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關於汙泥膨脹機理的詳解！
來源：抖阴app成人環保 發布時間：2020-10-15
汙泥膨脹指汙泥結構極度鬆散（sàn），體積增（zēng）大、上浮，難於沉降分離影響出水水質的現象。基本上各種類型的活性汙泥工藝都會發生汙（wū）泥膨脹，而且一旦發生難以控製，通常都（dōu）需要很長的時間來調整。汙泥膨脹的發生率是相（xiàng）當高的，在歐洲近百分之五十的（de）城市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發生率也非常高。針（zhēn）對汙泥膨（péng）脹，各方麵的理論（lùn）很（hěn）多，但並不完全一致，甚至（zhì）有很多相互（hù）矛盾，這給水處（chù）理工作者造成很大的麻煩。
1、汙泥膨脹特點
汙泥結構鬆散，質量（liàng）變（biàn）輕，沉澱壓縮性能差（chà）；SV值增大，有時達到百分之九十（shí），SVI達到（dào）300以上（shàng）;大量（liàng）汙泥流（liú）失，出水渾濁;二次沉澱難以固液（yè）分離，回流汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工作。
汙泥膨脹是生化處理係統較為嚴重的異（yì）常現象之一，它直（zhí）接影響出水水質，並危害整（zhěng）個生化係統的（de）運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在（zài）歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發（fā）生率也非常高。基本上目前各種類型的活性汙泥工藝都會發生汙泥膨脹（zhàng）。汙泥膨脹不但發生率高，發生普遍，而且一旦發生（shēng）難以控製，通常都需要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵的理論很（hěn）多，但並不完全（quán）一致（zhì），甚至（zhì）有很（hěn）多相互矛盾，這給（gěi）水處理工作者造成很大的麻煩。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨脹主要發生在廢水水溫較低而汙泥（ní）負荷太高（gāo）的時候，此（cǐ）時細菌吸（xī）附了大量有機物，來不及代謝，在胞外積貯大量高粘性（xìng）的多糖物（wù）質，使得表（biǎo）麵附著物大量增加，很難沉澱（diàn）壓縮。而當氮嚴重缺（quē）乏時，也（yě）有（yǒu）可產生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便於工作不（bú）能充分利用碳源合成（chéng）細（xì）胞物質，過量的碳源將被轉化為多糖類胞（bāo）外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響（xiǎng）汙泥的（de）沉降性能，產生高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹（zhàng）發生時其生化處理（lǐ）效能仍較高，出水也還比較（jiào）清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀（zhuàng）菌膨脹（zhàng）發生情（qíng）況（kuàng）較少，且危害並不（bú）十分嚴重（chóng）。
2、非絲狀（zhuàng）菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實際工作中較為（wéi）常見，成因也（yě）十分複雜。影響絲狀菌汙泥膨脹的因素有很多，*先應該認識到的是活性（xìng）汙泥是一個混合培養係統，其中（zhōng）至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲（sī）狀菌。而絲狀菌在與活性（xìng）膠團係統共生（shēng）的關係中是不（bú）可缺少的一類重要（yào）微生物。它的存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（lǐ）的淨化效率，及在沉澱中起著對懸浮物（wù）的過濾作用等都有很重要的意義。事實也證明在絲狀菌與（yǔ）菌膠團細菌平衡時是不會產生汙泥膨脹，隻有當絲狀菌生（shēng）長超過菌膠團細菌時，才會出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨（péng）脹幾種理論
1、A/V假說
當混（hún）合液中基質收到限製或控製時，由於比表麵積大的絲狀菌獲取基質的能力（lì）要強於菌（jun1）膠團（tuán），因而菌膠團受到抑製，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（wù）具有不同的*大比生長速率和（hé）飽和常數，分析絲狀（zhuàng）菌與菌膠團的競爭情（qíng）況；
3、饑餓假說
將活性汙泥中（zhōng）微生（shēng）物分（fèn）為三類，*類是（shì）菌（jun1）膠團細菌，第二類（lèi）是具有高基質親和力但生長緩（huǎn）慢的耐饑餓絲狀菌，第（dì）三類是（shì）對溶解氧有高親和力、對饑餓高（gāo）度敏感的快速生長（zhǎng）絲狀菌；
4、存儲選擇理（lǐ）論
在底物風度（dù）的狀態下，非絲狀菌具有（yǒu）貯存（cún）底物的能力，而被貯存物質在底物匱乏時能（néng）夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲（sī）狀菌也具有底物貯（zhù）存能力，底物貯存（cún）能力不能（néng）完全用來解釋汙泥膨脹機理；
5、氮氧化氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮（dàn）除（chú）磷工藝的汙泥（ní）膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮（dàn），那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細（xì）胞色素，進而抑製其（qí）好氧情況下的基（jī）質利用，相反一些絲狀菌隻能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此（cǐ）不會在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑製（zhì），因而更具競爭優勢。亞硝（xiāo）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（qiě）以球菌為主（zhǔ），膨脹汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較（jiào）為細碎。
4、汙泥膨脹的影響因素
1、溫度
低溫有利於絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容易導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙水溫度提高到22℃則不容易產生汙泥膨（péng）脹現象；
2、pH
活性汙泥微生物適（shì）宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑製，但絲狀菌能大（dà）量（liàng）繁殖，取代菌膠團（tuán）成為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯（xiǎn）變差並發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時，真菌完全占優（yōu）勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生（shēng）長受抑製，而絲狀菌因（yīn）具（jù）有巨大的比表（biǎo）麵積，更易獲得（dé）溶解氧進行生（shēng）長繁殖，在競爭中處於優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基（jī）質（zhì）濃度下，具有比菌膠團（tuán）高的比（bǐ）生長速率，這可（kě）以解釋基質限製（zhì）、溶解氧（yǎng）限製和（hé）營養（yǎng）物質限製引（yǐn）起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限製，任何負荷下都會發生汙泥膨脹。汙水處理中DO控製在2左右，太高太低都容易引起汙泥膨脹。
4、F/M
低（dī）負荷情況下，由於絲狀菌具（jù）有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源（yuán），造（zào）成（chéng）競爭優勢。低F/M經常出現在（zài）完全（quán）混合式曝氣（qì）池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝（gōu）)、沿程分散進水曝氣池中；低（dī）負荷容（róng）易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷（hé）容易引發汙泥粘性膨脹。負荷分（fèn）布不均，好氧區一直處於低負荷運行狀態易造成絲（sī）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（jiū）表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹（zhàng）；Pan和（hé）Su等人（rén）將汙水通過好氧選擇器進（jìn）入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控（kòng）製了汙泥膨脹；而（ér）Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除（chú）磷作用，有效解決了汙泥膨脹。
高有機負荷下，反應器內底（dǐ）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（néng）力，能夠充分利（lì）用高濃度的（de）底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果（guǒ）DO濃（nóng）度不（bú）夠，在（zài）0.5mg/L以（yǐ）下，菌膠團在低溶氧的條件（jiàn）下增殖受到抑製，而絲狀菌由於其具有更大（dà）的比表麵積，即使在低（dī）溶氧的條（tiáo）件下也能獲得氧，其增殖速率明顯高於菌膠團，發生高負荷低DO下的汙泥膨脹；低（dī）負荷下由於長時間缺少足夠（gòu）的營養（yǎng）物質，菌膠團生（shēng）長受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其（qí）菌絲會從菌膠團中伸展（zhǎn）出來以增加其攝（shè）取營養的表麵積。
由於研究者的研究背景和研究（jiū）條件不盡相同，研究結果（guǒ）也（yě）很不一致尤其是關於有機（jī）負（fù）荷與汙泥膨脹關係（xì）的說法也比較混亂。高低有機負荷（hé）都可能引起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高低負荷下都（dōu）可能（néng）發生汙（wū）泥膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發生膨脹，Chudoba等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（yě）會發生汙泥膨脹（zhàng）。
5、N、P營養（yǎng）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，會引發絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發現在（zài）缺N的（de）情況下，由於絲狀菌（jun1）具有巨大（dà）的（de）比（bǐ）表麵（miàn）積，低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親（qīn）和力，優先利用（yòng）營養物質，造成競爭優勢；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團（tuán）未能有（yǒu）充分的N完成代謝，於是把有機物以（yǐ）高親水性的多糖胞外聚合物(EPS)的（de）形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性汙泥法會助長絲狀菌的過量生長，這可（kě）用痕量金屬缺乏（fá）症理論分析。由於絲狀菌具有（yǒu）比（bǐ）菌膠團更大的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時比後者具（jù）有（yǒu）更大的對痕量金屬（shǔ）的吸附能力（lì），從而抑製了（le）菌膠團的生長。
7、有毒（dú）物（wù）質
當有毒工（gōng）業廢水（shuǐ）進入汙水廠時，活性（xìng）汙泥中的（de）微生物要出現中毒現象，Novak在（zài）對非（fēi）絲狀菌（jun1）膨脹的研究中發現，菌膠團吸收汙水中的（de）有毒物（wù）質後，粘性物質分泌減少，生理活（huó）動出現異常，可能引起汙泥膨脹。
1、汙泥膨脹特點
汙泥結構鬆散，質量（liàng）變（biàn）輕，沉澱壓縮性能差（chà）；SV值增大，有時達到百分之九十（shí），SVI達到（dào）300以上（shàng）;大量（liàng）汙泥流（liú）失，出水渾濁;二次沉澱難以固液（yè）分離，回流汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工作。
汙泥膨脹是生化處理係統較為嚴重的異（yì）常現象之一，它直（zhí）接影響出水水質，並危害整（zhěng）個生化係統的（de）運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在（zài）歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發（fā）生率也非常高。基本上目前各種類型的活性汙泥工藝都會發生汙泥膨脹（zhàng）。汙泥膨脹不但發生率高，發生普遍，而且一旦發生（shēng）難以控製，通常都需要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵的理論很（hěn）多，但並不完全（quán）一致（zhì），甚至（zhì）有很（hěn）多相互矛盾，這給（gěi）水處理工作者造成很大的麻煩。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨脹主要發生在廢水水溫較低而汙泥（ní）負荷太高（gāo）的時候，此（cǐ）時細菌吸（xī）附了大量有機物，來不及代謝，在胞外積貯大量高粘性（xìng）的多糖物（wù）質，使得表（biǎo）麵附著物大量增加，很難沉澱（diàn）壓縮。而當氮嚴重缺（quē）乏時，也（yě）有（yǒu）可產生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便於工作不（bú）能充分利用碳源合成（chéng）細（xì）胞物質，過量的碳源將被轉化為多糖類胞（bāo）外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響（xiǎng）汙泥的（de）沉降性能，產生高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹（zhàng）發生時其生化處理（lǐ）效能仍較高，出水也還比較（jiào）清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀（zhuàng）菌膨脹（zhàng）發生情（qíng）況（kuàng）較少，且危害並不（bú）十分嚴重（chóng）。
2、非絲狀（zhuàng）菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實際工作中較為（wéi）常見，成因也（yě）十分複雜。影響絲狀菌汙泥膨脹的因素有很多，*先應該認識到的是活性（xìng）汙泥是一個混合培養係統，其中（zhōng）至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲（sī）狀菌。而絲狀菌在與活性（xìng）膠團係統共生（shēng）的關係中是不（bú）可缺少的一類重要（yào）微生物。它的存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（lǐ）的淨化效率，及在沉澱中起著對懸浮物（wù）的過濾作用等都有很重要的意義。事實也證明在絲狀菌與（yǔ）菌膠團細菌平衡時是不會產生汙泥膨脹，隻有當絲狀菌生（shēng）長超過菌膠團細菌時，才會出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨（péng）脹幾種理論
1、A/V假說
當混（hún）合液中基質收到限製或控製時，由於比表麵積大的絲狀菌獲取基質的能力（lì）要強於菌（jun1）膠團（tuán），因而菌膠團受到抑製，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（wù）具有不同的*大比生長速率和（hé）飽和常數，分析絲狀（zhuàng）菌與菌膠團的競爭情（qíng）況；
3、饑餓假說
將活性汙泥中（zhōng）微生（shēng）物分（fèn）為三類，*類是（shì）菌（jun1）膠團細菌，第二類（lèi）是具有高基質親和力但生長緩（huǎn）慢的耐饑餓絲狀菌，第（dì）三類是（shì）對溶解氧有高親和力、對饑餓高（gāo）度敏感的快速生長（zhǎng）絲狀菌；
4、存儲選擇理（lǐ）論
在底物風度（dù）的狀態下，非絲狀菌具有（yǒu）貯存（cún）底物的能力，而被貯存物質在底物匱乏時能（néng）夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲（sī）狀菌也具有底物貯（zhù）存能力，底物貯存（cún）能力不能（néng）完全用來解釋汙泥膨脹機理；
5、氮氧化氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮（dàn）除（chú）磷工藝的汙泥（ní）膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮（dàn），那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細（xì）胞色素，進而抑製其（qí）好氧情況下的基（jī）質利用，相反一些絲狀菌隻能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此（cǐ）不會在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑製（zhì），因而更具競爭優勢。亞硝（xiāo）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（qiě）以球菌為主（zhǔ），膨脹汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較（jiào）為細碎。
4、汙泥膨脹的影響因素
1、溫度
低溫有利於絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容易導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙水溫度提高到22℃則不容易產生汙泥膨（péng）脹現象；
2、pH
活性汙泥微生物適（shì）宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑製，但絲狀菌能大（dà）量（liàng）繁殖，取代菌膠團（tuán）成為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯（xiǎn）變差並發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時，真菌完全占優（yōu）勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生（shēng）長受抑製，而絲狀菌因（yīn）具（jù）有巨大的比表（biǎo）麵積，更易獲得（dé）溶解氧進行生（shēng）長繁殖，在競爭中處於優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基（jī）質（zhì）濃度下，具有比菌膠團（tuán）高的比（bǐ）生長速率，這可（kě）以解釋基質限製（zhì）、溶解氧（yǎng）限製和（hé）營養（yǎng）物質限製引（yǐn）起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限製，任何負荷下都會發生汙泥膨脹。汙水處理中DO控製在2左右，太高太低都容易引起汙泥膨脹。
4、F/M
低（dī）負荷情況下，由於絲狀菌具（jù）有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源（yuán），造（zào）成（chéng）競爭優勢。低F/M經常出現在（zài）完全（quán）混合式曝氣（qì）池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝（gōu）)、沿程分散進水曝氣池中；低（dī）負荷容（róng）易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷（hé）容易引發汙泥粘性膨脹。負荷分（fèn）布不均，好氧區一直處於低負荷運行狀態易造成絲（sī）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（jiū）表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹（zhàng）；Pan和（hé）Su等人（rén）將汙水通過好氧選擇器進（jìn）入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控（kòng）製了汙泥膨脹；而（ér）Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除（chú）磷作用，有效解決了汙泥膨脹。
高有機負荷下，反應器內底（dǐ）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（néng）力，能夠充分利（lì）用高濃度的（de）底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果（guǒ）DO濃（nóng）度不（bú）夠，在（zài）0.5mg/L以（yǐ）下，菌膠團在低溶氧的條件（jiàn）下增殖受到抑製，而絲狀菌由於其具有更大（dà）的比表麵積，即使在低（dī）溶氧的條（tiáo）件下也能獲得氧，其增殖速率明顯高於菌膠團，發生高負荷低DO下的汙泥膨脹；低（dī）負荷下由於長時間缺少足夠（gòu）的營養（yǎng）物質，菌膠團生（shēng）長受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其（qí）菌絲會從菌膠團中伸展（zhǎn）出來以增加其攝（shè）取營養的表麵積。
由於研究者的研究背景和研究（jiū）條件不盡相同，研究結果（guǒ）也（yě）很不一致尤其是關於有機（jī）負（fù）荷與汙泥膨脹關係（xì）的說法也比較混亂。高低有機負荷（hé）都可能引起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高低負荷下都（dōu）可能（néng）發生汙（wū）泥膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發生膨脹，Chudoba等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（yě）會發生汙泥膨脹（zhàng）。
5、N、P營養（yǎng）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，會引發絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發現在（zài）缺N的（de）情況下，由於絲狀菌（jun1）具有巨大（dà）的（de）比（bǐ）表麵（miàn）積，低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親（qīn）和力，優先利用（yòng）營養物質，造成競爭優勢；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團（tuán）未能有（yǒu）充分的N完成代謝，於是把有機物以（yǐ）高親水性的多糖胞外聚合物(EPS)的（de）形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性汙泥法會助長絲狀菌的過量生長，這可（kě）用痕量金屬缺乏（fá）症理論分析。由於絲狀菌具有（yǒu）比（bǐ）菌膠團更大的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時比後者具（jù）有（yǒu）更大的對痕量金屬（shǔ）的吸附能力（lì），從而抑製了（le）菌膠團的生長。
7、有毒（dú）物（wù）質
當有毒工（gōng）業廢水（shuǐ）進入汙水廠時，活性（xìng）汙泥中的（de）微生物要出現中毒現象，Novak在（zài）對非（fēi）絲狀菌（jun1）膨脹的研究中發現，菌膠團吸收汙水中的（de）有毒物（wù）質後，粘性物質分泌減少，生理活（huó）動出現異常，可能引起汙泥膨脹。
