被排掉。
三、活性污泥处理城市生活污水的微观过程
1. 活性污泥法的净化过程与机理
活性污泥去除水中有机物，主要经历三个阶段：
1.1吸附阶段：污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有机物（BOD）迅速降低，这主要是吸附作用引起的。由于絮状的活性污泥表面积很大，表面具有多糖类粘液层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决于污泥的活性。
1.2氧化阶段：在有氧的条件下，微生物将吸附阶段吸附的有机物一部分氧化分解获取能量，一部分则合成新的细胞。从污水处理的角度看，不论是氧化还是合成都能从水中去除有机物，只是合成的细胞必须易于絮凝沉淀而能从水中分离出来。这一阶段比吸附阶段慢得多。
1.3絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。
活性污泥的吸附凝聚性能，有机物的去除速率及活性污泥的增长速率和活性污泥中微生物的生长期有关。在对数增长期，微生物活动能力强，有机物氧化和转换成新细胞的速率最大，但不易形成良好的活性污泥絮凝体；在减数增长期，有机物去除速率与残存有机物呈一级反应，速率有所降低，但污泥絮凝体易于形成；内源呼吸期，有机物迅速耗尽，污泥量减少，絮凝体形成速率高，吸附有机物的能力显著。
2. 微生物的代谢过程：
无论是分解代谢还是合成代谢，都能够去除污水中的有机污染物，但产物却有所不同，分解代谢的产物是CO2和H2O，可直接排入大气和水体，而合成代谢的产物则是新生的微生物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性污泥处理系统。
四、污泥膨胀
1. 活性污泥除了有氧化分解的能力外，还应有良好的凝聚和沉降性能，这样才能有较好的处理效果。污泥沉降性能的好坏一般用污泥容积指数等指标来加以分析考察。如果在活性污泥中出现丝状菌的生长，就会影响污泥的沉降性能，过多地增殖将会引起污泥的丝状菌膨胀问题。
2. 污泥膨胀是活性污泥法污水处理厂运行过程中经常遇到的最棘手问题之一，它不仅影响整个工艺的处理出水水质，增大污泥的处理和处置费用，而且使整个处理过程难以控制。活性污泥的膨胀现象是一种“常见多发病”，系指活性污泥由于某种因素的改变，产生沉降性能恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离，污泥随出水流失。
3. 发生污泥膨胀现象时的主要特征：
（1） 二沉池中污泥SVI值大于200ml/g；
（2） 回流污泥浓度下降；
（3） 二沉池中污泥增高。
当发生污泥膨胀时，由于污泥的沉降和压实性能变坏，SVI值升高，二沉池中的污泥层开始扩大。虽然增加污泥回流量可以在一定程度上防止污泥膨胀现象，但回流污泥的浓度和剩余污泥的浓度将下降，一方面增加运行费用，另一方面为了维持一定的污泥龄，就需要排除较多的剩余污泥，这使得污泥处理设施的水利负荷增高，且回流到活性污泥系统中的回流量增高，这就不仅增加了处理系统的负荷，使二沉池中的污泥层溢过二沉池的堰板而造成处理系统中悬浮固体的流失问题，使处理出水中不溶性BOD的浓度增高而使处理效果降低。此外，污泥处理过程也可能最终由于过高的水力负荷而告失败。
4.污泥膨胀的两种类型：
一是由于活性污泥中大量丝状菌的繁殖而引起的污泥丝状菌性膨胀，二是由于菌胶团细体内大量积累高粘性物质(如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脱氧核糖等形成的多糖类物质)而引起的非丝状菌膨胀，这也是在活性污泥中没有大量丝状菌存在时发生的污泥膨胀问题。在实际运行中，一般以由丝状菌的大量繁殖而引起的污泥膨胀问题为主（一般占90%以上），而以丝状菌污泥膨胀问题为副（一般在10%以下）。
参考文献：
陈军城市污水处理厂污泥利用现状及潜在环境问题矿产与地质 2005
王凯军 污泥膨胀的原因、类型与控制环境工程1992
周利、黄志等 丝状菌污泥膨胀的影响因素与控制环境科学进展1999
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。