不同添加剂对污水处理中丝状菌膨胀的控制作用研究进展

陈悦，刘杰

（广西交科集团有限公司，广西南宁 530000）

污泥膨胀是活性污泥污水处理工艺运行过程中的一个重要难题，会增加运行成本、加大运维难度、影响后续运行状态及降低出水水质。污泥正常状态的各项参数指标为：污泥沉降比（SV）为20%～30%；污泥容积指数（SVI）为50～150 mL/g；污泥浓度（MLSS） 为 3 000～ 5 000 mg/L。SV、SVI、MLSS均可以表征污泥的聚凝性和沉降性，发生污泥膨胀时SV、SVI、MLSS会明显高于正常值。

污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀，其中90%以上的污泥膨胀是由丝状菌过度增殖引起。丝状菌膨胀是活性污泥固体含量下降、丝状菌过量生长导致，控制丝状菌膨胀关键是保持丝状菌与菌胶团生长平衡。控制丝状菌膨胀的手段措施包括：调整运行工况、修改反应器和澄清器配置、改变环境参数和使用添加剂等。在应急条件下，最直接有效的措施就是使用添加剂。

1 丝状菌膨胀的原理及分类

丝状菌膨胀是指在低溶解氧（DO）、低食微比（F/M）、高碳氮比（C/N）、高碳磷比（C/P）、高硫化物、酸性等条件下，微丝菌（Microthrixparvicella）、诺卡氏菌（Nostocoidalimieola）、021N型等丝状菌过度生长造成[1]。发生丝状菌膨胀后，MLSS超过5 500 mg/L，SV超过98%，SVI也超过200 mL/g，且生化处理效果极差，出水水质不达标，对工艺正常运行造成极大的阻碍[2]。WANNER等[3]将丝状菌分为29种，根据形态、生理代谢特征、不同操作条件以及引起的问题将其分为四组，具体分类见表1。

表1 丝状菌分类

2 不同药剂对丝状菌膨胀的控制效果

2.1 絮凝剂

絮凝剂能够提高污泥的絮凝效果和沉降性，主要为各类金属盐和聚合物。JUANG发现通过添加合成聚合物类型的絮凝剂，能够抑制活性污泥中丝状菌膨胀，但一旦停止投加合成聚合物，丝状菌膨胀更严重[4]。魏东洋等通过提高COD和DO浓度、交替曝气与投加FeCl3等手段联合调试，有效抑制了丝状菌繁殖，且出水COD和浓度均稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，去除率从65.33%增长至74.65%[5]。因此，添加絮凝剂且辅助工况调整能够很好地抑制丝状菌膨胀、提高出水水质。

2.2 杀菌剂

杀菌剂能够抑制丝状菌的生长延伸，减缓丝状菌膨胀，主要包括氯气、次氯酸盐、臭氧等。

2.2.1 氯气（Cl2）

在控制丝状菌膨胀过程中，Cl2是最常用且成本较低的一种方法。JENKINS编写的《活性污泥膨胀形成原因及控制手册》表明，最优加氯位点为污泥回流管线，且当Cl2添加剂量在每天8 mg/g（MLSS）左右时，能够有效杀灭丝状菌[6]。徐慧等通过SBR小试表明，当投加Cl2大于30 mg/L 时，COD、氨氮、总磷去除率都会下降[7]。但Cl2会氧化活性污泥菌体内的胞质谷胱甘肽，增加絮体的阳离子比，使污泥絮体结构变得松散，导致出水变得浑浊。因此添加Cl2时，需要考虑出水水质的问题。

2.2.2 臭氧（O3）

O3是一种消毒剂，比氯气、氯氧化物、氢及过氧化物作用更强。O3通常不会形成有毒物质或残留物，也不会增加盐度，还可以帮助去除有机物、磷等化学物质。COLLIGNON等的研究表明，0.5～1.0 mg/g（总挥发性物质）能够很好地控制丝状菌膨胀，且O3注入回流污泥管可以改善污泥沉降，较好地还原溶解有机质[8]。NILSSON等使用3.0～4.8 g/kg（总悬浮固体）浓度的O3将污泥体积降低了7%～35%，改善了污泥的沉降性能，并且发现O3灭活丝状菌的比例随着O3剂量的增加而增加[9]。综上，O3能够很好地控制丝状菌膨胀，但需注意O3的添加剂量、添加时间，以及保持菌胶团的生存活性。

2.2.3 次氯酸盐

次氯酸盐对丝状菌有良好的杀灭效果。段志广在添加15 mg/L次氯酸钠的同时改变进水C/N和污泥有机负荷，有效控制了丝状菌膨胀，将SVI降低至100 mL/g以下[10]。赵俏迪研究发现，投加5.3 g/kg（MLSS）次氯酸钠可以有效控制Microthrixparvicella菌体膨胀，投加次氯酸钠后微丝菌断裂，菌丝变短，SVI从202 mL/g降低至179 mL/g[11]。这些研究都说明适量的次氯酸盐能够有效控制丝状菌膨胀。

2.3 增重剂

增重剂一般为不溶性物质，如滑石粉、泥沙等，能够有效改善SVI、MLSS，但会显著增加剩余污泥体量，提高后续处理成本。EIKELBOOM等通过添加滑石粉，使丝状菌膨胀的活性污泥沉降性能瞬间得到改善，但是必须持续投加以保持效果[12]。朱帅通过投加4 200 mg/L黄河泥沙及4 000 mg/L沸石粉，使SV迅速下降且出水水质稳定，但不能完全消灭丝状菌[13]。因此在投加增重剂的过程中，要及时排出含有大量丝状菌的污泥，解除膨胀因子，这样才能完全控制丝状菌膨胀。

3 结语

本文总结了3类可用于控制丝状菌膨胀的药剂：絮凝剂可提高污泥的絮凝性，但需要辅助其他工况调整共同作用；杀菌剂能够有效杀灭丝状菌，但要注意投加适量，不然可能会降低菌胶团活性、影响出水水质；增重剂能够提高污泥沉降性能，但可能会导致剩余污泥过量。3类药剂均能够控制、减缓丝状菌膨胀，但一旦停止投加就可能会导致丝状菌膨胀再次发生；药剂过少无法发挥作用，过多会导致水处理功能微生物大量死亡及微生物生态系统崩溃。因此在应急情况下，可以根据污泥膨胀状况，投加一定的药剂用于减缓丝状菌膨胀，但同时也要辅助工况条件改变、环境参数调整的手段，调控污水处理工艺中微生物生态系统平衡、提高菌胶团的生存能力[14]。