一、高負(fù)荷下污泥膨脹的機(jī)理：
人們對(duì)于經(jīng)營狀況對(duì)擴(kuò)張的影響的理解是截然不同的。實(shí)際生產(chǎn)報(bào)告中，低負(fù)荷會(huì)引起膨脹，高負(fù)荷也會(huì)引起膨脹；低溶解氧會(huì)引起膨脹，高溶解氧也會(huì)引起膨脹。充分混合的曝氣池會(huì)膨脹，推流式曝氣池也會(huì)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?yàn)楹芏嘁蛩囟紩?huì)導(dǎo)致污泥膨脹，所以關(guān)于污泥膨脹的報(bào)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(gè)相對(duì)復(fù)雜的問題。造成這種現(xiàn)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(shí)際的活性污泥膨脹問題極其復(fù)雜。
高負(fù)荷膨脹又稱非絲狀菌膨脹，因?yàn)椴皇墙z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(yán)重下降，二沉池跑泥嚴(yán)重，最高SV可達(dá)90%。
具體來說，兩者的區(qū)別在于，非絲狀菌膨脹是因?yàn)樘荚催^高，無法進(jìn)入系統(tǒng)。在高底物下，細(xì)菌吸附的碳源不能代謝，細(xì)菌表面分泌親水性多糖，部分進(jìn)入系統(tǒng)。細(xì)菌處于對(duì)數(shù)期，此時(shí)細(xì)菌活性最強(qiáng)，導(dǎo)致細(xì)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(xì)菌膠束中伸出，與鄰近的絲狀菌形成松散的絮體，導(dǎo)致絮體密度降低，嚴(yán)重影響沉降性能。最明顯的明顯區(qū)別是:曝氣池內(nèi)絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹的區(qū)別是浮泥和泡沫！

二、高負(fù)荷下污泥膨脹的控制。
1.負(fù)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(fù)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(rèn)為，在溶解氧為1.0mg/L~2.0mg/L的條件下運(yùn)行的曝氣池不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，但實(shí)驗(yàn)中溶解氧濃度一直維持在這個(gè)水平，污泥膨脹仍在發(fā)生。第二階段，從第16天開始，當(dāng)溶解氧濃度增加到3.0~5.0毫克/升(平均4毫克/升)時(shí)，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(gè)污泥齡內(nèi)，污泥沉降性能有明顯改善。
2.添加填料控制污泥膨脹。
生產(chǎn)曝氣池頂部增加了占池總?cè)萘?5%的軟填料，與傳統(tǒng)工藝中無填料的SVI相比。軟填料系統(tǒng)的總停留時(shí)間為4h，負(fù)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(xiàn)象。傳統(tǒng)曝氣池在相同條件下運(yùn)行，后期停留時(shí)間翻倍。當(dāng)負(fù)荷減少一倍時(shí)，SVI仍在200毫升/克至500毫升/克之間，遠(yuǎn)高于灌裝系統(tǒng)(平均SVI約為100毫升/克)。根據(jù)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(duì)有機(jī)酸和化學(xué)需氧量的去除率高達(dá)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(jìn)因子，有利于絮狀菌的生長。
其實(shí)填料池也是一個(gè)選擇器，將絲狀菌固定在填料上，在第一個(gè)池中有選擇地充分生長，但不進(jìn)入活性污泥絮體。絮狀細(xì)菌在第二個(gè)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(jī)負(fù)荷，細(xì)菌膜脫落是次要因素。有機(jī)負(fù)荷的降低是從兩個(gè)方面進(jìn)行的，第一是有機(jī)物的直接去除，這在單獨(dú)的填料池中最為明顯。其次，生長在填料上的微生物數(shù)量增加了系統(tǒng)中的總生物量，從而降低了有機(jī)負(fù)荷。通過添加填料控制污泥膨脹的方法非常簡單，但其缺點(diǎn)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(qiáng)度對(duì)污泥膨脹的影響。
對(duì)城市污水進(jìn)行了以下高負(fù)荷對(duì)比試驗(yàn)，負(fù)荷為0.4kgBOD5/(kgmlssd)~0.8kgBOD5/(kgmlssd)，停留時(shí)間為4h，氣水比為(3.4~5)∶1。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在相同的運(yùn)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(shí)驗(yàn)中，當(dāng)氣水比為3.5∶1時(shí)，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(dǎo)致污泥溢流和污泥膨脹。強(qiáng)制排泥后，污泥濃度持續(xù)下降。此時(shí)，增加曝氣量后，SVI值略有下降，但污泥濃度恢復(fù)緩慢。負(fù)荷比初始值大得多，接近1.0kgbod5/(kgmlssd)，最后SVI仍在350mL/g左右。
本實(shí)驗(yàn)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(shí)際(微觀)溶解氧濃度對(duì)污泥膨脹的影響。當(dāng)兩個(gè)池的停留時(shí)間、曝氣量、水質(zhì)、負(fù)荷完全一致時(shí)，產(chǎn)生差異的原因是在整個(gè)試驗(yàn)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(fù)荷曝氣池運(yùn)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(zhì)，加速了曝氣池中氧氣的利用率。氧氣供應(yīng)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(huì)發(fā)生膨脹。原因是頭端負(fù)荷過高，嚴(yán)重缺氧導(dǎo)致絲狀菌從絮體中伸出來爭奪氧氣。同時(shí)后端的絲狀菌可以直接從主溶液中吸收營養(yǎng)物質(zhì)，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(dǎo)致膨脹。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，曝氣池頭部溶解氧保持在2.0mg/L(強(qiáng)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(qiáng)化曝氣。
在上述研究分析的基礎(chǔ)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(jìn)行強(qiáng)化曝氣，并利用原有的中間微孔曝氣器作為補(bǔ)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(duì)比回流污泥單獨(dú)射流和增加曝氣量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以得出回流污泥射流對(duì)污泥膨脹的控制作用不是射流過程中絮體的切割導(dǎo)致絲狀菌長度和生態(tài)環(huán)境的變化，而是射流過程中的高傳質(zhì)效率提供了充足的溶解氧。在曝氣池的首端，為膠體細(xì)菌的生長創(chuàng)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(qiáng)度(空氣供應(yīng))來進(jìn)行強(qiáng)化曝氣。從試驗(yàn)結(jié)果來看，它對(duì)控制污泥膨脹非常有效。這為控制高負(fù)荷下的污泥膨脹提供了多種選擇。