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關於汙泥膨脹機理的詳解！
來源：抖阴app成人（shèng）環保 發布時間（jiān）：2020-10-15
汙泥膨脹指汙泥結構極度鬆散（sàn），體積增大、上（shàng）浮，難於沉（chén）降分離影響出水水質的現象。基本上各（gè）種類（lèi）型的活性汙泥工藝都會發生汙泥膨脹，而且一旦發生難以控製，通常都需要很長的時間來調整（zhěng）。汙泥膨脹的發（fā）生率是相當高的，在歐洲近百（bǎi）分之五十（shí）的城（chéng）市汙（wū）水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發生率（lǜ）也（yě）非常（cháng）高。針對汙泥膨脹，各方（fāng）麵的理論很多，但並不完全一致，甚至（zhì）有很多相互矛盾，這給水處理工作者（zhě）造成很大的麻（má）煩。
1、汙泥膨脹特（tè）點
汙泥（ní）結構鬆散，質（zhì）量變輕，沉澱壓縮性能差；SV值增大，有時達到百分之九十，SVI達到300以上;大（dà）量汙泥流失，出水渾濁;二次沉澱難以固液分離（lí），回流汙泥濃度低，有時（shí）還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工（gōng）作。
汙泥膨脹是生化處理係統較（jiào）為嚴重的異常現象之一，它（tā）直接影響出水水質（zhì），並危害整個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高（gāo）的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年（nián）都會有不同程（chéng）度的汙泥膨脹（zhàng）發生，在中國的發生率也（yě）非常高（gāo）。基本上目前各種類型（xíng）的活性汙（wū）泥工藝都會發生（shēng）汙泥膨脹。汙泥膨脹不但（dàn）發生率高，發生普遍，而且一旦發生難以控製，通常都需（xū）要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵（miàn）的理論很多，但（dàn）並不完全一致，甚至有（yǒu）很多相互矛盾（dùn），這給水處理工作者造成很大的麻煩（fán）。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀菌膨（péng）脹
非絲狀菌膨脹主要發生在廢（fèi）水水溫較低而汙泥負荷太（tài）高的時候，此時細菌（jun1）吸附了大量有機（jī）物，來不及代謝，在（zài）胞外（wài）積貯大量高粘性的多糖物質，使得表麵附著物大量增加，很難沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時，也有可產（chǎn）生膨脹現象（xiàng）。因為若缺氮，微生物便於工作不（bú）能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被（bèi）轉（zhuǎn）化（huà）為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物（wù），易（yì）形成結合水，從而影響汙（wū）泥的沉（chén）降性能，產生高（gāo）粘性（xìng）的汙泥膨脹。非絲狀菌（jun1）汙泥膨脹發生時其生化處理效能仍較高，出水也還比（bǐ）較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲（sī）狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲（sī）狀菌膨脹
絲狀（zhuàng）菌膨脹在（zài）日常實際工作中較為常見，成因也十分複雜（zá）。影響絲狀菌汙泥膨脹的（de）因素有很多，*先應該認識（shí）到（dào）的是活性汙泥是一個混合（hé）培養係統，其中至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲狀菌。而（ér）絲狀菌在與活性膠團係（xì）統共生的關係中是不可缺少的一類重要微生物。它的存（cún）在對淨化汙水起著很好的作用。它對保持汙泥的絮體結構，保持生化處理的淨化效率，及在沉澱中起著對（duì）懸浮物的過濾作用等都（dōu）有很重要的意義。事（shì）實也證明在（zài）絲狀菌與菌膠團細（xì）菌平衡時是不會產生汙泥膨脹（zhàng），隻有當絲狀菌生長超過菌膠團細菌時，才會（huì）出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理論
1、A/V假說
當混合液中基（jī）質收（shōu）到限製或控製時，由於比表麵積大的絲狀菌獲取基（jī）質（zhì）的能力（lì）要強於菌膠（jiāo）團，因而（ér）菌膠團受到抑製，絲狀菌大量繁殖；
2、動力選擇性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微（wēi）生物具有不同的（de）*大比生長速（sù）率和飽（bǎo）和常數，分析（xī）絲狀菌與菌膠團的競爭情況；
3、饑餓假（jiǎ）說
將活性汙泥中微生物分為三類，*類是菌膠團（tuán）細（xì）菌，第（dì）二類是具有高基質親和力（lì）但生長（zhǎng）緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長絲狀菌；
4、存儲選（xuǎn）擇理論
在底物風度的（de）狀態（tài）下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質在底（dǐ）物匱乏時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一（yī）些絲狀菌也具有底物貯存能力（lì），底物貯存能力不能完全用來（lái）解釋汙（wū）泥膨脹（zhàng）機理；
5、氮氧化（huà）氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥（ní）膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存（cún）在亞硝酸（suān）氮，那中間產物NO、N2O就會（huì）抑製菌膠團的好氧細胞色素（sù），進而抑製其好氧情況下的基質利（lì）用，相反一些絲狀（zhuàng）菌隻能（néng）將硝酸氮（dàn）還原為亞硝酸氮，因此不會在反（fǎn）硝化條件下胞內積累（lèi）NO和N2O，絲狀菌就不會在好（hǎo）氧段被抑製，因而更具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱性能良好的汙泥粒徑分布較廣，且以球菌為（wéi）主，膨脹汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較（jiào）為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的（de）影響因素
1、溫度
低溫有利（lì）於絲（sī）狀菌生長，Daigger等人（rén）發（fā）現10℃容易（yì）導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙水溫度提高到（dào）22℃則不容易（yì）產生（shēng）汙泥膨脹現（xiàn）象；
2、pH
活性汙泥微生物適宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性（xìng）減（jiǎn）弱，生長受（shòu）到抑製，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯（xiǎn）變差並（bìng）發生汙泥膨脹（zhàng）。pH值低於4.5時，真菌完全占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙泥膨脹的（de）主要原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生長受抑製（zhì），而絲狀菌因具有巨大的比表麵積，更易獲得溶解（jiě）氧進（jìn）行生長繁殖，在競爭中處於優（yōu）勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠團高的（de）比生長速率，這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營養物質限製引（yǐn）起的（de）汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限製，任何負荷下都會發生（shēng）汙泥膨脹。汙（wū）水處理中DO控製在2左右，太高（gāo）太低都容易（yì）引起汙泥（ní）膨脹。
4、F/M
低負荷情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較（jiào）強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。低F/M經常出現（xiàn）在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩（sà）爾氧化（huà）溝)、沿程分散進水曝氣（qì）池中；低負荷容（róng）易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引發汙泥粘性膨（péng）脹。負荷分布不均，好氧區一直處於低負荷運行狀態易造成絲狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內汙泥負荷參數的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將（jiāng）汙水通過好氧選擇器進入膜（mó）生物反應器（qì），將F/M調（diào）整到0.4kg/kgd，有（yǒu）效的控製了汙泥膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷（lín）作用，有效解決了汙泥膨脹。
高有機負荷下，反應器內底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更（gèng）強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅（xùn）速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長（zhǎng），但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條（tiáo）件下增殖受到（dào）抑製，而絲狀菌由於（yú）其具有更大的比（bǐ）表麵積，即使在低溶（róng）氧（yǎng）的條（tiáo）件下也能獲得（dé）氧，其增殖速率（lǜ）明顯高（gāo）於菌膠團，發生高負（fù）荷低DO下的汙泥（ní）膨脹；低負荷（hé）下由於（yú）長時間缺少足夠（gòu）的營養物質，菌膠團生長（zhǎng）受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其菌絲會從菌膠（jiāo）團中伸展出來以（yǐ）增（zēng）加其攝取營養的表麵積。
由於研究者（zhě）的研究（jiū）背景和研究條件不盡相同，研究結果也很不一致尤其是關於（yú）有機負荷與（yǔ）汙泥膨脹關（guān）係的（de）說法（fǎ）也比較混亂。高低有（yǒu）機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和（hé）Eckenfeilder等人發（fā）現高低負荷下都可能發生汙泥膨脹，Palm等人認為根據負荷（hé）不同，在任（rèn）何DO濃度條件（jiàn）下都可能（néng）發生（shēng）膨脹，Chudoba等（děng）人認為即使對於推流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的濃度梯度，但（dàn）在高負荷下也會發生（shēng）汙泥膨脹。
5、N、P營養物質
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物的適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引（yǐn）發絲狀菌與非絲狀（zhuàng）菌膨脹，絲（sī）狀菌膨（péng）脹：有研究發現（xiàn）在缺（quē）N的情況下，由於（yú）絲狀菌具有（yǒu）巨大的比表麵積，低Ks，其對N、P等營（yíng）養物質有（yǒu）較強的親和力，優先利用營（yíng）養物質，造成競爭優勢；非絲狀（zhuàng）菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未（wèi）能有充分的N完成代謝，於是把有機（jī）物以高親水（shuǐ）性的多糖胞外聚（jù）合物(EPS)的形式貯（zhù）存在胞外。因此要降低（dī）進水C/N比。
6、微量元素
完全混合活（huó）性汙（wū）泥法會助長絲（sī）狀菌的過量生（shēng）長，這可用（yòng）痕量金屬缺乏症（zhèng）理論分（fèn）析。由（yóu）於絲狀菌具有比菌膠團更大（dà）的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時比後者具有更大（dà）的對痕量金屬的吸附能力，從而（ér）抑製了菌（jun1）膠團的（de）生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入汙水廠（chǎng）時（shí），活性汙泥中（zhōng）的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的（de）研究中（zhōng）發現，菌膠團吸收（shōu）汙水中的有毒物質後，粘性物質（zhì）分泌減少（shǎo），生理活動出現異常，可（kě）能引起汙泥膨脹。
1、汙泥膨脹特（tè）點
汙泥（ní）結構鬆散，質（zhì）量變輕，沉澱壓縮性能差；SV值增大，有時達到百分之九十，SVI達到300以上;大（dà）量汙泥流失，出水渾濁;二次沉澱難以固液分離（lí），回流汙泥濃度低，有時（shí）還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工（gōng）作。
汙泥膨脹是生化處理係統較（jiào）為嚴重的異常現象之一，它（tā）直接影響出水水質（zhì），並危害整個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高（gāo）的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年（nián）都會有不同程（chéng）度的汙泥膨脹（zhàng）發生，在中國的發生率也（yě）非常高（gāo）。基本上目前各種類型（xíng）的活性汙（wū）泥工藝都會發生（shēng）汙泥膨脹。汙泥膨脹不但（dàn）發生率高，發生普遍，而且一旦發生難以控製，通常都需（xū）要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵（miàn）的理論很多，但（dàn）並不完全一致，甚至有（yǒu）很多相互矛盾（dùn），這給水處理工作者造成很大的麻煩（fán）。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀菌膨（péng）脹
非絲狀菌膨脹主要發生在廢（fèi）水水溫較低而汙泥負荷太（tài）高的時候，此時細菌（jun1）吸附了大量有機（jī）物，來不及代謝，在（zài）胞外（wài）積貯大量高粘性的多糖物質，使得表麵附著物大量增加，很難沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時，也有可產（chǎn）生膨脹現象（xiàng）。因為若缺氮，微生物便於工作不（bú）能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被（bèi）轉（zhuǎn）化（huà）為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物（wù），易（yì）形成結合水，從而影響汙（wū）泥的沉（chén）降性能，產生高（gāo）粘性（xìng）的汙泥膨脹。非絲狀菌（jun1）汙泥膨脹發生時其生化處理效能仍較高，出水也還比（bǐ）較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲（sī）狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲（sī）狀菌膨脹
絲狀（zhuàng）菌膨脹在（zài）日常實際工作中較為常見，成因也十分複雜（zá）。影響絲狀菌汙泥膨脹的（de）因素有很多，*先應該認識（shí）到（dào）的是活性汙泥是一個混合（hé）培養係統，其中至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲狀菌。而（ér）絲狀菌在與活性膠團係（xì）統共生的關係中是不可缺少的一類重要微生物。它的存（cún）在對淨化汙水起著很好的作用。它對保持汙泥的絮體結構，保持生化處理的淨化效率，及在沉澱中起著對（duì）懸浮物的過濾作用等都（dōu）有很重要的意義。事（shì）實也證明在（zài）絲狀菌與菌膠團細（xì）菌平衡時是不會產生汙泥膨脹（zhàng），隻有當絲狀菌生長超過菌膠團細菌時，才會（huì）出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理論
1、A/V假說
當混合液中基（jī）質收（shōu）到限製或控製時，由於比表麵積大的絲狀菌獲取基（jī）質（zhì）的能力（lì）要強於菌膠（jiāo）團，因而（ér）菌膠團受到抑製，絲狀菌大量繁殖；
2、動力選擇性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微（wēi）生物具有不同的（de）*大比生長速（sù）率和飽（bǎo）和常數，分析（xī）絲狀菌與菌膠團的競爭情況；
3、饑餓假（jiǎ）說
將活性汙泥中微生物分為三類，*類是菌膠團（tuán）細（xì）菌，第（dì）二類是具有高基質親和力（lì）但生長（zhǎng）緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高親和力、對饑餓高度敏感的快速生長絲狀菌；
4、存儲選（xuǎn）擇理論
在底物風度的（de）狀態（tài）下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質在底（dǐ）物匱乏時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一（yī）些絲狀菌也具有底物貯存能力（lì），底物貯存能力不能完全用來（lái）解釋汙（wū）泥膨脹（zhàng）機理；
5、氮氧化（huà）氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥（ní）膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存（cún）在亞硝酸（suān）氮，那中間產物NO、N2O就會（huì）抑製菌膠團的好氧細胞色素（sù），進而抑製其好氧情況下的基質利（lì）用，相反一些絲狀（zhuàng）菌隻能（néng）將硝酸氮（dàn）還原為亞硝酸氮，因此不會在反（fǎn）硝化條件下胞內積累（lèi）NO和N2O，絲狀菌就不會在好（hǎo）氧段被抑製，因而更具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱性能良好的汙泥粒徑分布較廣，且以球菌為（wéi）主，膨脹汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較（jiào）為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的（de）影響因素
1、溫度
低溫有利（lì）於絲（sī）狀菌生長，Daigger等人（rén）發（fā）現10℃容易（yì）導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙水溫度提高到（dào）22℃則不容易（yì）產生（shēng）汙泥膨脹現（xiàn）象；
2、pH
活性汙泥微生物適宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性（xìng）減（jiǎn）弱，生長受（shòu）到抑製，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯（xiǎn）變差並（bìng）發生汙泥膨脹（zhàng）。pH值低於4.5時，真菌完全占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙泥膨脹的（de）主要原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生長受抑製（zhì），而絲狀菌因具有巨大的比表麵積，更易獲得溶解（jiě）氧進（jìn）行生長繁殖，在競爭中處於優（yōu）勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠團高的（de）比生長速率，這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營養物質限製引（yǐn）起的（de）汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限製，任何負荷下都會發生（shēng）汙泥膨脹。汙（wū）水處理中DO控製在2左右，太高（gāo）太低都容易（yì）引起汙泥（ní）膨脹。
4、F/M
低負荷情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較（jiào）強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。低F/M經常出現（xiàn）在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩（sà）爾氧化（huà）溝)、沿程分散進水曝氣（qì）池中；低負荷容（róng）易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引發汙泥粘性膨（péng）脹。負荷分布不均，好氧區一直處於低負荷運行狀態易造成絲狀菌大量增殖。Li等人對膜生物反應器內汙泥負荷參數的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將（jiāng）汙水通過好氧選擇器進入膜（mó）生物反應器（qì），將F/M調（diào）整到0.4kg/kgd，有（yǒu）效的控製了汙泥膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷（lín）作用，有效解決了汙泥膨脹。
高有機負荷下，反應器內底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更（gèng）強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅（xùn）速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長（zhǎng），但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條（tiáo）件下增殖受到（dào）抑製，而絲狀菌由於（yú）其具有更大的比（bǐ）表麵積，即使在低溶（róng）氧（yǎng）的條（tiáo）件下也能獲得（dé）氧，其增殖速率（lǜ）明顯高（gāo）於菌膠團，發生高負（fù）荷低DO下的汙泥（ní）膨脹；低負荷（hé）下由於（yú）長時間缺少足夠（gòu）的營養物質，菌膠團生長（zhǎng）受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其菌絲會從菌膠（jiāo）團中伸展出來以（yǐ）增（zēng）加其攝取營養的表麵積。
由於研究者（zhě）的研究（jiū）背景和研究條件不盡相同，研究結果也很不一致尤其是關於（yú）有機負荷與（yǔ）汙泥膨脹關（guān）係的（de）說法（fǎ）也比較混亂。高低有（yǒu）機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和（hé）Eckenfeilder等人發（fā）現高低負荷下都可能發生汙泥膨脹，Palm等人認為根據負荷（hé）不同，在任（rèn）何DO濃度條件（jiàn）下都可能（néng）發生（shēng）膨脹，Chudoba等（děng）人認為即使對於推流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的濃度梯度，但（dàn）在高負荷下也會發生（shēng）汙泥膨脹。
5、N、P營養物質
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物的適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引（yǐn）發絲狀菌與非絲狀（zhuàng）菌膨脹，絲（sī）狀菌膨（péng）脹：有研究發現（xiàn）在缺（quē）N的情況下，由於（yú）絲狀菌具有（yǒu）巨大的比表麵積，低Ks，其對N、P等營（yíng）養物質有（yǒu）較強的親和力，優先利用營（yíng）養物質，造成競爭優勢；非絲狀（zhuàng）菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未（wèi）能有充分的N完成代謝，於是把有機（jī）物以高親水（shuǐ）性的多糖胞外聚（jù）合物(EPS)的形式貯（zhù）存在胞外。因此要降低（dī）進水C/N比。
6、微量元素
完全混合活（huó）性汙（wū）泥法會助長絲（sī）狀菌的過量生（shēng）長，這可用（yòng）痕量金屬缺乏症（zhèng）理論分（fèn）析。由（yóu）於絲狀菌具有比菌膠團更大（dà）的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時比後者具有更大（dà）的對痕量金屬的吸附能力，從而（ér）抑製了菌（jun1）膠團的（de）生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入汙水廠（chǎng）時（shí），活性汙泥中（zhōng）的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的（de）研究中（zhōng）發現，菌膠團吸收（shōu）汙水中的有毒物質後，粘性物質（zhì）分泌減少（shǎo），生理活動出現異常，可（kě）能引起汙泥膨脹。
