張聖雄

中技社綠色技術發展中心

工程師

一、簡介

產業界於致力提升產品價值，増加全球競爭力之同時，對產業之永續發展工作亦能持續進行；部分廠商更為了符合ISO 14001驗證系統對環保工作持續改善之精神，對因生產造成之污染願意投入必要之人力及物力，以做好污染防治工作。

在產業界有心經營下，目前國內環保工作已達到相當之水準。惟廢水處理系統因工業廢水特性之影響，於生物處理上仍有技術無法徹底克服之處，如泡沫過量、活性污泥膨化等。產業界於廢水處理上遭遇活性污泥膨化現象（sludge bulking）時，常採用各式應變措施進行控制，但因引起異常狀況之原因甚多，常無法有效控制，導致處理水質持續惡化，直至部分應變措施奏效後處理水質才逐漸恢復。部分產業因廢水特性之故，處理系統常間隔一段時間即會發生污泥膨化現象，造成現場操作人員之困擾。

圖 1 顯微鏡下之污泥膨化現象

何謂活性污泥膨化現象？一般係指在曝氣池中之活性污泥因沉降性及壓縮性不佳，致沉澱池中污泥沉降緩慢或完全不沉降。在此情況下，污泥之30分鐘沉降指數（SV₃₀）逐漸昇高，沉澱池中污泥毯迅速堆積升高導致部分污泥溢流，如圖1、2、3所示，使放流水中含有大量之懸浮物體，常導致放流水不符合排放標準。

污泥膨化現象通常包含污泥鬆化及絲狀菌過度生長兩種情況。污泥鬆化之特徵為SV₃₀介於700~950ml/L，但幾小時後SV₃₀常降為400~600 ml/L，膠羽鬆散且絲狀菌不多 (絲狀菌分類為0~1)、污泥不易從沉澱池溢出，嚴重時添加混凝劑控制即可。而絲狀菌過度生長之原因與控制措施則相對較為複雜，因此本文將針對廢水處理過程中絲狀菌過度生長導致之污泥膨化現象的相關處置進行討論。

圖 2 污泥發生膨化之SV₃₀情況

圖 3 膨化時沉澱池之污泥毯慢慢升高

二、活性污泥膨化之處置對策

一般而言，絲狀菌之比增殖速率較細菌為低，不易形成優勢菌種。但在環境突遭變異時，因絲狀菌之比表面積較大，於惡劣環境中比細菌能爭取較多資源，才會形成優勢菌種。故活性污泥膨化之原因大致上有：菌種變異、有機負荷及食微比不當、營養劑不足、負荷突變及曝氣流型不良等因素。

對於活性污泥膨化之處置對策，基本上可分為緊急、平時及常久性等三種，以下分別說明之：

(一)緊急之處置對策

1.添加化學氧化劑

以添加氯（Cl₂）或過氧化氫（H₂O₂）等氧化劑，直接抑制污泥中絲狀菌之生長，為目前工廠遭遇該問題時最直接有效之處置；所需加氯量經驗值為0.1至10公斤次氯酸鈉之量加入於1,000公斤之迴流污泥中，可得理想之效果。此外，亦有以10~20 mg/L次氯酸鈉之劑量投入曝氣池中，使其濃度於曝氣池中維持在5~10 mg/L間。添加化學氧化劑除會抑制絲狀菌外，亦對其他細菌或原生動物皆有抑制性，故加藥初期放流水質會明顯變差。然全面抑制後因絲狀菌為優勢菌種，受創會較大，待系統恢復操作，微生物群即會建立新族群，絲狀菌將不一定會是優勢菌種（視當初優勢條件是否存在）。

2.添加混凝（助凝）劑

加入混凝（助凝）劑於曝氣池與沉澱池間，可以改善污泥在沉澱池之沉降性。這種方法因加入混凝（助凝）劑量不易控制，且未能根本消除絲狀菌生長之原因，故僅具短期治標效果。

3.增大污泥迴流（及廢棄）量

增大污泥迴流（及廢棄）量之主要功能為減少污泥於沉澱池中堆積或溢出，一方面可以達到減低沉澱池之污泥毯界面，另一方面可以排除部分之絲狀菌，但是對抑制絲狀菌之生長或膨化現象並未能有效克服。

(二)平時之處置對策

1.供給必須之營養劑

活性污泥對營養鹽之需求以BOD：N：P：Fe而言，一般估算其比值為 100：5：1：0.5，另需其他K、Ca、Mg等微量營養鹽。污泥膨化原因經判斷若係因營養劑不足而引起，則必須加入適當（量）之營養劑，以改善微生物之生長。

2.調節供給氧氣量

由於絲狀菌具有在低溶氧時易大量生長之特性，採用表面曝氣機系統者因池底部（或邊緣）常有污泥堆積，致局部地方溶氧不足，該局部地方絲狀菌極易為優勢菌種，若遇適當時機即有可能造成污泥膨化現象。因此，減少污泥沉積之機會與調節系統之供氧量為可行之處理方法之一。若純以有效溶氧觀點而言，曝氣池之「最低」溶氧量維持在0.5 mg/L即可。但因污泥在沉澱池仍需呼吸消耗氧量，故曝氣池出口處之溶氧宜維持在1.5 mg/L左右。

3.調整系統之食微比

就活性污泥系統之控制及負荷而言，較適當之改善方法為檢討及調整系統之食微比。可行之方法為擴大調勻單元之容量以控制處理廢水之污染量，並藉迴流污泥量適當調整曝氣池中懸浮性固體物（MLSS）之濃度。若系統負荷量增加，相對的也必須增加曝氣供氧量。若系統處理容量不足，則必須增建處理設備以平均系統之有機負荷。

(三)常久性之處置對策

1.曝氣池採用栓塞流型

曝氣池之池體設計有兩種型式，即完全混合式及栓塞流式。前者係使進流廢水與曝氣池中混合液完全攪拌混合，後者係較狹長式之流型。栓塞流型之廢水多做徑向之混合。此種流型初期基質濃度較高，而後基質濃度逐漸被消耗，池體頭尾之有機負荷差異大。因基質濃度遞減因素，較不易有優勢菌種產生，絲狀菌過度生長機會將較小。

2.在系統中加入缺氧段

運用大多數之絲狀菌屬絕對好氧性菌之特性，於生物處理系統中加入缺氧段，應可有效抑制絲狀菌之生長。在曝氣系統中加入缺氧段的方式一般常應用於有硝化設計之廢水處理廠以加強除氮作用。若將此缺氧段改設於曝氣池之入口處，使進流廢水及迴流污泥在此區域內，且以機械設備攪拌混合，經觀察可以使污泥膨化現象降低且改善處理水水質。實際執行時只需在曝氣池入口處以隔板作成密閉空間（需必要之機械攪拌）造成部分區域產生缺氧狀況即可。目前有部分工廠採用A/O處理系統，即屬此種方式。

1.廢水處理廠發生污泥膨化現象時，如能立即判定絲狀微菌種類，對防治工作上有絕對幫助。然絲狀菌之鑑別工作，非專業人士將無法勝任。據筆者了解，工研院環安衛中心、成功大學環工所及生物技術開發中心皆擁有偵測探針之設備，且曾完成鑑定相關菌種。業界若需進行絲狀菌體鑑定工作，可逕洽諮詢作為參考。

2.廢水處理廠於遭逢絲狀菌膨化困擾時，若發現屬污泥膨化初期，建議應以系統之調整因應之。若以系統之調整無法克制污泥膨化現象，則需進行添加化學氧化劑以破壞絲狀菌之優勢，然系統之調整仍為破壞菌種優勢後，微生物群恢復原狀之必要條件。另因污泥膨化現象如於早期發現，將較易於採取必要措施，建議現場操作人員，應每日進行污泥顯微鏡觀察工作；如未有顯微鏡設備，至少每日須作SV₃₀沉降試驗，以利及早防範。

3.廢水處理廠如決定添加化學氧化劑以抑制絲狀菌生長，其防治理論在於絲狀菌已為優勢菌種，若不破壞此優勢，將無法恢復正常微生物相。但此舉亦會抑制細菌及原生動物，且因菌絲斷裂、原生動物死亡及膠羽破碎，導致處理效率會隨之降低，處理水質會明顯惡化；此為暫時現象，於停止添加後，各微生物將慢慢恢復，配合系統作適當調整修正，則於該新環境中原微生物相將逐漸恢復。不過因各廠污泥膨化現象程度不一，所需之化學氧化劑添加量不同，恢復期亦不同；故執行時宜由少量逐步添加，添加期間亦須以沉降實驗及顯微鏡觀察作為添加效果之確認工作。尤其處置過程需詳實紀錄，以作為污泥再次膨化時之參考對策。

4.配合系統之調整及添加化學氧化劑，基本上已可有效防治污泥膨化現象；但對於因廢水特性因素使然，常會發生污泥膨化現象之工廠，建議應規劃較永久性之處置對策，如設置Plug flow、A/O等處理方式。國內已有相當多之實績，如中壢工業區污水處理廠運用Plug flow法，而中華紙漿、萬有紙廠、正隆大園廠、正隆新竹廠、內湖污水處理廠及內埔工業區污水處理廠等皆使用A/O處理系統。經筆者查詢統計，如採用A/O處理方式，厭氣槽水力停留時間約1小時，確能有效克制絲狀微生物，處理成效良好。

四、中小型工廠如何做好廢水處理

1.中小型工廠於廢水處理上，最常欠缺經費與人才，然人才常為廢水處理優劣之關鍵；依水污染防治法規定，排放廢水量達一定規模之工廠，其廢水處理廠現場操作人員需具備廢水處理專責人員證照。對照現今工廠之廢水處理設備大多有生物處理單元，受廢水性質影響明顯，於異常狀況發生時，受過專業訓練者較能採取適當之處置。

2.工廠平時即需了解及蒐集廢水處理相關資訊。資訊來源可參考經濟部工業局推動之「污染防治輔導體系」。

該體系有關廢水處理技術：

可洽環保技術輔導計畫（網址：http://proj.moeaidb.gov.tw/eta/）；

有關污泥處理技術：

可洽工業廢棄物共同清除處理計畫（網址：http://proj.moeaidb.gov.tw/iwcta/）

及資源化工業輔導與推廣計畫（網址：http://proj.moeaidb.gov.tw/riw/）；

有關環保處理設備：

可洽環保產業計畫（網址：http://proj.moeaidb.gov.tw/environet/）。

工廠可視需求參與相關之教育訓練及索取技術手冊，另定期刊物及

電子e報亦是服務範疇，而大多數之服務皆為免費性質。