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1、第四章 污泥膨胀4.1污泥膨胀的定义活性污泥是活性污泥处理系统在运行过程中出现的异常情况之一，其表观现象是活性污泥絮凝体的结构与正常絮凝体相比要松散一些，体积膨胀，含水率上升，不利于污泥底物对污水中营养物质的吸收降解，并且影响后续工序的沉淀效果4.1污泥膨胀的原因4.1.1 废水水质和污泥膨胀的发生 （1）有机物中碳源含量多且以糖类为主时，易发生污泥膨胀 如葡萄糖，蔗糖，乳糖，等糖类物质含量较高的废水经常可能出现污泥膨胀现象。在糖类碳水化合物含量多时，活性污泥微生物亦能较容易的将其代谢分泌出高黏性多糖物质，而这些物质过多，覆盖在菌胶团微生物表面，导致非丝状菌性污泥膨胀。废水中可溶性有机物含量多
2、时，亦发生污泥膨胀。活性污泥中的丝状菌与其他游离细菌相比较，对高分子有机物的水解能力弱，也难于吸收不溶性物质。为此，当废水中含有可溶性有机物时，丝状菌就易于利用与自身繁殖，这样就易发生丝状菌膨胀，而对高黏性的非丝状菌性膨胀来说，由于废水中含较多的可溶性糖类物质，活性污泥微生物就易于利用它们产生更多的高黏性多糖物质，导致污泥膨胀。（2）氮和磷营养物质 氮 .磷和碳之间有适当的比例，一般经验提出的比例通常为 BOD:N:P=100:5:1. 当废水中氮磷含量不足时，亦易发生污泥膨胀。（3）痕量金属 这些痕量金属元素对微生物的生长具有3方面的主要功能：作为酶活化剂、在氧化还原反应中起到电子传递作用、
3、可起到调节微生物渗透压的作用、（4）腐败或早期消化的废水4.1.2 水温和污泥膨胀的发生废水中含糖类碳水化合物较多时，微生物在代谢过程中来不及将有机物完全氧化消化，而以多糖类高黏性物质贮藏起来，并形成菌体外高粘性物质覆盖和积累，从而导致了污泥的高黏性膨胀。4.1.3 溶解氧和污泥膨胀的发生 曝气池中若溶解氧浓度太低则容易发生污泥膨胀。4.1.4 PH值和污泥膨胀的发生混合液的PH值低于6.0，有利于丝状菌的生长，而菌胶团的生长受到了限制；PH值降至4.5时，真菌将完全占优势，原生动物大部分消失，严重影响污泥的沉降分离和出水水质；PH值超过11，活性污泥即会破坏，处理效果显著下降。4.1.5负荷
4、率和和污泥膨胀的发生（1）高负荷缺氧说 即废水的浓度高，微生物在高负荷下消耗大量氧气，造成水中缺氧或低氧条件，抑制了菌胶团细菌的生长，而有利于能耐受低氧的球衣菌的大量繁殖。（2）低负荷说 即进水浓度低，污泥处于极低负荷是，絮凝体中的菌胶团细菌得不到足够的营养，而交织于絮凝体中的球衣菌却形成长长的丝状体从絮粒中伸出，以增加表面积充分吸收环境中的低浓度的营养。因丝状体的伸出，造成絮粒架空，以致比重减轻，沉降困难。（3）冲击负荷 当负荷突增时，活性污泥发系统中原有的正常运行状态遭到破坏，污泥中原有的生态系统失去平衡，生物相发生变化。在这种情况下，丝状微生物往往易于适应，尽快恢复活性，大量繁殖，发生丝
5、状菌性污泥膨胀。4.1.6反应器的混合液流态与污泥膨胀的发生反应器的混合气流态对污泥沉降性能有很大影响的观点已由理论和实践证实。在同样负荷条件下，间歇式最不容易发生污泥膨胀，而完全混合式最易发生污泥膨胀。4.1微生物对污泥膨胀的影响污泥膨胀分为丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。非丝状菌膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷太高的时候，此时细菌吸附了大量有机物，来不及代谢，在胞外积贮大量高粘性的多糖物质，使得表面附着物大量增加，很难沉淀压缩。而当氮严重缺乏时，也有可产生膨胀现象。因为若缺氮，微生物便于工作不能充分利用碳源合成细胞物质，过量的碳源将被转弯为多糖类胞外贮存物，这种贮存物是高度亲水型化合物，易形
6、成结合水，从而影响污泥的沉降性能，产生高粘性的污泥膨胀。非丝状菌污泥膨胀发生时其生化处理效能仍较高，出水也还比较清澈，污泥镜检也看不到丝状菌。非丝状菌膨胀发生情况较少，且危害并不十分严重。丝状菌膨胀在日常实际工作中较为常见，成因也十分复杂。影响丝状菌污泥膨胀的因素有很多，首先应该认识到的是活性污泥是一个混合培养系统，其中至少存在着30种可能引起污泥膨胀的丝状菌。而丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中起着对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。事实也证明在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是
7、不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。1、污泥负荷对污泥膨胀的影响一般认为活性污泥中的微生物的增长都是符合Monod方程的：式中X-生物体浓度，mg/L；S-生长限制性基质浓度，mg/L；-生长限制性基质浓度，mg/L；KS-饱和常数，其值为=max/2时的基质浓度，mg/L；max-在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1大多数的丝状菌的KS和max值比菌胶团的低，所以，按照以上Monond方程，具有低KS和max值的丝状菌在低基质浓度条件下具有高的增长速率，而具有较高KS和max值的菌胶团在高基质浓度条件下才占优势。同样认为低负荷对于丝状菌生长有利的理
8、论还有表面积/容积比（A/V）假说。这里的表面积和容积，是指活性污泥中微生物的表面积与体积。该假说认为伸展于絮凝体之外的丝状菌的比表面积（A/V）要大大超过菌胶团细菌的比表面积。当微生物处于受基质限制和控制的状态时，比表面积大的丝状菌在取得底物方面要比菌胶团有利，结果在曝气池内丝状菌就变成了优势菌。低负荷易导致污泥膨胀这一观点无论是在实际运行中还是在理论上都有了较为成熟的解释。但在中国，通常生化反应的负荷设计都是较高的，的大量污泥膨胀却是在高负荷条件下发生的。事实上，在高负荷条件下的污泥膨胀往往是由于供氧不足、曝气池内DO浓度降低引起的。2、溶解氧浓度对污泥膨胀的影响微生物对有机物的降解过程实
9、质上就是对氧的利用过程。溶解氧在活性污泥法的运行中是一个重要的控制参数，曝气池中DO浓度的高低直接影响着有机物的去除效率和活性污泥的生长。低DO浓度一直被认为是引起丝状菌污泥膨胀的主要因素之一。丝状菌由于具有较大的比表面积和较低的氧饱和常数，在低DO浓度下比絮状菌增殖得快，从而导致丝状菌污泥膨胀。根据各方面的研究反应，DO对于污泥膨胀影响的的临界值并不确定。DO浓度的要求是与污泥负荷息息相关的，负荷越高，则对应的临界值就越大。这一值的确定与工艺选择、池型及进水类型都有着密切关系，必须根据实际情况结合实验才可以得出。3、其它方面对污泥膨胀的影响（1）污水种类污水种类对污泥膨胀有着明显的影响。通常
10、来说，那些含有易生物降解和溶解的有机成份，特别是低分子量的烃类、糖类和有机酸类等类型基质的污水易引起污泥膨胀，例如酿酒、乳品、石化和造纸废水等。为什么？因为此种废水会造成溶解氧的消耗速度过快从而造成溶解氧限制形的污泥膨胀。（2）营养成分的不均衡当污水中N、P不足时，易引起污泥膨胀的发生。N、P的合适比例为BOD5：N：P=100：5：1。很多研究表明许多丝状菌对营养物质N、P有着较强的亲和力，这可能就是缺乏营养物质导致污泥膨胀的原因。（3）pH值与温度一般认为pH偏低易引起丝状菌的大量繁殖。而温度的对丝状菌的影响也是很普遍的。例如，冬天Microthixparvicella在丝状菌群中占优势，
11、而温暖季节时Nocardiaform，0041型或Nostocoidalimnicda较易大量繁殖。另外污水在进水处理系统前的早期厌氧消化产生的有机酸和硫化氢也可能导致污泥膨胀的发生。硫磺菌的的贝氏硫菌、硫丝菌等能从硫化氢氧化中获取能量。而这么细菌以非常长的丝状性增殖，有时能长达1厘米，从而导致污泥膨胀的发生4.1污泥膨胀的解决办法：难度（生产中的办法，先放放）1 不设初沉池的活性污泥处理厂2 带有污泥好养稳定的活性污泥发处理厂3 采用同时化学沉淀的活性污泥发处理厂4 滴虑池-曝气池串联（无中间沉淀池）的处理厂5 采用推流式曝气池或在曝气池的前部设置高负荷接触区的活性污泥处理厂6 在曝气池的前部设置缺氧区进行反硝化或设置厌氧区进行生物脱氮的活性污泥发处理污泥膨胀的图片污泥膨胀时大量的菌丝伸出菌胶团，菌丝形状稍弯，无分枝，长度在50um200um之间，直径在0.71.4um之间，菌丝上有部分附着物，内有横隔，污泥结构变差
