活性污泥膨胀与控制对策.doc

活性污泥膨胀与控制对策目 录前 言3第一章 活性污泥的沉降性能恶化现象及其原因71.活性污泥牲能的评定方法72.活性污泥沉降性能的恶化现象123.由凝聚不良导致的沉降性能恶化现象134.由比重降低所导致的沉降性能恶化现象165.由膨胀导致的沉降性能恶化现196.沉降性能恶化现象原因的判别法21第二章 活性污泥中的微生物与膨胜231.正常活性污泥的生物相232.膨胀的研究与微生物273.丝状菌性膨胀与微生物294.非丝状菌性膨胀与微生物31第三章 与膨胀有关的微生物341.球衣菌属（SpHaerotilus）342.芽孢杆菌属（Bacillus）403.贝氏硫菌（Beggiatoa）454.黄杆菌属（Flavobacterium）485.假单胞菌属（Pseudomonas）506.地霉属（Geotrichum）53第四章 污泥膨胀发生的原因551.废水水质与污泥膨胀552.处理条件与污泥膨胀603.冲击负荷与膨胀634.生产装置和其运行方法与污泥膨胀65第五章 丝状菌性污泥膨胀的发生机理701.活性污泥沉降性能的主要决定因素702.对污泥膨胀提出的假说773.表面积容积比假说804.其他有用的假说84第六章 高粘性膨胀的发生机理871.活性污泥中的粘性物质872.活性污泥的沉降性能与粘性物质893.高粘性膨胀与粘性物质914.活性污泥中粘性物质的生成和分解945.粘性膨胀的发生机理97第七章 活性污泥中的粘性物质1031.粗粘性物质的采集1032.粗粘性物质粉末的性质1083.粘性物质的精制1114.精制粘性物质的理化性质1135.考察118第八章 污泥膨胀时的应急运行管理措施1211.生产性装置的运行条件与控制对策1212.应急的运行管理法I1273.应急的运行管理法1294.应急的运行管理法1315.发生高粘性污泥膨胀时的应急处置1336.控制丝状菌性膨胀致因微生物的增殖137第九章 防止污泥膨胀的运行管理法（I）1411.控制对策1在调节池内发生厌氧发酵的控制1412.控制对策2对曝气池内MLSS的正确管理.1443.控制对策3对曝气池内溶解氧的适当管理1464.控制对策4曝气池内的水温管理1485.控制对策5废水投加方法的选择1526.控制对策6对废水中氮和磷含量的控制与管理1527.控制对策7沉淀池内厌氧状态的排除1578.控制对策8回流污泥的活化（再曝气或再生）159第十章 防止污泥膨胀的运行管理法（2）1641.曝气池内的溶解氧与膨胀1642.活性污泥的耗氧1653.生产性装置曝气池内的溶解氧1724.生产性曝气池内的供氧能力确定法1765.生产曝气池内的溶解氧控制方法1806.生产装置处理性能的变化1827.生产装置处理性能的稳定化184第十一章 不发生膨胀的生产装置的设计与计划（1）1881.废水量及其水质的调查方法1882.为规划、设计生产装置的处理试验1933.废水调节池的设计1994.曝气池运行方法、条件的选择2015.曝气池的设计2046.沉淀池的设计2087.回流污泥和再曝气209第十二章 不发生膨胀的生产装置的设计与计划（2）2111.BOD的投加方法和活性污泥的沉降性能2112.曝气池中BOD的不均匀性与素流扩散2163.紊流扩散与活性污泥沉降性能2204.紊流扩散与废水处理效率2255.活性污泥中微生物的选择、改良及管理方法2296.影响活性污泥沉降性能的其它两个因素2327.不易发生膨胀的曝气池的设计法235前 言在工业废水的处理方法中，对有机废水来说，生物处理是最常用的方法，其中，由于活性污泥法经济而且高效，应用范围广泛以及处理水质良好，因此得到了最广泛地应用。活性污泥法虽然是一种非常优异的废水处理方法，但是为了经常得到良好的处理效果，有若干技术问题必须加以解决。著者根据自己对活性污泥生产装置的运行管理经验及研究成果，将这些重要技术问题归纳如下：（l）thetosg1Pkgi7kffit；（2）活性污泥的沉降性能恶化；（3）剩余污泥的处理与处置。活性污泥的重要特点是能够对相当广泛的有机物迅速地加以去除分解。因为去除有机物主要是微生物的作用，所以微生物增长与去除有机物的功能当然受水温的影响很大。这就是说，在生产性装置中活性污泥颇有机物的功能及处理水的水质等随季节而有很大的变化。但是，工业废水排往公共水域的水质标准应是全年一致的，然而经常发生工业废水的处理水由于季节不同而不符水质标准要求的情况。这一点对于处理装置的使用身来说，既要遵守法律，又要较长时间地（半永久性地）进行废水处理是一个重要问题。关于这个问题，淹口用小规模试验装置和生产性装置进行了研究并对问题做了分析，提出了在实际使用上很有意义的技术解决方法。如将这一运行管理方法用于实际，则这个.问题在技术上是能够解决的。活性污泥法，废水通常是在曝气池内与氧充分接触由活性污泥加以生物氧化后，与活性污泥共同进入沉淀池中，在沉淀池内通过自然沉淀，活性污泥被分离，上澄波作为处理水而被排放。但是，有时活性污泥的沉降性能恶化，难于自然沉降，在某些场合甚至完全不能分离。处于这种状态的活性污泥随处理水排人公共水域，这样不仅提高了处理水中的SS（悬浮物质）值，而且BOD值也显著卜并.结里十个M胡林了排水的水质标准。活性污泥的沉降性能恶化现象若长时间的，由沉淀池向曝气池回流的活性污泥就会显著地减少。其结果，将导致曝气池中的活性污泥大大地低于需要的浓度，不仅处理功能显著降低，而且往往可以产生无法继续运行的情况。活性污泥的沉降性能恶化现象在生产装置中通常是突然出现而且延续时间较长，关于这种现象虽然有若干报告作过阐述，但是还不能说已经取得了明确的解决。因此，本书广泛地搜集了有关文献，并以著者的研究成果和生产装置的运行经验作为基础，就活性污泥沉降性能恶化现象的实际状态；与微生物的关系；发生的原因；发生的机理；发生时生产装置的运行管理法以及为了不使沉降性能恶化现象发生的运行管理法等问题加以论述。在论述上述问题时，膨胀这个术语是必然出现的。虽然这个术语是英语的习惯含义，但在使用上却是因人而异。广泛流行的是把活性污泥的沉降性恶化现象统称为膨胀的广义使用法。本文著者认为广义的膨胀是一种错误的用法；多数人的意见使用狭义的膨胀是正确的。关于狭义的或者真正意义的膨胀，本文将作为重点详细叙述。除此外，对严义的膨胀也进行广泛地探讨。本书第一章以。活性污泥的沉降性能恶化现象及其原因）为题将活性污泥沉降性能恶化现象分为：真正的污泥膨胀（活性污泥的压缩性能降低）和凝聚性能不良与比重降低导致的沉降性能恶化等两种类型，并对产生这些现象的原因和对策，进行了详细叙述。活性污泥膨胀大致分为：由于丝状性细菌异常增殖造成的丝状菌性膨胀及由于高粘性多糖类的积蓄发生的高粘性膨胀。第二章，以活性污泥中的微生物写膨胀为题，详细叙述了活性污泥中的主要微生物及这些微生物增殖时的状态，并论述了这些微生物与膨胀的关系。因为有必要对与膨胀有直接关系的微生物性质加深理解，所以本文的第三章，以（与膨胀有关的微生物）为题，详细叙述了球衣菌属（SpHarotilus），芽孢杆菌属（Baci11us），贝氏硫菌（Beggiatoa），黄杆菌属（Flauobacteriam），假单胞菌属（Pseudomonas）及地霉菌属（Geotrichum）的微生物学性质与废水水质和处理条件的关系等问题。因为对于活性污泥膨胀，不仅要从微生物方面考虑，而且还有必要从废水水质和处理条件的角度研究，所以第四章以发生膨胀的原因为题将到目前为止所报导的或从经验上所知道的各种各样膨胀发生的原因，系统地按废水水质、处理条件、运行管理等进行了分类、并加以探讨。为了将各种膨胀发生的原因进行归纳；有必要对于普遍性的某些发生机理加以论述。因此，第五章，以。丝状菌性膨胀的发生机理为题，对于活性污泥的沉降理论、决定沉降性能的因素以及关于膨胀发生机理的假说等进行了论述，并提出了丝状菌性膨胀的发生机理。”因为对高粘性膨胀也有必要掌握其发生机理，所以第六章，以高粘性膨胀的发生机理。为题，将淹口的实验结果比较详细地做了介绍，并阐明高粘性膨胀是由于高粘性多糖类的积蓄造成的，随后将这种污泥沉降性能恶化的机理，从胶体化学的角度进行了说明。关于高粘性膨胀伪研究虽然不多岁但是因为许多方面已被判明，所以第七章，对于高粘性膨胀的致因物质，以活性污泥中的粘性物质为题，比较详细地将淹口的研究结果做了介绍。在膨胀已经发生的情况下，对生产装置的运行管理者来说，最重要的问题，首先是防止活性污泥的流失以及制定解决流失的应急处置和对策。关于这个问题，将在第八章以污泥膨胀时的应急措施。在生产装置中，通过采取应急处置，活性污泥的流失就可能被制止。但应急处置仅使活性污泥流失量减少，活性污泥的膨胀状态没有改变。为了将生产装置恢复到正常的运行状态，还必须弄清产生异常状态的原因，一并排除其原因，对膨胀进行治疗，以使膨胀污泥恢复到正常状态。此外，还应采取预防处置，以确保在正常状态下进行运行。为此第九章，以。防止污泥膨胀的运行管理法（1）为题，对上述问题做了详细叙述。.在活性污泥膨胀的控制对策中，曝气池内溶解氧的正确控制，是非常重要的，所以第十章，以防止污泥膨胀的运行管理法（2）。为题，对于曝气池内溶解氧浓度的控制方法将淹口的研究成果作为中心，进行了详细叙述。根据生产装置的类型，虽然膨胀控制对策当中有些是必要的，但多数情况下，完全采用这些对策是不可能的。因此，许多膨胀控制对策，在生产装置的设计和计划阶段，还有若干事项应充分考虑。本书第十一章，以不发生膨胀的生产装置的设计与计划（1）为题，对于废水调节池、曝气池、沉淀池等进行了叙述。本书最后一章，即第十二章，以不发生膨胀的生产装置的设计与计划（2）为题，对废水投加方法和水流模型，进行了详细叙述，并对防止膨胀发生的曝气池设计方法，也加以探讨。第一章 活性污泥的沉降性能恶化现象及其原因1. 活性污泥牲能的评定方法可能进行生物处理的废水，换句话说，也就是如果对大部分有机废水进行充分的曝气，则数周后就能得到被这种废水所驯化并具有充分处理功能的活性污泥。废水中的营养能够平衡，即BOD：N：P适宜，或者在不足时进行补充，则在大多数场合都能得到具有充分降解BOD功能的活性污泥。活性污泥的两个重要性能之一，即取得去除有机物质的功能和保持这种功能，如上所述是容易做到的。但是另一个重要性能，即将活性污泥的沉降性能保持在良好状态是比较困难的。活性污泥的沉降性能每日每刻都在变化，对于参与活性污泥生产装置运行管理的技术者来说，改进和保持活性污泥的沉降性能是最重要的，也是一项困难的业务职责。在活性污泥性能的评价法里，BOD去除功能能够通过测定生产装置的BOD负荷量和处理后残留BOD量，即处理水中的BOD值，然后计算二者之差加以评价。因为BOD去除功能，在多半情况下变化不大，所以这一评定法几乎是没有问题的。活性污泥的性能中，沉降性能的改造和保持是困难的，在生产装置的运行管理上，必须经常对每时每刻都在变化的沉降性能加以评定。因此，本节将对活性污泥沉降性能的测定评定方法加以叙述。因为，在达及到活性污泥的沉降性能的场合，有必要用共同的“标准”进行测定评定。（1） 活性污泥的外观曝气池混合液和处理水等的外观观测，对于没有经验者来说虽然意义不大，但对同一种废水和同一生产装置积有长期经验的运行管理技术者来说，却是一个非常重要的活性污泥评定法。也就是说根据外观观测，能够迅速地掌握时刻变化着的活性污泥的动态，还能观察到用各种测定数字无法表示的微妙变化。但是为了达到这个目的，运行管理者必须具有丰富的经验与敏锐的观察力。在活性污泥的外观观测项目中首要的是色与臭。活性污泥的色相有黄茶褐色、灰褐色、灰白色、灰黑褐色、灰黑色等。这些色相根据其状态而改变。例如处于厌氧状态的活性污泥，即当供氧不足时，则呈黑色。活性污泥的臭味，按其状态常常出现硫化氢臭、尿臭、海藻臭、鱼臭、腥臭、腐殖土臭和霉臭等。如上所述，当活性污泥的状态发生变化时，其沉降性能往往也出现变化。活性污泥沉降性能的变化如下述，表现在其凝聚性、比重和压缩性方面。将曝气池内的混合液注入量筒中，经过短时间的静置就能够掌握活性污泥的沉降性能与其外观变化状态。积累生产性装置中活性污泥的外观观测记录，不仅为将来提供了大量宝贵的参考资料，而且还可以有效地培养技术人员的观察能力。（2） 活性污泥的显微镜观察当活性污泥的色相、臭味和絮凝体状态等出现变化时，还可以看到活性污泥生物相也产生了很大的变化。生物相的变化往往对活性污泥的沉降性能具有很大的影响。因此，对活性污泥的外观进行观察之后，还有必要对活性污泥的生物相进行观察。对活性污泥生物相的观察，由于有必要进行活体观察，所以最好使用位相差显微镜在150 600倍下进行。虽然也可以使用普通显微镜观察，但这种场合在暗视野下观察比较适宜。如后所述，对活性污泥生物相的变化与沉降性能的关系进行探讨是非常必要的。为此，最好将所得到的观察结果进行计量和定量地记录下来。但在实际中计量化是困难的，所以不得不采取定性观察。为了使观察结果具有充分意义，有必要缩小观条的目的。因此，在这里将观察的基本要点加以整理归纳。为了更好地理解这些要点，请参考本文的“膨胀与微生物”部分。为了进一步说明，本节仅将实验方法的要点叙述如下：1）游离菌体，集合菌体和丝状菌体的相对比例；2）当丝状菌体大量出现的场合，要判别这些丝状菌体是细菌类还是霉菌；3）原生动物的种类及其相对比例。特别是游泳型纤毛虫类与有柄纤毛虫类的相对比例。运行管理人员对以上三项进行记录并将其积累，就可以得到对将来实际应用价值很大的参考资料。此外，这种资料对解决活性污泥沉降性能恶化现象是完全必要的。（3） 活性污泥量的测定在论述活性污泥沉降性能之前，必须测定活性污泥混合液中的污泥浓度。1）MLSSMLSS是混合液悬浮固体（即英文Mixed Liquor Sespended Solid的缩写）。它表示1升活性污泥混合液中活性污泥干重的毫克数（毫克/升）。MLSS的实际测定法有离心分离法与过滤法，因为离心法操作方便，所以被广泛采用。将容量为50毫升的玻璃制离心沉淀管在105条件下加热干燥至恒重，测定其准确的重量，然后准确地量取50毫升样液注入离心沉淀管中，以3500转/分的转速进行5分钟的离心分离。随后将管内上澄液完全排除，并原样地将离心沉淀管放入105的恒温干燥器内烘干3小时，取出后放入普通干燥器内冷却1小时称重求出MLSS。此外，当混合液的上澄液中含有多量固体物质时，去除上澄液后，必须用50毫升蒸馏水洗涤沉淀物。2）MLVSSMLVSS是混合液挥发性悬浮固体（即英文Mixed Liquor or Volatile Sespended Solid的缩写）。在讨论活性污泥沉降性能的场合，活性污泥中的生物体量是我们希望知道的。另外，根据废水的种类，其中的碱土金属在多数情况下是以氢氧化物的形式含于活性污泥中的。因此，以污泥中有机物含量作为活性污泥生物体量的测定法，简单易行，广泛使用。将测定MISS时得到的干燥活性污泥准确地移人瓷坩埚中，然后放入600的电炉中强行加热3小时，取出后放在干燥器中冷却，然后称量并求出活性污泥中的灰分含量。在测定中所使用的瓷坩埚要在600下进行了充分干燥。从干燥活性污泥量中减去所得的灰分重量即得出活性污泥中的有机物量即为MLVSS3）ATP关于迅速掌握活性污泥中生物体量的必要性，前面已了叙述。但是作为简便法而使用的MLVSS测定法，也未必是十分简便的方法。下面介绍一种生物体量的快速测定法。即近期出现的ATP测定法。ATP是5三磷酸腺苷（Adenosine5tripHospHate的缩写）。ATP是一切生物为了维持生命所需能量的贮藏物质。因此，通过测定ATP的含量就能测定出活性污泥中的活性生物体量。虽然ATP是广泛生物体量的测定法，但关于这个方法在活性污泥上的应用也曾有过报导。以下对本测定法的原理简要地介绍一下。由萤尾中提取的萤光素由于ATP的存在，从还原型变为氧化型，此时发出580590m的光。通过光电计测定所发出的光量，即能将ATP量测出。在测定时的反应过程如下：所使用的萤光素酶与萤光素一样，是萤尾中提取出来的酶。在实际测定时，必须首先将活性污泥中的ATP提取分离，关于其具体操作方法、条件请参考原报导的文献。测定时使用的光电计，是市场出售的ATP光电计。ATP光电计可以把反应开始15秒钟到1分钟间所发出的光量作为积分值测定出来。由ATP不同投加量与相应的光量测定值制成的标准曲线，可用于未知试样的测定。本测定法，能比较迅速地将微量试样生物体量测定出来，所以是一种很好的测定方法。（4） 活性污泥的沉降性能对活性污泥沉降性能的测定，虽然曾提出了各种各样的方法，但基本上都是相同的。即将曝气池混合液静置一定时间后，读出活性污泥所占有的容积，以此作为评定的基础。1）SVSV是污泥体积（即英文Sludge Volume的缩写）。其测定法是：取曝气池中的混合液1升注于量简内静置一定时间，一般为30分钟，然后测出活性污泥所占有体积的百分数。静置时间，除30分钟以外，往往还规定按沉淀池停留时间120分钟进行测定。由于SV的测定操作简单，所以容易被广泛采用，但是为了使这个测定结果更具有充分的意义，必须满足以下条件： 活性污泥形成一个绒团整体沉降，也就是说活性污泥产生了凝聚作用，而不是呈独立颗粒（particles）沉降。在这种情况时，不言而喻污泥是不上浮的； 活性污泥与上澄液之间形成清晰的界面，当然这时上澄液是很清澈的； 活性污泥一经沉降，在数小时内仍保持原有的状态。对于没有满足以上条件的活性污泥，由于不能通过对SV的测定来评定活性污泥的沉降性能，所以有必要采用其它评定测定法。例如对上澄液进行浊度测定，在多数场合下也是有意义的。2）SVISVI是污泥容积指数（即英文Sludge Volume Index的缩写）。在满足了上述三个条件，取得了具有充分意义的SV测定值后，用其结果就能够确定活性污泥的沉降性能。但是，由于活性污泥浓度不同，当然也要给它的容积带来很大的变化。既或是具有同样沉降性能的活性污泥，经过一定时间的静置后，活性污泥的容积，将随浓度的增高而增加。因此，最正确的是把活性污泥浓度的变化因素考虑到SV中的SVI这一指数。SVI是表示曝气池混合液中1克干燥活性污泥在静置一定时间后，所占的体积（以毫升表示）。实际测定的方法是：用上述方法求出SV，另取同一的曝气池混合液以3500转分的转速进行15分钟离心分离，除去上澄液，将沉淀管中沉淀污泥在105条件下烘干35小时，求出曝气池混合液一定容积中活性污泥的干重。最后，从污泥体积和污泥干重的数值计算SVI，这一方法是方便的。3）SDISDI是污泥密度指数（即英文Sludge Density Index的缩写）。从前虽然曾被使用过，但现在已很少使用。SDI与SVI相反，它表示的是在一定时间静置后，一定容积的活性污泥（通常是100毫升）所含有的活性污泥克数。两者的关系为： SVI值增高时，表示活性污泥的沉降性能降低，而 SDI值增大时，则表示活性污泥的沉降性能提高。（5） 活性污泥的凝聚性能活性污泥的凝聚性能与沉降性能之间有着密切的关系。在活性污泥凝聚不良的场合，虽然一部分污泥沉降，但上澄液因残有未凝聚的污泥而变得混浊，其界面也不清晰。因此，测定上澄液浊度也是判定活性污泥凝聚性能的方法。废水色度低的时候，假如测定波长660m的透光率虽然可行，但色度高的场合下，则有必要用散乱光测定浊度。在实际测定中，不仅对上澄液的浊度，而且对沉淀部分的凝聚性能也最好进行记录。2. 活性污泥沉降性能的恶化现象对活性污泥来说必须具有去除有机物的功能和沉降性能。如果认为具备这些性能的污泥是正常的活性污泥，那么沉淀性能恶化的污泥便是一种异常状态，有时也被认为是“疾病”。为了辨别活性污泥的异常状态和沉淀性能恶化现象。以便更好地进行论述，有必要首先弄清楚正常活性污泥的性质。（1） 正常活性污泥的性质按前面叙述的“活性污泥性能的评定方法”，可将正常活性污泥的性质归纳如下：外观：呈褐色，稍有霉菌臭。显微镜观察：游离的菌体少，大部分是集合菌体，也能看到少量短的丝状菌体。多为直径50500的絮凝体。原生动物可以看到多数游泳纤毛虫类和有柄纤毛虫类。沉降性能：非常良好，SVI为50200毫升克。将正常的活性污泥混合液注人量简，浓度均一的混合液在静置后形成一个整体的绒团迅速沉降。这时活性污泥与上澄液的界面清晰。上澄液清澈，看不到上浮的污泥颗粒。此外，活性污泥一经沉淀，就可以在数小时以上保持沉降后的状态。凝聚性能：凝聚性能是优良的，活性污泥沉降的上澄液虽然也有时稍有混浊，但基本上是清澈的。（2） 活性污泥沉降性能的恶化现象正常的活性污泥具有良好的沉降性能和凝聚性能，易于自然沉降分离。与此相反，活性污泥的沉降性能恶化又出现哪些现象呢？派普（pipe）将活性污泥沉降性能恶化现象分为三个类型，即：1）由凝聚不良导致产生的沉降性能恶化现象；2）由比重减少导致产生的沉降性能恶化现象；3）由压缩性下降导致产生的沉降性能恶化现象。本文将按上述三种沉降性能恶化现象发生的具体原因，进一步进行分类，并就恶化后出现的现象和消除这种现象并恢复为正常活性污泥的对策等作具体详细的叙述。（3） 活性污泥的沉降曲线为了弄清活性污泥的沉降性能恶化现象并按其加以分类，最方便的方法是绘制沉降曲线。绘制沉降曲线虽然与测定SV的方法和条件完全相同，但SV只是测定30分钟或120分钟静置后的污泥体积，而为了绘制沉降曲线，必须在不同的静置时间分别地测定和记录污泥体积。沉降曲线，一般如图1 1所示。注入到量简内的活性污泥首先在停滞期（lag）进行凝聚，然后迅速沉降。这个时期称为快速沉降期（rapid subsidence）或常速沉降期。此期结束后，开始向压缩期（Compaction）转化的折点称为转变点（Transition），在压缩期已不能再期望活性污泥会迅速沉降了。打算从下面开始使用这些术语来讨论活性污泥沉降性能恶化现象。图1 13. 由凝聚不良导致的沉降性能恶化现象在活性污泥凝聚不良的情况下，虽然也有一部分活性污泥沉降，但其上澄液没有进行凝聚，结果没有下沉的污泥使上澄液混浊。测定SV时，因为沉降的污泥与上澄液的界面不清，所以无法进行。由凝聚不良导致的活性污泥沉降性能恶化，有些人称为膨胀。事实上，在现场运行管理技术人员中间，把活性污泥沉降性能不良的现象都习惯地统称为膨胀。虽然有人把这种广义的膨胀作为术语使用，但也有很多人认为这种使用法在概念上是错误的。膨胀真正的含义或狭义的膨胀是指污泥的凝聚性能良好，上澄液清澈，但如后面所述活性污泥的压缩性很差。由凝聚不良导致的沉降性能恶化，在真正意义上即使不属于膨胀，但对活性污泥法无疑是一个重要的技术问题。因此，下面将这种现象进一步分类并详加叙述。（1） 分散增长的污泥（dispersed growth）发生状况：30分钟静置后，活性污泥仍原封不动地呈分散状态，不形成絮凝体。在量筒中沉降时，尽管上部比底部略形透明，但仍非常混浊，并不存在上澄液，与沉降污泥之间也无明显的界面。外观：污泥呈白色、褐色、灰色与黑色，根据保存的状态而异。镜检：用前述的方法进行观察、分类的时候，可以观察到许多游离细菌（Isolated cell），及各自分离的细菌。此外，还可以见到少是集合菌体和较短的丝状菌体，原生动物，在多数情况下可以看到鞭毛虫类。原因；当浓度高的废水直接进入曝气池内，就会发生这种现象，有时废水虽然浓度不高，但负荷非常高也往往发生这种现象。换句话说，BOD负荷过高是这种现象发生的主要原因。这种现象虽然是在废水处理过程中发生的，但在发酵槽内培养细菌，当培养基换算成BOD高达10000毫克升时，与活性污泥类似，也不发生凝聚作用。对策：如果明确了上述原因，则对其采取的对策是增殖不分散的污泥，这就是：进行废水处理时必须控制BOD负荷不使其过高。浓度高的废水进入曝气池前应加以适当稀释。（2） 絮凝体解体的污泥发生状况；正常的活性污泥，由于某种原因其絮凝体被破坏，而变为象分散增长那样状态的污泥。即一部分污泥虽然沉降，但一部分解体的污泥絮凝体的碎片仍残留于上澄液中，因此，上澄液十分混浊。这种现象是一时的，假如其解体原因被消除，活性污泥的状态就会得到恢复。外观：与分散增长的污泥相同。镜检：几乎与正常活性污泥相同，但有以下几点不同。即游离菌体比较多，绒团状集合菌体也较多，但绒团（絮凝体）的粒径多半是小的。原因：1）与分散增长相反，当BOD负荷过低时，活性污泥处于饥饿状态，结果使絮凝体解体。2）采用机械曝气的活性污泥法，为了提高充氧量，往往加大翼片尺寸或提高翼片转速。在这种情况下，正常的活性污泥絮凝体因受到机械的冲击，而遭到破坏。对策：1）与分敝增长的污泥相同，控制BOD负荷，注意其负荷量不要过低。2）由于机械冲击而使絮凝体解体的场合，要减弱机械的冲击。采取这种措施所带来的供氧不足问题，必须在技术上通过其它方法解决。（3） 其它原因使上澄液变浊的污泥根据著者经验，在生产装置的运行管理上，由凝聚不良所导致的沉降性能恶化现象的主要技术问题，基本上就是上述两点，即分散增长污泥和絮凝体解体污泥。由凝聚不良所导致的沉降性能恶化现象的特征是：在静置的场合，上澄液变浊。使上澄液变法的原因除上述两点外，还可以考虑有以下几点：1）原废水中的SS（悬浮物质）流入曝气池，未受到处理又原封不动地流入沉淀池。2）原生动物停止活动，停止捕食细菌，其结果游离细菌和酵母未被去除而残留于上澄液中。3）即使凝聚性能良好的污泥絮凝体，但是由于其中细菌死亡，结果也使絮凝体和颗粒（Particle）解体，上澄液变浊。4）由于形成微细絮凝体（pin pointfloc）使上澄液变浊。微细絮凝体是由无定形的无机物生成的。5）细菌虽然群集，但其絮凝体的粒径很小，凝聚进行的也不充分，从而生成微细絮凝体，这是使上澄液混浊的微生物群集，这种絮凝体，在凝聚不充分的状态下，附着在微生物呼吸过程所生成的气泡上，不沉降而随处理水流出。此外，当废水中的油和表面活性剂等附着于絮凝体上时，一般也随处理水流出。使上澄液变浊的原因，因为也有上述五种可能，所以必须注意不要与前面已经叙述过的两种原因混淆，因为，使污泥的沉降性能恶化现象得到恢复，必须根据其发生的原因采取对策。4. 由比重降低所导致的沉降性能恶化现象将活性污泥混合液注入量筒中进行静置的场合，其凝聚性能尽管没有恶化，但往往出现一部分污泥残留在量简的上部和上澄液中，并处于几乎不能沉降的状态。这就是由于活性污泥比重降低所引起的沉降性能恶化现象。活性污泥的比重，因某种原因降低到比处理水还轻的场合，如上所述，污泥不能沉降而上浮。尽管污泥本身原来比水重，但某些原因可能使它上浮。因此，将由比重降低所导致的沉降性能恶化现象，按其发生原因作以下的分类并行详述。与凝聚不良导致的沉降性能恶化现象相同，由比重减少导致的沉降性能恶化现象也常常与膨胀混淆，但这不是膨胀的真正含义，也不是狭义的膨胀。（1） 由氮气所引起的比重降低发生状况：由于生成氮气而引起污泥比重降低，可出现如下现象：若将活性污泥混合液注入量筒中，通过静置虽然一度很好地沉降，但不久沉降的污泥又行上升并集聚于量筒的顶部。这时若对污泥加以搅拌，气泡就会从污泥中分离出来。镜检：在这种情况下，可以得到与正常活性污泥完全相同的观察结果。能够观察到附于絮凝体上的气泡。原因：废水中的有机氮化合物，在曝气池中被分解为NH3，又进一步被活性污泥氧化为NO3，然后流入沉淀池。如果污泥在沉淀池内呈厌氧状态，NO3就会被还原而转化为氮（N2）。为解决富营养化问题的脱氮过程，全部都在活性污泥装置内进行时、产生的气体被污泥絮凝体所吸附，结果就产生了比重降低的活性污泥。对策：有机氮化合物向NH3并进一步向NO3解氧化过程在曝气池内进行时，因为不能停止废水处理的进行。因此，必须防止沉淀池中形成厌氧状态。具体的办法就是在活性污泥混合液流向沉淀池时提高其溶解氧浓度。此外，在沉淀池中的停留时间也应尽可能缩短。作为另一个有效的措施，是注意不使过剩的氮（对BOD而言）流入曝气池中。（2） 厌氧发酵气（或消化气）引起的比重降低发生状况：即使是沉降性能良好的正常污泥，但由于沉降时间过长也能形成厌氧状态。在这种状态中，经过数日，就会出现厌氧发酵现象，结果产生的CO2与H2附聚在污泥上，使污泥比重降低而上浮。在由氮气所引起的比重降低中，因为NO3被还原为N2而使污泥上浮。所以这种现象一般在污泥沉降后经比较短的时间便会出现，而厌氧发酵气引起的比重降低现象，则在污泥沉淀后需经比较长的时间后才出现。外观：在厌氧发酵气中，因为含有二氧化碳、氢及硫化氢等气体，所以易于生成硫化物而使污泥变黑并放出恶臭。镜检：与氮气引起的比重降低结果相同。原因：这种现象不是由沉淀池中所有污泥产生的。虽然大部分污泥由沉淀池底部正常地被排放，但在沉淀池贮泥斗的死角处，积存的老化污泥易于产生厌氧发酵现象，并产生发酵气而使污泥上浮。 对策：当设计沉淀池时，要十分注意不要形成死角。对已有的处理设备，每年要对沉淀池清洗数次。假如必要时，可进行整修以消除死角。（3） 过度曝气引起的比重降低发生状况：所谓过曝气，有两个含意。一个如在前面絮凝体解体污泥一节中所叙述的那样，废水中的BOD被充分降解后，仍进行长时间的曝气，换句话说，就是与曝气条件相比BOD负荷过低。过度曝气的另一个含义，是由于进行过于剧烈地曝气搅拌，生成的空气泡附着于污泥体上而使其比重降低。因此，由过度曝气引起比重降低的场合，污泥混合液由曝气池流入沉淀池后即迅速上浮，它比由氮气引起的比重降低而产生的上浮现象要快一些。到出现上浮现象需时最长者是由厌氧发酵所引起的比重降低污泥。原因：发生原因主要是由于在曝气池内过分地曝气。特别是采用机械曝气进行剧烈搅拌的场合，生成的小气泡很容易附聚于絮凝体上，使其在沉淀池内上浮。这时如果有脂肪、机械油、表面活性剂等物质流入曝气池，则更容易引起这种类型上浮的产生。对策：必须将曝气池的曝气量及搅拌强度降低到适当的程度。更为有效的措施是尽量减少脂肪、油及表面活性物质流入曝气池。（4） 轻质污泥发生状况：所谓轻质污泥，本文是指比重比水轻的粒子集聚形成的絮凝状污泥。即使在正常运行待理的活性污泥装置中，也ke以看到少量的这种类型的污泥。但这种污泥大量出现的时候，也可称为上浮污泥。污泥上浮虽然是一种普通暂时现象，但若置之不理，则往往会接连发生膨胀现象。在污泥上浮阶段，镜检时在某种程度上也可以看到丝状菌，所以必须注意不要与丝状菌性膨胀混淆。原因：污泥轻质化的原因可考虑有以下四点：1）脂肪、油等附聚在污泥上。2）有柄纤毛虫类的尸体缠于污泥土而使其变轻。3）被捕食性霉菌杀死的轮虫类、线虫类呈浮游状态，并与霉菌菌丝结合而缠于污泥絮凝体上。4）在脂质丰富的空胞上生长比较多的腐生霉菌。对策：根据笔者的经验，轻质污泥在生产装置中不经常出现，可以认为是在实际运行管理上不是太大的问题。（5） 由于搅动引起的污泥上浮发生状况：在沉淀池中，已经沉降下来的活性污泥，由于受到搅动，往往会重新翻起上浮到水面。这种情况的出现不是活性污泥本身出现的问题，而是由于污泥受到物理力的作用。因此，活性污泥是正常的。外观：与正常活性污泥相同。镜检：也与正常活性污泥相同。原因：其发生原因可考虑以下两点：1）流入沉淀池中的水量突变或过量。2）由于沉淀池中的集泥装置的搅动使污泥翻起。对策：如上所述，这种现象不是微生物引起的，而是单纯的技术问题，也是构造上的缺点。因此，作为对策最有效的手段是：尽可能不使沉淀的污泥面过于降低和控制流入水量的突然增大。但如果沉淀池在构造上有缺点，当然必须进行改造。5. 由膨胀导致的沉降性能恶化现 高浓度的活性污泥混合液在略行沉淀后，即迅速地进入压缩期。而低浓度的活性污泥混合液，只有在充分沉淀后才能进入压缩期（图12）。图12由膨胀所导致的沉淀性能恶化现象，即使是浓度非常低的污泥，例如5000毫克升，也不进行沉降，似乎进入压缩期的状态。因此，这种情况是 压缩性的问题。此外，在这种现象中污泥的凝聚性能一般都很好，极少量的上澄液也是清澈的（图13）。图13如上述，有许多人在广义上把活性污泥的沉降性能恶化现象统称之为“膨胀”。而与这种观点相反，也有人认为使用“膨胀”这一术语是错误的。实际上，由膨胀导致的沉降性能恶化现象是狭义的膨胀，也是污泥膨胀的真正含义。发生膨胀的活性污泥，只是沉降性能不良，它的处理功能和净化效果不仅没有问题，而且一般认为其处理水比正常活性污泥的处理水水质还要优良。因此，活性污泥的生产性装置假如有一定的容量（capacity）和机动性（flexibility），甚至可以有意识地让活性污泥发生膨胀。处理工业废水的场合，作为企业活动的一环，为了进行废水处理，一般都尽量将不必要的投资控制在最低限度。因此，处理装置通常没有过大的容量（capacity）和机动性（flexibility）。所以 活性污泥膨胀时，需要高度的运行管理技术。活性污泥发生膨胀的场合，既或是污泥在沉淀池内停留数小时，泥面仍较高，也不能充分地分离浓缩，致使污泥流失，曝气池内的MLSS浓度降低，最终将使处理装置不能维持正常运行。活性污泥膨胀可分为：污泥中丝状菌大量繁殖导致的丝状菌性膨胀（Filamentous bulking）及无大量丝状菌存在发生的非系状菌性膨胀（Nonfilamentous bulking or zooglocal bulking）。（1） 丝状菌性膨胀发生状况：曝气池水温超过15的五月份左右，沉淀池中上澄液虽然是清澈的，但活性污泥发生了膨胀。这时，由于污泥不易分离，所以大量污泥随同处理水流失，结果在多数场合导致废水处理不能继续进行。丝状菌性污泥膨胀的SVI值一般可达2002000。如上所述，活性污泥沉降性能恶化现象有各种各样类型。其中有些膨胀发生是暂时的，还有某些膨胀发生原因是单纯的也有明确的解释，因此，将活性污泥由沉降性能恶化现象恢复到原来的状态，多数是容易做到的。但这种丝状菌性污泥膨胀，由于是微生物引起的，所以问题很复杂。外观：上澄液虽然少，但非常清澈。活性污泥呈灰色或透明的褐色。镜检：若在150600倍的显微镜下观察。可以看到大量很长的丝状菌体纤结在一起，除此之外与正常的活性污泥是相同的。膨胀发生强烈的场合，整个视野几乎都是丝状菌。这些丝状菌成群集结在一起，有时也可以看到极少量的集合菌体或游离菌体参杂于活性污泥中。原因：这种沉降性能恶化现象，是由于活性污泥中繁殖了大量丝状菌所引起。此外，从活性污泥中分离出来的动胶菌（Zoogloea）与球衣菌（SpHaerotilus）分别进行培养的时候，与动胶菌重量相等的球衣菌其容积约大3倍。对策：如果发生的原因是复杂的，当然其对策也是复杂的。这项内容将作为专题做详细地叙述。（2） 非丝状菌性膨胀发生状况：丝状菌性膨胀一般易于在水温升高季节以后发生，而非丝状菌性膨胀则易于在高温季节以前水温低的时期发生。与丝状菌性膨胀相同，SVI可高达400。上澄液非常清澈。处理能力也十分高，但由于污泥在沉淀池内很难分离，所以这种膨胀若延续时间很长，就会使废水处理无法继续进行。镜检：如上所述，非丝状菌性膨胀发生的状况几乎与丝状菌性膨胀相同，但其不同点通过镜检即可辨别。在显微镜下，非丝状菌性膨胀的活性污泥与正常活性污泥是完全一样的。即看不到丝状细菌，即使看到也是数量极少的短丝状菌。休凯莱基安（Heukelekian）等和福斯特（Foster）曾指出过无丝状性细菌存在而发生活性污泥膨胀的事实。原因：淹口曾判明了非丝状菌性膨胀的发生原因。他将非丝状菌性膨胀污泥进行离心分离，发现活性污泥呈布了状而且含有大量的结合水。从被分离的活性污泥中曾得到粘度极高的粘性物质。活性污泥的SVI值与这种粘性物质的含量 具有相当高的相关性。将这些粘性物质去除后，则活性污泥的沉降性能将十分良好。从其它若干事实也证明了这种粘性物质是产生非丝状菌性膨胀的物质。淹口进一步将粘性物质进行了精制分离，判明这些粘性物质是由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖和鼠李糖等组成的多糖类。粘性物质的粘性比果胶、黄著胶和 CMC（缩甲基纤维素）等高得多，而且持水性也很好。如正常活性污泥的结合水约90，而非丝状菌性膨胀的活性污泥结合水约达380。这种结合水是被粘性物质所保持的。对策：非丝状菌性膨胀污泥与丝状性膨胀污泥相同，由于发生原因和操作管理复杂，所以也准备作为一个专题详细论述。6. 沉降性能恶化现象原因的判别法活性污泥的沉降性能恶化现象，按其发生原因作了分类。同时对每种类型发生的状况、外观、显微镜观察、发生原因及其对策等也作了详细叙述。因此，这里为了明确各种沉降性能恶化现象的相互关系，特将沉降性能恶化现象发生原因与分类制成一览表示于表l1。表 11 活性污泥的沉降性能恶化现象一览表 发生原因沉降性能恶化现象的分 类凝聚不良分散增长污泥絮凝体解体污泥由其它原因使上澄液浑浊的污泥比重降低由氮气引起的比重降低由厌氧发酵引起的比重降低由过度曝气引起的比重降低轻质污泥由于搅动引起上浮的污泥膨胀丝状菌膨胀非丝状菌膨胀关于对各种沉降性能恶化现象发生时所采取的对策，已作了详细叙述。如果正确地执行这些对策，相信这些恶化现象是能够解决的。但由于这些对策是因其发生原因及恶化现象的类型而异。因此为了执行正确的对策，首先还必须弄清在生产装置中所发生的活性污泥沉降性能恶化现象是什么原因造成的。基于这个目的，下面打算就沉降性能恶化现象是哪种原因引起的判断方法加以叙述。表 12 沉降性能恶化现象发生原因的确定法测定SV污泥状况上澄液的状况显微镜观察发生原因的分类可能测定但SV值低在量筒的底部有污泥清澈集合菌体多正常活性污泥不能测定污泥在整个溶液中呈悬浮状态混浊游离菌体多凝聚不良活性污泥不能测定污泥一部分在量筒底部，一部分在量筒上部上层污泥与底层污泥之间清澈集合菌体多，但有气泡附着比重降低活性污泥可能测定但SV值极大污泥虽然凝聚，但压缩性差，即使长时间静置SV也不降低少量上澄液清澈丝状菌多膨胀活性污泥丝状菌膨胀集合菌体多非丝状菌膨胀如表 12所示，通过测定SV和观察污泥的沉淀状况及上澄液的状态，可将沉降性能恶化现象按三个发生原因进行分类。但是为了更确切地分类。有必要进行活性污泥的显微镜观察。根据表 12对沉降性能不良的活性污泥进行观察，就能明确其发生原因。其次，当属于活性污泥凝聚不良的场合时，还有必要进一步确定在三种类型中究竟属于哪一种？当属于活性污泥比重降低的场合时，在五种类型中又属于哪一种？在这种情况下，根据前面叙述的3、4两个部分，将不适宜的类型排除，就能将发生原因限定为一种类型。然后按所叙述的各种对策，对生产装置进行处置，沉降性能恶化现象就应该能够得到克服。但在膨胀活性污泥的场合，其发生原因和发生机理等涉及面广且复杂。因此，对膨胀活性污泥的对策也是复杂的。关于这个问题，准备另加详述。第二章 活性污泥中的微生物与膨胜1. 正常活性污泥的生物相本章准备对与膨胀有关的微生物进行论述，在这之前，为了对比，有必要对不产生膨胀的正常活性污泥的生物相加以探讨。活性污泥法就是培养微生物，以废水处理和净化作为目的的发酵过程。但和一般发酵过程相比具有若干特征。其中之一是在开放系统中进行混合培养；另一特征则是进行连续培养。发酵过程，通常避免其它微生物混入，而是根据特定的目的为接种特定的微生物进行培养的。与此相反，活性污泥法，由于在露天进行培养，从空气中降落混入各种微生物。此外，由于不进行通常在发酵过程所进行的那种培养基灭菌过程，废水原封不动地流入活性污泥生产装置中，所以含于废水中的各种微生物同时也流人，同此，这些种类繁多的微生物在曝气池中进行了混合培养。混入到活性污泥中的微生物，不一定全部都成为活性污泥的生物。混入的微生物能够在曝气池内生长繁殖，必须具备下列条件；1）能够利用含于废水中的物质而进行增长。2）能够在曝气池的环境条件（溶解氧、pH、水温等）下增长。3）对流入的毒性物质具有一定的抵抗力。4）能够与己经存在于活性污泥中的各种微生物共生。混入的某些微生物具备上述条件，开始生存并固定下来，而另一些不具备上述条件的，则被淘汰。因为不断地有各种微生物混入，而且曝气池的环境条件也经常在变化，所以活性污泥中的生物相也在经常改变，但如果处理对象的废水水质是稳定的，曝气池内的环境条件也尽可能固定不变，在这种条件下进行连续发酵，废水处理就会进入正常状态。在处理装置中的生物相也会固定下来。废水种类和环境条件不同的场合，虽然形成了具有各自特征的各种活性污泥，但它们之间也有许多共性。因此下面准备对于正常活性污泥中的细菌、真菌及原生动物加以叙述。（1） 细菌在对活性污泥中的细菌进行探讨时，不仅种类重要，相对的数量也是重要的。关于这方面的问题，许多人曾作过研究，若将他们的研究结果加以归纳则如表 3所示。此外，稍早一些的还有派普（pipes）的总论。表 3 活性污泥中的主要细菌麦金尼（Mckinney）等的数据是从生活污水处理厂和工业废水处理厂取四组水样进行研究所取得的结果。杰斯威兹（Jasewicz）等的研究结果则是在实验