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關於汙泥膨脹機理的詳解！
來源：亚洲国产一区二区三区波多野结衣環保 發布（bù）時間：2020-10-15
汙泥膨（péng）脹指汙泥結構極度（dù）鬆散，體積增大、上（shàng）浮，難於沉降分離影響出水水質的現象。基（jī）本上各種類型的活（huó）性（xìng）汙泥工藝都會發生汙泥（ní）膨脹，而且一旦發生難以控製，通常都需要很長的時間來（lái）調整（zhěng）。汙泥膨（péng）脹的發生率是相當高（gāo）的，在歐洲近百分之五十的城市（shì）汙水（shuǐ）廠每年都會有不同（tóng）程度的汙泥膨脹（zhàng）發生，在中（zhōng）國的發生率也非常（cháng）高。針對（duì）汙泥膨脹，各方麵的理論很多，但並不完全一（yī）致，甚至有很多相互矛盾（dùn），這給水處理工作者造（zào）成很大的麻煩。
1、汙泥膨脹特點
汙泥結構鬆散，質量變輕（qīng），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;二次沉澱難以固（gù）液分離，回流（liú）汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡（pào）沫的產生，無法（fǎ）維持生化處理的正常工作。
汙泥膨（péng）脹是生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（gāo）的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不（bú）同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發生率也非常高。基本上目前各（gè）種類型的活性汙泥工藝都會發（fā）生汙泥膨脹。汙泥膨脹不但發生率高，發生（shēng）普遍，而且一旦發生難（nán）以（yǐ）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（wán）全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者（zhě）造成很大的麻煩。
2、汙泥（ní）膨脹類型
1、非（fēi）絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨（péng）脹主要發生在廢水水（shuǐ）溫較低而汙泥負（fù）荷太（tài）高的時（shí）候，此（cǐ）時細（xì）菌吸附了大量有機物，來不及代謝，在（zài）胞外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（nán）沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時，也（yě）有可產生膨（péng）脹現（xiàn）象。因為若缺氮，微生物便於工作不能充分利用碳源（yuán）合成細胞（bāo）物（wù）質（zhì），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（yì）形成結合（hé）水，從（cóng）而影響汙泥的沉降性能，產生高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹發（fā）生時其生（shēng）化處理效能（néng）仍較高，出水也還（hái）比較清澈，汙泥鏡檢也看不（bú）到絲狀菌（jun1）。非絲狀菌膨脹發生情況（kuàng）較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實際工作中較為常見，成（chéng）因也十分複雜。影響絲（sī）狀菌汙泥膨脹的因素有很（hěn）多，*先應該認（rèn）識到的是活性（xìng）汙泥是一個（gè）混合培養係統，其中至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲狀（zhuàng）菌。而絲狀菌在與活性膠團係統共生的關係中是不可缺少的一類重要微（wēi）生物。它的存在對淨化汙水起著很好的作用。它對（duì）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（zhōng）起著對懸浮物的（de）過濾作用等都有很重要的意義。事實也證明在絲狀菌與菌膠團（tuán）細菌平衡（héng）時是不會產生汙泥膨脹，隻有當絲狀菌生長超過菌膠團細菌（jun1）時，才會出現汙泥膨脹（zhàng）現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理論
1、A/V假說
當混（hún）合液中基質（zhì）收（shōu）到（dào）限製或控製時，由於比表麵積（jī）大的絲狀菌獲（huò）取基質的能力（lì）要強於菌膠團，因而菌膠團受到抑製，絲狀菌大量繁殖；
2、動（dòng）力選擇性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同（tóng）種類微（wēi）生（shēng）物具有不同的*大（dà）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（huó）性汙泥中微生物分為三類，*類是菌膠團（tuán）細菌，第二類（lèi）是具（jù）有高基質親（qīn）和力但生長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（de）快速生長絲狀菌；
4、存（cún）儲選擇理論
在底物風度的狀態（tài）下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物（wù）質在底物匱乏時能（néng）夠（gòu）被代謝產生能量（liàng）或合成蛋白質。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來解釋汙泥膨脹機理；
5、氮（dàn）氧化氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮（dàn）除磷工藝的汙泥膨脹假說，如果（guǒ）缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區（qū）存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製（zhì）菌膠團的好氧細胞色素，進（jìn）而抑製其好（hǎo）氧情況下的基質利用，相反一些絲狀菌隻能將硝酸（suān）氮還（hái）原為亞硝酸（suān）氮，因此不會在（zài）反硝化（huà）條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌（jun1）就（jiù）不會（huì）在好氧段被抑製，因而更（gèng）具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱（diàn）性能良好（hǎo）的（de）汙泥粒徑分布較（jiào）廣（guǎng），且以球菌為主，膨脹汙泥的粒徑（jìng）大都在10μm以內，汙泥較為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的影響因素（sù）
1、溫度
低溫有利（lì）於絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容（róng）易導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙（wū）水溫度（dù）提高到22℃則不容易產生汙泥膨脹現（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，菌膠團活性減弱，生長（zhǎng）受到抑製，但絲狀菌能大量繁殖，取代（dài）菌膠團（tuán）成為優勢種群，汙泥的沉降性能明（míng）顯變差並（bìng）發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時（shí），真菌完全（quán）占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙（wū）泥膨脹的主要（yào）原因之一，若DO成（chéng）為限製（zhì）因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌因具有巨大（dà）的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處（chù）於優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃（nóng）度下，具有比菌膠（jiāo）團高的比生長速率，這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營養物質（zhì）限製引（yǐn）起的汙泥膨脹現象。隻要溶解（jiě）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（ní）膨脹。
4、F/M
低負荷情況下，由於絲（sī）狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先（xiān）利用碳（tàn）源，造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化（huà）溝（gōu）(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分（fèn）散進水曝（pù）氣池中；低負荷容易（yì）引發絲狀菌（jun1）汙泥膨脹，高（gāo）負荷容易引（yǐn）發汙（wū）泥粘性膨脹。負（fù）荷分布（bù）不（bú）均，好氧（yǎng）區一（yī）直處於低（dī）負荷運行狀態易造成絲狀菌大（dà）量增殖（zhí）。Li等人對膜生物反應器內汙泥（ní）負荷參數的影響研究表明，當（dāng）F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將汙水通過好氧選擇（zé）器進入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效（xiào）的控製了汙泥（ní）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（zuò）用，有效解（jiě）決了汙泥膨脹。
高（gāo）有機負荷下，反（fǎn）應器內（nèi）底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲（sī）狀菌具有更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速增殖（zhí），具有較高的比生（shēng）長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃（nóng）度不夠，在0.5mg/L以（yǐ）下，菌膠團在低溶氧的條件（jiàn）下增（zēng）殖受到抑製，而（ér）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（jiàn）下也能（néng）獲得（dé）氧，其增（zēng）殖速率（lǜ）明顯高於菌膠團，發生高（gāo）負荷低DO下的汙泥膨脹；低負荷（hé）下由於長時間缺少足夠（gòu）的營養物（wù）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（cóng）菌膠團（tuán）中伸展出來以增（zēng）加其攝取營養的表麵積。
由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（kě）能引（yǐn）起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高（gāo）低負（fù）荷（hé）下都可能發生汙泥（ní）膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下（xià）都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即使對於推（tuī）流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的（de）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
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為（wéi）微生物的（de）適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發絲狀菌（jun1）與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發（fā）現在缺（quē）N的情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對N、P等營養物質（zhì）有較強的親和力，優先利用營養物質，造（zào）成（chéng）競爭（zhēng）優（yōu）勢（shì）；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠（jiāo）團未能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的多（duō）糖胞外聚（jù）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（liàng）元素（sù）
完全混合活性汙泥法會助長絲狀菌的過量生長，這可用痕量金屬（shǔ）缺乏症（zhèng）理論（lùn）分析。由於絲狀菌具有比菌膠團更大的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時（shí）比後者具有更大的（de）對痕量金屬的吸附能力（lì），從（cóng）而抑製（zhì）了菌膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入汙水廠時，活性汙泥（ní）中的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的研（yán）究中發現（xiàn），菌膠團吸收汙水中的有毒（dú）物質後，粘性物質（zhì）分泌（mì）減少，生理（lǐ）活動出現異常，可能（néng）引起汙泥膨脹（zhàng）。
1、汙泥膨脹特點
汙泥結構鬆散，質量變輕（qīng），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;二次沉澱難以固（gù）液分離，回流（liú）汙泥濃度低，有時還伴隨大量的泡（pào）沫的產生，無法（fǎ）維持生化處理的正常工作。
汙泥膨（péng）脹是生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（gāo）的，在歐洲近50%的城市汙水廠每年都會有不（bú）同程度的汙泥膨脹發生，在中國的發生率也非常高。基本上目前各（gè）種類型的活性汙泥工藝都會發（fā）生汙泥膨脹。汙泥膨脹不但發生率高，發生（shēng）普遍，而且一旦發生難（nán）以（yǐ）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（wán）全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者（zhě）造成很大的麻煩。
2、汙泥（ní）膨脹類型
1、非（fēi）絲狀菌膨脹
非絲狀菌膨（péng）脹主要發生在廢水水（shuǐ）溫較低而汙泥負（fù）荷太（tài）高的時（shí）候，此（cǐ）時細（xì）菌吸附了大量有機物，來不及代謝，在（zài）胞外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（nán）沉澱壓縮。而當氮嚴重缺乏時，也（yě）有可產生膨（péng）脹現（xiàn）象。因為若缺氮，微生物便於工作不能充分利用碳源（yuán）合成細胞（bāo）物（wù）質（zhì），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（yì）形成結合（hé）水，從（cóng）而影響汙泥的沉降性能，產生高粘性的汙泥膨脹。非絲狀菌汙泥膨脹發（fā）生時其生（shēng）化處理效能（néng）仍較高，出水也還（hái）比較清澈，汙泥鏡檢也看不（bú）到絲狀菌（jun1）。非絲狀菌膨脹發生情況（kuàng）較少，且危害並不十分嚴重。
2、非絲狀菌膨脹
絲狀菌膨脹在日常實際工作中較為常見，成（chéng）因也十分複雜。影響絲（sī）狀菌汙泥膨脹的因素有很（hěn）多，*先應該認（rèn）識到的是活性（xìng）汙泥是一個（gè）混合培養係統，其中至少存在著30種可能引起汙泥膨脹的絲狀（zhuàng）菌。而絲狀菌在與活性膠團係統共生的關係中是不可缺少的一類重要微（wēi）生物。它的存在對淨化汙水起著很好的作用。它對（duì）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（zhōng）起著對懸浮物的（de）過濾作用等都有很重要的意義。事實也證明在絲狀菌與菌膠團（tuán）細菌平衡（héng）時是不會產生汙泥膨脹，隻有當絲狀菌生長超過菌膠團細菌（jun1）時，才會出現汙泥膨脹（zhàng）現象。
3、汙泥膨脹幾種（zhǒng）理論
1、A/V假說
當混（hún）合液中基質（zhì）收（shōu）到（dào）限製或控製時，由於比表麵積（jī）大的絲狀菌獲（huò）取基質的能力（lì）要強於菌膠團，因而菌膠團受到抑製，絲狀菌大量繁殖；
2、動（dòng）力選擇性理論
以微生物生長動力學為基礎，根據不同（tóng）種類微（wēi）生（shēng）物具有不同的*大（dà）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（huó）性汙泥中微生物分為三類，*類是菌膠團（tuán）細菌，第二類（lèi）是具（jù）有高基質親（qīn）和力但生長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（de）快速生長絲狀菌；
4、存（cún）儲選擇理論
在底物風度的狀態（tài）下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物（wù）質在底物匱乏時能（néng）夠（gòu）被代謝產生能量（liàng）或合成蛋白質。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存能力不能完全用來解釋汙泥膨脹機理；
5、氮（dàn）氧化氮假說
CASEY提出低負荷生物脫氮（dàn）除磷工藝的汙泥膨脹假說，如果（guǒ）缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區（qū）存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製（zhì）菌膠團的好氧細胞色素，進（jìn）而抑製其好（hǎo）氧情況下的基質利用，相反一些絲狀菌隻能將硝酸（suān）氮還（hái）原為亞硝酸（suān）氮，因此不會在（zài）反硝化（huà）條件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌（jun1）就（jiù）不會（huì）在好氧段被抑製，因而更（gèng）具競爭優勢。亞硝酸與SVI有一定的正相關性。沉澱（diàn）性能良好（hǎo）的（de）汙泥粒徑分布較（jiào）廣（guǎng），且以球菌為主，膨脹汙泥的粒徑（jìng）大都在10μm以內，汙泥較為細（xì）碎。
4、汙泥膨脹的影響因素（sù）
1、溫度
低溫有利（lì）於絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容（róng）易導致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙（wū）水溫度（dù）提高到22℃則不容易產生汙泥膨脹現（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，菌膠團活性減弱，生長（zhǎng）受到抑製，但絲狀菌能大量繁殖，取代（dài）菌膠團（tuán）成為優勢種群，汙泥的沉降性能明（míng）顯變差並（bìng）發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時（shí），真菌完全（quán）占優勢。
3、DO
低DO是引起絲狀菌汙（wū）泥膨脹的主要（yào）原因之一，若DO成（chéng）為限製（zhì）因子，菌膠團生長受抑製，而絲狀菌因具有巨大（dà）的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處（chù）於優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃（nóng）度下，具有比菌膠（jiāo）團高的比生長速率，這可以解釋基質限製、溶解氧限製和營養物質（zhì）限製引（yǐn）起的汙泥膨脹現象。隻要溶解（jiě）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（ní）膨脹。
4、F/M
低負荷情況下，由於絲（sī）狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先（xiān）利用碳（tàn）源，造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化（huà）溝（gōu）(如卡魯薩爾氧化溝)、沿程分（fèn）散進水曝（pù）氣池中；低負荷容易（yì）引發絲狀菌（jun1）汙泥膨脹，高（gāo）負荷容易引（yǐn）發汙（wū）泥粘性膨脹。負（fù）荷分布（bù）不（bú）均，好氧（yǎng）區一（yī）直處於低（dī）負荷運行狀態易造成絲狀菌大（dà）量增殖（zhí）。Li等人對膜生物反應器內汙泥（ní）負荷參數的影響研究表明，當（dāng）F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將汙水通過好氧選擇（zé）器進入膜生物反應器，將F/M調整到0.4kg/kgd，有效（xiào）的控製了汙泥（ní）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（zuò）用，有效解（jiě）決了汙泥膨脹。
高（gāo）有機負荷下，反（fǎn）應器內（nèi）底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲（sī）狀菌具有更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速增殖（zhí），具有較高的比生（shēng）長速率，抑製了絲狀菌的生長，但是如果DO濃（nóng）度不夠，在0.5mg/L以（yǐ）下，菌膠團在低溶氧的條件（jiàn）下增（zēng）殖受到抑製，而（ér）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（jiàn）下也能（néng）獲得（dé）氧，其增（zēng）殖速率（lǜ）明顯高於菌膠團，發生高（gāo）負荷低DO下的汙泥膨脹；低負荷（hé）下由於長時間缺少足夠（gòu）的營養物（wù）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（cóng）菌膠團（tuán）中伸展出來以增（zēng）加其攝取營養的表麵積。
由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（kě）能引（yǐn）起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高（gāo）低負（fù）荷（hé）下都可能發生汙泥（ní）膨脹，Palm等人認為根據負荷不同，在任何DO濃度條件下（xià）都可能發生膨脹，Chudoba等人認為即使對於推（tuī）流式曝氣池，雖然沿吃長方向存在著高的（de）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
通常認為汙水中BOD：N：P=100：5：1為（wéi）微生物的（de）適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發絲狀菌（jun1）與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發（fā）現在缺（quē）N的情況下，由於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對N、P等營養物質（zhì）有較強的親和力，優先利用營養物質，造（zào）成（chéng）競爭（zhēng）優（yōu）勢（shì）；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠（jiāo）團未能有充分的N完成代謝，於是把有機物以高親水性的多（duō）糖胞外聚（jù）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（liàng）元素（sù）
完全混合活性汙泥法會助長絲狀菌的過量生長，這可用痕量金屬（shǔ）缺乏症（zhèng）理論（lùn）分析。由於絲狀菌具有比菌膠團更大的比表麵積，其在痕量金屬含量不足時（shí）比後者具有更大的（de）對痕量金屬的吸附能力（lì），從（cóng）而抑製（zhì）了菌膠團的生長。
7、有毒物質
當有毒工業廢水進入汙水廠時，活性汙泥（ní）中的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲狀菌膨脹的研（yán）究中發現（xiàn），菌膠團吸收汙水中的有毒（dú）物質後，粘性物質（zhì）分泌（mì）減少，生理（lǐ）活動出現異常，可能（néng）引起汙泥膨脹（zhàng）。
