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關於汙泥膨脹機理的詳解！
來源（yuán）：抖阴app成人環保 發布（bù）時間：2020-10-15
汙泥膨脹指汙（wū）泥結構極度鬆散（sàn），體積增大、上浮，難於沉降（jiàng）分離影響（xiǎng）出水水質的（de）現象。基（jī）本上各種類型（xíng）的活性汙泥工藝都會發生汙泥膨脹，而且（qiě）一旦發生（shēng）難以控製，通常都需要很長的時間來調整。汙泥膨脹的發生率是相當高的，在歐洲近百分之五十的城市汙（wū）水廠每年都會有不同程度的汙泥膨脹發（fā）生，在中國的發生率也非常高（gāo）。針對汙（wū）泥膨脹，各方（fāng）麵的理論（lùn）很多，但並不完全一致，甚至（zhì）有很多相互（hù）矛盾，這給水處理（lǐ）工作者造成很（hěn）大的麻煩（fán）。
1、汙泥膨脹特（tè）點
汙泥結構（gòu）鬆（sōng）散，質量變輕，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;大量汙泥流失，出水渾濁;二次沉澱難（nán）以固液（yè）分離，回流汙泥濃度低（dī），有時還伴隨（suí）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（lǐ）係統較為（wéi）嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，並危害整（zhěng）個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在歐（ōu）洲近50%的（de）城市汙（wū）水廠每年都會有（yǒu）不同程（chéng）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（ní）工藝都會發生（shēng）汙泥膨（péng）脹。汙（wū）泥膨脹不但發生率高，發生普遍，而且一旦發生難以（yǐ）控製，通常（cháng）都需要（yào）很長的（de）時間來調整。針對汙泥膨脹，各（gè）方麵的理（lǐ）論很多，但並不（bú）完（wán）全一致，甚至（zhì）有很多相（xiàng）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（jun1）膨脹
非絲狀菌膨脹主（zhǔ）要發生在廢水水溫較（jiào）低而汙泥負荷太高的時候，此時細菌吸附了大量有機物，來不及代謝，在胞外（wài）積貯大（dà）量高粘性（xìng）的多糖物質，使得表麵附著物（wù）大（dà）量增加，很難沉澱壓縮。而（ér）當氮嚴重缺乏時，也有可產生膨脹現象。因（yīn）為若（ruò）缺氮，微生物便於工作不能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被轉（zhuǎn）化為多糖類（lèi）胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響汙泥（ní）的沉降性能（néng），產生（shēng）高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹（zhàng）發生時其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非（fēi）絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常（cháng）實際工作中較為常見，成因也十分複雜。影響絲狀菌（jun1）汙泥（ní）膨脹的因素（sù）有（yǒu）很多，*先應該認識到的是活性汙泥是一個混合培養係（xì）統（tǒng），其中至少存在著30種可能引起（qǐ）汙泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在（zài）與活性膠（jiāo）團係統共生的關係中是不（bú）可缺少的一類重要微生物。它的存在對淨化汙水（shuǐ）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（xiào）率，及在沉澱（diàn）中起著（zhe）對（duì）懸浮物的過濾作用等都有（yǒu）很重要的意義。事（shì）實也證明在（zài）絲狀菌與（yǔ）菌膠團細菌平衡時是不會產生汙泥（ní）膨脹，隻有當絲狀菌（jun1）生（shēng）長超過菌膠團細菌時，才會出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理（lǐ）論
1、A/V假（jiǎ）說
當混合液中基質收到（dào）限製或控製時，由於比表麵積（jī）大的絲狀菌獲取基（jī）質（zhì）的能力要強於菌膠（jiāo）團，因而菌膠團受到抑製，絲狀（zhuàng）菌大量繁殖；
2、動力選（xuǎn）擇（zé）性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微生物（wù）具有不同的*大比生長速率和飽和常數，分析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分為三類，*類（lèi）是菌（jun1）膠團細菌，第二類是具有高基質（zhì）親和力（lì）但生（shēng）長（zhǎng）緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高（gāo）親（qīn）和力、對饑餓高度敏感（gǎn）的快速生長絲狀菌（jun1）；
4、存儲選擇理論
在底（dǐ）物風度的狀態下，非絲狀菌具有貯存底物的能（néng）力，而被貯存物質在（zài）底物匱乏時能夠被代謝產生能量（liàng）或合成蛋白質。但是一（yī）些絲狀菌也具有底物貯存能（néng）力，底物貯存（cún）能力不能完（wán）全用來解釋（shì）汙泥膨（péng）脹機理；
5、氮氧化氮假（jiǎ）說（shuō）
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙（wū）泥膨脹假說，如果（guǒ）缺氧區的反硝（xiāo）化不充分，導致好氧（yǎng）區存在亞硝（xiāo）酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好（hǎo）氧細胞色素（sù），進而抑製其好氧情況下的基質（zhì）利用，相反一（yī）些絲狀菌隻能將（jiāng）硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會在反硝（xiāo）化條件（jiàn）下胞內積（jī）累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑（yì）製，因而更（gèng）具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱性（xìng）能良好的汙泥粒徑分布較廣，且以球（qiú）菌為（wéi）主，膨脹汙（wū）泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較為細碎。
4、汙泥膨（péng）脹的影響因素
1、溫度（dù）
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℃則不容易產生汙泥膨脹現象；
2、pH
活性（xìng）汙泥微生物適宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑製，但（dàn）絲狀菌能大量繁（fán）殖，取代（dài）菌膠團成為優勢種（zhǒng）群（qún），汙泥的沉降性能明顯變差並（bìng）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是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要（yào）原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌因具有巨大的比表（biǎo）麵積，更易獲得溶解氧進行生長（zhǎng）繁殖，在競（jìng）爭中處於（yú）優勢地位。具有低（dī）Ks的絲狀菌（jun1）在低基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率（lǜ），這可以（yǐ）解釋基質限製、溶（róng）解氧限製和營養物質限（xiàn）製引起的汙泥膨（péng）脹現（xiàn）象。隻要溶解氧成（chéng）為限製（zhì），任何負荷（hé）下都（dōu）會發生汙（wū）泥膨脹。汙水處（chù）理中DO控製在2左右，太高太（tài）低（dī）都容易引起汙泥膨（péng）脹。
4、F/M
低負（fù）荷（hé）情況下，由於絲狀菌具有巨大的比（bǐ）表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢（shì）。低F/M經常（cháng）出現在（zài）完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分（fèn）散進水曝氣（qì）池中；低負荷容易引發絲（sī）狀菌汙泥膨脹，高負荷容易（yì）引發汙（wū）泥粘性膨脹。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（dà）量增（zēng）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（fā）汙泥膨（péng）脹；Pan和Su等人將（jiāng）汙水通過好氧（yǎng）選擇器進（jìn）入膜生（shēng）物反應器，將（jiāng）F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控製了汙泥膨脹；而（ér）Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器（qì），加強反硝化除磷作用，有效解決了（le）汙泥膨（péng）脹。
高有機負荷下（xià），反應器內底物充（chōng）裕，在這種情況中菌膠團比（bǐ）絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養物質的（de）能力，能夠（gòu）充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不（bú）夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條件下（xià）增殖受到抑製，而絲狀菌由於其具有更大（dà）的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲（huò）得氧，其增殖速率明顯高於菌膠團，發生高負（fù）荷低DO下（xià）的（de）汙泥膨（péng）脹；低負荷下由於長時間（jiān）缺少足（zú）夠的營養物質，菌膠團生長受到抑製，而絲狀菌具有較（jiào）大的比表麵積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加（jiā）其攝取營養的表麵（miàn）積。
由於研究者的研究背景和研究條件不盡相同，研究結果（guǒ）也很不一（yī）致（zhì）尤其是關於有機負荷與汙泥膨脹關係的（de）說（shuō）法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高（gāo）低（dī）負荷下都可能發（fā）生汙（wū）泥膨脹，Palm等（děng）人認為（wéi）根據負荷不同，在任（rèn）何（hé）DO濃度條件（jiàn）下都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即（jí）使對於推流式曝氣池，雖然沿吃長方向（xiàng）存在著高（gāo）的濃度梯度，但在高負荷下也會發生汙泥膨脹。
5、N、P營養物質（zhì）
通常（cháng）認（rèn）為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物的適（shì）宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發（fā）絲狀菌與非絲狀菌膨（péng）脹，絲狀菌膨脹：有研究發現在缺N的情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對（duì）N、P等營養物質有較（jiào）強的親和力，優先利用營（yíng）養物質，造成（chéng）競爭優勢；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的（de）多（duō）糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因（yīn）此要降低進水C/N比。
6、微（wēi）量元素
完全混合活性汙泥法會助長絲狀（zhuàng）菌的過量生長，這可用痕量金屬缺乏症理論分析。由於絲狀菌具有比菌膠團更大的比表麵積，其在痕（hén）量金屬含量不足時比後者具有更（gèng）大的對痕量金屬的吸附能（néng）力，從（cóng）而抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進（jìn）入汙水廠時，活性汙泥中的（de）微生物要出現中毒現象，Novak在對非（fēi）絲狀菌膨脹的研究（jiū）中發現，菌膠團吸收汙（wū）水中的有毒物質後，粘性物質分泌（mì）減少，生理活動出現異常，可（kě）能引起（qǐ）汙泥膨脹。
1、汙泥膨脹特（tè）點
汙泥結構（gòu）鬆（sōng）散，質量變輕，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;大量汙泥流失，出水渾濁;二次沉澱難（nán）以固液（yè）分離，回流汙泥濃度低（dī），有時還伴隨（suí）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（lǐ）係統較為（wéi）嚴重的異常現象之一，它直接影響出水水質，並危害整（zhěng）個生化係統的運作。
汙泥膨脹的發生率是相當高的，在歐（ōu）洲近50%的（de）城市汙（wū）水廠每年都會有（yǒu）不同程（chéng）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（ní）工藝都會發生（shēng）汙泥膨（péng）脹。汙（wū）泥膨脹不但發生率高，發生普遍，而且一旦發生難以（yǐ）控製，通常（cháng）都需要（yào）很長的（de）時間來調整。針對汙泥膨脹，各（gè）方麵的理（lǐ）論很多，但並不（bú）完（wán）全一致，甚至（zhì）有很多相（xiàng）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（jun1）膨脹
非絲狀菌膨脹主（zhǔ）要發生在廢水水溫較（jiào）低而汙泥負荷太高的時候，此時細菌吸附了大量有機物，來不及代謝，在胞外（wài）積貯大（dà）量高粘性（xìng）的多糖物質，使得表麵附著物（wù）大（dà）量增加，很難沉澱壓縮。而（ér）當氮嚴重缺乏時，也有可產生膨脹現象。因（yīn）為若（ruò）缺氮，微生物便於工作不能充分利用碳源合成細胞物質，過量的碳源將被轉（zhuǎn）化為多糖類（lèi）胞外貯存物，這種貯存物是高度親水型化合物，易形成結合水，從而影響汙泥（ní）的沉降性能（néng），產生（shēng）高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹（zhàng）發生時其生化處理效能仍較高，出水也還比較清澈，汙泥鏡檢也看不到絲狀菌。非絲狀菌膨脹發生情況較少，且危害並不十分嚴重。
2、非（fēi）絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常（cháng）實際工作中較為常見，成因也十分複雜。影響絲狀菌（jun1）汙泥（ní）膨脹的因素（sù）有（yǒu）很多，*先應該認識到的是活性汙泥是一個混合培養係（xì）統（tǒng），其中至少存在著30種可能引起（qǐ）汙泥膨脹的絲狀菌。而絲狀菌在（zài）與活性膠（jiāo）團係統共生的關係中是不（bú）可缺少的一類重要微生物。它的存在對淨化汙水（shuǐ）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（xiào）率，及在沉澱（diàn）中起著（zhe）對（duì）懸浮物的過濾作用等都有（yǒu）很重要的意義。事（shì）實也證明在（zài）絲狀菌與（yǔ）菌膠團細菌平衡時是不會產生汙泥（ní）膨脹，隻有當絲狀菌（jun1）生（shēng）長超過菌膠團細菌時，才會出現汙泥膨脹現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理（lǐ）論
1、A/V假（jiǎ）說
當混合液中基質收到（dào）限製或控製時，由於比表麵積（jī）大的絲狀菌獲取基（jī）質（zhì）的能力要強於菌膠（jiāo）團，因而菌膠團受到抑製，絲狀（zhuàng）菌大量繁殖；
2、動力選（xuǎn）擇（zé）性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同種類微生物（wù）具有不同的*大比生長速率和飽和常數，分析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分為三類，*類（lèi）是菌（jun1）膠團細菌，第二類是具有高基質（zhì）親和力（lì）但生（shēng）長（zhǎng）緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三類是對溶解氧有高（gāo）親（qīn）和力、對饑餓高度敏感（gǎn）的快速生長絲狀菌（jun1）；
4、存儲選擇理論
在底（dǐ）物風度的狀態下，非絲狀菌具有貯存底物的能（néng）力，而被貯存物質在（zài）底物匱乏時能夠被代謝產生能量（liàng）或合成蛋白質。但是一（yī）些絲狀菌也具有底物貯存能（néng）力，底物貯存（cún）能力不能完（wán）全用來解釋（shì）汙泥膨（péng）脹機理；
5、氮氧化氮假（jiǎ）說（shuō）
CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙（wū）泥膨脹假說，如果（guǒ）缺氧區的反硝（xiāo）化不充分，導致好氧（yǎng）區存在亞硝（xiāo）酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好（hǎo）氧細胞色素（sù），進而抑製其好氧情況下的基質（zhì）利用，相反一（yī）些絲狀菌隻能將（jiāng）硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會在反硝（xiāo）化條件（jiàn）下胞內積（jī）累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑（yì）製，因而更（gèng）具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱性（xìng）能良好的汙泥粒徑分布較廣，且以球（qiú）菌為（wéi）主，膨脹汙（wū）泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較為細碎。
4、汙泥膨（péng）脹的影響因素
1、溫度（dù）
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℃則不容易產生汙泥膨脹現象；
2、pH
活性（xìng）汙泥微生物適宜pH範圍為6.5~8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑製，但（dàn）絲狀菌能大量繁（fán）殖，取代（dài）菌膠團成為優勢種（zhǒng）群（qún），汙泥的沉降性能明顯變差並（bìng）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是引起絲狀菌汙泥膨脹的主要（yào）原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌因具有巨大的比表（biǎo）麵積，更易獲得溶解氧進行生長（zhǎng）繁殖，在競（jìng）爭中處於（yú）優勢地位。具有低（dī）Ks的絲狀菌（jun1）在低基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率（lǜ），這可以（yǐ）解釋基質限製、溶（róng）解氧限製和營養物質限（xiàn）製引起的汙泥膨（péng）脹現（xiàn）象。隻要溶解氧成（chéng）為限製（zhì），任何負荷（hé）下都（dōu）會發生汙（wū）泥膨脹。汙水處（chù）理中DO控製在2左右，太高太（tài）低（dī）都容易引起汙泥膨（péng）脹。
4、F/M
低負（fù）荷（hé）情況下，由於絲狀菌具有巨大的比（bǐ）表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢（shì）。低F/M經常（cháng）出現在（zài）完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分（fèn）散進水曝氣（qì）池中；低負荷容易引發絲（sī）狀菌汙泥膨脹，高負荷容易（yì）引發汙（wū）泥粘性膨脹。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（dà）量增（zēng）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（fā）汙泥膨（péng）脹；Pan和Su等人將（jiāng）汙水通過好氧（yǎng）選擇器進（jìn）入膜生（shēng）物反應器，將（jiāng）F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控製了汙泥膨脹；而（ér）Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器（qì），加強反硝化除磷作用，有效解決了（le）汙泥膨（péng）脹。
高有機負荷下（xià），反應器內底物充（chōng）裕，在這種情況中菌膠團比（bǐ）絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養物質的（de）能力，能夠（gòu）充分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃度不（bú）夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條件下（xià）增殖受到抑製，而絲狀菌由於其具有更大（dà）的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲（huò）得氧，其增殖速率明顯高於菌膠團，發生高負（fù）荷低DO下（xià）的（de）汙泥膨（péng）脹；低負荷下由於長時間（jiān）缺少足（zú）夠的營養物質，菌膠團生長受到抑製，而絲狀菌具有較（jiào）大的比表麵積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加（jiā）其攝取營養的表麵（miàn）積。
由於研究者的研究背景和研究條件不盡相同，研究結果（guǒ）也很不一（yī）致（zhì）尤其是關於有機負荷與汙泥膨脹關係的（de）說（shuō）法也比較混亂。高低有機負荷都可能引起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高（gāo）低（dī）負荷下都可能發（fā）生汙（wū）泥膨脹，Palm等（děng）人認為（wéi）根據負荷不同，在任（rèn）何（hé）DO濃度條件（jiàn）下都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即（jí）使對於推流式曝氣池，雖然沿吃長方向（xiàng）存在著高（gāo）的濃度梯度，但在高負荷下也會發生汙泥膨脹。
5、N、P營養物質（zhì）
通常（cháng）認（rèn）為汙水中BOD：N：P=100：5：1為微生物的適（shì）宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發（fā）絲狀菌與非絲狀菌膨（péng）脹，絲狀菌膨脹：有研究發現在缺N的情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對（duì）N、P等營養物質有較（jiào）強的親和力，優先利用營（yíng）養物質，造成（chéng）競爭優勢；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的（de）多（duō）糖胞外聚合物(EPS)的形式貯存在胞外。因（yīn）此要降低進水C/N比。
6、微（wēi）量元素
完全混合活性汙泥法會助長絲狀（zhuàng）菌的過量生長，這可用痕量金屬缺乏症理論分析。由於絲狀菌具有比菌膠團更大的比表麵積，其在痕（hén）量金屬含量不足時比後者具有更（gèng）大的對痕量金屬的吸附能（néng）力，從（cóng）而抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進（jìn）入汙水廠時，活性汙泥中的（de）微生物要出現中毒現象，Novak在對非（fēi）絲狀菌膨脹的研究（jiū）中發現，菌膠團吸收汙（wū）水中的有毒物質後，粘性物質分泌（mì）減少，生理活動出現異常，可（kě）能引起（qǐ）汙泥膨脹。
