2 污泥膨胀和生物泡沫问题
1932年法国人Donaldso首先发现了活性污泥中的丝状菌膨胀问题。1969年，Anon首先在美国的Milwaukee污水处理厂发现了生物泡沫问题。从污泥膨胀和生物泡沫出现之日起，人们就开始研究其产生的原因，寻找控制对策，但直到现在并没有解决。
应该说，在污泥膨胀控制方面，也取得了许多重要进展，但这些进展落后于新工艺带来的新膨胀问题。1975年，Eikelboom系统地总结出了一套丝状微生物分类及鉴别方法，为控制污泥膨胀提供了基础。1973年，Chudoba提出了KST理论（动力学选择）和生物选择器的概念，为控制污泥膨胀找到了一个正确的方向。
1977年，Cooper提出了缺氧选择器的概念，Spector提出了厌氧选择器的概念。80年代末，Jenk Ins提出了MST理论（代谢选择），并结合80年代的实践成果，系统地提出了好氧选择器、缺氧选择器及厌氧选择器的理论和设计方法。世界各地的大量实践证明，生物选择器能永久性地控制由以下丝状菌导致的污泥膨胀：021N；Thiothrix；S.Natans；1701；N.Limicola；H.Hydrossis.遗憾的是，以上种类只是导致中等污泥负荷活性污泥膨胀的丝状菌。在低负荷系统中，以上丝状菌一般不会成为优势种类。尤其在脱氮除磷系统中，厌氧区和缺氧区本身就具有代谢选择功能，使以上种类失去了繁殖的可能。
在丹麦、瑞典、荷兰、德国、法国、意大利、英国、南非和澳大利亚等国家几千座处理厂进行的调查表明：生物脱氮除磷活性污泥系统更容易产生丝状菌污泥膨胀。常见的丝状菌为：M.Parvicella；0092；Nocadiaspp.；0675；1851；0041.其中，M. Parvicella是导致污泥膨胀的最主要种类。Nocadiaspp.是导致生物泡沫的主要种类。M. Parvicella也常导致泡沫，其产生的泡沫比Nocadia产生的泡沫更加粘稠，常称之为生物浮渣。M. Parvicella产生的污泥膨胀及浮渣出现在较冷的季节，有时能从秋末持续到初春。而Nocadiaspp.产生的泡沫常出现在夏季。污泥膨胀和生物浮渣及泡沫问题会严重干扰处理厂的运行控制和维护管理。污泥膨胀会使整个工艺状态偏离控制要求，严重时则造成污泥流失，导致运行失败。
生物泡沫对运行的影响有时会达到难以想象的程度。澳大利亚某处理厂由M.Parvicella导致的生物浮渣，最厚达到1.5m.瑞典斯德歌尔摩的Hilm Merfjarden处理厂自1994年以来一直存在着严重的生物泡沫。该厂的泡沫曾随排泥进入消化池，然后自沼气管道进入了沼气锅炉。美国某处理厂曾出现大量浮渣堵塞了消化池液面至池盖之间的空间，使初沉出水无法流入曝气池。美国另一处理厂生物浮渣严重时，核算发现曝气池内45%的MLSS（活性污泥中悬浮固体含量）转移到了浮渣中。理论上不能证明生物选择器能控制M.Parvicella产生的膨胀和浮渣，以及Nocadiaspp.产生的泡沫。实践中也基本没有成功的经验。许多污水厂曾尝试加氯杀灭M.Parvicella，但收效不大。因其菌丝有相当部分深藏在絮体内部。虽然世界各地进行了大量的研究和实践，目前仍没有找到控制M.Parvicella的对策。
对该种丝状菌初步进行的一些纯培养研究发现：厌氧、缺氧、好氧交替循环的环境，尤其适合该种丝状菌大量繁殖。因此，为脱氮除磷设置的工艺状态，恰恰为M.Parvicella的大量繁殖创造了条件。或许，M.Parvicella是留待下世纪解决的一个课题。
3 活性污泥工艺的发展趋势
通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。笔者认为该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
3.1 膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：
①不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化；
②曝气池的污泥浓度将大大提高（MLSS可以大于20000mg/l）从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；
③在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；
④污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，但这些问题正逐步得到解决。实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本Hiroshiwa市的Higashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。
3.2 分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养。目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位，以进一步准确了解其特性。
分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上用基因技术培育具有有效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。（考试大二级建造师编辑整理）
