污水厂应对污泥膨胀的技术管理（下）

活性污泥膨胀的中篇讨论了活性污泥膨胀中的丝状菌膨胀，在现阶段的污水厂工艺中，针对除磷脱氮工艺进行了选择区的设计，在很大程度上抑制了丝状菌的膨胀出现的机率，但是很多污水厂仍然持续的出现污泥膨胀，即使采用了对丝状菌很有控制作用的A2O的工艺的污水厂，也有污泥膨胀的情况出现。这种膨胀在镜检下没有过多的丝状菌，但是沉降性能也较差，这种膨胀称为非丝状菌膨胀。污泥膨胀的技术管理的下篇，我们来讨论下非丝状菌的污泥膨胀。

活性污泥的非丝状菌的膨胀在学术界的认为主要原因是来自于EPS（ExtracellularPolymeric Substances）--细胞外聚合物。污水处理的过程中，去除污水中的有机物和营养物质需要活性污泥的絮凝体，这些絮凝体由微生物形成絮凝物质或者生物膜构成。细胞外聚合物物质（EPS）是絮凝体中生物膜和絮凝物中的粘合剂。一般来说EPS由多糖，蛋白质，DNA和腐殖质组成，可以附着在细胞上（荚膜）或溶液中游离（非荚膜）。在典型的活性污泥絮凝体中，EPS要占到总有机物质的50-90％。

 

可以说在活性污泥的絮凝体中，EPS和丝状菌起的作用都很重要，EPS起到细胞膜和絮凝体的粘结剂的作用，而丝状菌起到活性污泥絮凝体中的骨架作用，但是和丝状菌一样，丝状菌大量繁殖会导致絮凝体之间形成桥接作用，导致活性污泥沉降性能变差。EPS大量产生的时候，会在絮凝体周围分布大量的粘性物质，这些过量的粘性物质导致活性污泥的絮凝体沉降困难，并在表面形成油状物质分布。这也是非丝状菌膨胀的主要成因，在很多采用有选择区的活性污泥法中的工艺中，这种非丝状菌的膨胀比较普遍存在。

 

由于非丝状菌的膨胀和丝状菌膨胀表现不一样，只是通过显微镜观察活性污泥絮凝体的丝状菌的分布是无法判断非丝状菌的膨胀的，EPS从显微镜下观察和絮凝体周边的絮状物区别不大，很难界定EPS生长是否过量，因此对EPS的光学显微镜观察需要进行特殊的操作。一般采用革兰氏染色法，但是染色法步骤较多，比较方便快捷的是采用印度墨水的方式进行染色。

在活性污泥絮凝物中测量EPS的最简单方法是使用现有显微镜进行印度墨水测试。印度墨水可以在各种的专业墨水销售店内买到。印度墨水中含有悬浮在水中的精细研磨的碳颗粒，对普通的絮凝体物质都能实现碳颗粒的染色作用，但是对粘稠的EPS则无法染色，因此可以通过印度墨水的染色作用来区别EPS在絮凝体中所占的比例情况。要在显微镜下使用印度墨水，请按以下步骤操作：

1.    移取一小滴曝气池混合液到载玻片上

2.    将更小的印度墨水滴添加到载玻片的混合液液滴上，比例以把混合液水滴染色为深灰色或者黑色为准。

3.    将盖玻片放在载玻片上

4.    使用显微镜观察染色后的混合液。

5.    印度墨水会将絮凝体内的各种物质染成深灰色或者黑色，导致底部的光线无法透过。但是光线能够透过的光亮的区域，就是是印度墨水无法染色的高浓度EPS絮状物。

6.    请注意液滴中光亮区域的大小和数量，应做好记录。

7.    这就是检测EPS的印度墨水染色检测方法。

由于EPS的变化和丝状菌变化具有相同的从内向外的影响，它的产生发展与外界水质变化，内部工艺操作都有一定的关联，在化验室应该每周至少进行2次印度墨水的EPS测试，并注意每次EPS的变化，做好记录，有条件的进行拍照比对，以检查EPS的变化情况，预判非丝状菌膨胀的发生和控制。

 

在污水处理微生物中Zooglea种群是判断为絮凝物形成有关的废水生物之一。虽然这种微生物不是絮凝体形成EPS的唯一细菌，但Zooglea种群的微生物在大多数污水处理厂中比较常见，在学术界的普遍认知，认为这种微生物可能是非丝状膨胀，是难以脱水的生物絮凝体产生以及难以沉降的原因。

针对zooglea细菌的研究发现，营养元素（氮和磷）的不均衡会造成这种细菌的大量繁殖，其中还有由于缺乏微量营养素（铁和其他微量元素）也会导致出现它的过量繁殖。在城市污水系统中，往往氮磷的营养都是过剩的，比例性的缺乏是很难遇到的。但是在运行控制中，如果存在严重程度的工业废水的排入，导致比例失调，或者通过添加铁盐的初级处理沉淀过多的磷酸盐，则可以导致水中P的缺乏。研究还发现，Zooglea细菌有利于更高的F / M比例，并且由于污水中的某些醇和有机酸而大量繁殖。

 

非丝状菌的膨胀，与丝状菌膨胀的控制最大的不同在于，出现非丝状菌的膨胀时，不能通过消毒剂的作用来进行杀菌，因为杀菌剂会导致在生物池内出现大量的生物泡沫。

                  通过长期稳定的生物镜检工作，当检测到EPS从好变为坏的情况时，根据相关的研究会有以下的一些原因造成：

?    低营养素通常是氮和磷当微生物面临营养相关的压力时，微生物就会聚集或者捕获EPS，以便从EPS的基质中的重要营养素，从而使絮凝体外聚集了更多的EPS。

进水中的高浓度的可溶性有机物絮凝体中的微生物利用EPS积累可溶性有机物进行后续的消化作用，长时间高有机负荷积累，就会造成絮凝体周边的EPS过量

不溶性有机化合物，如油脂，油和长链脂肪酸，虽然通常与诺卡氏菌形成生长生物泡沫，但油脂也会导致絮凝体的EPS生成，这也是很多污水厂在冬季出现的油脂进水导致的生物泡沫和污泥膨胀伴随发生的主要原因之一。

?微生物的生存环境的影响。一些极端温度，pH值和对微生物具有抑制性有毒有害物质流入生物池内，这些异常情况就会对微生物施加压力，絮凝体出于自身的保护作用，就会产生更多的EPS用于保护，长期受到异常影响就会堆积大量的EPS在絮凝体周边，从而演化成非丝状菌膨胀。北方污水厂在低温期间沉降性能变差，出现的非丝状菌膨胀可以用这种理论进行解释。

细胞外聚合物（EPS）存在于细胞外和微生物聚集体内部，并且是微生物聚集体中的主要成分。在污水处理系统中，EPS可以影响污泥的沉降性能和微生物聚集的性能，并且EPS会参与絮凝体表面的生物膜的形成和稳定性，对活性污泥的形成有重要的影响。特别是在现阶段较多污水厂采用的MBR工艺中，也是造成MBR膜污染重要的物质。因此EPS和丝状菌一样，在污水的生物处理中表现出双重作用，由于诱发非丝状菌膨胀的EPS的特殊性，针对EPS的学术研究还在不断地深入开展中，也希望更多的污水厂来关注EPS引起的非丝状菌的膨胀在污水厂中实际观测和控制，通过EPS的长期观察来控制来判断微生物聚集体性质的变化，从而改善系统性能，最终实现非丝状菌膨胀的有效控制。

 

由于非丝状菌的膨胀的研究远远少于丝状菌膨胀的研究，大多数污水厂对其的判断也缺乏足够的认识，因此在非丝状菌膨胀的EPS的污水厂技术调控措施较少，大家可以通过上一篇的丝状菌膨胀的技术控制内容来进行这方面的摸索，希望本文能带给更多的污水厂的同行，认识EPS造成的非丝状菌膨胀，并加以注意和有效的控制。