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关于丝状菌膨胀,最通俗、最易懂解读版来了!

活性污泥外观上看起来就像一潭浑浊的泥浆,而实际上里面大有文章,微观的活性污泥内部是一个微型的微生物社会,里面生存着多样的微生物菌群。

其中有一类独特的菌种——丝状菌。 

活性污泥的微观世界就好比一幢幢连在一起的楼房,其中的基本单元是菌胶团,相当于楼房中的房间,而把一间间房堆叠起来的骨架就是丝状菌,相当于楼房中的钢砼结构,如此,活性污泥可充分地与污水接触。

 01 
丝状菌膨胀的原因

在良好的运行状态下,菌胶团和丝状菌二者会保持适宜的配比,如果丝状菌太少,则菌胶团如一盘散沙,形不成大的絮体,且沉降性能差;如果丝状菌过度繁殖,就会出现让所有运维工程师头疼的问题——丝状菌膨胀。 
需要强调的是丝状菌本身是一类菌种,这类菌体格庞大且抵抗环境变化能力较强,是妥妥的菌中强者,而问题就出现在这种优势上。因为正常情况下,菌胶团的生长繁殖远大于丝状菌,而一旦环境发生变化,尤其是对丝状菌有利的变化,丝状菌就会疯长、膨胀。
工程应用中,几乎所有的导致丝状菌膨胀的原因都可以归到这个基本逻辑上,而大的方面可以归结为两类,具体如下:
一、生存物资的不足
跟人一样,能体现出强者生存优越性的,首先就是生存物资不足的情况,即吃不饱、吃不好的处境。
1、碳源不足
碳源对于微生物就相当于米饭、面包对于人,好氧池碳源不足的时候,就好比人类社会闹饥荒的年代;这种情况下,能“抢”到更多米饭、面包的人才能能生存下来。
微生物社会也是一样的道理,而丝状菌则是更能抢到碳源的那一类,原因在于其独特的“丝状”体型更利于抢到更多的碳源。
所以,在有机负荷偏低、长期低负荷运行的情况下容易出现丝状菌膨胀问题。
2、营养不足或失衡
前面我们知道了,微生物跟人一样,需要在适宜的营养状态下才能存活,比如,最基本的N、P等元素,而且这些营养要保持一定的比例。
微生物社会的营养不足或者失衡就好比人类社会处在了贫穷年代,只有更能“抢”的人才享受有营养的生活,才能获得更好。对比到微生物社会,丝状菌就是更能“抢”的那一类,因此也就能在营养不足或者失衡的情况下称为优势种群,膨胀由此发生。
这类情况有,在负荷较高的运行条件下C:N:P的比例失调,N或P元素的严重缺乏,等等;再比如,成分单一的工业废水往往容易发生污泥膨胀。
3、溶解氧不足
活性污泥需在有氧的环境下运行,溶解氧要保持在适宜的范围。和前面两类生存必需品一样,当溶解氧的量不足时,就需要展开争夺,强者生、弱者死,丝状菌在夺氧上的优势同样体现在其盘根错节的体格上,巨大的比表面积为其在这类生死争夺提供了绝对的优势。
因此,当曝气池溶解氧不足或者是存在曝气死区的情况下,丝状菌就优越地膨胀了,这一过程同时伴随着菌胶团的缩小、解体、湮灭。
二、生存环境的波动
另一方面的优势则体现在对环境因素波动的抵抗力上,这种情况下,丝状菌也会成为优势者,出现膨胀现象。
1、 酸碱性
所有生物只有在适宜的酸碱性环境下才能生存,微生物也不例外,大多数微生物适宜的pH范围是6-9,菌胶团中的微生物就在此范围。
但是,总有一些牛逼货具有超常能力,比如丝状菌中的真菌类,其适宜生长的pH范围是4.5-6.5。这就导致在酸性环境下,丝状菌又成了作威作妖的超强者。
当然,在碱性条件下,丝状菌就不具备这种优势了。
2、温度
在对温度的适应性上,丝状菌和菌胶团没有太大的区别,最适宜温度大概都在20~40℃。
但是,在相同的最适宜温度下,独特的体型构造使得丝状菌对温度的感知更为明显,其生长、繁殖也就更加旺盛,这意味着最适宜温度会促使丝状菌占据优势地位。
因此,很多丝状菌膨胀的案例往往发生在高温季节。
以上包含了丝状菌膨胀的常见原因,可以看得出来,触发膨胀的原因都是丝状菌在这些因素上较普通菌胶团的优越性。
从物竞天择的角度看,丝状菌无疑是菌中的强者,是卓越的生命体,但是,在人组织微生物实现处理污水的人为目的下,就成了导致故障的始作俑者。在这一意义上讲,丝状菌膨胀是被“误解”的倔强,从中依稀能感知到生命的顽强。尽管如此,我们还是要与其斗智斗勇,毕竟人更顽强。

 02 
如何处理和预防丝状菌膨胀?

一个规律:所以生,所以死。
任何事物特性都具有两面性,优势会转变成劣势,劣势有时候又是优势。 
丝状菌独特的体型构造(较大的比表面积)是其在物资不足、环境波动等情况下的优势,却也是其在有毒环境下的劣势。 
当水中含有对微生物具有抑制的物质时,此时丝状菌比表面积大的生存优势就会转变为劣势,而更容易被抑制。所以,这一特性又成了杀死丝状菌的一条法门。当活性污泥发生恶性膨胀时,可以采用投加强氧化剂等方式,来杀灭丝状菌。
另一个思路就是,控制造成丝状菌生存优势的因素,避免让有利于丝状菌生长的运行条件长时间维持,进而避免其膨胀。 
列举常见处理和防止丝状菌膨胀方法:
措施1:投加氯、臭氧过氧化氢等药剂,杀灭丝状菌。
措施2: 在曝气池的入口处投加硫酸铝、三氯化铁、高分子混凝剂等絮凝剂,提高活性污泥的絮凝性。
措施3:在曝气池的入口处投加粘土、消石灰,调节过酸环境,提高活性污泥的沉降性、密实性。
措施4:加强曝气,提高混和液溶解氧浓度,防止混和液出现对丝状菌有利的缺氧状态。
措施5:夏天炎热天气下,改变水温,是混合液温度保持在20℃上下。
措施6:调整污泥负荷,避免长时间低负荷运行。
措施7:调整混合液中的营养物质平衡,尽量保证 C:N:P=100:5:1 的配比。
……如此等等。
需要注意的是,很多时候并不是受单一因素影响的,运维过程中要结合各方面的情况综合分析,多措施并举。
 
 03 
如何判断污泥膨胀?

运维工程师不仅要清楚丝状菌膨胀的原因和应对方法,还要能够在其发生之前作出预判,因为丝状菌膨胀一旦发生就摊上大事了,调整修复的周期很麻烦,是典型的防范大于应对的问题。
一般根据活性污泥沉降性能、容积指数等特征指标判断:
可能发生污泥膨胀的指示范围:

通过活性污泥沉降性能、容积指数判断丝状菌发生膨胀的程度:


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