2 污泥膨脹和生物泡沫問題
　　1932年法國人Donaldso首先發現了活性污泥中的絲狀菌膨脹問題。1969年，Anon首先在美國的Milwaukee污水處理廠發現了生物泡沫問題。從污泥膨脹和生物泡沫出現之日起，人們就開始研究其產生的原因，尋找控制對策，但直到現在并沒有解決。
　　應該說，在污泥膨脹控制方面，也取得了許多重要進展，但這些進展落后于新工藝帶來的新膨脹問題。1975年，Eikelboom系統地總結出了一套絲狀微生物分類及鑒別方法，為控制污泥膨脹提供了基礎。1973年，Chudoba提出了KST理論（動力學選擇）和生物選擇器的概念，為控制污泥膨脹找到了一個正確的方向。
　　1977年，Cooper提出了缺氧選擇器的概念，Spector提出了厭氧選擇器的概念。80年代末，Jenk Ins提出了MST理論（代謝選擇），并結合80年代的實踐成果，系統地提出了好氧選擇器、缺氧選擇器及厭氧選擇器的理論和設計方法。世界各地的大量實踐證明，生物選擇器能永久性地控制由以下絲狀菌導致的污泥膨脹：021N；Thiothrix；S.Natans；1701；N.Limicola；H.Hydrossis.遺憾的是，以上種類只是導致中等污泥負荷活性污泥膨脹的絲狀菌。在低負荷系統中，以上絲狀菌一般不會成為優勢種類。尤其在脫氮除磷系統中，厭氧區和缺氧區本身就具有代謝選擇功能，使以上種類失去了繁殖的可能。
　　在丹麥、瑞典、荷蘭、德國、法國、意大利、英國、南非和澳大利亞等國家幾千座處理廠進行的調查表明：生物脫氮除磷活性污泥系統更容易產生絲狀菌污泥膨脹。常見的絲狀菌為：M.Parvicella；0092；Nocadiaspp.；0675；1851；0041.其中，M. Parvicella是導致污泥膨脹的最主要種類。Nocadiaspp.是導致生物泡沫的主要種類。M. Parvicella也常導致泡沫，其產生的泡沫比Nocadia產生的泡沫更加粘稠，常稱之為生物浮渣。M. Parvicella產生的污泥膨脹及浮渣出現在較冷的季節，有時能從秋末持續到初春。而Nocadiaspp.產生的泡沫常出現在夏季。污泥膨脹和生物浮渣及泡沫問題會嚴重干擾處理廠的運行控制和維護管理。污泥膨脹會使整個工藝狀態偏離控制要求，嚴重時則造成污泥流失，導致運行失敗。
　　生物泡沫對運行的影響有時會達到難以想象的程度。澳大利亞某處理廠由M.Parvicella導致的生物浮渣，最厚達到1.5m.瑞典斯德歌爾摩的Hilm Merfjarden處理廠自1994年以來一直存在著嚴重的生物泡沫。該廠的泡沫曾隨排泥進入消化池，然后自沼氣管道進入了沼氣鍋爐。美國某處理廠曾出現大量浮渣堵塞了消化池液面至池蓋之間的空間，使初沉出水無法流入曝氣池。美國另一處理廠生物浮渣嚴重時，核算發現曝氣池內45%的MLSS（活性污泥中懸浮固體含量）轉移到了浮渣中。理論上不能證明生物選擇器能控制M.Parvicella產生的膨脹和浮渣，以及Nocadiaspp.產生的泡沫。實踐中也基本沒有成功的經驗。許多污水廠曾嘗試加氯殺滅M.Parvicella，但收效不大。因其菌絲有相當部分深藏在絮體內部。雖然世界各地進行了大量的研究和實踐，目前仍沒有找到控制M.Parvicella的對策。
　　對該種絲狀菌初步進行的一些純培養研究發現：厭氧、缺氧、好氧交替循環的環境，尤其適合該種絲狀菌大量繁殖。因此，為脫氮除磷設置的工藝狀態，恰恰為M.Parvicella的大量繁殖創造了條件。或許，M.Parvicella是留待下世紀解決的一個課題。
　　3 活性污泥工藝的發展趨勢
　　通過幾十年的研究與實踐，活性污泥工藝已經成為一種比較完善的工藝。在池形、運行方式、曝氣方式、載體等方面已經很難有較大的發展。用常規手段也已經很難在生物學方面有所突破。筆者認為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術和分子生物學技術的應用。
　　3.1 膜分離技術的應用
　　用膜分離代替沉淀進行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：
　　①不再存在污泥膨脹問題。在調控活性污泥系統時，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡化；
　　②曝氣池的污泥濃度將大大提高（MLSS可以大于20000mg/l）從而使系統可在超大泥齡、超低負荷狀態下運行，充分滿足去除各種污染物質的需要；
　　③在同樣的處理要求下，可使曝氣池容積大大減小，節省處理廠的占地面積；
　　④污泥濃度的提高，將要求較高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜分離而被大量采用。
　　雖然膜分離目前還存在易堵塞等方面的問題，但這些問題正逐步得到解決。實際上，目前已有一批膜分離活性污泥系統在運行，如日本Hiroshiwa市的Higashi污水處理廠的膜分離系統已連續運行3年。
　　3.2 分子生物技術的應用
　　目前分子生物技術已開始應用于污水處理領域。為搞清聚磷菌除磷的生化機理，已開始用分子診斷技術獲取聚磷菌的遺傳信息。現在從活性污泥中已發現的30多種絲狀菌中，只有4種準確命名及生物分類學定位，因為這些絲狀菌大部分無法進行分離純培養。目前正用分子診斷技術進行這些絲狀菌的生物學定位，以進一步準確了解其特性。
　　分子診斷技術的大量應用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎上用基因技術培育具有有效活性的污泥菌種，進一步提高處理效果，是未來發展的方向。（考試大二級建造師編輯整理）