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活性污泥法的關鍵技術是活性污泥沉降性能的好壞，它直接影響了出水水質，而污泥膨脹是惡化處理水質的重要原因。其表觀現象是活性污泥絮凝體的結構與正常絮凝體相比要松散一些，體積膨脹，含水率上升，不利于污泥底物對污水中營養物質的吸收降解，并且影響后續工序的沉淀效果。

一般從以下三個方面定義污泥膨脹：沉降性能差，區域沉降速度小；污泥松散，不密實，污泥指數較大；由絲狀菌引起的污泥膨脹中，絲狀菌總長度大于1×104 m/g。

污泥膨脹的分類

污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹兩類。其中90%是由絲狀菌引起的，只有10%左右是由非絲狀菌引起的。活性污泥系統中的生物處于動態平衡之中，理想的絮凝體沉淀性能好，絲狀菌和菌膠團細菌之間相互競爭，相互依存，絮體中存在的絲狀菌有利于保護絮體已經形成的結構并能增加其強度。但是在污泥膨脹誘因的誘發下，絲狀菌在和菌膠團的競爭中占優，大量的絲狀菌伸出絮凝體，破壞其穩定性。

可辨識的污泥膨脹絮體有兩種類型：第一類是長絲狀菌從絮體中伸出，此類絲狀菌將各個絮體連接，形成絲狀菌和絮體網；第二類具有更開放的結構，細菌沿絲狀菌凝聚，形成細長的絮體。

絲狀菌污泥膨脹的原因

（1）原水中營養物質含量不足。

活性污泥法處理污（廢）水的過程，就是污泥中的微生物種群不斷地吸收、利用水中污染物，在自身增殖的同時，將污染物加以降解的過程。隨反應的進行需要多種營養物質保證其正常的新陳代謝活動，并維持生物的動態平衡和活動。若微生物的食物不足，會使低營養型微生物絲硫細菌、貝氏硫細菌過度繁殖，在與菌膠團細菌的競爭中占優。

（2）原水中碳水化合物和可溶性物質含量高。

絲狀菌與其它菌種相比有其自身的一些特點，它對高分子物質的水解能力弱，較難吸收不溶性物質。所以，當廢水中含有較多量的可溶性有機物時，有利于底物中絲狀菌的繁殖。此外，廢水中含過多量的糖類碳水化合物時，諸如球衣菌屬的絲狀菌能直接將葡萄糖、乳糖等糖類物質作為能源加以吸收利用，同時分泌出高粘性物質覆蓋在菌膠團細菌表面，從而大大提高了污泥的水結合率。

（3）硫化物含量高

正常的活性污泥中硫代謝絲狀菌含量不多，若污水中硫化物含量偏高（這種情況多存在于工業廢水中），容易引起諸如硫化菌、021N型菌、貝氏硫化菌等硫代謝絲狀菌的過量增殖，致使引發污泥膨脹。

（4）進水波動

進水波動是指進入活性污泥反應器的原水在流量以及有機物濃度、種類方面的改變。如果曝氣池中有機物濃度突然增加，就會因微生物呼吸迅速致使溶解氧含量降低，此時絲狀菌在爭奪氧中占優，大量繁殖，引起污泥膨脹。

（4）溫度

反應器底物中每種細菌都有自己的最適宜生長溫度，在最適宜生長溫度下，其繁殖旺盛，競爭力強。如果溫度較低，污水中微生物代謝速度較慢，會積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值增高，從而可能會引起污泥膨脹。溫度對絲狀菌的影響也是很普遍的，絲狀菌膨脹對溫度具有敏感性，在其它條件等同的情況下，10℃時產生嚴重的污泥膨脹現象；將反應器溫度提高到22℃，不再產生污泥膨脹。這也是大多數活性污泥在冬季時會產生污泥膨脹或者污泥膨脹更加嚴重的原因之一。

（5）溶解氧

溶解氧作為構成活性污泥混合液三要素（氣、水、泥）之一，是許多生物降解反應的必要條件。菌膠團細菌和浮游球衣菌等絲狀菌對溶解氧需要量差別比較大，菌膠團細菌是好氧菌，而絕大多數絲狀菌是適應性強的微好氧菌。因此，若溶解氧含量不足，菌膠團菌的生長受到抑制，而絲狀菌仍能正常利用有機物，在競爭中占優。

（6）pH值

pH值較低，會導致絲狀真菌的繁殖而引起污泥膨脹。活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5~8.5；pH值低于6.5時利于真菌生長繁殖；pH值低至4.5時，真菌將完全占優，活性污泥絮體遭到破壞，所處理的水質惡化。

（7）BOD－污泥負荷

BOD污泥負荷是設計活性污泥反應池和控制其運行的重要指標。