摘要： 在生物脱氮除磷工艺中，污泥膨胀是运行管理中的一个难题。该文介绍了生物脱氮除磷工艺中丝状菌的种类和数量的变化。数据表明，生物脱氮除磷工艺中的丝状菌种类主要是微丝菌，其次是0675型和0914型菌。经分析认为，泥龄的增加会促进丝状菌长度的明显增长，并导致污泥膨胀；生物残渣的浓度，是造成长泥龄污泥膨胀的原因之一。在厌氧阶段有分解生物残渣的功能，这可改善菌胶团菌的微环境，从而抑制丝状菌的过剩生长和控制污泥膨胀。 关键词： 丝状菌 生物脱氮除磷工艺 污泥膨胀 生物残渣 厌氧消化1 前言
自从活性污泥法问世以来，污泥膨胀一直是运行管理中的一个难题。污泥膨胀有3个明显的特征：（1）发生率比较高，在欧洲大约有50%的污水处理厂都存在污泥膨胀现象；（2）具有普遍性，几乎所有的活性污泥工艺都有污泥膨胀问题；（3）后果严重，当污泥膨胀发生时，大量的污泥随水流失，导致出水悬浮物增高，水质达不到排放标准，直至整个工艺运转失效，而再恢复到正常状态又需要很长的周期。
近几十年来，国内外研究者对污泥膨胀问题进行了大量的研究，并取得了一些进展，但到目前为止还没有一个满意的理论解释或有效的污泥膨胀控制措施[1]。随着人们对环境的要求日益提高，对磷和氮的排放标准要求日趋严格。生物脱氮除磷工艺要求较长的泥龄以满足硝化菌的生长[2]，相应长泥龄污泥膨胀问题仍是运行管理中的一个难题。为了解丝状菌在脱氮除磷工艺中的生长规律，本文用21个月的时间，对芬兰索门诺亚污水处理实验厂的生物脱磷脱氮工艺进行了丝状菌的种类和长度的检测。
2 工艺的特征和实验方法
索门诺亚污水处理实验厂的生物脱氮除磷工艺采用UCT工艺，为比较脱氮除磷的效果，污水厂设有2条并行的流程，1#流程在曝气池内装有20%（体积比）的悬浮填料；2#流程在曝气池内不装设悬浮填料。处理污水来自爱斯堡城市的市政污水，其中大约有10%的小规模工业废水，运行参数和数据如表1和表2。 表1 实验工艺的运行参数
参数（单位）
范围
平均值
水温(°C)
7～12
9.5
F/M[kg (BOD)/kg( MLSS)d]
0.08～0.12
0.1
水力停留时间(h)
7.3～8.1
7.7
MLSS（曝气池）(g/L)
3.8～4.4
4.1
MLVSS（曝气池）(g/L)
2.5～2.86
2.68
DO（曝气池）(g/L)
2.5～4.9
3.7
泥龄(d)
12～18
15
进水流量(m3/h)
5.2～5.8
5.5
污泥回流率(%)
90～130
110
消化污泥回流率(%)
50～110
80
缺氧污泥回流率(%)
100～140
120
表2 实验工艺的出水水质
参 数
单位
1#流程
2#流程
总磷(PO4-P)
Mg(P)/L
1.44
3.0
溶解性磷(PO4-P)
Mg(P)/L
0.81
2.0
总氮
Mg(P)/L
21.0
15
CODCr
mg/L
49
51
BOD5
mg/L
16
20
磷的去除率
%
80
78
氮的去除率
%
50
66
CODCr的去除率
mg/L
86
85
BOD5的去除率
mg/L
88
86
3 结果与讨论
3.1 丝状菌的长度
在1# 流程厌氧阶段，丝状菌的平均长度比好氧阶段低19.26 %，在2# 流程厌氧阶段，丝状菌的平均长度比好氧阶段低7%。这表明厌氧阶段有一定的抑制丝状菌生长的功能。
由于1# 曝气池内填设悬浮填料，1# 流程丝状菌的平均长度比2# 流程低66.02%；仅在曝气阶段，1# 曝气池丝状菌群的平均长度比2# 曝气池低62.52%。
在运行期间，泥龄一直保持在15d左右，运行处在稳定阶段，并没有出现严重的丝状菌污泥膨胀情况。在第7个月期间，为提高脱磷脱氮的去除效率把泥龄增加到30d，丝状菌长度明显增大并导致了污泥膨胀。后来又不得不把泥龄降低到15d左右，才使运行又趋于稳定。
3.2 丝状菌的种类
丝状菌的种类如表3和表4。数据表明主要丝状菌为微丝菌，其次为0675型和0914型，Nocardia III型菌只在生物泡沫中才出现。
表3 1# 流程的丝状菌种类
丝状菌种类
厌氧污泥
缺氧污泥
好氧污泥
泡沫
出现次数(次)
优势度(%)
出现次数(次)
优势度( % )
出现次数(次)
优势度(%)
出现次数(次)
优势度(%)
微丝菌
40
98.21
40
98.43
40
98.14
14
99.29
0675型
17
1.64
6
1.5
12
0.79
0914型
3
0.07
3
0.21
Nocardia III型
3
0.07
3
0.07
3
0.07
2
0.50
取样分析次数
40
40
40
14
表4 2# 流程的丝状菌种类
丝状菌种类
厌氧污泥
缺氧污泥
好氧污泥
泡沫
出现次数(次)
优势度(%)
出现次数(次)
优势度( % )
出现次数(次)
优势度(%)
出现次数(次)
优势度( % )
微丝菌
29
94.79
29
95.43
29
93.14
14
93.14
0675型
21
3.43
12
1.29
17
2.21
7
2.29
0914型
8
1.43
10
2.93
21
4.64
7
3.07
Nocardia III型
2
0.07
2
0.07
4
1.29
0041型
2
0.36
4
0.29
诺卡氏菌属.
1
0.28
取样分析次数
29
29
29
14
3.3 分析讨论
大量的镜检观察发现，在正常稳定条件下，丝状菌和菌胶团菌组成一个互相依赖相互促进的共生关系。丝状菌位于菌胶团的内部，当丝状菌生长伸出菌胶团，大量新生的菌胶团菌又吸附和依附在丝状菌的表面。正常情况下丝状菌和菌胶团菌的生长达到相对的平衡，丝状菌始终被菌胶团菌包裹在里面。在污泥膨胀阶段，主要是菌胶团菌的生长速度变慢，致使丝状菌生长伸出菌胶团外面造成污泥膨胀。分析其原因，造成菌胶团菌生长速度变慢的原因有：
（1）外界条件不能满足正常生长繁殖[3]，如食物缺乏、溶解氧不足、pH偏低、或微量元素比例不恰当。
（2）微环境因素，尚若大量的生物残渣不能被及时分离或分解，会恶化微环境造成菌胶团菌大量死亡。而丝状菌大多是腐生菌[4]，食料来源来自死亡的菌胶团菌，菌胶团菌大量死亡又为丝状菌提供了充足的食物源，又促进了丝状菌的过剩生长导致污泥膨胀。在厌氧—缺氧—好氧工艺中，当回流污泥通过厌氧阶段时，厌氧菌有分解部分生物残渣的功能。
4 结语
生物营养素去除工艺中，主要的丝状菌为微丝菌，其次为0675型和0914型。泥龄的增加会导致污泥膨胀，生物残渣的浓度是造成长泥龄污泥膨胀的原因之一。曝气池内装填悬浮填料对丝状菌的生长有抑制作用。厌氧阶段有分解生物残渣的功能，可改善菌胶团菌的微环境。
5 参考文献
1 Ekama G A, Wentzel M C, Casey T G，et al. Filamentous organisms bulking in nutrient removal activated sludge system. Paper6: Review evaluation and Consolidation of Results, Water S A, 1996，22(2) 147～152.
2 Gabriel Bitton and Wastewater Microbiology. Ralph mitchell. A John Wiley & Sons Inc New York, 1992，167～187.
3 Jenkins D, Richard M G，Daigger G T. Manual on the causes and control of activated sludge bulking and foaming. Water Research commission,Pretoria, South Africa,1984, 236～243.
4 Seviour E M, Williams C J, Seviour R J, et al. A survey of filamentous bacteria populations from foaming activated sludge plants in Eastern states of Australia. Water Res, 1984，24, 493～498.
第一作者陈红英，女，1969年生，1991年毕业于湖南大学，硕士，讲师。