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關於汙泥膨脹機理的詳解！
來源：人妻系列电影環保 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（huó）性汙泥工（gōng）藝都會發生汙泥膨脹，而且一旦發生難以控製，通常都需要（yào）很（hěn）長的時間來調整。汙泥（ní）膨（péng）脹的發生率是相當高的，在歐洲近百分之五十（shí）的城市汙（wū）水廠每年都會有不同程度的汙泥膨（péng）脹發生，在中國的發生率也非（fēi）常高。針對汙泥膨脹，各方麵的理論很多，但並不完全一（yī）致，甚至有很多相互（hù）矛（máo）盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。
1、汙泥（ní）膨脹特點
汙（wū）泥結構（gòu）鬆散，質量（liàng）變輕，沉澱（diàn）壓縮性能差；SV值增大，有時達到百分之九十，SVI達到300以上;大量汙（wū）泥（ní）流失，出水渾濁;二次沉澱（diàn）難以固液分離，回流汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡沫（mò）的產生，無法維持生化處理的正常工（gōng）作。
汙泥膨脹是生（shēng）化處理係統較為嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，並危害整個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生（shēng），在（zài）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（ní）膨脹不但發生（shēng）率高，發生普遍，而且一旦發（fā）生難以控製，通常都需要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵的（de）理論很多，但並不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處（chù）理工作者造成很大的（de）麻煩。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀（zhuàng）菌膨脹
非絲狀（zhuàng）菌膨脹主要發生在廢水水溫較低而汙泥負荷太高的時候，此時細菌吸附（fù）了大（dà）量有機物，來不及代謝，在胞（bāo）外積貯大量高粘（zhān）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（chóng）缺乏時，也有可產生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便於（yú）工作不能充分利（lì）用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被轉化為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結（jié）合水，從而影響汙泥的沉降性能，產生高粘性（xìng）的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨（péng）脹發生時其生化處理效（xiào）能仍較高，出水也還比較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌（jun1）。非絲狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲（sī）狀（zhuàng）菌膨脹
絲狀菌膨（péng）脹在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因素有很多，*先應該認識到的是活性汙泥是一個混合培養係統，其（qí）中至少存在（zài）著（zhe）30種可能引起汙泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團係（xì）統共生的（de）關係（xì）中是不可缺少的一類重要微生物。它的存在（zài）對淨化汙水起著（zhe）很好的作用。它對保持汙泥的絮體結構，保持生化處（chù）理的淨化效率，及在沉澱中（zhōng）起著對懸浮物的過濾（lǜ）作用等都有很重要的意（yì）義。事實（shí）也證明在絲狀菌（jun1）與菌膠團細菌平衡時（shí）是（shì）不會產生汙泥膨脹，隻有當絲（sī）狀菌生長超過菌膠團（tuán）細菌時，才會出現汙（wū）泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種理論
1、A/V假說
當混合液中基質收（shōu）到限製或（huò）控製時，由於比表（biǎo）麵積大的絲狀菌（jun1）獲取基（jī）質的能力要強於菌膠團，因而菌膠團受（shòu）到抑製，絲狀（zhuàng）菌大（dà）量繁殖；
2、動力選擇性理論
以微生物生長動力學為基（jī）礎，根據不同（tóng）種類微生物具（jù）有不同的*大比生長速率和飽和常數，分析（xī）絲狀菌與菌膠團的競爭情況；
3、饑餓假說
將活性汙泥中微生物（wù）分為三（sān）類，*類是菌膠團細菌，第二類是具有高基質親（qīn）和力但生長緩慢的耐饑餓絲（sī）狀菌，第三類是（shì）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、存儲選擇理論
在底物風度（dù）的狀態下，非絲狀菌具有貯（zhù）存底物的能力，而被貯存物質在底物（wù）匱乏（fá）時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲狀菌也具有底（dǐ）物貯存能力，底物貯存能力不能完全用（yòng）來（lái）解釋汙泥膨脹機理；
5、氮氧化氮假說（shuō）
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥膨脹（zhàng）假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致（zhì）好氧區存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的（de）好氧細胞色素，進而抑製（zhì）其好氧情況下（xià）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（yīn）此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，因而更具競爭優（yōu）勢。亞硝酸與SVI有（yǒu）一定的正（zhèng）相關性。沉澱性能良好的汙（wū）泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹（zhàng）汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥（ní）較為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的影響因素（sù）
1、溫度
低溫有利於（yú）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（zé）不（bú）容易（yì）產生汙泥膨脹現象；
2、pH
活性汙泥微生物適（shì）宜pH範（fàn）圍為6.5~8.5，pH小於（yú）6時，菌膠團活（huó）性減（jiǎn）弱，生長受到抑製（zhì），但絲狀菌（jun1）能（néng）大量（liàng）繁（fán）殖，取代菌膠團成（chéng）為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯變差並發生汙泥膨脹。pH值低（dī）於4.5時，真菌完全占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀（zhuàng）菌汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為（wéi）限製因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌（jun1）因具有巨大的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處（chù）於優勢地（dì）位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠（jiāo）團高的比生長（zhǎng）速率（lǜ），這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營（yíng）養（yǎng）物質限製引起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限（xiàn）製，任何負荷下都會（huì）發生汙泥膨脹。汙水處理中DO控製在（zài）2左右，太高太低都容易引起汙泥膨（péng）脹。
4、F/M
低（dī）負荷情（qíng）況下，由於絲狀（zhuàng）菌具有（yǒu）巨大的比表麵（miàn）積，低Ks，其對（duì）碳源（yuán）有較強的親和力，優先利用碳源，造成（chéng）競爭優勢。低F/M經常（cháng）出現在完全混合（hé）式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水曝氣池中；低負荷（hé）容易引（yǐn）發絲（sī）狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引發汙泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一直處（chù）於低負荷運行狀（zhuàng）態易造成絲狀菌大量（liàng）增殖。Li等人（rén）對膜生物反應器內汙泥負荷參（cān）數（shù）的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易（yì）引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將汙（wū）水通過好氧選擇器進入膜生物反應（yīng）器，將F/M調整到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（zé）器，加強反硝化除磷作用，有效解決了汙泥膨脹（zhàng）。
高有機負荷下，反應器內底物充裕（yù），在這種情況中菌膠團比絲狀菌具（jù）有更（gèng）強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠（gòu）充分利用高濃（nóng）度的底物迅速增殖，具（jù）有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團（tuán）在低溶氧的條件下（xià）增殖受到抑製，而絲狀菌由於（yú）其具有更大的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲得氧，其（qí）增殖速率明顯高於菌（jun1）膠（jiāo）團，發生高負荷（hé）低DO下的汙（wū）泥膨脹；低負荷下由於長時間（jiān）缺少足夠的營養物質，菌膠團生長受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其（qí）菌絲（sī）會從菌（jun1）膠團中伸展出來以增加其攝取營養的表（biǎo）麵積。
由（yóu）於研究者的研究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有機負荷與汙泥膨脹關係（xì）的說法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和（hé）Eckenfeilder等人發現高低負荷下都可能發生汙泥膨脹，Palm等人認為根據（jù）負荷不同，在任何DO濃度條件下（xià）都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即（jí）使對（duì）於推流（liú）式曝氣池，雖然沿吃長方向存在（zài）著高（gāo）的濃（nóng）度梯度，但在高負荷下也（yě）會發生汙（wū）泥（ní）膨脹。
5、N、P營養物質（zhì）
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物（wù）的（de）適宜比例。N、P含（hán）量不均衡的廢水，會引發絲狀菌與非絲（sī）狀（zhuàng）菌膨脹，絲狀（zhuàng）菌膨脹：有（yǒu）研（yán）究發現在缺N的情況下，由於絲狀菌具有巨大（dà）的比表麵積（jī），低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親和力，優先（xiān）利（lì）用營養物質，造成競爭優勢（shì）；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未（wèi）能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的多（duō）糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低進（jìn）水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性（xìng）汙泥法會（huì）助（zhù）長（zhǎng）絲狀菌（jun1）的過量生長，這可用痕量金屬（shǔ）缺乏症理論分析。由於絲狀菌具有比菌膠（jiāo）團更大的（de）比（bǐ）表麵積，其在痕量金屬（shǔ）含量不足時（shí）比後者具有更大（dà）的（de）對痕（hén）量金屬（shǔ）的吸附能力（lì），從而抑製了菌（jun1）膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入（rù）汙水廠（chǎng）時，活性汙泥中（zhōng）的微生（shēng）物要出現（xiàn）中毒現象，Novak在對（duì）非絲狀菌膨脹的研究中發現，菌膠（jiāo）團吸收汙水中的有毒物質後，粘性物質分泌減少，生理活動出現異常，可能引起（qǐ）汙泥膨脹。
1、汙泥（ní）膨脹特點
汙（wū）泥結構（gòu）鬆散，質量（liàng）變輕，沉澱（diàn）壓縮性能差；SV值增大，有時達到百分之九十，SVI達到300以上;大量汙（wū）泥（ní）流失，出水渾濁;二次沉澱（diàn）難以固液分離，回流汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡沫（mò）的產生，無法維持生化處理的正常工（gōng）作。
汙泥膨脹是生（shēng）化處理係統較為嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，並危害整個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發生（shēng），在（zài）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（ní）膨脹不但發生（shēng）率高，發生普遍，而且一旦發（fā）生難以控製，通常都需要很長的時間來調整。針對汙泥膨脹，各方麵的（de）理論很多，但並不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處（chù）理工作者造成很大的（de）麻煩。
2、汙泥膨脹類型
1、非絲狀（zhuàng）菌膨脹
非絲狀（zhuàng）菌膨脹主要發生在廢水水溫較低而汙泥負荷太高的時候，此時細菌吸附（fù）了大（dà）量有機物，來不及代謝，在胞（bāo）外積貯大量高粘（zhān）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（chóng）缺乏時，也有可產生膨脹現象。因為若缺氮，微生物便於（yú）工作不能充分利（lì）用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被轉化為多糖類胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結（jié）合水，從而影響汙泥的沉降性能，產生高粘性（xìng）的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨（péng）脹發生時其生化處理效（xiào）能仍較高，出水也還比較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌（jun1）。非絲狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲（sī）狀（zhuàng）菌膨脹
絲狀菌膨（péng）脹在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因素有很多，*先應該認識到的是活性汙泥是一個混合培養係統，其（qí）中至少存在（zài）著（zhe）30種可能引起汙泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在與活性膠團係（xì）統共生的（de）關係（xì）中是不可缺少的一類重要微生物。它的存在（zài）對淨化汙水起著（zhe）很好的作用。它對保持汙泥的絮體結構，保持生化處（chù）理的淨化效率，及在沉澱中（zhōng）起著對懸浮物的過濾（lǜ）作用等都有很重要的意（yì）義。事實（shí）也證明在絲狀菌（jun1）與菌膠團細菌平衡時（shí）是（shì）不會產生汙泥膨脹，隻有當絲（sī）狀菌生長超過菌膠團（tuán）細菌時，才會出現汙（wū）泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種理論
1、A/V假說
當混合液中基質收（shōu）到限製或（huò）控製時，由於比表（biǎo）麵積大的絲狀菌（jun1）獲取基（jī）質的能力要強於菌膠團，因而菌膠團受（shòu）到抑製，絲狀（zhuàng）菌大（dà）量繁殖；
2、動力選擇性理論
以微生物生長動力學為基（jī）礎，根據不同（tóng）種類微生物具（jù）有不同的*大比生長速率和飽和常數，分析（xī）絲狀菌與菌膠團的競爭情況；
3、饑餓假說
將活性汙泥中微生物（wù）分為三（sān）類，*類是菌膠團細菌，第二類是具有高基質親（qīn）和力但生長緩慢的耐饑餓絲（sī）狀菌，第三類是（shì）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、存儲選擇理論
在底物風度（dù）的狀態下，非絲狀菌具有貯（zhù）存底物的能力，而被貯存物質在底物（wù）匱乏（fá）時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲狀菌也具有底（dǐ）物貯存能力，底物貯存能力不能完全用（yòng）來（lái）解釋汙泥膨脹機理；
5、氮氧化氮假說（shuō）
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥膨脹（zhàng）假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致（zhì）好氧區存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的（de）好氧細胞色素，進而抑製（zhì）其好氧情況下（xià）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（yīn）此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，因而更具競爭優（yōu）勢。亞硝酸與SVI有（yǒu）一定的正（zhèng）相關性。沉澱性能良好的汙（wū）泥粒徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹（zhàng）汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥（ní）較為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的影響因素（sù）
1、溫度
低溫有利於（yú）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（zé）不（bú）容易（yì）產生汙泥膨脹現象；
2、pH
活性汙泥微生物適（shì）宜pH範（fàn）圍為6.5~8.5，pH小於（yú）6時，菌膠團活（huó）性減（jiǎn）弱，生長受到抑製（zhì），但絲狀菌（jun1）能（néng）大量（liàng）繁（fán）殖，取代菌膠團成（chéng）為優勢種群，汙泥的沉降性能明顯變差並發生汙泥膨脹。pH值低（dī）於4.5時，真菌完全占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀（zhuàng）菌汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為（wéi）限製因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌（jun1）因具有巨大的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處（chù）於優勢地（dì）位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度下，具有比菌膠（jiāo）團高的比生長（zhǎng）速率（lǜ），這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營（yíng）養（yǎng）物質限製引起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限（xiàn）製，任何負荷下都會（huì）發生汙泥膨脹。汙水處理中DO控製在（zài）2左右，太高太低都容易引起汙泥膨（péng）脹。
4、F/M
低（dī）負荷情（qíng）況下，由於絲狀（zhuàng）菌具有（yǒu）巨大的比表麵（miàn）積，低Ks，其對（duì）碳源（yuán）有較強的親和力，優先利用碳源，造成（chéng）競爭優勢。低F/M經常（cháng）出現在完全混合（hé）式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分散進水曝氣池中；低負荷（hé）容易引（yǐn）發絲（sī）狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引發汙泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一直處（chù）於低負荷運行狀（zhuàng）態易造成絲狀菌大量（liàng）增殖。Li等人（rén）對膜生物反應器內汙泥負荷參（cān）數（shù）的影響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易（yì）引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將汙（wū）水通過好氧選擇器進入膜生物反應（yīng）器，將F/M調整到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（zé）器，加強反硝化除磷作用，有效解決了汙泥膨脹（zhàng）。
高有機負荷下，反應器內底物充裕（yù），在這種情況中菌膠團比絲狀菌具（jù）有更（gèng）強的吸附與存貯營養物質的能力，能夠（gòu）充分利用高濃（nóng）度的底物迅速增殖，具（jù）有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團（tuán）在低溶氧的條件下（xià）增殖受到抑製，而絲狀菌由於（yú）其具有更大的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲得氧，其（qí）增殖速率明顯高於菌（jun1）膠（jiāo）團，發生高負荷（hé）低DO下的汙（wū）泥膨脹；低負荷下由於長時間（jiān）缺少足夠的營養物質，菌膠團生長受到抑製，而絲狀菌具有較大的比表麵積，其（qí）菌絲（sī）會從菌（jun1）膠團中伸展出來以增加其攝取營養的表（biǎo）麵積。
由（yóu）於研究者的研究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有機負荷與汙泥膨脹關係（xì）的說法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和（hé）Eckenfeilder等人發現高低負荷下都可能發生汙泥膨脹，Palm等人認為根據（jù）負荷不同，在任何DO濃度條件下（xià）都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即（jí）使對（duì）於推流（liú）式曝氣池，雖然沿吃長方向存在（zài）著高（gāo）的濃（nóng）度梯度，但在高負荷下也（yě）會發生汙（wū）泥（ní）膨脹。
5、N、P營養物質（zhì）
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物（wù）的（de）適宜比例。N、P含（hán）量不均衡的廢水，會引發絲狀菌與非絲（sī）狀（zhuàng）菌膨脹，絲狀（zhuàng）菌膨脹：有（yǒu）研（yán）究發現在缺N的情況下，由於絲狀菌具有巨大（dà）的比表麵積（jī），低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親和力，優先（xiān）利（lì）用營養物質，造成競爭優勢（shì）；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未（wèi）能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的多（duō）糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因此要降低進（jìn）水C/N比。
6、微量元素
完全混合活性（xìng）汙泥法會（huì）助（zhù）長（zhǎng）絲狀菌（jun1）的過量生長，這可用痕量金屬（shǔ）缺乏症理論分析。由於絲狀菌具有比菌膠（jiāo）團更大的（de）比（bǐ）表麵積，其在痕量金屬（shǔ）含量不足時（shí）比後者具有更大（dà）的（de）對痕（hén）量金屬（shǔ）的吸附能力（lì），從而抑製了菌（jun1）膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入（rù）汙水廠（chǎng）時，活性汙泥中（zhōng）的微生（shēng）物要出現（xiàn）中毒現象，Novak在對（duì）非絲狀菌膨脹的研究中發現，菌膠（jiāo）團吸收汙水中的有毒物質後，粘性物質分泌減少，生理活動出現異常，可能引起（qǐ）汙泥膨脹。
