污水处理 碳源投加过量膨胀原因

污泥外观和沉降性能的变化：

污泥容积指数（SVI）上升： 正常情况下，污泥具有良好的沉降性和凝聚性。碳源过量后，微生物新陈代谢加快，活性污泥中的有机物含量增加，使得污泥体积增大，SVI值显著升高，表明污泥结构松散，沉降性能降低。

泡沫增多： 过量的碳源可能刺激某些特定种类的微生物过度繁殖，生成大量气泡，表现为曝气池内泡沫丰富且持久不消。

污泥颜色和粘度变化： 碳源过多可能导致污泥颜色变浅或发黑，同时粘稠度增加，出现不易絮凝、难于沉淀的现象。

生化处理系统的效能变化：

去除效率波动： 尽管碳源有助于提高生物脱氮除磷等处理效果，但过量投加反而可能造成氮、磷等营养物质的去除率下降，这是因为微生物群落结构被破坏，不利于硝化-反硝化进程的进行。

溶解氧浓度异常： 由于微生物活动增强，对氧气的需求加大，可能导致溶解氧(DO)消耗过快，DO浓度持续低于设定标准。

实验室检测指标分析：

显微镜观测： 虽然碳源投加过量引起的膨胀是非丝状菌膨胀，但在显微镜下仍可观察到活性污泥中微生物形态的变化，如球菌、杆菌等非丝状菌比例明显增加。

微生物群落分析： 利用分子生物学手段，如高通量测序技术分析微生物种群结构，如果发现异养菌数量大幅度增长，而硝化细菌和反硝化细菌的数量减少，则可能间接反映碳源过量的问题。

水质参数测定： 监测进出水的COD（化学需氧量）、BOD（生化需氧量）以及TN（总氮）、TP（总磷）等指标的变化，结合进水负荷及实际投加碳源量，判断是否存在碳源过剩的情况。

碳源投加过量的影响： 过量的碳源会促使微生物过度繁殖，使得生物反应器中的微生物量迅速增长，从而改变污泥的沉降性能，导致污泥体积指数（SVI）增大，进而发生污泥膨胀现象。此外，过量的碳源还可能造成氮、磷等营养物质相对不足，影响污水处理的整体效能。

膨胀的表现： 碳源投加过量引发的膨胀主要表现为污泥絮体结构松散，沉降速度减慢，上清液浑浊度增加，出水水质恶化等。这种由于碳源过剩而非丝状菌过度增殖导致的膨胀，被特别称为“非丝状菌膨胀”。

微生物快速繁殖： 碳源是微生物生长的基础能量来源，过量的碳源供应会刺激微生物群体迅速增殖。短时间内大量微生物的生成，使得微生物絮体结构松散，造成污泥容积指数（SVI）升高，从而引发膨胀现象。

胞外多糖合成增多： 微生物在利用过量碳源进行代谢的过程中，会产生大量的胞外多糖以维持细胞内外渗透压平衡。过多的胞外多糖不仅会占据较大的体积，还会降低污泥的沉淀性能，加剧膨胀现象。

生物化学反应失衡： 碳源与氮、磷等其他营养元素的比例失调会导致微生物生理代谢活动紊乱，如反硝化菌可能因碳源过剩而大量消耗碱度，引起pH值下降，同时加速厌氧条件下产甲烷过程，间接增加气体产量，进一步推动膨胀的发生。

调整碳氮磷比（ C/N/P）： 当发现碳源投加过量导致污泥膨胀时，首要任务是对进水中的营养元素比例进行调整，确保C:N:P处于适宜范围，以抑制丝状菌的过度繁殖，恢复微生物群落结构的平衡。

优化曝气控制： 通过精细化调控曝气量，适当减少曝气时间或强度，以限制有机物的完全氧化速度，防止因过高的氧化还原电位刺激丝状菌生长。

调整污泥回流比： 提高或降低污泥回流比可以有效控制活性污泥在反应器内的停留时间，有助于稳定污泥浓度和改善污泥沉降性能。

添加混凝剂和絮凝剂： 在必要情况下，可适当增加混凝剂如铁盐、铝盐以及絮凝剂的投加量，以改善污泥絮体结构，增强污泥的沉淀性能。

补充微量元素： 确保污水处理系统中有足够的微量元素供应，这些元素对于维持微生物群落多样性具有重要意义，避免因为单一物种过度繁殖造成的污泥膨胀。

监控与动态调整： 实施严格的运行参数监控，包括污泥沉降比、SVI值（污泥体积指数）、MLSS（混合液悬浮固体浓度）等，根据监测数据实时调整碳源投加量及其他操作参数。

生物选择器设计与应用： 对于长期面临碳源波动较大的污水处理厂，可以考虑采用生物选择器等先进工艺，预先对进水中的有机负荷进行分级处理，以防止污泥膨胀的发生。