如何調節高負荷引起的污泥膨脹？
一、高負荷下污泥膨脹的機理：
人們對于經營狀況對擴張的影響的理解是截然不同的。實際生產報告中，低負荷會引起膨脹，高負荷也會引起膨脹；低溶解氧會引起膨脹，高溶解氧也會引起膨脹。充分混合的曝氣池會膨脹，推流式曝氣池也會膨脹；低C∶N比(或C∶P比)引起膨脹，高C∶N比(或C∶P比)也引起膨脹。
因為很多因素都會導致污泥膨脹，所以關于污泥膨脹的報道眾說紛紜，讓人害怕污泥膨脹。污泥膨脹是污水處理過程中一個相對復雜的問題。造成這種現象的原因有很多。第一，造成污泥膨脹的絲狀菌有30多種，所以實際的活性污泥膨脹問題極其復雜。
高負荷膨脹又稱非絲狀菌膨脹，因為不是絲狀菌過度繁殖造成的，而是膨脹性能與絲狀菌膨脹相似，沉降性能嚴重下降，二沉池跑泥嚴重，最高SV可達90%。
具體來說，兩者的區別在于，非絲狀菌膨脹是因為碳源過高，無法進入系統。在高底物下，細菌吸附的碳源不能代謝，細菌表面分泌親水性多糖，部分進入系統。細菌處于對數期，此時細菌活性最強，導致細菌膠束解體。絲狀菌由于絲狀菌的過度繁殖而膨脹，絲狀菌從細菌膠束中伸出，與鄰近的絲狀菌形成松散的絮體，導致絮體密度降低，嚴重影響沉降性能。最明顯的明顯區別是:曝氣池內絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹的區別是浮泥和泡沫！
二、高負荷下污泥膨脹的控制。
1.負荷和溶解氧的影響：
采用完全混合曝氣池(截面積1.0m2，高3.0m)，城市污水負荷0.4kgBOD5/(kgmlssd)~0.8kgBOD5/(kgmlssd)，溶解氧濃度1.0mg/l~2.0mg/l，污泥齡20天。在第一階段，由于絲狀菌的過度增殖，SVI從280毫升/克增加到800毫升/克，污泥濃度下降到0.68克/升，污泥在二沉池中不斷流失。
一般認為，在溶解氧為1.0mg/L~2.0mg/L的條件下運行的曝氣池不會發生污泥膨脹，但實驗中溶解氧濃度一直維持在這個水平，污泥膨脹仍在發生。第二階段，從第16天開始，當溶解氧濃度增加到3.0~5.0毫克/升(平均4毫克/升)時，可以觀察到SVI逐漸降低，污泥濃度不斷上升。大約25天后，污泥濃度逐漸上升到1.5克/升，然后SVI下降到300毫升/克..污泥膨脹一般只需2~3天，而膨脹污泥的回收非常緩慢，往往需要3倍以上的污泥齡。在一個污泥齡內，污泥沉降性能有明顯改善。
2.添加填料控制污泥膨脹。
生產曝氣池頂部增加了占池總容量15%的軟填料，與傳統工藝中無填料的SVI相比。軟填料系統的總停留時間為4h，負荷在0.4kgBOD5/(kgmlssd)至0.8kgBOD5/(kgmlssd)之間。在曝氣池供氧充足(氣水比(3.7~5)∶1)的條件下，添加填料可以很好地控制膨脹現象。傳統曝氣池在相同條件下運行，后期停留時間翻倍。當負荷減少一倍時，SVI仍在200毫升/克至500毫升/克之間，遠高于灌裝系統(平均SVI約為100毫升/克)。根據填料池分析，附著在填料上的微生物主要是觸變菌和021N菌絲。填料池對有機酸和化學需氧量的去除率高達80%，50%，H2S由3.67毫克/升降至0.77毫克/升..從而去除絲狀菌的生長促進因子，有利于絮狀菌的生長。
其實填料池也是一個選擇器，將絲狀菌固定在填料上，在第一個池中有選擇地充分生長，但不進入活性污泥絮體。絮狀細菌在第二個池塘中生長，從而避免污泥膨脹。其主要作用是降低污水的有機負荷，細菌膜脫落是次要因素。有機負荷的降低是從兩個方面進行的，第一是有機物的直接去除，這在單獨的填料池中最為明顯。其次，生長在填料上的微生物數量增加了系統中的總生物量，從而降低了有機負荷。通過添加填料控制污泥膨脹的方法非常簡單，但其缺點是增加投資和更換填料。一般適合小型污水處理廠，大型污水處理廠一般不適合。
3.池型和曝氣強度對污泥膨脹的影響。
對城市污水進行了以下高負荷對比試驗，負荷為0.4kgBOD5/(kgmlssd)~0.8kgBOD5/(kgmlssd)，停留時間為4h，氣水比為(3.4~5)∶1。實驗發現，在相同的運行條件下，推流式曝氣池的SVI比完全混合式曝氣池高100左右。實驗中，當氣水比為3.5∶1時，推流式曝氣池的SVI上升到450毫升/克左右，二沉池的污泥水位不斷上升，導致污泥溢流和污泥膨脹。強制排泥后，污泥濃度持續下降。此時，增加曝氣量后，SVI值略有下降，但污泥濃度恢復緩慢。負荷比初始值大得多，接近1.0kgbod5/(kgmlssd)，最后SVI仍在350mL/g左右。
本實驗不僅展示了溶解氧(宏觀)在控制污泥膨脹中的重要作用，還展示了曝氣池中不同實際(微觀)溶解氧濃度對污泥膨脹的影響。當兩個池的停留時間、曝氣量、水質、負荷完全一致時，產生差異的原因是在整個試驗期間，推流式曝氣池首端的溶解氧濃度始終等于零。而完全混合曝氣池中的溶解氧濃度為2.0毫克/升..這說明在高負荷曝氣池運行中，推流式曝氣池不利于提高污泥沉降性能。由于污水中含有大量易降解物質，加速了曝氣池中氧氣的利用率。氧氣供應率低于氧氣利用率，尤其是曝氣池頭部。
這種情況下，氧氣是限制因素，即使曝氣池其他部位溶解氧濃度為1.0mg/L~2.0mg/L，仍然會發生膨脹。原因是頭端負荷過高，嚴重缺氧導致絲狀菌從絮體中伸出來爭奪氧氣。同時后端的絲狀菌可以直接從主溶液中吸收營養物質，比絮體本身中的膠束菌有更高的生長速率，從而得到充分的增殖(充分拉伸的絲狀菌阻礙污泥的沉降)，導致膨脹。根據試驗結果，曝氣池頭部溶解氧保持在2.0mg/L(強化曝氣或再生池)可以有效控制污泥膨脹。
4.回流污泥射流強化曝氣。
在上述研究分析的基礎上，在推流式曝氣池的首端，利用回流污泥通過射流曝氣器進行強化曝氣，并利用原有的中間微孔曝氣器作為補充，使首端小池中的溶解氧從零增加到1.6mg/L，從而解決了首端供氧不足的矛盾。因此，SVI值降至160毫升/克，噴氣攜帶的空氣量很少。通過對比回流污泥單獨射流和增加曝氣量的實驗結果，可以得出回流污泥射流對污泥膨脹的控制作用不是射流過程中絮體的切割導致絲狀菌長度和生態環境的變化，而是射流過程中的高傳質效率提供了充足的溶解氧。在曝氣池的首端，為膠體細菌的生長創造了有利條件，抑制了絲狀菌的生長，從而控制了污泥膨脹。在頭端，可以通過回流污泥射流或通過增加頭端的曝氣強度(空氣供應)來進行強化曝氣。從試驗結果來看，它對控制污泥膨脹非常有效。這為控制高負荷下的污泥膨脹提供了多種選擇。
