不同添加劑對污水處理中絲狀菌膨脹的控制作用研究進展

陳悅，劉杰

（廣西交科集團有限公司，廣西南寧 530000）

污泥膨脹是活性污泥污水處理工藝運行過程中的一個重要難題，會增加運行成本、加大運維難度、影響后續運行狀態及降低出水水質。污泥正常狀態的各項參數指標為：污泥沉降比（SV）為20%～30%；污泥容積指數（SVI）為50～150 mL/g；污泥濃度（MLSS） 為 3 000～ 5 000 mg/L。SV、SVI、MLSS均可以表征污泥的聚凝性和沉降性，發生污泥膨脹時SV、SVI、MLSS會明顯高于正常值。

污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹，其中90%以上的污泥膨脹是由絲狀菌過度增殖引起。絲狀菌膨脹是活性污泥固體含量下降、絲狀菌過量生長導致，控制絲狀菌膨脹關鍵是保持絲狀菌與菌膠團生長平衡?？刂平z狀菌膨脹的手段措施包括：調整運行工況、修改反應器和澄清器配置、改變環境參數和使用添加劑等。在應急條件下，最直接有效的措施就是使用添加劑。

1 絲狀菌膨脹的原理及分類

絲狀菌膨脹是指在低溶解氧（DO）、低食微比（F/M）、高碳氮比（C/N）、高碳磷比（C/P）、高硫化物、酸性等條件下，微絲菌（Microthrixparvicella）、諾卡氏菌（Nostocoidalimieola）、021N型等絲狀菌過度生長造成[1]。發生絲狀菌膨脹后，MLSS超過5 500 mg/L，SV超過98%，SVI也超過200 mL/g，且生化處理效果極差，出水水質不達標，對工藝正常運行造成極大的阻礙[2]。WANNER等[3]將絲狀菌分為29種，根據形態、生理代謝特征、不同操作條件以及引起的問題將其分為四組，具體分類見表1。

表1 絲狀菌分類

2 不同藥劑對絲狀菌膨脹的控制效果

2.1 絮凝劑

絮凝劑能夠提高污泥的絮凝效果和沉降性，主要為各類金屬鹽和聚合物。JUANG發現通過添加合成聚合物類型的絮凝劑，能夠抑制活性污泥中絲狀菌膨脹，但一旦停止投加合成聚合物，絲狀菌膨脹更嚴重[4]。魏東洋等通過提高COD和DO濃度、交替曝氣與投加FeCl3等手段聯合調試，有效抑制了絲狀菌繁殖，且出水COD和濃度均穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，去除率從65.33%增長至74.65%[5]。因此，添加絮凝劑且輔助工況調整能夠很好地抑制絲狀菌膨脹、提高出水水質。

2.2 殺菌劑

殺菌劑能夠抑制絲狀菌的生長延伸，減緩絲狀菌膨脹，主要包括氯氣、次氯酸鹽、臭氧等。

2.2.1 氯氣（Cl2）

在控制絲狀菌膨脹過程中，Cl2是最常用且成本較低的一種方法。JENKINS編寫的《活性污泥膨脹形成原因及控制手冊》表明，最優加氯位點為污泥回流管線，且當Cl2添加劑量在每天8 mg/g（MLSS）左右時，能夠有效殺滅絲狀菌[6]。徐慧等通過SBR小試表明，當投加Cl2大于30 mg/L 時，COD、氨氮、總磷去除率都會下降[7]。但Cl2會氧化活性污泥菌體內的胞質谷胱甘肽，增加絮體的陽離子比，使污泥絮體結構變得松散，導致出水變得渾濁。因此添加Cl2時，需要考慮出水水質的問題。

2.2.2 臭氧（O3）

O3是一種消毒劑，比氯氣、氯氧化物、氫及過氧化物作用更強。O3通常不會形成有毒物質或殘留物，也不會增加鹽度，還可以幫助去除有機物、磷等化學物質。COLLIGNON等的研究表明，0.5～1.0 mg/g（總揮發性物質）能夠很好地控制絲狀菌膨脹，且O3注入回流污泥管可以改善污泥沉降，較好地還原溶解有機質[8]。NILSSON等使用3.0～4.8 g/kg（總懸浮固體）濃度的O3將污泥體積降低了7%～35%，改善了污泥的沉降性能，并且發現O3滅活絲狀菌的比例隨著O3劑量的增加而增加[9]。綜上，O3能夠很好地控制絲狀菌膨脹，但需注意O3的添加劑量、添加時間，以及保持菌膠團的生存活性。

2.2.3 次氯酸鹽

次氯酸鹽對絲狀菌有良好的殺滅效果。段志廣在添加15 mg/L次氯酸鈉的同時改變進水C/N和污泥有機負荷，有效控制了絲狀菌膨脹，將SVI降低至100 mL/g以下[10]。趙俏迪研究發現，投加5.3 g/kg（MLSS）次氯酸鈉可以有效控制Microthrixparvicella菌體膨脹，投加次氯酸鈉后微絲菌斷裂，菌絲變短，SVI從202 mL/g降低至179 mL/g[11]。這些研究都說明適量的次氯酸鹽能夠有效控制絲狀菌膨脹。

2.3 增重劑

增重劑一般為不溶性物質，如滑石粉、泥沙等，能夠有效改善SVI、MLSS，但會顯著增加剩余污泥體量，提高后續處理成本。EIKELBOOM等通過添加滑石粉，使絲狀菌膨脹的活性污泥沉降性能瞬間得到改善，但是必須持續投加以保持效果[12]。朱帥通過投加4 200 mg/L黃河泥沙及4 000 mg/L沸石粉，使SV迅速下降且出水水質穩定，但不能完全消滅絲狀菌[13]。因此在投加增重劑的過程中，要及時排出含有大量絲狀菌的污泥，解除膨脹因子，這樣才能完全控制絲狀菌膨脹。

3 結語

本文總結了3類可用于控制絲狀菌膨脹的藥劑：絮凝劑可提高污泥的絮凝性，但需要輔助其他工況調整共同作用；殺菌劑能夠有效殺滅絲狀菌，但要注意投加適量，不然可能會降低菌膠團活性、影響出水水質；增重劑能夠提高污泥沉降性能，但可能會導致剩余污泥過量。3類藥劑均能夠控制、減緩絲狀菌膨脹，但一旦停止投加就可能會導致絲狀菌膨脹再次發生；藥劑過少無法發揮作用，過多會導致水處理功能微生物大量死亡及微生物生態系統崩潰。因此在應急情況下，可以根據污泥膨脹狀況，投加一定的藥劑用于減緩絲狀菌膨脹，但同時也要輔助工況條件改變、環境參數調整的手段，調控污水處理工藝中微生物生態系統平衡、提高菌膠團的生存能力[14]。