2 污泥膨脹和生物泡沫問題
　　1932年法國人Donaldso首先發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了生物泡沫問題。從污泥膨脹和生物泡沫出現(xiàn)之日起，人們就開始研究其產(chǎn)生的原因，尋找控制對策，但直到現(xiàn)在并沒有解決。
　　應(yīng)該說，在污泥膨脹控制方面，也取得了許多重要進(jìn)展，但這些進(jìn)展落后于新工藝帶來的新膨脹問題。1975年，Eikelboom系統(tǒng)地總結(jié)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(chǔ)。1973年，Chudoba提出了KST理論（動力學(xué)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(jié)合80年代的實(shí)踐成果，系統(tǒng)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(shè)計(jì)方法。世界各地的大量實(shí)踐證明，生物選擇器能永久性地控制由以下絲狀菌導(dǎo)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(dǎo)致中等污泥負(fù)荷活性污泥膨脹的絲狀菌。在低負(fù)荷系統(tǒng)中，以上絲狀菌一般不會成為優(yōu)勢種類。尤其在脫氮除磷系統(tǒng)中，厭氧區(qū)和缺氧區(qū)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?guī)浊ё幚韽S進(jìn)行的調(diào)查表明：生物脫氮除磷活性污泥系統(tǒng)更容易產(chǎn)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(dǎo)致污泥膨脹的最主要種類。Nocadiaspp.是導(dǎo)致生物泡沫的主要種類。M. Parvicella也常導(dǎo)致泡沫，其產(chǎn)生的泡沫比Nocadia產(chǎn)生的泡沫更加粘稠，常稱之為生物浮渣。M. Parvicella產(chǎn)生的污泥膨脹及浮渣出現(xiàn)在較冷的季節(jié)，有時(shí)能從秋末持續(xù)到初春。而Nocadiaspp.產(chǎn)生的泡沫常出現(xiàn)在夏季。污泥膨脹和生物浮渣及泡沫問題會嚴(yán)重干擾處理廠的運(yùn)行控制和維護(hù)管理。污泥膨脹會使整個工藝狀態(tài)偏離控制要求，嚴(yán)重時(shí)則造成污泥流失，導(dǎo)致運(yùn)行失敗。
　　生物泡沫對運(yùn)行的影響有時(shí)會達(dá)到難以想象的程度。澳大利亞某處理廠由M.Parvicella導(dǎo)致的生物浮渣，最厚達(dá)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(yán)重的生物泡沫。該廠的泡沫曾隨排泥進(jìn)入消化池，然后自沼氣管道進(jìn)入了沼氣鍋爐。美國某處理廠曾出現(xiàn)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(yán)重時(shí)，核算發(fā)現(xiàn)曝氣池內(nèi)45%的MLSS（活性污泥中懸浮固體含量）轉(zhuǎn)移到了浮渣中。理論上不能證明生物選擇器能控制M.Parvicella產(chǎn)生的膨脹和浮渣，以及Nocadiaspp.產(chǎn)生的泡沫。實(shí)踐中也基本沒有成功的經(jīng)驗(yàn)。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(dāng)部分深藏在絮體內(nèi)部。雖然世界各地進(jìn)行了大量的研究和實(shí)踐，目前仍沒有找到控制M.Parvicella的對策。
　　對該種絲狀菌初步進(jìn)行的一些純培養(yǎng)研究發(fā)現(xiàn)：厭氧、缺氧、好氧交替循環(huán)的環(huán)境，尤其適合該種絲狀菌大量繁殖。因此，為脫氮除磷設(shè)置的工藝狀態(tài)，恰恰為M.Parvicella的大量繁殖創(chuàng)造了條件。或許，M.Parvicella是留待下世紀(jì)解決的一個課題。
　　3 活性污泥工藝的發(fā)展趨勢
　　通過幾十年的研究與實(shí)踐，活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善的工藝。在池形、運(yùn)行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手段也已經(jīng)很難在生物學(xué)方面有所突破。筆者認(rèn)為該工藝未來兩個大的方向是膜分離技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。
　　3.1 膜分離技術(shù)的應(yīng)用
　　用膜分離代替沉淀進(jìn)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(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，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(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)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(jié)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(shí)際上，目前已有一批膜分離活性污泥系統(tǒng)在運(yùn)行，如日本Hiroshiwa市的Higashi污水處理廠的膜分離系統(tǒng)已連續(xù)運(yùn)行3年。
　　3.2 分子生物技術(shù)的應(yīng)用
　　目前分子生物技術(shù)已開始應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為搞清聚磷菌除磷的生化機(jī)理，已開始用分子診斷技術(shù)獲取聚磷菌的遺傳信息。現(xiàn)在從活性污泥中已發(fā)現(xiàn)的30多種絲狀菌中，只有4種準(zhǔn)確命名及生物分類學(xué)定位，因?yàn)檫@些絲狀菌大部分無法進(jìn)行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進(jìn)行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進(jìn)一步準(zhǔn)確了解其特性。
　　分子診斷技術(shù)的大量應(yīng)用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎(chǔ)上用基因技術(shù)培育具有有效活性的污泥菌種，進(jìn)一步提高處理效果，是未來發(fā)展的方向。（考試大二級建造師編輯整理）