活性污泥粘性膨胀的发生及其特性研究--优秀毕业论文 可复制黏贴.pdf

硕硕士学位论文士学位论文 活性污泥粘性膨胀的发生及其特性研究 research on occurrence and properties of viscous bulking sludge 刘旭亮刘旭亮 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学 2011 年年 6 月月 国内图书分类号：x703.1 学校代码：10213 国际图书分类号：628.356 密级：公开 工学工学硕硕士学士学位论文位论文 活性污泥粘性膨胀的发生及其特性研究 硕 士 研 究 生 ： 刘旭亮 导 师 ： 彭永臻教授 申请学位 ： 工学硕士 学科 ： 环境科学与工程 所 在 单 位 ： 市政环境工程学院 答 辩 日 期 ： 2011 年 6 月 授予学位单位 ： 哈尔滨工业大学 classified index: x703.1 u.d.c: 628.356 dissertation for the master degree in engineering research on occurrence and properties of viscous bulking sludge candidate： liu xuliang supervisor： prof. peng yongzhen academic degree applied for： master of engineering speciality： environmental science and engineering affiliation： school of mun. and env. eng. date of defence： june, 2011 degree-conferring-institution： harbin institute of technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 i 摘 要 污泥膨胀是困扰活性污泥法污水处理工艺的主要问题之一。其包括丝状菌 污泥膨胀和粘性膨胀（非丝状菌膨胀） 。关于丝状菌污泥膨胀的原因、机理及预 防控制的研究已取得大量成果。而针对粘性膨胀的相应研究却较为滞后。对于 粘性膨胀发生原因， 污泥特性及预防控制还缺乏深入的研究报道和统一的结论。 本试验采用乙酸钠为唯一碳源的人工配水， 在有效容积为 12l 的 sbr 反应 器中，重点研究了不同曝气量以及营养物质（氮和磷）缺乏两方面因素对污泥 沉降性的影响，考察了这些因素引发的粘性膨胀污泥形态、表面特性及污染物 转化去除规律，并研究了粘性膨胀污泥的工艺控制方法。 研究发现曝气量对污泥沉降性有显著影响，在曝气量为 20 lh-1和 40 lh-1 时污泥沉降性良好，曝气量为 80 lh-1时系统出现轻微粘性膨胀，svi 值上升到 280 mlg-1，曝气量在 160 lh-1时则发生严重的污泥粘性膨胀，svi 值超过 570 mlg-1。高曝气量引发的粘性膨胀污泥粒径细小，污泥混合液粘度显著升高但 活性良好，无污泥解体或针状污泥现象出现。粘性膨胀发生过程中污泥胞外聚 合物含量逐渐减少，蛋白质和多糖含量分别减少了 40%和 20%，而且多糖开始 下降时间相对滞后，导致多糖含量相对于蛋白质逐渐积累。粘性膨胀系统有机 物降解和硝化性能良好，与未膨胀系统基本相同，但除磷效果恶化。高曝气量 下粘性膨胀发生的原因在于：多糖含量相对蛋白质积累，污泥絮体亲水性增 强；粘性膨胀污泥除磷效果恶化，聚磷菌数量及其胞内高密度物质含量减少， 导致污泥整体密度下降；高曝气量在反应器中形成较强的水力剪切作用，同 时污泥胞外聚合物含量减少，污泥絮体分散、粒径减小。试验发现长期过量曝 气引发的粘性膨胀，通过降低曝气量能有效抑制但不能彻底控制过量曝气引发 的粘性膨胀。 在进水 bod5:n 为 100:2 和 bod5:p 为 100:0.5 时，sbr 中都发生了污泥粘 性膨胀，污泥混合液粘度均增加。缺氮系统 svi 值最高达 250 mlg-1，污泥胞 外多糖含量增加了 84%，蛋白质含量不变。其后由于氮源不足污泥活性降低， 氮缺乏引发的粘性膨胀自行好转。缺磷 sbr 中 svi 值达到 369mlg-1。进水磷 缺乏对系统活性影响不大，反应器中絮体分散生长，粒径小，多糖和蛋白质含 量分别增加了 52%和 21%。恢复缺磷系统进水磷含量后粘性膨胀得到抑制，经 过 80 周期污泥沉降性彻底好转。 氮或磷缺乏引发的粘性膨胀系统污染物去除效 果良好。粘性膨胀发生过程中多糖与蛋白质的比值随污泥沉降性恶化而逐渐上 升。分析认为胞外多糖的大量增加是粘性膨胀发生的主要原因。 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 ii 高曝气量和营养物质缺乏引发的粘性膨胀污泥混合液粘度均与 svi 值正相 关，粘度变化幅度不大。污泥胞外多糖和蛋白质比值升高是粘性膨胀污泥的共 同特性。 关键词：活性污泥膨胀；粘性膨胀；曝气量；胞外聚合物；氮缺乏；磷缺乏 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - iii - abstract sludge bulking is one of the main problems in biological wastewater treatment. it includes filamentous sludge bulking and viscous sludge bulking. considerable achievements have been reached in the research of filamentous bulking, including causes and mechanisms of the bulking, as well as the prevention and control measurements. however, current research on viscous bulking is comparatively deficient. although relevant reports increase gradually, deep research reports and defenite conclusions are still rare in terms of the causes of viscous bulking and its characteristics as well as the prevention and control measurements. in order to study the viscous bulking of activated sludge and its characteristics, artificial wastewater of which sodium acetate was the only carbon source was treated in 12l sequencing batch reactors (sbrs). in particular, the effect of different aeration rates and the nutrients (nitrogen and phosphorus) deficiency on the sludge settleabiltiy was studied. the morphology, surface characteristics and pollutant removal efficiency of the viscous bulking sludge as well as the corresponding prevention and control were also investigated. the results showed that aeration rate has a significant influence on the sludge settleabiltiy. the sludge settling was good when the aeration rate was 20 l h-1 and 40 lh-1; the viscous bulking was slight and the svi was up to 280 mlg-1 when the aeration rate was 80 l h-1and became serious with svi value over 580 mlg-1 when 160 lh-1. in the viscous bulking sludge which was caused by the high aeration, the viscosity of mixed liquor was significantly increased. the sludge had a small size but there was not the disintegration of sludge or pin floc. and the bulking sludge still showed a good activity in pollutant removal. during the viscous bulking, the extracellular polymer decreased as the concentration of the protein and polysaccharide decreased by 40% and 20% respectively. the polysaccharides decreased only when the viscous bulking was serious, so with the ratio of the protein and the polysaccharide was gradually increased. the degradation of organic matter and nitrification capacity in the system of viscous bulking was basically unchanged, but the removal of phosphorus deteriorated significantly. according to the experimental results, the reasons of viscous bulking under high aeration were as follows: the polysaccharide accumulated compared with the protein, which induced hydrophilic of the sludge flocs increased. the density of the activated sludge decreased due to the deterioration of the phosphorus removal and the decrease of phosphate accumulating bacteria as well as its intracellular high-density materials. high aeration formed a strong shearing force in the reactor as well as 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - iv - the decrease of the extracellular polymer leading to disintegration of sludge floc. the results showed by reducing the amount of aeration can effectively suppress but can not completely control the sludge viscous bulking caused by the long time excessive aeration. the effect of deficiency of nutrients on viscous bulking were investigated by sbrs. the results showed that viscous sludge bulking occurred when bod5:n was 100:2 and bod5:p was 100:0.5. the viscosity of the mixed liquor in the viscous bulking system increased. the maximum of svi in the nitrogen-deficiency system was over 250 mlg-1, the extracellular polysaccharide increased by 84% and the protein content remained the same, and then the activity of the sludge decreased resulted by the lack of nitrogen and viscous bulking improved gradually. the svi in the phosphorus-deficiency system was 369 mlg-1. phosphorus deficiency had little effect on the system removal performance. in the reactor floc dispersed with small sizes, and the concentration of polysaccharide and protein increased by 52% and 21%. the viscous bulking was relieved by increased the phosphorus supply, and the sludge settling was completely recovered after 80 cycles. the system had viscous bulking which was caused by nutrient deficiency, still showed a good performance of pollutant removal. the ratio of polysaccharide and protein increased along with the deterioration of the sludge settling. it was concluded that the significant increase of extracellular polysaccharide was the main reason of viscous bulking. in the viscous bulking caused by high aeration and nutrients deficiency, the viscosity of the mixed liquor and svi were positive related but the viscosity changed slightly. the increase of the ratio of the extracellular polysaccharides and protein was an important common characteristic of viscous bulking sludge. keywords: activated sludge bulking, viscous bulking, aeration rate, extracellular polymeric substances, nitrogen deficiency, phosphorus deficiency 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - v - 目 录 摘 要 . i abstract . iii 第 1 章 绪 论 . 1 1.1 课题背景及来源 . 1 1.1.1 课题背景 . 1 1.1.2 课题来源 . 2 1.2 研究现状及分析 . 2 1.2.1 污泥膨胀的概念及分类 . 2 1.2.2 污泥粘性膨胀的研究现状 . 4 1.2.3 胞外聚合物及其对污泥沉降性影响 . 9 1.3 主要研究内容及研究目的和意义 . 11 1.3.1 主要研究内容 . 11 1.3.2 研究目的和意义 . 12 第 2 章 试验材料与方法 . 13 2.1 试验装置与仪器 . 13 2.2 试验水质 . 15 2.3 分析指标与检测方法 . 15 2.3.1 常规指标检测 . 15 2.3.2 污泥比耗氧速率检测 . 16 2.3.3 胞外聚合物检测 . 17 第 3 章 曝气强度对污泥粘性膨胀的影响 . 19 3.1 引言 . 19 3.2 不同曝气强度下污泥沉降性能 . 19 3.3 高曝气量下形成粘性膨胀污泥的特点 . 21 3.3.1 混合液粘度 . 21 3.3.2 絮体粒径分布 . 23 3.3.3 污泥胞外聚合物含量 . 25 3.4 污染物去除特性对比研究 . 27 3.4.1 cod 和 nh4+-n 去除规律 . 27 3.4.2 氮和磷转化规律 . 28 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - vi - 3.4.3 出水磷浓度和 svi 的相关性分析 . 32 3.5 高曝气量引发污泥粘性膨胀原因分析 . 34 3.6 污泥粘性膨胀的工艺控制方法初步研究 . 36 3.7 本章小结 . 37 第 4 章 营养物氮和磷缺乏对污泥粘性膨胀的影响 . 38 4.1 引言 . 38 4.2 试验方法 . 38 4.3 氮和磷缺乏对污泥粘性膨胀的影响 . 39 4.4 氮和磷缺乏引发粘性膨胀污泥特性 . 40 4.4.1 污泥微观特性及活性 . 40 4.4.2 混合液粘度变化 . 43 4.4.3 污泥絮体粒径分布 . 43 4.4.4 胞外聚合物含量变化 . 44 4.5 粘性膨胀系统污染物转化和去除规律 . 46 4.5.1 污染物去除特性 . 46 4.5.2 典型周期污染物转化规律 . 48 4.6 氮和磷缺乏引发粘性膨胀污泥成因分析 . 51 4.7 不同条件引发的粘性膨胀污泥的比较 . 52 4.8 本章小结 . 55 结 论 . 57 参考文献 . 59 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 . 69 哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明 . 70 学位论文出版授权书 . 71 致 谢. 72 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 1 - 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题背景及来源 1.1.1 课题背景 水是宝贵的自然资源，也是人类社会发展的战略经济资源。当前我国面临 着水资源短缺、水环境污染等多重水环境问题，水资源成为我国社会经济持续 健康发展的制约因素，引起全社会的共同关注。 近年来我国在水资源保护和水污染防治方面投入了巨大精力。 “十一五” 期 间，我国水污染控制事业取得长足发展。截至 2010 年底，全国累计建成城镇污 水处理厂达到 2832 座，污水处理能力达到 1.25 亿立方米/日。2010 年全年累计 处理污水 343.33 亿立方米 1。 但是随着我国经济的蓬勃发展，当前水污染问题依然突出，广大环保工作 者面临着严峻的形势和挑战。全国废水排放总量仍在逐年增加，2010 年达到 617.3 亿吨，比上年增加 4.7%。2010 年中国环境状况公报显示，我国地表水污 染状况依然严重。七大水系总体为轻度污染，但各水系的国控监测断面中均不 同程度存在类和劣类水质。全国 26 个国控重点湖泊（水库）中，有 6 个为 类水质，10 个为劣类水质。湖泊和水库富营养化问题突出。其中 42.3%处 于富营养化状态 2。 活性污泥污水处理法是利用称之为 “活性污泥” 的微生物絮凝体通过降解、 转化、吸附等方式作用于污水中有机物、营养物质（如氮磷） 、重金属等不同形 态的污染物质，微生物自身得以生长，同时污染物从水中去除，然后通过沉淀 使微生物与处理后出水分离，达到污水处理的目的。 活性污泥法是污水处理的主要技术之一。与其他水处理方法相比，活性污 泥法具有工艺简单、运行成本低、处理水量大等特点，在处理城市污水和有机 工业废水方面具有显著优势。目前国内有超过 90%的城市污水和约 50%的工业 废水是采用活性污泥法处理的。在未来的一段时间内，活性污泥法在实际工程 应用中仍将保持这种优势。必将广泛应用于在建和将建的污水处理厂。然而， 活性污泥法却有其“先天不足”之处污泥膨胀。污泥膨胀是指活性污泥微 生物由于自身代谢异常或丝状微生物过量增殖导致污泥絮凝性能变差、沉降缓 慢、泥水分离困难，严重影响出水水质的反常现象。污泥膨胀发生率高而且难 以控制，是活性污泥工艺运行中最棘手的问题。 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 2 - 1.1.2 课题来源 本课题受到国家自然科学基金(50778005)；北京市属高等学校人才强教计 划资助项目；高等学校博士学科点专项科研基金(20091103110011)和哈尔滨工 业大学城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金项目(qak201006)的资 助，为其中的部分研究内容。 1.2 研究现状及分析 1.2.1 污泥膨胀的概念及分类 活性污泥法处理污水必须满足的两个基本条件：一是微生物絮体的活性， 二是微生物的絮凝沉降性能。只有微生物絮体高效地沉淀，实现泥水分离，才 能最终达到污水处理的目的。然而在实际运行过程中，由于多种因素的影响导 致泥水分离困难，污泥沉降性能恶化。 常用的评价污泥沉降性能的指标有以下四项：污泥沉降比（settling velocity, sv） ；污泥容积指数（sludge volume index ,svi） ；污泥成层沉降 速度（zone settling velocity, zsv） ；丝状菌长度。其中污泥沉降比和污泥容 积指数在试验研究和实际运行管理中最常见。污泥膨胀的概念也是基于这几项 指标定义的。 目前关于污泥膨胀还没有统一的概念，不同的学者有不同的见解。张自杰 等 3认为“当污泥变质时，污泥不易沉淀，svi 值增高，污泥的结构松散和体 积膨胀，含水率上升，澄清液稀少（但较清澈） ，颜色也有异变，这就是污泥 膨胀 ” 。 eikelboom 和 buijisen 将污泥膨胀定义为由于丝状菌或者是菌胶团细菌 的过量生长而使污泥沉降速度变慢， 压缩性能变差 4。 张相忠等人的定义为 “一 般认为当活性污泥沉降性变差、污泥松散、不密实、svi 大于 150mlg-1，或区 域沉降速度小于 1.2mh-1（mlss=3500mgl-1）时即为污泥膨胀。丝状菌过量繁 殖时，一般将丝状菌长度大于 104mg-1的污泥划为膨胀污泥 5” 。 novak 认为 污泥膨胀是一种活性污泥沉降速率缓慢，污泥絮体压缩性能恶化的状态 6。上 述定义虽不尽相同，各有侧重，但都强调了污泥絮凝性能变差、沉降速度缓慢， 在正常沉淀时间内不能顺利实现泥水分离的事实，这是污泥膨胀的基本特点。 这点对于无论何种类型的污泥膨胀都是适用的。 污泥容积指数（svi）由于其测定方法简单易行，同时能直观地反应污泥 的沉降性能。无论在实际工程应用还是学术研究中都广泛采用 svi 作为判断污 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 3 - 泥膨胀的依据。但判定污泥是否膨胀的 svi 限值，目前并无统一认识。plam 等 认为当混合液 svi 值大于 150mlg-1时即认为发生了污泥膨胀 7。将 svi 值为 150mlg-1作为限值在应用中最为常见。本文中也将采用这一限值作为判别标 准。 但也有人认为当 svi 值大于 200mlg-1才能判定为污泥膨胀 8。 guo 和 peng 等认为 svi 值在 150mlg-1250mlg-1时发生污泥“微膨胀” ，不会引起污泥流 失且污染物去除率提高或保持不变 9。 活性污泥絮体是由菌胶团细菌和丝状细菌组成的，丝状菌作为污泥絮体的 骨架，菌胶团依附在骨架上生长，同时也可能有某些原生动物附着其上。菌胶 团细菌和丝状细菌在数量上保持动态平衡，才能保证活性污泥的污染物降解能 力和絮凝沉降性能。这两种不同形态的微生物异常生长或异常代谢时就可能引 起不同类型的污泥膨胀。基于此，活性污泥膨胀可以大致分为二种类型：丝状 菌污泥膨胀（filamentous bulking）和粘性污泥膨胀(viscous bulking)。 丝状菌污泥膨胀是由于污泥絮体中丝状细菌在一些因素诱导下过度增殖， 菌胶团细菌和丝状菌之间数量上维持的平衡关系被打破，大量的丝状细菌伸出 污泥絮体表面之外，甚至独立于菌胶团细菌生长，污泥结构松散，难以絮凝， 导致污泥沉降性能恶化，sv 和 svi 值升高，活性污泥和处理后出水难分离。 plam 等指出当污泥絮体中丝状菌的含量大于 1%-20%时，就能引起丝状菌污泥 膨胀 7。eikelboom 和 richard 等调查认为污水中至少存在 30 种以上的丝状菌， 而且这些丝状菌中有的并不引起污泥膨胀 10, 11，同时，不同进水水质的污水厂 出现的丝状菌不相同。一般地微丝菌（microthrix parvicella） 、eikelboom 021n 型菌、0041 型菌、1701 型菌、链丝菌属（streptothrix） 、球衣菌（sphaerotilus） 等是引起丝状菌污泥膨胀的主要菌属 10。丝状菌污泥膨胀发生十分普遍，一般 占污泥膨胀的 90%以上。因此一般所说的污泥膨胀指的就是丝状菌污泥膨胀。 目前大多数的研究工作都集中在对丝状菌污泥膨胀的研究上。 对其成因、 机理、 预防控制以及利用的研究报道较多，初步获得了一系列研究成果。 粘性污泥膨胀不存在丝状菌或者菌胶团细菌的过量增殖，而是菌胶团细菌 在一些外在因素的刺激下生理代谢过程出现异常，大量分泌高粘性亲水性的多 糖类物质（如葡萄糖、甘露糖等） 。这些高亲水性物质蓄积在污泥絮体表面，与 水形成一种状态稳定的胶体。污泥结合水高达 400%，污泥体积膨胀，比重减 轻，压缩性能恶化，沉降速度缓慢，svi 值高。发生粘性污泥膨胀的系统有的 仅 有 少 量 的 短 丝 状 菌 ， 有 时 甚 至 使 用 dgge（ denaturing gradient gel electrophoresis）的方法也检测不出丝状菌。因此也叫做非丝状菌污泥膨胀 （non-filamentous bulking）或菌胶团污泥膨胀（zoogloea bulking） 。粘性膨胀 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 4 - 发生相对较少，发生次数一般占污泥膨胀总数的 10%以下。 1.2.2 污泥粘性膨胀的研究现状 粘性膨胀是活性污泥膨胀的一种类型，其主要特征是菌胶团细菌的过量增 殖和细菌胞外聚合物质的大量蓄积。由于胞外聚合物具有的亲水保水特性，发 生粘性膨胀的污泥絮体的比重和周围水的比重非常接近。污泥絮体和周围的水 形成了高度稳定的果冻状的物质。活性污泥混合液的压缩性、脱水性、沉降性 等严重恶化。极度严重的粘性膨胀的混合液几乎难以发生固液分离。 目前，关于污泥膨胀的研究基本都集中在丝状菌污泥膨胀方面。国内外的 研究人员对丝状菌膨胀发生的影响因素、 膨胀的机理和假说、 预防和控制措施、 甚至利用方面都进行了大量研究工作，取得了一系列研究成果。在宏观和微观 方面对丝状菌和丝状菌污泥膨胀都有较为全面和深入的认识。反观污泥粘性膨 胀，发生的概率相对较低，而相应的研究报道更加少见。为数不多的关于粘性 膨胀的研究往往只是现象的报道或运行结果的初步分析。专门的系统的试验研 究还很少见。因此相比之下，对于活性污泥粘性膨胀的认识更为肤浅，仍有大 量不确定的方面存在。面对污水厂运行中出现的粘性污泥膨胀问题，试验和运 行管理人员都针对性的措施。 1.2.2.1 活性污泥粘性膨胀的成因 （1） 进水中有机碳类型 活性污泥反应器进水中有机物的类型是影响污 泥粘性膨胀的重要因子。污水中可溶性糖类物质如葡萄糖、乳糖、蔗糖等单糖 或二糖类物质含量高时，微生物能迅速吸收降解容易利用的糖类物质，并将其 分泌到胞外储存起来，过多粘性的糖类物质蓄积在污泥絮体表面，就可能引发 污泥粘性膨胀。吴守耀等报道 biolak 工艺处理富含纤维素、木质素、糖类等 物质的蔗渣浆废水发生粘性膨胀。含脂肪类物质的废水也能引起粘性膨胀12。 novak 等试验发现增加进水中油酸含量后导致污泥沉降性恶化， 发生粘性膨胀。 降低配水油酸含量，三周之内污泥沉降性转好6。也有报道称处理屠宰废水的 序批式活性污泥反应器中发生了粘性膨胀13。除易降解碳水化合物和脂类物质 以外，其他水质类型（生活污水、盥洗废水、啤酒废水、化工废水14等）也能 引起污泥粘性膨胀。周群英等用对丝状菌有抑制作用的甲醇进行试验，在一定 条件下也发生了污泥高粘性膨胀15。wf harper 在试验中以乙酸钠为主要碳源 试验时出现了粘性膨胀16。王建芳等也报道了以乙酸钠为唯一碳源的 sbr 反 应器中出现了粘性膨胀，而同样规模和操作条件下运行，进水采用了以淀粉、 葡萄糖、牛肉膏等合成的污水的反应器未发生过污泥膨胀17。在这些报道中， 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 5 - 导致污泥膨胀的原因并不是单因素引发的，往往是水质因素结合其他条件（如 负荷、营养元素等）共同作用引起了污泥粘性膨胀。 （2） 营养物质缺乏 活性污泥微生物进行生长繁殖等生理活动除了需要 碳源供应外，氮、磷营养物质也是必不可少的。氮是微生物细胞内蛋白质和核 酸的重要组成元素。磷是微生物合成遗传物质、磷脂及其他含磷化合物的重要 元素。这些物质都在微生物的新陈代谢过程中具有不可替代的作用。若营养物 质供应不足，会抑制甚至终止许多生物化学反应，降低微生物的生物活性和底 物降解能力，也可能改变微生物数量和种群数量，严重时甚至能导致整个处理 系统的崩溃。污水中碳、氮、磷之间必须保持一定的比例关系，才能维持微生 物正常的生理活动。通常经验说法是：bod5:n:p=100:5:1。必须指出的是，营 养物质不足是导致污泥丝状菌膨胀的主要原因18, 19。eikelboom 等联合调查了 欧洲四个国家（丹麦、德国、希腊和荷兰）200 多个污水处理厂发现，具有脱 氮除磷功能的污水厂更容易发生污泥膨胀10。 blackbeard 等人调查了南非 33 个污水厂中， 有 27 个发生过因氮或磷不足引起的污泥膨胀问题20。 switzenbaum 等调查发现美国马萨诸塞州 83 个用活性污泥法的污水厂，其中 34发生过氮 或者磷缺乏导致的污泥膨胀21。而氮磷等营养物质缺乏也是引起污泥粘性膨胀 的重要原因。 营养物质缺乏可以引发不同类型污泥膨胀，不同类型的污泥膨胀产生的机 理不同。氮磷不足引起丝状菌污泥膨胀可以用 chudoba 等人提出的动力选择理 论来解释。丝状菌具有低的半饱和常数（ks）和最大比生长速率（max） ，而菌 胶团微生物的半饱和常数和最大比生长速率较高22。污水生物处理系统内底物 浓度很低时，丝状菌比菌胶团细菌具有更快的比生长速率，能更好地竞争到有 限的营养物质进行生长繁殖而在污泥絮体中占优势，相反菌胶团微生物生长受 到抑制，系统发生丝状菌污泥膨胀。营养物质缺乏引起污泥高粘性膨胀的解释 是当进水中氮或磷不足而碳源充足时，有机物含量相对过剩，活性污泥微生物 将多余的碳源代谢转化为糖类物质贮存在胞外，高粘性物质的积累导致粘性膨 胀的发生。 氮、磷缺乏导致污泥粘性膨胀的现象在试验和实际工程中都有广泛报道23, 24。akker 等报道发现在城市污水厂前置反硝化阶段投加过量外碳源导致后续 反应中氮含量相对不足， 引发污泥粘性膨胀25。 jobbgy 等报道以葡萄酒废水、 糖类和乙酸为模拟进水，营养物质（氮和磷）不足的条件下导致污泥粘性膨胀 26。peng 等研究发现进水中 bod5: n 为 100: 5 和 100: 4 时，污泥沉降性均良 好。 bod5: n 为 100: 3 和 100: 2 时发生高粘性污泥膨胀。 bod5: n 为 100: 0.94 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - 6 - 时发生了严重的高粘性污泥膨胀2