丝状生物的逐步生长过程
Fioc粒子(散絮)
资料来源:参考文献8。
资料来源:参考文献8。
以上，导致实现良好生物絮凝所需的SRT减少。这种减少反映在图9.3所示的典型SRT工作范围中。
生物絮凝形成活性污泥浮体的微观结构。然而，形成的浮冰相对较弱，很容易被湍流打碎成更小的颗粒。因此，如果生物絮凝是浮冰形成的唯一机制，就会出现各种各样的颗粒大小，从快速沉降的大浮冰到不会沉降的小颗粒。这种类型的污泥会很致密，但会留下质量差、浑浊的上清液。灯丝骨架是必要的，以提供力量的浮冰，导致快速沉降浮冰，也足够强大，以产生清晰的上清。
丝状细菌的作用。絮凝菌与丝状菌在浮冰中的相对比例决定了浮冰的宏观结构”1，如图10.9所示。^在理想的活性污泥浮体中(图10.9a)，细丝提供了一个强大的主干，絮凝良好的细菌在其周围生长。这导致一个大，密集，紧凑浮冰沉降迅速，并在澄清器压实良好。一种清晰的上清液也产生自少量，缓慢会沉淀的粒子存在。由这种浮冰组成的活性污泥具有较低的SVI，通常小于100毫升/克。图10.9b说明了如上所述的细点浮冰，主要由单个浮冰颗粒组成，很少或没有丝状细菌存在，以提供浮冰强度。图10.9c显示了丝状膨胀污泥。过多的丝状细菌存在，导致它们延伸到活性污泥浮冰之外。产生的浮冰很结实，沉降时产生清晰的上清液。然而，由于浮冰颗粒很大，而且丝状细菌延伸到浮冰颗粒之外，浮冰颗粒沉降缓慢，致密性差。缓慢的沉降速度对澄清池的容量有负面影响，压实差导致稀释沉淀污泥循环到生物反应器。
从图10.10可以看出，细丝在浮冰颗粒之外的延伸导致了较差的结果污泥沉降它还说明了为什么150 mL/g的SVI被用作丝状膨大的开始的指标。超过这一点，延长的灯丝长度的小幅增加导致SVI的大幅增加，表明污泥沉降和压实特性的显著恶化。虽然没有在图中显示，灯丝的两种影响
图10.9丝状生长对活性污泥结构的影响:(A)理想的、不膨胀的活性污泥浮体;(B)针尖浮冰;(C)丝状膨胀活性污泥。(摘自D. Jenkins, M. G. Richards和G. T. Daigger，活性污泥膨胀和起泡的原因和治疗，第二版。刘易斯出版商安娜堡。密西根州,1943年。刘易斯出版社版权所有。转载已获授权。)
图10.9丝状生长对活性污泥结构的影响:(A)理想的、不膨胀的活性污泥浮体;(B)针尖浮冰;(C)丝状膨胀活性污泥。(摘自D. Jenkins, M. G. Richards和G. T. Daigger，活性污泥膨胀和起泡的原因和治疗，第二版。路易斯出版社，安娜堡。密西根州,1943年。刘易斯出版社版权所有。转载已获授权。)
活性污泥浮体的生长、膨胀和长丝的延伸超过了Hoc颗粒，对污泥沉降和压实有负面影响。
图10.9中给出的概念模型允许对图10.7和10.8以及表10.4中给出的结果进行更完整的分析。当CMAS系统在SRTs为0.25至2天之间运行时，它们产生了很大比例的分散生长，对应的是未能获得足够的生物絮凝培养。在2 ~ 9天的SRTs中，产生了形态良好、平均大小的低至中密度浮体，反映了絮凝体形成和丝状细菌之间的平衡。在SRTs操作9 - 12天会产生不规则形状的针尖浮冰，这通常是由于丝状细菌比例不足造成的。因此，似乎有可能持续增加的沉降5 -
长丝长度，p m/mL
图10.10长丝长度对SVI的影响。(选自J. C. Palm。詹金斯，和d.s.帕克，有机负荷，溶解氧浓度和污泥的关系沉降性在完全混合活性污泥工艺中。水污染防治联合会52:2484-2506,1980。版权所有©水环境联合会。转载已获授权。)
长丝长度，p m/mL
图10.10长丝长度对SVI的影响。(选自J. C. Palm。詹金斯，和d.s.帕克，有机负荷，溶解氧浓度和污泥沉降能力在完全混合活性污泥过程中的关系。水污染防治联合会52:2484-2506,1980。版权所有©水环境联合会。转载已获授权。)
图10.8中SRT的位置是丝状菌比例持续下降的结果。尽管这样的观察结果导致建议将SRTs维持在一个适中的范围内，例如3至15天，但只要在形成絮状和丝状细菌之间保持适当的平衡，在这个范围之外的操作是完全可行的。
丝状细菌的种类及其防治。前面的讨论强调需要控制活性污泥系统中形成絮凝体和丝状细菌的相对种群。如2.3.1节所示，活性污泥系统中可存在多种丝状微生物，表2.1列出了最常见的丝状微生物。因此，控制其生长的努力需要对可能存在的特定类型的丝状细菌的知识。幸运的是，有利于其中许多植物生长的条件是已知的，如表2.2所示。特定的环境条件和特定类型的疾病之间的联系丝状微生物可用于识别和纠正活性污泥沉降问题，如表10.5所示。
个别类型的丝状细菌对不同的限制性营养物质具有高度亲和力，使它们能够在竞争中胜过形成絮凝体的细菌。一些丝状细菌对溶解氧有很高的亲和力，一些对易于生物降解的有机物有很高的亲和力，还有一些对氮和磷有很高的亲和力。此外，如表2.2所示，丝状细菌Thiothrix, Beggiatoa和02IN也可以从硫化氢的氧化中获得能量，这在硫化氢存在时为它们提供了进一步的优势。低pH值会促进丝状真菌的生长。因此，…的关键
表10.5拟议的丝状生物类群
i组低DO有氧区种植者
•易于代谢的底物
生物S. nutans, 1701型，H. hydrosis控制•好氧，缺氧，或厌氧选择器
•增加SRT
•增加曝气池做的浓度
第二组-混合营养好氧区种植者
•易于代谢的底物，特别是低分子量有机酸
中等至高SRT
•硫化物氧化为储存的硫颗粒
•在营养缺乏的生物体类型02IN，硫thrix spp下的快速营养吸收率。
控制•有氧，缺氧，或无氧选择器
•营养添加
•消除硫化物和/或高有机酸浓度(消除败血症)
第三组-其他有氧区种植者
•易于代谢的底物
•中等至高SRT生物体1851型，N. iimicola spp。
控制•有氧，缺氧或无氧选择器
第四组有氧，缺氧，厌氧区种植者
生长在好氧，缺氧和无氧系统
•可能生长在颗粒水解产物上的微生物0041型，0675型，0092型，M. parvicella控制基本上未知，但:
•在有氧区均匀保持充足的DO，并进行有氧区分级
改编自Jenkins等人。”
控制丝状生物的生长就是控制生长限制营养素的浓度。通常需要使用如表10.5所列的永久灯丝控制方法。然而，在某些情况下，使用非特异性毒物如氯或过氧化氢来控制灯丝生长可能更经济。这些技术的使用将在第10.4.3节中讨论。
总的目标活性污泥法去除可生物降解的有机物。这是通过创造条件使它成为限制物质来实现的。因此，对氮、磷或溶解氧具有高亲和力的丝状细菌(第一类和第二类)的存在表明，这些营养物质可能会限制细菌的生长。解决这些丝状细菌过度生长引起的问题的方法是添加限制性营养物质。对于氮和磷，剩余浓度大约为1毫克/升。对于DO，所需的残余浓度是工艺负载因子的函数，如图10.11所示。这种关系的存在是因为DO浓度是在散装溶液中测量的，而细菌生长在浮体颗粒中。随着工艺加载系数的增加，生物质以更快的速度使用氧气，需要更高的体积DO浓度来确保DO在整个浮体颗粒中的渗透。
一些丝状细菌的控制源于对丝状和絮凝形成细菌的相对生长动力学的理解。图10.12说明了典型的关系。一般来说，对于特定的底物，絮凝菌的(1和Ks值高于丝状菌。换句话说，当底物浓度高时，成浮体生长得更快，但丝状细菌对底物的亲和力更高，当底物浓度低时，生长得更快。例如，如果底物浓度为S，在图10.12中，絮凝菌的比生长率高于丝菌
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