水处理污泥异常 - 丝状菌膨胀

在污水处理厂的日常运行中，污泥膨胀犹如一个潜伏的"隐形杀手"，其引发的处理效率下降、出水水质超标等问题往往令运营人员措手不及。

一、丝状菌膨胀是什么

丝状菌膨胀是指在活性污泥系统中，丝状菌过度繁殖，导致活性污泥结构松散、沉降性能变差的现象。正常情况下，活性污泥中的微生物以菌胶团细菌为主，它们相互聚集形成具有良好沉降性能的絮体结构。但当丝状菌膨胀发生时，丝状菌大量生长，穿透菌胶团，使活性污泥絮体变得松散，不易沉淀分离，最终导致二沉池泥水分离困难，出水水质恶化。

丝状菌是一大类细菌的统称，其形态呈丝状，具有比表面积大、对底物亲和力高等特点，在适宜的环境条件下能够迅速生长繁殖。

二、丝状菌膨胀的特征

1.物理特征

（1）沉降性能恶化：污泥沉降比（SV30）>80%，SVI值超过150 mL/g。

（2）二沉池异常：污泥层上浮、水面浮渣增多，出水浑浊且悬浮物超标。

（3）泡沫现象：表面覆盖黏稠灰褐色泡沫，泡沫中常包裹丝状菌团。

（4）污泥外观变化：发生膨胀的污泥颜色可能会变浅，呈灰白色或土黄色，失去光泽。污泥絮体变得松散，细小的絮体增多，甚至出现丝状微生物从絮体中伸出的现象，用手触摸感觉较为黏腻。

2.微生物特征

（1）镜检观察：显微镜（400×）下可见大量丝状菌贯穿或伸出絮体，常见菌种包括微丝菌（嗜脂类污染物，冬季易发）、发硫菌（与硫化物代谢相关）、诺卡氏菌（产生疏水性泡沫）

（2）絮体结构：絮体松散、边缘模糊，丝状菌与菌胶团比例失衡。

3.指标变化

（1）DO异常：局部溶解氧不足，好氧池DO＜0.5mg或曝气池存在死区。

（2）营养失衡：B/N/P比例偏离100/5/1，常见氮、磷缺乏。

（3）硫化物积累：硫酸盐还原导致硫化物浓度升高。

（4）污泥浓度异常：MLSS与SVI呈负相关趋势。

（5）出水指标恶化：SS超标＞30%甚至更高。

三、丝状菌膨胀的影响

丝状菌膨胀会致使活性污泥沉降性能差，使得二沉池泥水分离效果不佳，大量悬浮物随出水排出，进而导致出水的 COD、BOD5、SS 等指标超标，出水水质恶化。同时，因活性污泥的沉降与压缩性能变差，二沉池需延长水力停留时间来保障泥水分离效果，这导致整个污水处理系统处理能力下降，在处理水量较大时难以满足实际需求。

为应对丝状菌膨胀，污水厂常需采取增加曝气强度、投加化学药剂、调整工艺参数等措施，这无疑增加了运行成本。此外，大量泡沫溢出曝气池会对周边环境造成污染，影响景观与卫生。

四、丝状菌膨胀的原因

1.营养物质失衡

污水中碳、氮、磷等营养物质的比例对微生物的生长至关重要。一般来说，活性污泥微生物生长的适宜碳氮磷比为100/5/1。当氮、磷等营养物质缺乏时，丝状菌能够利用其比表面积大的优势，更有效地摄取有限的营养，从而大量繁殖，引发污泥膨胀。

2.有毒有害物质

污水中若存在重金属离子、酚类、硫化物等有毒有害物质，可能会抑制活性污泥中正常菌群的生长和代谢，而丝状菌对这些物质的耐受性较强，在这种环境压力下，丝状菌逐渐成为优势菌种，导致污泥膨胀。

3.低溶解氧

当曝气不足，丝状菌由于具有较长的菌丝结构，能够在低溶解氧环境下更有效地摄取氧气，相比之下，菌胶团细菌的生长则会受到抑制，这就为丝状菌的大量繁殖创造了条件。丝状菌对低DO耐受性强，在DO<0.5 mg/L时竞争优势显著。

4.水温

丝状菌在不同的水温条件下生长特性有所不同，一般来说，在 15℃以下时，菌胶团细菌的生长速率会明显下降，而丝状菌在较低水温下仍能保持一定的生长活性，容易成为优势菌群，引发污泥膨胀。

5.pH 值

活性污泥微生物适宜的 pH 值范围一般在 6.5-8.5 之间。在酸性较强的环境中，丝状菌可能比其他微生物更具适应性，从而大量繁殖导致污泥膨胀。

6.污泥负荷

污泥负荷过低时，微生物生长缓慢，丝状菌因其体型优势能抢到更多的碳源，会因为竞争优势而过度生长。

7.反应器类型

完全混合式反应器内的水质和微生物分布较为均匀，容易出现污泥膨胀现象，而推流式反应器中，污水沿流动方向逐渐进行处理，微生物在不同区域面临不同的环境条件，相对来说污泥膨胀的可能性较小。

8.污泥接种时感染

接种污泥可能携带大量丝状菌或其他有害微生物，进入新的活性污泥系统后，丝状菌适应环境能力强，会迅速繁殖，抢占生存空间和营养资源，抑制其他有益微生物的生长，从而引发丝状菌膨胀。

9.进水水质成分单一

若进水长期成分单一，如只有碳水化合物或蛋白质等，会使微生物群落结构失衡。丝状菌可能更能适应这种单一营养环境，逐渐成为优势种群，大量繁殖导致污泥膨胀。而且单一的水质成分无法提供微生物生长所需的全面营养，影响菌胶团的正常生长和凝聚性能，为丝状菌的过度生长创造了条件。

既然了解丝状菌膨胀诱因，那如何预防也就一目了然了。控制好诱因自然就能防止丝状菌膨胀的发生。

五、丝状菌膨胀控制难点

1.需求差异小

丝状菌并非菌胶团体系中的异类，而是构成菌胶团的成分之一。正因如此，其与菌胶团在对环境条件及食物的需求上区别并不显著，这就极大地增加了在活性污泥系统中对二者进行差异化调控的难度。难以通过改变环境参数或营养供给，实现对丝状菌生长的精准抑制，同时又不影响菌胶团正常的代谢与絮凝功能。

2.调整效果滞后

借助工艺调整手段来应对丝状菌膨胀，存在稳定性欠佳且时效性差的问题。通常情况下，单纯依靠调整工艺参数，往往需要历经 3 - 5 个月的持续调控，才能观察到活性污泥性能改善以及丝状菌膨胀得到有效缓解的迹象。在此期间，污水处理系统的出水水质可能持续恶化，给污水处理厂的稳定运行带来巨大挑战。

3.变异后抗性强

丝状菌自身特性对控制工作构成重大阻碍，尤其是其变异后所展现出的强大抗杀灭能力，类似于疾病治疗过程中病原体产生的抗药性问题。一旦丝状菌发生变异，常规的杀菌手段，如投加化学药剂、调整微生物营养比例等，效果会大打折扣。这使得针对变异丝状菌的有效控制策略难以制定，严重影响了对丝状菌膨胀问题的治理成效。

4.彻底杀灭难度大

丝状菌在污水处理系统中存在彻底杀灭的高难度性，系统内存在诸多死角区域，为丝状菌的残留与死灰复燃创造了条件。如二沉池，排水过程中可能携带部分丝状菌流至后端处理单元，脱泥废水由于处理流程需要回流至前段处理工艺，在这些循环流动过程中，丝状菌极易在系统内重新扩散滋生。

5.生态位竞争复杂

活性污泥系统中存在复杂的微生物互作关系。当菌胶团絮凝性能下降时，丝状菌可能通过分泌胞外聚合物抢占空间生态位。同时，某些丝状菌可通过形成生物膜或菌胶团包裹结构，逃避环境压力和消毒剂作用。

六、丝状菌膨胀控制对策

1.工艺参数纠正（恢复周期长至少一个季度以上）

（1）提高溶解氧：丝状菌在低DO<0.5 mg/L时更具竞争优势，需将曝气池DO控制在 2~4 mg/L，尤其注意池体末端的DO值。

（2）调整营养比例：维持营养均衡：B/N/P≈100/5/1，避免缺氮、缺磷，尤其是工业废水易缺乏。必要时投加尿素（氮源）、磷酸盐（磷源）或复合营养剂。

（3）优化有机负荷：低负荷易引发丝状菌增殖，可根据自身工艺负荷要求通过调整减少污泥回流量，提高污泥浓度，或投加外部碳源（如乙酸钠、葡萄糖）提高负荷。

（4）调节pH：丝状菌耐酸菌胶团耐碱，丝状菌在酸性条件下易繁殖，控制pH大于7。

2.应急处理措施

（1）、投加惰性物质，如滑石粉、氯化钙，增加絮体密度，改善沉降性。

（2）、生化池末端投加助凝剂（如PAM），强化二沉池污泥沉淀，需注意投加量，防止污泥堵塞。

（3）、通过置换污泥，排出一部分膨胀污泥，补充新鲜污泥（快速恢复但成本较高）。

（4）、投加次氯酸钠、过氧化氢，选择性抑制丝状菌，需控制剂量避免杀伤菌胶团。

（5）、缩短污泥龄，加快排泥，减少丝状菌增殖时间（适合低负荷系统）。

（6）、引入竞争性微生物，投加功能性菌剂（如芽孢杆菌、假单胞菌），强化菌胶团优势。