汙泥膨脹原因分析和解決辦法

廢水（shuǐ）生物處理是利用有關微生物的代謝過程,是對廢（fèi）水中有機（jī）物（wù）進行降解（jiě）或轉化的過程。微生物在降解有機物的同（tóng）時其本身也得到了增殖。汙泥膨脹有兩種類型，一（yī）是由於活性汙泥中大量絲（sī）狀菌（jun1）的繁殖而引（yǐn）起的（de）汙泥絲狀菌膨（péng）脹，二是由於菌膠（jiāo）團細菌體內大量累積高粘性物質（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖（táng）和脫氧核糖等形成的多類糖）而引起的非絲狀菌性膨脹。汙（wū）泥絲狀（zhuàng）菌膨脹可根據絲狀微生物對環（huán）境條（tiáo）件和基質種類要求的不同而劃分為五類類型：（1）低（dī）基（jī）質濃度型；（2）低溶解氧濃度型；（3）營養（yǎng）缺乏型；（4）高硫化物型；（5）pH不平衡型。在實際運行中（zhōng），一（yī）般以汙（wū）泥絲狀菌膨（péng）脹為主，占90%以上（shàng）。
發生汙泥膨脹時，主要有以下特征：（1）二沉池中汙泥的SVI值大於200ml/g；（2）回流（liú）汙（wū）泥濃（nóng）度（dù）下降；（3）二沉池中汙泥層增（zēng）高。

一、汙泥膨脹相關理論1、A/V假說：當混合液中基質收到限製或控製時，由於（yú）比表麵（miàn）積大的絲狀菌獲取基質的能力（lì）要強於菌膠團，因而菌膠團受（shòu）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（xué）為（wéi）基礎，根據不同種類微生物具（jù）有不同的最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（jiāng）活性汙泥中微生物分為三類，第一類是（shì）菌膠（jiāo）團細菌，第二類是具有高基（jī）質親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、對饑餓高度敏感的快速生（shēng）長絲狀菌。
4、存儲選擇理論：在底（dǐ）物風（fēng）度的狀態下，非（fēi）絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯（zhù）存物質（zhì）在底（dǐ）物匱乏時能夠被代謝產生能量或合成蛋白質（zhì）。但是一些絲狀菌（jun1）也具有底物貯存能力，底物貯存能力不（bú）能完全用（yòng）來解（jiě）釋（shì）汙泥膨脹（zhàng）機（jī）理。
5、氮氧化氮假（jiǎ）說：CASEY提出低負荷生物（wù）脫氮除磷工藝的汙泥膨脹假說，如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細胞色素，進而抑製其好氧情況下的（de）基質利用，相（xiàng）反一些絲狀菌隻能將硝酸氮還原為亞硝酸氮，因此不會在反硝化條件下胞內積（jī）累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧段被抑製，因而更具競爭優勢。
亞硝酸與（yǔ）SVI有一定的正相關性。沉澱性能良好（hǎo）的（de）汙泥（ní）粒（lì）徑分布較廣，且以球菌為主，膨脹汙泥（ní）的粒徑大都在10μm以內，汙泥較為細碎。
二（èr）、影響汙泥膨脹的因子1、溫度低溫有（yǒu）利於絲狀菌生長，Daigger等人發現10℃容易導（dǎo）致絲狀菌性汙泥膨脹，而汙水溫度提高（gāo）到22℃則不（bú）容易產生汙泥膨脹（zhàng）現象。
2、pH活性汙（wū）泥微生物適宜pH範圍為（wéi）6.5～8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到抑製，但絲狀菌能大量繁殖，取代菌膠團成為優勢種群，汙泥（ní）的沉降性能明顯變（biàn）差並發生汙泥膨脹（zhàng）。pH值低於4.5時（shí），真菌完全占優勢。
3、DO低DO是引（yǐn）起絲狀菌（jun1）汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為限製因子，菌（jun1）膠團生長受抑製（zhì），而絲狀菌因具有（yǒu）巨大的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生（shēng）長（zhǎng）繁（fán）殖，在競爭中處於優勢地位。具有低Ks的絲狀（zhuàng）菌在低基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率，這可以解釋基質限製、溶（róng）解氧限製和營（yíng）養物質限製引起的汙泥膨脹現象（xiàng）。隻要溶解氧成為（wéi）限（xiàn）製，任何（hé）負荷下都（dōu）會發生汙泥膨脹（zhàng）。汙水處理中DO控製在（zài）2左右，太高太低都容易引起汙（wū）泥膨脹。

4、F/M低負荷情況下，由於（yú）絲狀菌（jun1）具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭（zhēng）優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的（de）氧化溝（如（rú）卡魯薩爾氧化溝（gōu））、沿（yán）程分散進水曝氣池中；低負（fù）荷容易引發絲（sī）狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引（yǐn）發汙（wū）泥粘（zhān）性（xìng）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等人將汙水通過好氧選擇器進入膜生物反應器，將F/M調整到（dào）0.4kg/kgd，有效的控製了汙（wū）泥膨脹；而Laitinen和（hé）Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強（qiáng）反硝化除磷作用，有效解決了汙泥膨脹。高（gāo）有機（jī）負荷下，反應器內底物（wù）充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯（zhù）營（yíng）養（yǎng）物質的能力，能夠充（chōng）分利（lì）用高濃度（dù）的底物迅（xùn）速增殖（zhí），具有較高的比生長速（sù）率，抑製（zhì）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）在低溶氧的條件下增（zēng）殖受到抑製（zhì），而絲狀菌由於其具有更（gèng）大的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲（huò）得（dé）氧，其增殖速（sù）率明顯高於（yú）菌膠團，發生高負荷低DO下的汙泥膨脹（zhàng）；低負荷下由於長時間缺少足夠的營養（yǎng）物質，菌膠團生長受到抑製，而（ér）絲狀菌具有較大的比表麵（miàn）積，其（qí）菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營養的表麵積。由於研究者的研究背（bèi）景和研究條件不盡相同，研究結果也（yě）很（hěn）不一致尤其是關於有機（jī）負荷與汙泥（ní）膨脹關係的說法也比較混（hún）亂。高低有機負荷都可（kě）能引起汙泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高低負荷下都可能發（fā）生汙泥膨脹，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（shēng）膨（péng）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（gāo）的濃度（dù）梯度，但（dàn）在高負荷下也會發生汙泥膨脹。
5、N、P營（yíng）養物質通（tōng）常認為汙水（shuǐ）中BOD5:N=100:5:1為微生物的適宜比例。N、P含量不均衡的廢（fèi）水，會引發絲（sī）狀菌與非絲（sī）狀（zhuàng）菌膨脹，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（jù）大的比表麵積，低Ks，其對N、P等營養物質有較強（qiáng）的親和力，優先利用營養物質，造成競爭（zhēng）優勢；非絲狀菌（jun1）汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未能有充分（fèn）的N完成代謝，於是把有機（jī）物以高親水性的多糖胞外聚合物（EPS）的形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比（bǐ）。
6、微量元素完全（quán）混（hún）合活性汙泥法會助長絲狀菌（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團更大的比表麵積，其在痕量金屬含量不足（zú）時比後者具有更大（dà）的對痕（hén）量金屬的吸附能（néng）力，從而抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質當有毒工業廢（fèi）水進入汙水廠時，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研究中發現，菌（jun1）膠（jiāo）團吸收汙水中的有毒物質後，粘（zhān）性物質分泌（mì）減少，生（shēng）理活動出現異常，可能引（yǐn）起汙泥膨脹。
三、汙泥膨脹（zhàng）解決辦法（fǎ）1、應急措施：（1）增加絮凝劑，如投加矽藻土（tǔ）、粘土（tǔ）、厭（yàn）氧汙泥、金（jīn）屬鹽類、混凝劑，如投（tóu）加鐵鹽（氯化亞鐵5~50 mg/L）、鋁鹽（yán）（礬土10~100 mg/L）。（2）采用消毒氧化劑，如采用（yòng）回流汙泥加氯（lǜ）措施，投加量一般為2~10kg Cl2/1000kg幹汙泥，既（jì）可控製曝（pù）氣池汙（wū）泥膨脹也可（kě）對二級處理出水消毒，同時使控製汙（wū）泥膨脹所需要的加（jiā）氯量最少。銅離（lí）子濃度在0.75mg/L時或食鹽濃度為（wéi）4g/L時對抑（yì）製絲狀菌汙泥膨脹效果良（liáng）好（hǎo）。但是（shì）此法治標不治本。
2、改變（biàn）工藝（1）設置（zhì）選擇器（qì），選擇器是曝氣池之前或前段設定的高有機負荷區（qū）（接觸區），為菌膠（jiāo）團細菌提供高（gāo）濃度的可吸收的（de）溶解底物，以提高其攝取和貯存能力（lì），使其在與絲狀菌的競爭中處於優勢。（2）此外改變反應器形式，如將完全混（hún）合曝氣池改為推流式曝氣池，連續進水改為間歇進水。絲狀菌幾乎都不能在完全無分子氧的環境中吸收（shōu）底物，這使得通過脫氮和除磷過（guò）程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O係統能有效控製絲狀菌汙泥膨脹。在A2/O工藝中，厭氧、缺氧區（qū）不利於（yú）絲（sī）狀（zhuàng）菌增殖，如果在好（hǎo）氧段能旁流一部分進水提（tí）供碳源，則絲狀菌在整個係統中都處於不利狀況。（3）工藝運行調（diào）控：由於汙水腐化產生的膨脹，可以對消化汙水預曝氣，沉澱池中汙泥（ní）應及時刮除（chú）；N、P缺乏的汙水，可及（jí）時投加尿素、銨鹽、化肥或與生活汙水混合，使BOD5:N=100:5:1左右；缺氮時可從汙泥消化池往（wǎng）曝（pù）氣池投加高含氮汙泥上清液；低溶解氧（yǎng）可以增加（jiā）供氧（yǎng），采用表麵轉刷曝氣的氧化溝，欲提高DO，可通過提高出水堰的高度，以（yǐ）提高轉刷的吃（chī）水深度的方法，強化轉刷的曝氣能力；低負荷導致的（de）汙泥膨脹（zhàng），可（kě）以適當提高F/M；高負荷汙泥膨脹，可射流曝氣剪切絲（sī）狀菌，射流高的傳質效（xiào）率提供充足的溶解氧（yǎng）。增加水力剪切力：通過曝氣時產生的（de）強水力剪切作用使蓬鬆汙泥自聚、密實，同時使絮（xù）團表麵不穩定的絲狀菌脫落。（4）在完全混合曝（pù）氣池中（zhōng）負荷0.1~0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)都發生膨脹，而推流式中汙泥負荷大於0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)才（cái）發生膨脹，而間歇式反應器內沒有發現膨脹現象；變（biàn）化（huà）的水力負（fù）荷造成SVI上升（shēng），具體分析為高負（fù）荷、低溶解氧刺（cì）激了絲（sī）狀（zhuàng）菌的生長，且絲狀菌（jun1）生長的不可逆性，造成汙泥膨脹，特別是當有（yǒu）機物濃度劇增時極易引起汙泥膨（péng）脹；汙泥有機負荷為0.5kg/kg·d，並且DO在2mg/L時，可以（yǐ）有效的控製絲狀菌的生長。（5）低負荷引（yǐn）起汙泥膨脹的恢複（fù）：加大汙泥（ní）負荷，利用（yòng）在高底物濃（nóng）度的環（huán）境條件下，菌膠團的貯存能力與最大比生長速率均比絲狀菌的高這一特點，在反應器中創造出有利於菌膠團生長繁（fán）殖的生態環境，使其取代絲狀菌逐漸成為汙泥中的優勢菌種，從而使發生膨脹的汙泥逐漸恢複正常。（6）增大汙泥回流量有利於提（tí）高菌膠團細菌攝取有機物的能力並且增大與絲（sī）狀菌（jun1）的競爭力度，抑製絲狀菌的膨脹。絲狀菌的生長速率（lǜ）小（xiǎo）於非絲狀菌，長SRT有（yǒu）利於絲狀菌的生（shēng）長，因而增（zēng）加排泥量，可（kě）以有效排除池（chí）內過多絲狀菌（jun1）。並且長泥齡情況下，發生汙（wū）泥老化，老化的汙泥活性不（bú）夠，競爭（zhēng）不（bú）過絲狀菌，會使（shǐ）絲狀菌在競爭（zhēng）中處於優勢地位。3、汙泥（ní）膨脹自（zì）然消除的原因：汙泥膨脹導致汙泥的大量流失，使（shǐ）MLSS濃度降低，其結果是在其它條（tiáo）件不變時，有機負荷提高，DO上（shàng）升，OUR減小，這都有利於抑製絲狀菌的增殖。
四、其他（tā）汙泥膨脹原因（yīn）1、一（yī）般（bān）認為懸浮固體少而溶解（jiě）性和易降解的有機物較多，特（tè）別是含低分子量的烴類、糖類和有機酸等容易發生絲狀（zhuàng）菌膨脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙廢水；絲狀菌對高分子物質的水解能力弱，較難吸收不溶性物質，對低分子有（yǒu）機物可直接作（zuò）為能源加以利用，最有代表性的絲狀菌是球衣菌屬（shǔ），它能將葡萄糖、蔗（zhè）糖、乳糖等糖類物質直接利（lì）用，當廢（fèi）水中含有可溶性有機物多時，易誘發絲狀（zhuàng）菌膨脹，而不溶性有機物（wù）作為去除對象的（de）廢水則不易產（chǎn）生汙（wū）泥膨脹。Van等發現葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可（kě）溶性有機物容易引起汙泥膨脹，而大分子澱粉不易引起汙泥膨脹（zhàng）。2、腐化的汙水，還有大量硫化氫的汙水，汙水（shuǐ）在下水（shuǐ）管和初沉池等貯存設施（shī）中，停（tíng）留時間過長，發生早起消化，使pH下降，產生利於絲狀（zhuàng）菌攝取的低（dī）分子溶解性有機物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但（dàn）是硫化氫大部分是厭氧發酵中的副產物，而厭氧發酵會產生大量小分子有機酸（suān），這些是汙泥（ní）膨脹的（de）主（zhǔ）要原因。3、一些厭氧裝置雖（suī）然出水（shuǐ）含有大量硫化氫（qīng），但是揮發性有機酸濃度很低時也不會發生汙泥膨脹，當（dāng）揮發性有機酸達到一定濃度時，其（qí）中主要的低分子有機酸（乙酸、丙酸）易於降解（jiě），因此造（zào）成耗氧速率的增加，引起DO限（xiàn）製膨脹。

汙泥膨脹原因分析和解決辦法

廢水生物處理是利用有關微（wēi）生物的代謝過程,是對廢水中有機物進行降解或轉化的過程。微生物在降解有機（jī）物的同時其本（běn）身也得到了增殖。汙泥膨脹有兩種類型，一是由於活（huó）性汙（wū）泥中大量（liàng）絲狀菌（jun1）的繁殖而引起的汙泥絲狀菌膨脹，二是由於菌膠團（tuán）細菌體內大量累（lèi）積高粘性物質（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖（táng）、鼠李糖（táng）和脫氧核糖等形成（chéng）的多類糖）而引起的（de）非絲狀菌性膨脹。汙泥絲狀菌（jun1）膨脹可根據絲（sī）狀微生物對環境條件和基（jī）質種類要求的不同而劃分為五類類型：（1）低基質濃度型；（2）低溶解氧濃度型；（3）營養缺乏型；（4）高硫化物型；（5）pH不平衡型。在實際運行中，一般以汙泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上。
發生汙泥膨脹時，主（zhǔ）要有以（yǐ）下（xià）特征：（1）二沉池中汙泥的SVI值大於200ml/g；（2）回流（liú）汙泥濃（nóng）度下降；（3）二沉池中汙（wū）泥層增高。

一、汙泥膨脹相關理論1、A/V假說（shuō）：當混合液中基質收到限製或控製時，由於比表麵積大的（de）絲狀菌獲取基質的能力要（yào）強於菌膠團，因而菌（jun1）膠團（tuán）受到抑製，絲狀菌大量繁殖。2、動力選擇（zé）性理論：以微（wēi）生物生長動力學（xué）為基礎，根據不同種類微（wēi）生（shēng）物具有不（bú）同的最大（dà）比生（shēng）長（zhǎng）速（sù）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分為三類，第一（yī）類是菌膠團細菌，第二類是具（jù）有高基質親和力（lì）但生長緩慢的耐饑餓絲狀菌，第三（sān）類是對溶解氧（yǎng）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：在底物風度的狀態下，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（néng）夠被代謝產生能量或合成蛋白質。但是一些絲狀菌（jun1）也具有底物貯存（cún）能（néng）力，底物貯存能力（lì）不能完全用來解釋汙泥膨脹機理（lǐ）。
5、氮氧化氮假說：CASEY提出低負荷生物脫氮除磷工藝的汙泥膨脹假說，如果缺氧（yǎng）區的反硝化不充分，導致好氧區（qū）存在亞硝（xiāo）酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑（yì）製菌膠團的好（hǎo）氧細胞色素，進而抑製其好氧情況下的基質利用，相反一些（xiē）絲狀菌隻能將硝酸氮還原為亞硝酸氮（dàn），因此（cǐ）不會在反硝（xiāo）化條（tiáo）件下胞內積累NO和N2O，絲狀菌就不會在好氧（yǎng）段被抑製，因而更具競爭優勢。
亞硝（xiāo）酸與SVI有一定的正相關性。沉（chén）澱性能良（liáng）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（dà）都在10μm以內，汙泥較為細碎。
二、影響汙泥膨脹的（de）因子1、溫度低溫有利（lì）於絲狀菌生長，Daigger等（děng）人發現10℃容易導致絲狀菌性汙泥（ní）膨脹（zhàng），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（fàn）圍為6.5～8.5，pH小於（yú）6時，菌膠團活（huó）性減弱，生長受到抑（yì）製，但絲（sī）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變差並發生汙泥膨脹。pH值低於4.5時，真菌完全（quán）占優勢。
3、DO低DO是引起（qǐ）絲狀菌汙泥膨脹的主要原因之一，若DO成為（wéi）限製因子，菌膠（jiāo）團生長受抑製（zhì），而絲狀菌因具有巨大的比表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖（zhí），在競爭中處於優勢地（dì）位。具有低Ks的絲狀菌在（zài）低（dī）基質濃度下，具有比菌膠團高的比生長速率，這（zhè）可以解釋基質限製、溶解氧限製和營養（yǎng）物質限製引起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成為限製，任何（hé）負荷下（xià）都會發生汙泥膨（péng）脹。汙水處理中DO控製在2左右，太（tài）高太低都容易引起汙泥膨脹。

4、F/M低負荷情況下，由（yóu）於絲狀菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳（tàn）源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競（jìng）爭優勢。低（dī）F/M經常出現在完全混合式曝氣池（chí）、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（chí）中（zhōng）；低負荷容易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷容易引（yǐn）發汙泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一（yī）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（fǎn）應器內汙（wū）泥負荷參數的影（yǐng）響研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥膨脹；Pan和Su等人將汙水通（tōng）過好氧選擇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（le）汙泥膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利（lì）用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用（yòng），有效解決了汙泥膨脹。高有（yǒu）機負（fù）荷下，反應器內（nèi）底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具（jù）有更強的吸附（fù）與（yǔ）存貯營養物質的能力，能夠充（chōng）分利用高濃度的底物迅速增殖，具有較高的比生長速率，抑（yì）製了絲狀菌的生長。但是如果（guǒ）DO濃度不夠，在0.5mg/L以下，菌膠團在低溶氧的條（tiáo）件下增殖受到抑製，而絲狀菌由於其具有更大的比表麵積，即使在低溶氧的條件下也能獲得（dé）氧，其增殖速率明顯高（gāo）於菌膠團，發生高負荷低DO下的汙泥膨脹；低負荷下（xià）由於長時間缺少足（zú）夠的營養物質，菌膠團生長受到抑製，而絲狀（zhuàng）菌具有較（jiào）大（dà）的比表（biǎo）麵（miàn）積，其菌絲會從菌膠團中伸展出來以增加其攝取營（yíng）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（yǒu）機（jī）負荷與汙泥膨脹關係的說法也比較混亂。高低有機負荷都可（kě）能引起汙泥（ní）膨脹，Ford和Eckenfeilder等人（rén）發現高低負荷下都可能發（fā）生（shēng）汙泥膨（péng）脹，Palm等人（rén）認為根據負荷不同，在任何DO濃度（dù）條件下都可能發生膨（péng）脹（zhàng），Chudoba等人認為即使對於推流式曝氣池（chí），雖然沿吃長方向存在著（zhe）高的濃度梯度，但在高負荷下也會發生汙泥膨脹。
5、N、P營養物質通常認為汙水中BOD5:N=100:5:1為微生物（wù）的適宜比例。N、P含量不均衡的廢水，會引發絲（sī）狀（zhuàng）菌與（yǔ）非絲狀（zhuàng）菌膨脹，絲狀（zhuàng）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（miàn）積，低Ks，其對N、P等營養（yǎng）物質有較（jiào）強的親和力，優先利用營養物質，造成競爭優勢；非絲狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠（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糖胞外聚合物（EPS）的形式貯存在胞外。因此要降低進水C/N比。
6、微量元素完全混合活性（xìng）汙泥（ní）法會助（zhù）長絲狀菌的過量生長，這可用痕量金屬缺乏症理論分（fèn）析。由於絲狀菌具有比菌（jun1）膠團（tuán）更大的比表（biǎo）麵（miàn）積，其在痕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力，從而抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質當有毒工業廢（fèi）水進入汙水廠時，活性汙泥中（zhōng）的微生物要出現中毒現象（xiàng），Novak在（zài）對非絲狀菌膨脹的研究中發現，菌膠團吸收汙水中的有（yǒu）毒物質後，粘性物（wù）質分泌減少，生理活動出現（xiàn）異常，可能引（yǐn）起汙泥膨脹。
三、汙泥膨脹解決辦法（fǎ）1、應急措施：（1）增加絮凝（níng）劑，如投加矽藻土、粘土、厭氧汙泥、金屬鹽類、混凝劑，如投加鐵鹽（氯（lǜ）化亞鐵5~50 mg/L）、鋁鹽（礬土10~100 mg/L）。（2）采用消毒（dú）氧化劑，如采用回流汙泥加氯措施（shī），投（tóu）加量一般（bān）為（wéi）2~10kg Cl2/1000kg幹汙泥，既可控製曝氣池汙泥（ní）膨脹（zhàng）也可對二級處理出水消毒（dú），同時使控製汙泥膨脹所需要的加氯量最少。銅離子濃度在0.75mg/L時或食鹽濃度為（wéi）4g/L時對（duì）抑製（zhì）絲狀菌汙泥膨脹效果良好。但是此法（fǎ）治標不治本。
2、改變工藝（1）設置選擇器，選擇器是曝（pù）氣池之前或前段設定的高有機負荷區（接觸區），為菌膠團細菌提供（gòng）高濃度的可吸收的溶解底物，以提高（gāo）其攝取和（hé）貯存能力，使其在與（yǔ）絲狀菌的競爭中處於（yú）優勢。（2）此外改變反應器（qì）形式，如將完全混合曝氣池改為推流式曝氣池，連（lián）續進水改（gǎi）為間歇進水。絲狀菌幾乎都不能在完全無分子（zǐ）氧（yǎng）的環境中吸收底物，這使得通過脫氮和除磷過程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O係統能有效控製絲狀菌汙泥膨脹。在A2/O工藝中，厭氧、缺氧區不利於絲狀菌增（zēng）殖，如果在好氧段（duàn）能旁流一部分進（jìn）水提供碳源，則絲狀菌在整個係統中（zhōng）都（dōu）處於不利狀況。（3）工藝運行（háng）調控：由於汙水腐化產生的膨脹，可以對（duì）消化汙水（shuǐ）預（yù）曝氣，沉澱池中汙泥應及時刮除；N、P缺乏的汙水，可及時投加尿素、銨鹽、化肥或與生活汙（wū）水混合，使BOD5:N=100:5:1左右；缺（quē）氮時可從（cóng）汙泥消化池往曝氣池投加（jiā）高含氮（dàn）汙泥上清液；低溶解氧可以增加供氧（yǎng），采用表麵轉（zhuǎn）刷曝氣的氧化溝，欲提高DO，可通過提高出水堰的高度，以提高轉刷的吃水深度的方法，強化轉刷的曝（pù）氣能力；低負荷導致的汙泥膨脹，可以適當提高（gāo）F/M；高負荷汙泥膨脹（zhàng），可射流曝氣剪切絲狀菌，射流高的傳質效率提供充足的溶解氧。增加水力剪切力：通（tōng）過曝氣時產生的強（qiáng）水力剪切作用使蓬鬆汙泥自聚、密實（shí），同時使絮團表麵不穩定的絲狀菌脫落。（4）在完全混合曝氣池中（zhōng）負荷0.1~0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)都發生膨脹，而推流式中汙泥負荷大於0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)才發生膨脹，而（ér）間歇式反應器內（nèi）沒有發現膨脹現象；變化的水力負（fù）荷造成SVI上升，具體分析為高負荷、低溶解氧刺激了絲狀菌的生長，且絲狀菌生長的（de）不可逆性，造成汙泥膨（péng）脹，特別是當有機物濃度（dù）劇增時（shí）極易引起汙泥膨脹；汙泥有機負荷為0.5kg/kg·d，並且（qiě）DO在2mg/L時，可以有效的控製絲（sī）狀菌的（de）生長。（5）低負荷引起汙泥膨脹的恢複：加大汙泥負荷，利用在高底物濃度的環境條件下，菌膠團的貯存能力與最大比生長速率均比絲狀菌的高這（zhè）一特點，在反應器中創造出有利於菌膠團生長繁殖的生態環境（jìng），使其取代絲狀菌逐漸成為汙泥中的優勢（shì）菌種，從而使（shǐ）發生膨（péng）脹的汙泥逐漸恢複正常。（6）增（zēng）大汙泥回流量有利於（yú）提高菌膠團細菌攝（shè）取有機物的能力並且增大與絲（sī）狀菌的競爭力度，抑製絲狀（zhuàng）菌的膨脹。絲狀菌（jun1）的生長速率（lǜ）小於非絲（sī）狀菌，長SRT有利於絲狀菌的生長，因而增加（jiā）排泥（ní）量（liàng），可以有效排（pái）除池內過多絲狀（zhuàng）菌。並且長泥齡情況下，發生汙泥老化，老化的汙泥活性不夠，競爭不（bú）過絲狀菌（jun1），會使絲狀菌在競（jìng）爭中處於優勢地位。3、汙泥膨脹自然消除的原因：汙泥膨脹導致汙泥的大量流失，使（shǐ）MLSS濃度降（jiàng）低，其結果是（shì）在其它條件不變時，有機負荷提高，DO上升，OUR減小，這都有利於抑製絲狀菌的增殖。
四、其他汙泥（ní）膨脹原因1、一般認為懸浮固（gù）體少而溶解（jiě）性和易降解的有機物較多，特別是（shì）含低分子量的烴類、糖類和有機酸等容易發生絲（sī）狀菌膨脹，例如（rú）啤酒、食品、乳品、造紙廢水；絲狀菌對高分子物質（zhì）的水解能力弱，較難吸收不溶性物質（zhì），對低分子（zǐ）有機物可直接作為能（néng）源加以利用，最（zuì）有代表性的絲狀菌是球衣（yī）菌屬，它能將葡萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質直接利用，當廢水中含有可溶性有機（jī）物多時，易誘發（fā）絲狀菌膨脹，而（ér）不溶性有機物作為去（qù）除對象的廢水則不易產生汙泥（ní）膨脹。Van等發（fā）現葡萄糖（táng）、乙酸鹽這些低分子可溶性有機物容易引起汙泥膨脹，而大分子澱粉不易引起汙泥膨脹。2、腐化的汙水，還（hái）有大量硫化氫的汙水，汙水在下水管和（hé）初沉池等（děng）貯存設施中，停留時（shí）間過長，發生早起消化，使（shǐ）pH下降，產生利於絲（sī）狀菌攝取的低分（fèn）子溶解性有機物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但（dàn）是硫（liú）化氫大部分是厭氧（yǎng）發酵中的副產物，而厭氧發酵會產生大量小分子有（yǒu）機酸，這些是（shì）汙泥膨脹的主要原因。3、一些厭氧裝置雖然出水含有大量（liàng）硫化氫，但是揮發（fā）性有機酸濃度很低時也不會（huì）發（fā）生汙泥膨脹，當揮發性有機（jī）酸達到一定濃度（dù）時，其中（zhōng）主要的低分子有機酸（suān）（乙酸、丙酸）易於降解，因此造成耗氧速率的（de）增（zēng）加，引起DO限製膨脹（zhàng）。汙泥膨脹原（yuán）因分析和解決辦法（fǎ）

廢水生物處理（lǐ）是利用有（yǒu）關微生物的（de）代謝過（guò）程,是對廢水中有（yǒu）機物進行降解或轉化的過程。微生物在（zài）降解有機物的同時其本身也得到（dào）了增殖。汙泥膨脹有兩種類型，一是（shì）由於活性汙（wū）泥中（zhōng）大量絲狀菌的繁殖而引（yǐn）起的汙泥絲狀菌膨脹，二是由於菌膠團細菌體（tǐ）內（nèi）大量累積高粘性物質（如葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脫氧（yǎng）核（hé）糖等（děng）形成的多類糖）而引起的非絲狀菌性膨脹。汙泥絲（sī）狀菌膨（péng）脹可根（gēn）據絲狀微生物對環境條件和基質種類要求的（de）不同而劃分為五類類型：（1）低基（jī）質（zhì）濃度（dù）型；（2）低溶解氧濃度型；（3）營養缺乏型；（4）高硫化物型；（5）pH不平衡型。在實際運行中，一般以汙泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上。
發（fā）生（shēng）汙泥膨脹時，主要（yào）有以下（xià）特征：（1）二沉池（chí）中汙泥的SVI值大於200ml/g；（2）回流汙泥濃度下降；（3）二沉（chén）池中汙泥層增（zēng）高。

一（yī）、汙泥膨脹相關（guān）理論1、A/V假說：當混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（qǔ）基（jī）質的（de）能力要強於菌膠團，因而菌膠團（tuán）受到抑製，絲狀菌大量繁殖（zhí）。2、動力選擇性理論：以微生物（wù）生長動力（lì）學為基礎，根（gēn）據不（bú）同（tóng）種類微生物具有不同的最大比生長（zhǎng）速率（lǜ）和飽和常數，分析絲狀（zhuàng）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，第一類是菌膠團（tuán）細（xì）菌，第二類是具有高基質親和力但生長（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（è）高度敏感的快速（sù）生長絲狀菌。
4、存儲選擇理論（lùn）：在底物風度的狀態下，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（shēng）能量或合成蛋（dàn）白質。但是一些絲狀菌也具有底物貯存能力，底物貯存（cún）能（néng）力不（bú）能完全用（yòng）來（lái）解釋汙泥（ní）膨脹機理。
5、氮氧（yǎng）化氮假說：CASEY提出低負荷（hé）生物脫氮除磷工藝的汙泥膨脹假說，如（rú）果缺氧區的反硝化不（bú）充分，導致好（hǎo）氧區（qū）存在亞硝酸氮，那中間產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細胞色素，進而抑製其好氧情況下的基質利（lì）用，相反一些絲狀菌隻能（néng）將硝酸氮還原為亞硝（xiāo）酸氮，因此不（bú）會在反硝（xiāo）化條（tiáo）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（jiào）廣，且以球菌為主，膨脹汙泥的粒徑大都在10μm以內，汙泥較為細碎。
二、影響汙泥膨（péng）脹的因子1、溫度（dù）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（ní）膨脹，而汙水溫度（dù）提高到22℃則不容易產生汙泥膨脹現象。
2、pH活性汙泥微生物（wù）適宜pH範圍為6.5～8.5，pH小於6時，菌膠（jiāo）團活性減弱，生（shēng）長受到抑（yì）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（chén）降性能明顯變差並發生汙泥膨脹。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主要原因之一，若DO成為限製因子，菌膠團生長（zhǎng）受抑製，而絲狀菌因（yīn）具有巨大的比（bǐ）表麵積，更易獲得溶解氧進行生長繁殖，在競爭中處於優勢（shì）地位。具有低Ks的絲狀（zhuàng）菌在低基質濃度（dù）下，具（jù）有比菌膠團高的比生長（zhǎng）速率，這可以解釋基質限製、溶解氧限（xiàn）製（zhì）和營養物質限（xiàn）製引起的汙泥膨脹現象。隻要溶解氧成（chéng）為限製（zhì），任何負荷下都會發（fā）生汙泥膨脹。汙水處理中（zhōng）DO控製在2左右，太高太低都容易引起汙泥膨脹。

4、F/M低負荷情況下，由於絲狀（zhuàng）菌具有巨大的比表麵積，低Ks，其對碳源有較強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混（hún）合式曝氣池、大回流比的氧化溝（如卡魯薩爾（ěr）氧化溝）、沿（yán）程分散進水曝氣池中；低負荷容易引（yǐn）發絲狀菌汙（wū）泥膨脹（zhàng），高（gāo）負荷容易引發汙泥粘性膨脹。負（fù）荷分布不均，好氧（yǎng）區一直處於低負荷（hé）運（yùn）行狀態易造成絲狀菌大（dà）量增殖。
Li等人對膜生（shēng）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等人將汙水通過好氧選擇器進入膜生物反應器（qì），將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控製了汙泥（ní）膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用，有效解決了汙泥膨脹。高有機負荷下，反應器（qì）內底物充裕，在這種情況中菌膠團比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營養（yǎng）物質的能力（lì），能夠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（ér）絲狀菌由於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，其增殖速率明（míng）顯高於菌膠團（tuán），發生高負（fù）荷低DO下的汙泥膨脹（zhàng）；低（dī）負荷下由於長時間缺少足夠的（de）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）菌絲會（huì）從菌（jun1）膠（jiāo）團中伸展出（chū）來以增加其攝取營養的（de）表麵積。由於研究者的（de）研究背景和（hé）研究條件不盡相同，研究結果也很不一（yī）致尤（yóu）其是關於有機負荷與汙泥膨脹關（guān）係的說法也比較混（hún）亂。高低有機負荷都可能引起（qǐ）汙泥膨脹，Ford和（hé）Eckenfeilder等（děng）人發現高低負荷下（xià）都可能發生汙泥膨脹，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（rén）認為即使對於推（tuī）流式曝氣池（chí），雖然沿吃（chī）長方向（xiàng）存在著高的濃度梯度，但在高負荷下也會發生汙泥膨（péng）脹。
5、N、P營養（yǎng）物質通常認為汙水中BOD5:N=100:5:1為微生物的適宜比例（lì）。N、P含量不均衡的廢水，會引發絲（sī）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（yǒu）巨大的比表（biǎo）麵積（jī），低Ks，其對N、P等營養物質有較強的親和力，優（yōu）先利用（yòng）營養物質（zhì），造成競爭優勢；非絲狀菌（jun1）汙（wū）泥膨脹：BOD5/N為100:3時（shí），菌膠團未能有充分的（de）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）的形（xíng）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（hé）活（huó）性汙泥法會助長（zhǎng）絲狀（zhuàng）菌的過（guò）量生長（zhǎng），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（dà）的比表（biǎo）麵積，其在痕量（liàng）金屬含量（liàng）不足時比後者（zhě）具有更大的對（duì）痕量金屬的吸附能力，從而抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質當有毒工業廢水進入汙水廠時，活性汙泥中的微生物要出現中毒現象，Novak在對非絲（sī）狀菌膨脹的研究中發現，菌膠團吸收汙水中的有毒（dú）物質後，粘性物質分泌減少，生理活動出現異常，可能引起汙（wū）泥膨脹。
三、汙泥膨脹解決辦法1、應（yīng）急措施：（1）增加絮凝劑，如投加矽藻土、粘土、厭氧汙泥、金屬鹽（yán）類、混凝劑，如投加鐵鹽（氯化亞鐵5~50 mg/L）、鋁鹽（礬土10~100 mg/L）。（2）采用消毒氧化劑，如采用回（huí）流汙（wū）泥加氯措施，投（tóu）加量一（yī）般為2~10kg Cl2/1000kg幹汙泥，既可控製曝氣（qì）池汙泥膨脹也可對二級處理出水消毒（dú），同時（shí）使控製汙（wū）泥膨脹所需要的加氯（lǜ）量最少。銅離子濃度在0.75mg/L時或食鹽濃度為4g/L時對抑製絲狀菌汙泥膨脹效果良好。但是此法治標不治（zhì）本。
2、改變工（gōng）藝（1）設置選擇器，選擇器是曝（pù）氣池之前或前段設定的高有機負荷區（接觸區），為菌膠團細菌提供高濃度的（de）可吸收的溶解底（dǐ）物，以提高其（qí）攝取和貯（zhù）存能力，使其在與絲狀菌的競爭中處於優（yōu）勢。（2）此外改（gǎi）變反應器形式，如將完全混合曝氣池改為推流式曝氣池，連續進水改為間歇進水。絲狀菌幾乎（hū）都（dōu）不能在完全無分子氧的環境中吸收底物，這使得通過脫氮和除磷過程（chéng）而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O係統能有效控製絲狀菌（jun1）汙（wū）泥膨脹。在A2/O工藝（yì）中，厭氧、缺（quē）氧區不利於絲狀（zhuàng）菌（jun1）增殖，如果在好氧（yǎng）段能旁流一部分進水提供碳源，則絲狀菌在整個係統中都處（chù）於不（bú）利狀況。（3）工（gōng）藝運行調控：由於汙水腐化產生的膨脹，可以對消化汙水預曝氣，沉澱池中汙泥應及時刮除；N、P缺乏的汙水，可及時投加尿素、銨鹽、化肥或與（yǔ）生活汙水混合，使BOD5:N=100:5:1左右；缺氮時可從汙泥（ní）消化池往曝氣池投（tóu）加高含氮（dàn）汙泥（ní）上清液；低溶解氧可以增（zēng）加供氧，采（cǎi）用表麵轉刷曝（pù）氣的氧化溝，欲提高DO，可通過（guò）提高出水堰的高（gāo）度，以提（tí）高轉刷（shuā）的吃水深度的方法，強（qiáng）化（huà）轉刷的曝氣能力；低負荷導致的汙泥膨脹，可以適當提高（gāo）F/M；高負荷汙泥膨脹，可射流曝氣剪切絲狀菌，射（shè）流高（gāo）的傳質效率提供（gòng）充足的溶解氧。增（zēng）加水力剪切力：通過曝氣時產生的強水力剪切作用使蓬鬆汙泥自聚、密實（shí），同時使絮團表麵不穩定的絲狀菌脫落。（4）在（zài）完（wán）全混合曝氣池中負荷0.1~0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)都發生膨脹，而推流式中汙泥（ní）負荷大於（yú）0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)才發生膨脹，而（ér）間歇式反（fǎn）應器內沒有發現膨脹現象；變化的水力負荷（hé）造成SVI上升，具體分析為高負荷、低溶解（jiě）氧刺激了（le）絲狀菌的生長，且絲狀菌生長的（de）不可（kě）逆（nì）性，造成汙泥膨脹，特別是當有機物濃度劇增時極易引起汙泥膨脹；汙泥有機負荷為0.5kg/kg·d，並且DO在2mg/L時，可以有效的控製絲狀菌的生（shēng）長。（5）低負（fù）荷引起（qǐ）汙泥膨脹的恢複：加大汙泥負荷，利用在高底物濃度的環境條件下，菌膠團的貯存能力與最大比生長速率均比絲狀菌的高這一特（tè）點，在反應器中創（chuàng）造出有利於菌膠團生長繁殖的生態環境（jìng），使其（qí）取代絲狀菌逐漸（jiàn）成為汙泥中的（de）優勢（shì）菌種（zhǒng），從而（ér）使發（fā）生膨脹的（de）汙泥逐漸恢複正常。（6）增大汙泥回流量有利於提高菌膠團細菌攝取有機物的能力並且增大與絲狀菌的競爭力度，抑製絲狀菌的膨脹。絲（sī）狀菌（jun1）的生長速率（lǜ）小於非絲狀菌，長SRT有利於絲狀（zhuàng）菌的生長，因而增加排泥量，可以有效排除池（chí）內過多絲狀菌。並且長泥齡情況下，發生汙泥老化，老化的（de）汙（wū）泥活性不夠，競爭不過絲狀菌，會使絲狀菌在競爭中處於優勢地位（wèi）。3、汙泥膨脹自然消除的原因：汙泥膨脹導致汙泥的大量流失，使MLSS濃度降低，其結果是在其它條件（jiàn）不變時，有（yǒu）機負荷提高，DO上升，OUR減小，這都有利於抑（yì）製絲狀菌的增殖。
四、其他汙泥膨脹原因1、一般認為懸浮固體少而溶解性和易降解的（de）有機物較多，特別是含低分子量的烴類、糖類和有機酸等容易（yì）發生絲狀菌膨脹，例（lì）如啤酒、食品、乳品、造紙廢水；絲狀菌對高分子物質的水解能力弱，較難吸收不溶性物質（zhì），對低分子有機物可直（zhí）接作為能源加（jiā）以利用，最（zuì）有（yǒu）代表性的絲（sī）狀（zhuàng）菌是球衣菌（jun1）屬，它能將（jiāng）葡（pú）萄糖、蔗糖、乳糖等糖類物質直接利用（yòng），當廢水中含有可溶性有機物多時，易誘（yòu）發絲狀菌膨脹，而不溶性有機物作為去（qù）除對象的廢水（shuǐ）則不易產生汙（wū）泥膨脹。Van等發現葡萄糖、乙酸鹽這些低分（fèn）子可（kě）溶性有機物容易引起汙泥（ní）膨脹，而（ér）大分子澱粉不易引起汙泥膨脹。2、腐化的汙水，還有大量硫化氫的汙水，汙水在下水管（guǎn）和初沉池等貯存設施中，停留時間（jiān）過長，發生早起消化，使pH下降，產生利於絲狀菌攝取的低分子溶解性有機物和硫化氫，引起硫（liú）代謝絲狀菌。但是硫（liú）化氫（qīng）大部分是厭氧發酵中的副產物，而厭氧發酵會產生大量小分子（zǐ）有機酸（suān），這（zhè）些是汙泥膨脹的主要原因。3、一些厭氧裝置（zhì）雖然出水含（hán）有大量硫化氫，但是揮發性有機酸濃度很低時也不會發生汙泥膨脹，當（dāng）揮發性有機酸達到一定濃度時，其（qí）中主要的（de）低（dī）分子有機酸（乙酸、丙酸）易於降解，因此造成（chéng）耗氧速率的增加，引起DO限製膨脹。汙泥膨（péng）脹原因分析和解決辦法

廢水生物（wù）處理是利用有關微生物的代謝過程,是對廢（fèi）水中有機物進行降解或轉化的過（guò）程。微生（shēng）物在降解有機物的同時其本身也得到了增殖。汙泥膨脹有兩種類型，一是由於活（huó）性汙泥（ní）中大量絲狀（zhuàng）菌的繁殖而（ér）引起（qǐ）的汙泥絲（sī）狀菌膨（péng）脹（zhàng），二是由於菌膠團細菌體內（nèi）大量累積（jī）高粘性物（wù）質（如（rú）葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖和脫氧核糖等形成的多類糖）而引起的非絲狀菌性（xìng）膨（péng）脹。汙泥絲狀菌膨脹可根據絲狀微生物對環境條件和基（jī）質種類要求的不同而劃分為五類類型：（1）低基質濃度型；（2）低溶解氧濃度型（xíng）；（3）營養缺乏型；（4）高硫化物型；（5）pH不平（píng）衡型。在實際運行（háng）中，一（yī）般以汙泥絲狀菌膨脹為主，占90%以上（shàng）。
發生汙泥膨脹時，主要有以下特征：（1）二沉池中（zhōng）汙泥的SVI值大於200ml/g；（2）回流汙泥濃度下降；（3）二沉池中汙泥層增高（gāo）。

一（yī）、汙泥膨脹相關理論1、A/V假（jiǎ）說：當混合液中基質收到限製或控製時（shí），由於（yú）比表麵積（jī）大的絲狀菌獲取（qǔ）基質的能力要強於菌膠團，因而菌膠（jiāo）團（tuán）受到抑製，絲狀菌大量繁殖。2、動力選擇性理論：以微生物（wù）生長動力學為基礎，根據不同種類微生物具有不同的最（zuì）大比生長速率和飽和常數，分析絲（sī）狀菌（jun1）與菌膠團的（de）競爭情況。3、饑（jī）餓假說：將活性汙泥中微生物分為（wéi）三類，第一類是菌膠團細菌，第二類是具有高基質親和力但生（shēng）長緩慢的耐饑餓絲（sī）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（sù）生長絲狀（zhuàng）菌。
4、存儲選擇理論：在底物（wù）風度的狀態下，非絲狀菌具有貯存底物的能力，而被貯存物質在底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（néng）力不能完全用（yòng）來解釋汙泥膨脹機理。
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膨脹假說（shuō），如果缺氧區的反硝化不充分，導致好氧區存在亞硝酸氮，那中間（jiān）產物NO、N2O就會抑製菌膠團的好氧細胞色素，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（zhī）能將硝酸氮還（hái）原為亞硝酸氮，因此不會在反硝化條件下胞內積累NO和N2O，絲（sī）狀菌就不會在好（hǎo）氧段被抑製，因而更具競（jìng）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（yǐ）球菌為主，膨脹（zhàng）汙泥的粒徑大都在10μm以（yǐ）內，汙泥較為細碎。
二、影響汙泥膨脹的因子1、溫度低溫有利於絲狀菌生長（zhǎng），Daigger等人發現10℃容易導致絲狀菌性汙泥膨脹（zhàng），而汙水溫度提高到22℃則不容易產生汙泥膨脹（zhàng）現象。
2、pH活性汙泥（ní）微生物適宜（yí）pH範圍為6.5～8.5，pH小於6時，菌膠團活性減弱，生長受到（dào）抑製，但絲狀菌能大量繁殖（zhí），取（qǔ）代菌（jun1）膠團成為優勢種群（qún），汙泥的沉降性能明顯變差並發生汙泥膨（péng）脹。pH值低於4.5時，真菌（jun1）完全占優勢（shì）。
3、DO低DO是引（yǐn）起絲狀菌汙泥膨脹（zhàng）的（de）主要原因之一（yī），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（róng）解氧進行生長繁殖，在競爭中處於（yú）優勢地位。具有低Ks的絲狀菌在低基質濃度（dù）下，具有比菌膠（jiāo）團高的比生長速率，這可以解（jiě）釋基質限製（zhì）、溶解氧限製和營養物質限製引起的汙（wū）泥膨脹（zhàng）現象。隻要溶解氧成為限製，任何負（fù）荷下都會發（fā）生汙泥（ní）膨脹。汙水處理中DO控製在2左右，太（tài）高太低都容易引起汙泥膨脹。

4、F/M低負荷情況下，由於絲狀菌（jun1）具有（yǒu）巨大的比表麵積，低Ks，其對碳（tàn）源有較（jiào）強的親和力，優先利用碳源，造成競爭優勢。低F/M經常出現在完全混合式曝氣池、大回流比的氧化溝（gōu）（如卡魯薩爾氧化溝）、沿程（chéng）分散進水（shuǐ）曝氣池中；低負荷容易引發絲狀菌汙泥膨脹，高負荷容（róng）易引發汙泥粘性膨脹。負荷分布不均，好氧區一直處於低（dī）負荷運行狀態易造（zào）成絲狀菌大量增殖。
Li等人對膜生物反（fǎn）應器內汙泥負荷參數的影響（xiǎng）研究表明，當F/M<0.2kg/kg.d時，容易引發汙泥（ní）膨脹；Pan和Su等人將汙水通（tōng）過（guò）好氧（yǎng）選擇器（qì）進入膜生物反應器（qì），將F/M調整到0.4kg/kgd，有效的控製了汙泥膨脹；而Laitinen和Luonis等人則是利（lì）用缺氧選擇器，加強反硝化除磷作用，有效解決了汙泥膨脹（zhàng）。高（gāo）有機負荷下，反應器內底物充裕（yù），在這種情況中（zhōng）菌膠團（tuán）比絲狀菌具有更強的吸附與存貯營（yíng）養（yǎng）物質的能力，能夠充分利用高濃度的底物迅（xùn）速（sù）增殖，具有（yǒu）較高的比生長速率，抑製了絲（sī）狀菌的生長。但是如（rú）果（guǒ）DO濃度不夠，在0.5mg/L以下（xià），菌膠團在低溶氧的條件下（xià）增殖受（shòu）到抑製，而絲狀菌由（yóu）於其具有更大的比（bǐ）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（xiǎn）高於菌膠團，發生高負荷低（dī）DO下的汙泥膨脹；低負荷下由於長時（shí）間缺少足夠的營養（yǎng）物質，菌膠團生長（zhǎng）受到抑製，而絲狀（zhuàng）菌具（jù）有較大的比（bǐ）表麵積，其菌絲會從菌膠團中（zhōng）伸（shēn）展出來（lái）以增加其攝取營（yíng）養的表麵積。由於研究者的研究背（bèi）景和研究條件不盡相（xiàng）同，研（yán）究結果（guǒ）也很不一致尤其是關於有（yǒu）機負荷與汙泥膨脹（zhàng）關係（xì）的說法也比較混亂。高低有機（jī）負荷（hé）都可能引（yǐn）起汙（wū）泥膨脹，Ford和Eckenfeilder等人發現高（gāo）低負荷下都可能發生汙泥膨脹，Palm等人認為（wéi）根據負荷不同，在任何DO濃度條件下都可能發生（shēng）膨脹，Chudoba等人認為即使對於推（tuī）流式曝（pù）氣池，雖（suī）然沿吃長方向存在著（zhe）高的濃度梯度，但在高負荷下也會發生汙泥膨（péng）脹。
5、N、P營養物質通常認為汙水（shuǐ）中BOD5:N=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（fā）絲狀菌與非絲狀菌膨脹，絲狀菌膨脹：有研究發現（xiàn）在缺N的情況（kuàng）下，由於絲狀菌具有巨大（dà）的比表麵積，低Ks，其對N、P等營養物質有較（jiào）強的親和力，優先利用營養物質，造成競爭優勢；非絲（sī）狀菌汙泥膨脹：BOD5/N為100:3時，菌膠團未能（néng）有（yǒu）充（chōng）分的N完成代謝，於是把有機（jī）物以高親水性的多（duō）糖胞外聚合物（wù）（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，這可用痕量金屬（shǔ）缺乏（fá）症理論分析。由於絲狀菌（jun1）具有比菌膠團更大的比表麵積，其在痕量金（jīn）屬含量不足（zú）時比後者具有更大的（de）對痕量（liàng）金屬的吸附能力，從而（ér）抑製了菌膠團的生長。
7、有毒物質當有毒工業廢水進入汙（wū）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（zhuàng）菌膨脹的研究中發現，菌膠團吸收汙水中（zhōng）的有毒物質後，粘性（xìng）物質（zhì）分（fèn）泌減少，生（shēng）理活（huó）動出現異常，可能引起汙泥（ní）膨脹。
三、汙泥（ní）膨脹解決辦法1、應急措施：（1）增加（jiā）絮凝劑，如投加矽藻土、粘（zhān）土、厭氧汙泥、金屬鹽類、混凝劑，如投（tóu）加鐵鹽（氯化亞鐵（tiě）5~50 mg/L）、鋁鹽（礬（fán）土10~100 mg/L）。（2）采用消毒氧化劑，如采用回流汙泥加氯措施，投加量一般為2~10kg Cl2/1000kg幹汙泥，既可控製曝氣（qì）池汙泥膨脹也可對二級處理出水消毒，同時使控製汙泥膨脹所需要的加（jiā）氯量最少。銅（tóng）離（lí）子濃度在0.75mg/L時或食鹽濃度為4g/L時（shí）對（duì）抑（yì）製絲狀菌汙泥膨脹效果良好。但（dàn）是此法治標不治本（běn）。
2、改變工藝（1）設置選擇器（qì），選擇器是曝氣池（chí）之前或前（qián）段設（shè）定的高有機負荷區（接觸區），為菌膠團（tuán）細菌提供高濃（nóng）度的可吸（xī）收的溶解底物，以提高其攝取和貯存能力，使其（qí）在（zài）與絲狀菌的競爭中處於優勢。（2）此外改變反應器形式，如將（jiāng）完全混（hún）合曝氣池改為推流（liú）式曝氣池，連續進水改為間歇（xiē）進水。絲（sī）狀菌幾乎都不（bú）能在完全無分子氧的環境（jìng）中吸收底物，這（zhè）使（shǐ）得通過脫氮和除磷過程而利用底物的功能菌迅速增殖，所以A/O和A/A/O係統（tǒng）能（néng）有效控製絲狀菌汙泥膨（péng）脹。在A2/O工藝（yì）中，厭（yàn）氧、缺氧區不利於絲狀菌增殖，如果在好（hǎo）氧段能旁（páng）流一部分進水提供碳源，則絲狀菌在整個係統中都處（chù）於不利狀況。（3）工藝運行調控：由於汙水腐化產生的膨脹，可以對消化汙水預曝氣，沉澱池中汙泥應及時刮除；N、P缺乏的汙水，可（kě）及時投加尿（niào）素、銨鹽、化肥或與生活汙（wū）水混合，使BOD5:N=100:5:1左（zuǒ）右；缺氮時可從汙泥消化池往曝氣池投加高含氮汙泥上清液；低溶解氧可以增加供氧，采用表麵轉刷（shuā）曝氣（qì）的氧化溝，欲提高（gāo）DO，可通過提高出水堰的高度，以提（tí）高轉刷的吃水深（shēn）度（dù）的方法，強化轉刷的（de）曝氣能力；低負荷導致的汙泥膨（péng）脹，可以適當提高F/M；高負荷汙泥膨（péng）脹，可射流曝氣剪切絲狀菌，射流（liú）高的傳質效率提（tí）供充足的溶解（jiě）氧。增（zēng）加水力剪切力：通過曝氣時產生的強水力剪切作用使蓬鬆汙泥自聚、密實，同時使絮團表麵不穩定的絲狀菌脫落。（4）在完全混合曝氣池中負荷0.1~0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)都發生（shēng）膨脹，而推（tuī）流式中汙泥負荷大於0.5 kgBOD5/(kgMLSS·d)才發生膨脹，而間歇式反應器內沒有發現膨（péng）脹現象（xiàng）；變化的（de）水力負荷造成SVI上（shàng）升，具體分析為高負荷、低（dī）溶解氧（yǎng）刺激（jī）了絲狀菌的生長（zhǎng），且絲狀菌（jun1）生長的不可逆性，造成汙泥膨脹，特別（bié）是當有機物濃（nóng）度劇增（zēng）時極易引（yǐn）起汙泥（ní）膨脹；汙泥有機負（fù）荷為0.5kg/kg·d，並且DO在2mg/L時，可（kě）以有效的控製絲狀菌的生長。（5）低負荷引起汙泥膨脹的恢（huī）複：加大汙泥負荷，利用在高底物濃度的環境條件下，菌膠團的貯存能力（lì）與最大比生長速率均比絲狀菌的（de）高這一特點，在反應器（qì）中創造出有利於菌膠團生長繁殖的生態環境，使其取代絲狀菌逐漸成為汙泥中（zhōng）的優勢（shì）菌種，從而使發（fā）生膨脹的汙泥逐漸恢複（fù）正常。（6）增大汙泥回流量有利於提高菌膠團細菌攝（shè）取有機物（wù）的能力並且增大與絲狀菌的（de）競爭力度，抑製絲狀菌的膨（péng）脹。絲狀（zhuàng）菌的（de）生長速率小於非絲狀菌，長SRT有（yǒu）利於絲狀菌的生長，因（yīn）而增加排泥（ní）量（liàng），可以有效排除池內過多絲狀菌。並且長泥齡情況下，發生汙泥老化，老化的汙（wū）泥活性不夠，競爭不過絲狀（zhuàng）菌，會使絲狀菌在競爭中處於優勢地位。3、汙泥膨脹自然消除的原因：汙泥膨脹導致汙泥的（de）大量流失，使MLSS濃度降低，其結（jié）果是在其它條件（jiàn）不變時，有機負荷提高，DO上升，OUR減小，這都（dōu）有利於抑製絲狀菌的增殖。
四、其他汙泥膨（péng）脹原因1、一般（bān）認為懸浮固體少而（ér）溶解性（xìng）和易降解的有機物較多，特別是含（hán）低分子（zǐ）量的烴（tīng）類、糖類和有機酸等容易（yì）發生絲狀菌（jun1）膨（péng）脹，例如啤酒、食品、乳品、造紙廢水；絲狀菌對高分子物質的水解（jiě）能力弱，較難吸收不溶性物（wù）質，對低分子有機物可直接作為能源加（jiā）以利用，最有代表性的（de）絲狀菌是球（qiú）衣菌屬，它能將葡萄糖、蔗糖、乳（rǔ）糖等（děng）糖類（lèi）物質（zhì）直接（jiē）利用，當廢水中含有（yǒu）可溶（róng）性有機物多（duō）時（shí），易誘發絲狀菌膨脹，而（ér）不溶性有機物作為去除對象的廢水則不易產生汙（wū）泥膨脹。Van等發現葡萄糖、乙酸鹽這些低分子可溶性有（yǒu）機物容（róng）易引起（qǐ）汙泥膨脹，而（ér）大分子澱粉不易引起汙泥膨脹（zhàng）。2、腐（fǔ）化（huà）的（de）汙（wū）水，還有（yǒu）大量硫化氫的汙水，汙水在下（xià）水管和初沉池等貯存設施中，停（tíng）留時間過長，發生早起消化（huà），使pH下降，產生利於絲狀菌攝取的低（dī）分子溶解性有機物和硫化氫，引起硫代謝絲狀菌。但是硫（liú）化氫大部分是厭氧（yǎng）發酵中的（de）副產物，而厭氧發酵會（huì）產生大量小分子有機酸，這些是汙泥膨脹的主要原因。3、一些厭（yàn）氧裝置雖（suī）然出水含有大量硫化氫，但是揮（huī）發性有機酸濃（nóng）度很低時也不會發生汙泥膨脹，當揮發性有機酸達到一定濃度時，其中（zhōng）主要的低分子有機酸（乙酸、丙酸）易於降解，因此造成耗（hào）氧速率的增加，引起DO限製（zhì）膨脹。