[科普中國(guó)]-活性污泥法

基本介紹

活性污泥法是一種廢水生物處理技術(shù)，是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。這種技術(shù)將廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌并曝氣，使廢水中的有機(jī)污染物分解，生物固體隨后從已處理廢水中分離，并可根據(jù)需要將部分回流到曝氣池中。2活性污泥法是向廢水中連續(xù)通入空氣，

經(jīng)一定時(shí)間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團(tuán)為主的微生物群，具有很強(qiáng)的吸附與氧化有機(jī)物的能力。

活性污泥法是污水生物處理的一種方法。該法是在人工充氧條件下，對(duì)污水和各種微生物群體進(jìn)行連續(xù)混合培養(yǎng)，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機(jī)污染物。然后使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多余部分則排出活性污泥系統(tǒng)。

影響活性污泥過程工作效率(處理效率和經(jīng)濟(jì)效益)的主要因素是處理方法的選擇與曝氣池和沉淀池的設(shè)計(jì)及運(yùn)行。

基本組成① 曝氣池：反應(yīng)主體

② 二沉池： 1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。

③ 回流系統(tǒng)： 1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。

④剩余污泥排放系統(tǒng)： 1）是去除有機(jī)物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

⑤供氧系統(tǒng):主要由供氧曝氣風(fēng)機(jī)和專用曝氣器構(gòu)成向曝氣池內(nèi)提供足夠的溶解氧.

基本流程典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來的壓縮空氣，通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動(dòng)的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。

第一階段，污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏 性物質(zhì)。同時(shí)一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。

第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī)物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍?；钚晕勰喾磻?yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長(zhǎng)，污水則得以凈化處理。

經(jīng)過活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實(shí)上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。

活性污泥法的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機(jī)物，這樣污水變成了干凈的水。它本質(zhì)上與自然界水體自凈過程相似，只是經(jīng)過人工強(qiáng)化，污水凈化的效果更好。

基本方式方法設(shè)計(jì)除普通活性污泥法外，還有多點(diǎn)進(jìn)水、吸附再生、延時(shí)曝氣和高負(fù)荷率活性污泥等方法。前兩種方法與基本流程有所不同，廢水流進(jìn)曝氣池的入口的數(shù)目和位置有差別。在多點(diǎn)進(jìn)水活性

污泥法中，只有一部分廢水和回流污泥一起在首端入池。 其余的廢水分2～3次在離首端有一定距離的2～3個(gè)入口處(入口的間距一般相等)進(jìn)入曝氣池。從流程上看,可以說吸附再生活性污泥法 (圖2)只是多點(diǎn)進(jìn)水過程（圖3）的變形,幾個(gè)廢水入口只用最后一個(gè)，后者即變成前者。

方法類型的發(fā)展是以過程的機(jī)理為依據(jù)的。參與過程的主要物質(zhì)有：有機(jī)物、微生物和溶解氧(空氣)。前兩者是主要的，溶解氧只要維持一定的濃度。在整個(gè)過程中，需氧量是不同的。起始有機(jī)物濃度高，微生物繁殖迅速，需氧量大。隨著有機(jī)物的逐漸下降，需氧量也逐漸減少。在普通活性污泥法中，曝氣池的供氧是均勻的。這顯然是不合理的。改進(jìn)的辦法有兩種。一種是從曝氣方法著眼，把均勻的曝氣改為漸降曝氣。另一種就是多點(diǎn)進(jìn)水的辦法。但是多點(diǎn)進(jìn)水不僅降低需氧量的變化幅度，而且改變了有機(jī)物與微生物的相對(duì)量。

有機(jī)物與微生物之比稱污泥負(fù)荷率(F:M)。它影響過程的代謝深度和污泥的沉降性能，也影響運(yùn)行的穩(wěn)定性和基建費(fèi)用。污泥負(fù)荷率低些，過程的運(yùn)行比較容易，處理效率比較穩(wěn)定，剩余污泥量比較少，但基本建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用一般要高些。普通活性污泥法的負(fù)荷率常在0.15～0.3公斤BOD/公斤污泥之間。高負(fù)荷率活性污泥法采用1以上,回流污泥量和空氣量可以大大減少,節(jié)省費(fèi)用,但是BOD去除率降低到60～70%，因此也稱為變型活性污泥法。用于只需要中等處理程度的場(chǎng)合。延時(shí)曝氣活性污泥法則相反，負(fù)荷率常小于0.1,曝氣時(shí)間超過24小時(shí)，代謝深入，剩余污泥量少，無需頻繁排泥,工作穩(wěn)定,管理簡(jiǎn)便，常用于流量很小的場(chǎng)合。

在實(shí)踐中，人們發(fā)現(xiàn)污染物轉(zhuǎn)移到污泥上去的效率很快,而代謝速率較慢。處理城市污水時(shí)，往往不到1小時(shí)就把廢水BOD降低90%左右。但是如果把這些污泥回流到曝氣池，卻不能再現(xiàn)這樣的能力（見曝氣），從而創(chuàng)造了吸附再生法。活性污泥的再生實(shí)質(zhì)上是給微生物以足夠的時(shí)間來消化轉(zhuǎn)移來的有機(jī)物。因此，有人把它改名為接觸穩(wěn)定法。

曝氣池是所有活性污泥法的心臟，其作用是攪拌混合液使泥、水充分接觸和向微生物供氧。攪拌有兩種方式，一種是使同時(shí)進(jìn)曝氣池的泥和水充分混合并一直保持到流出池子，而不和已在池中的混合液相混以免發(fā)生短路現(xiàn)象。曝氣池采用長(zhǎng)條形就是以保證同時(shí)入池的泥和水都同時(shí)出池(圖4),使同時(shí)入池的廢水有相同的曝氣時(shí)間。另一種攪拌方式是使進(jìn)入池子的泥和水立即與全池的混合液充分混合，達(dá)到混合液的水質(zhì)均勻,有可能使微生物的生長(zhǎng)處在最佳的生活環(huán)境中,使過程處在最好的條件下運(yùn)行。還有一種環(huán)形曝氣長(zhǎng)槽，深度較淺，混合液在槽中以較高的流速回流。這種曝氣槽的曝氣時(shí)間接近24小時(shí)，特稱氧化槽或氧化溝。實(shí)際上是延時(shí)曝氣活性污泥法的一種曝氣池。

除按要求設(shè)計(jì)幾何形狀外，曝氣方法和設(shè)備也是很重要的。曝氣方法有氣泡曝氣法（又稱鼓風(fēng)曝氣法）和表面曝氣法（也稱機(jī)械曝氣法）兩種。20世紀(jì)70年代末問世的深井曝氣也是一種氣泡曝氣，以增加氣泡與混合液的接觸時(shí)間來提高曝氣效率。

在表面曝氣法中借設(shè)在液面的曝氣器使池液回流，并使液面劇烈波動(dòng)與空氣密切接觸交換氣體。曝氣器一般是各種立式葉輪，也有采用臥式旋刷或旋槳的。環(huán)形曝氣槽都采用臥式曝氣器。為加快氧的溶解，70年代開始出現(xiàn)了“純氧”曝氣，以含氧濃度極高的空氣替代一般空氣，大多采用表面曝氣法。

運(yùn)行主要是活性污泥量和供氧量的控制，曝氣池的活性污泥濃度（稱混合液懸浮固體），是可以調(diào)節(jié)的，也就是活性污泥量和負(fù)荷率是可以調(diào)節(jié)的，運(yùn)行時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況注意調(diào)節(jié)?；钚晕勰喾ㄎ鬯畯S容易出現(xiàn)污泥膨脹，即污泥含水量極高，不易沉降。這將造成污泥隨水流出沉淀池，破壞水質(zhì)，同時(shí)，污泥的流失使曝氣池中污泥減少，整個(gè)過程逐漸失效。在發(fā)現(xiàn)污泥有膨脹趨勢(shì)時(shí)，應(yīng)即分析原因，采取措施。

運(yùn)行條件① 廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物；

② 混合液含有足夠的溶解氧；

③ 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；

④ 活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；

⑤ 無有毒有害的物質(zhì)流入。

影響因素a. BOD負(fù)荷率（F/M）也稱有機(jī)負(fù)荷率，以NS表示）：需氧量是從廢水的BOD5及每天廢棄的活性污泥量來進(jìn)行估算。2

b. 水溫：水溫對(duì)反應(yīng)的活性有影響。

c. pH值：不同pH值下污泥反應(yīng)的活性不同。

d. 溶解氧：廢水的好氧分解過程中，必須有氧的參與。微生物利用氧分解有機(jī)物以產(chǎn)生高能量化合物供新細(xì)胞合成和進(jìn)行呼吸作用。2

e. 營(yíng)養(yǎng)平衡：大量的工業(yè)廢水中缺乏氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素會(huì)使處理效率降低。2

f. 有毒物質(zhì)：雖然廢水中有毒金屬及毒性有機(jī)物的濃度不會(huì)太高而影響污水處理廠的運(yùn)行，但若不在預(yù)處理中將其去除，仍有可能產(chǎn)生兩種不良后果：揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)從曝氣池中逃逸到空氣中，而造成空氣污染；有毒金屬可能沉淀進(jìn)入廢棄污泥，使其成為有害污泥。2