在膜生物反應(yīng)器中，由于膜的截留，微生物全部留在反應(yīng)器內(nèi)，不存在因污泥膨脹而導(dǎo)致微生物大量流失的問題。因此，MBR工藝一般被認(rèn)為是能很好的應(yīng)對污泥膨脹。但是，一旦在實際使用中出現(xiàn)污泥膨脹，就會對MBR工藝的運行產(chǎn)生很大的影響。
1、污泥膨脹的狀狀及危害
在膜生物反應(yīng)器中，隨著時間的推移，膜的內(nèi)外表面都會受到不同程度的污染，導(dǎo)致膜過濾壓力升高，膜運行周期縮短。
近年來，許多研究認(rèn)為細(xì)胞外聚合物是造成膜污染的諸多因素中較重要的生物因素；特別是當(dāng)污泥中非絲狀菌發(fā)生膨脹時，胞外聚合物濃度急劇上升，嚴(yán)重影響膜組件的正常運行。縮短膜組件的更換周期。
從分析可以看出，污泥膨脹對膜污染的影響很大，直接縮短了膜的正常運行周期，進(jìn)而縮短了膜的更換周期，大大降低了項目的經(jīng)濟(jì)效益（ 在本項目中，膜組件的投資約占總投資的30%）。
項目運行過程中測得原水中BOD5、N、P的平均質(zhì)量比為100:3:4。在不采取任何措施的情況下，污泥的SVI值逐漸增加到220mL/g，發(fā)生污泥膨脹?；钚晕勰嗟奈⑸锓N群在SVI值逐漸增加的整個過程中發(fā)生了變化，變化可分為兩個階段。
在一階段，SVI 從開始時的 80mL/g 增加到 170mL/g。在此過程中，絲狀菌的數(shù)量逐漸增加，成為活性污泥中的優(yōu)勢菌種。絲狀菌之間的架橋作用干擾了污泥絮體的凝聚和壓實，使污泥的沉降性能惡化，SVI值升高。但此階段持續(xù)時間短，污泥膨脹并不嚴(yán)重，危害較小。
第二階段，隨著運行時間的增加，SVI值從170mL/g增加到220mL/g，并且沒有繼續(xù)上升，SVI值一直保持在200mL/g以上。在此過程中，絲狀菌的數(shù)量逐漸減少，大量高含水量的粘性菌膠團(tuán)生長。當(dāng)SVI升至220mL/g左右時，顯微鏡下觀察不到或僅觀察到少量的絲狀菌。菌膠團(tuán)中的細(xì)菌分泌的大量粘性物質(zhì)使污泥形成均勻的塊狀，阻礙了污泥絮體的下沉和壓縮，污泥的沉降性能嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致非絲狀菌膨脹。
當(dāng)污泥膨脹時，可以看到像云一樣的污泥漂浮在反應(yīng)池中，并一層一層地擴散到整個池中。為此采取了一系列診斷措施：測試反應(yīng)池混合物流出液的pH值和混合物中的DO。測試結(jié)果表明，混合物的pH值穩(wěn)定在7.6左右，DO的質(zhì)量濃度約為2.73 mg/L，均在正常范圍內(nèi)。
如前所述，進(jìn)水中BOD、N、P的平均質(zhì)量比為100:3:4，屬于缺氮狀態(tài)。綜合以上觀察和文獻(xiàn)回顧，我們認(rèn)為污泥高粘度膨脹的原因與缺氮有關(guān)。
2、污泥膨脹的控制
2.1 絮凝法
膨脹活性污泥的密度一般比水小，作為應(yīng)急處理措施，可考慮投加混凝劑，以改善其沉降性能。我們初步選擇了常用的高分子混凝劑——陽離子型聚丙烯酰胺和無機混凝劑——進(jìn)行對比試驗。
2.1.1 聚丙烯酰胺投加量與污泥沉降性能的關(guān)系
聚丙烯酰胺的投加對于污泥的沉降性能的改善有一定的效果，且存在一個較佳投加量，但是，效果不是很理想。筆者分析后認(rèn)為，該中水回用系統(tǒng)采用新型淹沒式復(fù)合膜生物反應(yīng)器，曝氣量大、水力攪拌強烈，聚集起來的絮體顆粒容易遭到破壞，從而導(dǎo)致混凝效果不理想;當(dāng)投加量高于較佳投加量時，絮凝體除中和膠體的負(fù)電荷以外，過多的正電荷又使膠體離子帶上正電荷而重新穩(wěn)定。
2.1.2 投加量與污泥沉降性能的關(guān)系
陽離子型聚丙烯酰胺的投加效果受水力條件等因素的限制不是十分理想，同時其單體有毒性、難降解，存在二次污染問題，經(jīng)濟(jì)效益較投加差。
價格便宜、使用簡單，對膜及污泥沒有負(fù)面影響，其對污泥密度的影響是有效的，但其不能從根本上解決營養(yǎng)比例失調(diào)的問題，所以只能作為應(yīng)急控制措施。
2.2 營養(yǎng)鹽調(diào)整法
在污泥膨脹問題的研究中，對污泥膨脹的恢復(fù)與控制是一個十分重要的環(huán)節(jié)。在該中水回用工程的運行過程中發(fā)現(xiàn)，投加后，沉降性能一度改善的活性污泥在原有有機負(fù)荷條件下如停止投加，繼續(xù)進(jìn)行處理，則活性污泥的沉降性能就會逐漸惡化，三日后恢復(fù)到投加前的狀態(tài)。所以需要尋找一種在活性污泥膨脹后行之有效的恢復(fù)控制方法。
運行過程中我們對正在同時運行的兩組膜生物反應(yīng)器進(jìn)行對比試驗：一組投加了充足的氮源，使其BOD5，N平均質(zhì)量比約為100：5;第二組在投加了充足的氮源的情況下，我們同時提高了進(jìn)水有機負(fù)荷，有機負(fù)荷(以CODCr計)提高到2.0kgCOD/m3˙d以上。我們發(fā)現(xiàn)，中污泥的SVI值降低到150mL/g以下時，一組當(dāng)反應(yīng)器運行的時間為一周左右;第二組反應(yīng)器運行的時間僅為三至四天。
實際運行經(jīng)驗表明：一、解決因氮的缺乏引起的污泥膨脹的根本的解決方法是調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)的比例。第二、在保持營養(yǎng)物比例適當(dāng)?shù)那闆r下提高有機負(fù)荷，可以縮短污泥的沉降性能恢復(fù)正常的時間。
2.3 其他控制方法
在污泥粘性膨脹較嚴(yán)重的情況下(用容器裝一些污泥，無論用什么方法污泥始終粘附在容器的表面)，可考慮適當(dāng)排掉一些膨脹的污泥，再重新取一些新泥，以減少多糖類物質(zhì)對污泥的覆蓋;同時增加水力停留時間，使沒有被氧化的有機物有足夠的時間被消耗掉。
由于原水中洗滌劑含量很高，加之曝氣強度較大，經(jīng)常出現(xiàn)白色、粘稠的泡沫，并且越積越多，當(dāng)污泥發(fā)生膨脹時，危害較大。2002年12月29日夜，由于泡沫積累成為高達(dá)一米多高的泡沫山，致使污泥大量流失。經(jīng)過這次事故以后，我們除投加消泡劑以外，采取了水力消泡的方法。在反應(yīng)池上方安裝噴頭，用MBR反應(yīng)器的出水對反應(yīng)池上部進(jìn)行噴淋，以控制膨脹污泥和泡沫對反應(yīng)器的危害，并已取得良好的效果。
3、結(jié)論
通過對中水回用工程近一年來運行狀況的觀查與分析，總結(jié)起來有以下幾點值得注意：
①以洗浴水為主要原水的MBR工藝在污泥膨脹期，可以采用作為應(yīng)急投加混凝劑，較佳投加量為60mg/L，但因其不能從根本上解決營養(yǎng)比例失調(diào)的問題，所以只能作為應(yīng)急控制措施。
②對于該中水回用工程運行過程中出現(xiàn)的污泥膨脹，根本的解決方法是調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)的比例;同時我們發(fā)現(xiàn)，在保證營養(yǎng)物比例合適的前提下，提高有機負(fù)荷可以加速污泥沉降性能的恢復(fù)。工程實踐證明，通過以上措施我們成功的控制了污泥的高粘性膨脹。同時我們發(fā)現(xiàn)，增加排泥以及增加水力停留時間也是有效的輔助措施。
