活性污泥在处理水方面的作用与发展

活性污泥在处理水方面的作用与发展

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【摘要】微生物的代谢反应已成为水处理工程的应用热点之一，而活性污泥法（activated sludge process）因为处理污水效率高，效果好，处理后的水质良好而成为处理污水的主要方法。在本文中我会对这一方法的发展、原理、运行方式和后处理作一浅浅的简要综述。

【关键词】活性污泥微生物曝气池污泥处理

1. 引言

随着人们生活和生产水平的日益提高，越来越多的生活污水、工业废水源源不断地排入江河湖海，造成了水体的严重和普遍污染。水是人类最可宝贵的资源之一，“莫要让人类的眼泪成为最后一滴水”督促我们对废水进行处理以再利用。而利用微生物进行水处理使水资源再生，无论现在和将来都是水处理的主要途径之一。其中历史悠久的活性污泥法自发明以来，在生物学、反应动力学理论和工艺方面都得到了长足的发展，出现了多种能适应各种条件的工艺流程，而成为污水废水的主体处理技术。下面我就活性污泥法的相关情况作一综述。

2.简介和原理

活性污泥法于1914年由Ardern和Lockett在曼彻斯特创建成试验厂，是以活性污泥为主体的污水处理微生物技术，实质是在充分曝气供氧条件下，以废水中有机污染物质作为底物，对活性污泥进行连续或间歇培养，并将有机污染物质无机化的过程。活性污泥在曝气池中以絮体形式存在，它有较强的吸附、氧化废水中有机物和毒物的能力，又有良好的沉降性能，是废水处理能连续进行。

活性污泥系统主要由活性污泥反应器——曝气池、曝气系统、二沉池污泥、回流系统和剩余污泥排放系统组成，其工艺流程如图。

废水先进入初沉池，在这里去除有机和无机的悬浮固体和浮油，此为一级处理。废水处理的核心部分是曝气池，通过曝气使曝气池处于好氧状态，并使有机污染物与活性污泥充分接触，完成吸附和氧化分解过程，此为二级处理。之后废水与活性污泥一起进入二次沉淀池，在这里活性污泥与水分离，沉至池底，澄清水排放。分离出的活性污泥（称为回流污泥）经污泥泵回流至曝气池，从而循环利用。而为保持曝气池内浓度恒定，沉入二次沉淀池底部的多余污泥（称为剩余污泥）要经常排出。

3. 活性污泥的组成

活性污泥大致上由四部分物质组成：a.有代谢功能的微生物群体；b.微生物内源代谢、自身氧化的残留物；c.原污水带入的难降解的惰性有机物质；d.污水带入的无机物质。

关于微生物群体（细菌为多），由于活性污泥中的细菌包在絮体中，而解离絮体的方法存在不同，解离出的细菌率及种类也就不同，因此结论各异。不过，从目前资料看来，污泥中的主要菌群有：假单胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属、微杆菌属、黄杆菌属、动胶菌属、芽孢杆菌属、节杆菌属、不动细菌属、微球菌属、气杆菌属、棒状杆菌属、从毛单胞菌属、杆菌属、诺卡氏菌属、球衣细菌属、短杆菌属、亚硝化单胞菌属等细菌。活性污泥中的真菌并不多，真菌的出现与水质有关，一些霉菌常出现在pH较低的废水中。可以说，真菌在活性污泥中并不占主要地位。

4. 几种活性污泥处理系统的运行方式特点

4.1 标准活性污泥法

标准活性污泥法也就是传统活性污泥法，是最早使用的方法，当然也是活性污泥法中最典型的方法。这种曝气池是长条形，池的长宽比值较大。曝气方法是

沿池长方向均衡等量的曝气，有机污染物在曝气池中通过活性污泥连续地吸附氧化作用得以降解。这种方法的特点是初期吸附和氧化分解在同池中完成；曝气池前端有机物浓度高，沿池长有机物浓度递减，因而会造成供氧不合理和浪费。综合分析，这种方法适合水质变化不大的污水处理，对于我国的大多数工厂（产量不稳定）不适合。

4.2 渐减曝气法

渐减曝气法就是针对传统方法对氧的供求不合理现象改进而成的，采取的主要措施是从首端到末端采取不同的供气量。它的主要特点就是曝气量沿进水池池长方向递减，使供养量和活性污泥的需氧量相适应。

4.3 吸附—再生法

这种方法又称接触稳定法，1952年在美国开始使用，是对传统方法的重要改革。它的特点是：废水污染物的吸附和活性污泥的再生（吸附的有机污染物的氧化）分别在不同部分进行；回流污泥量大，再生池的污泥浓度高，曝气池污泥的平均浓度也高。

在处理过程中，进入再生池的活性污泥流量少，因此在水力停留时间足够时，所需的构筑物的容积较小。但是，这种方法出水效果较标准法差，对溶解有机物高的废水效果差，我认为比较适用于胶体废水。

4.4 完全混合式曝气法

完全混合式曝气法是1921年在英国伯里市首先使用的，是目前采用较多的一种活性污泥法。它与传统活性污泥法的主要区别在于混合液在池内充分混合循环流动，池内各点有机物浓度均一。完全混合式曝气法的特点是：废水进入曝气池在最短的时间内与全池废水（已处理而未泥水分离的废水）充分混合，使废水浓度降低；同时，废水理化性质的变化对活性污泥的影响降低到最低，给活性污泥生长繁殖创造了稳定的环境，因而适宜处理BOD5浓度高和水质变化较大的废水。

4.5 深井曝气法

深井曝气活性污泥法系统，又名超水深曝气活性污泥法,开创于20世纪17年代，首建于英国的皮林翰姆市。它以直埋于地下的井体装置作为曝气池来进行废水处理。废水经过预处理后进入井体，井内充满废水和活性污泥。固液分离后，活性污泥一部分回流到深井，一部分排出。

这种方法，有占地面积小的特点；另外，我认为，由于深井的缘故，还有受环境气候影响小，溶氧度高的优点。

4.6 延时曝气法

延时曝气法，又名完全氧化活性污泥法，是20世纪50年代初期在美国开始应用的。它实质上是传统活性污泥法在低负荷下运行，因而所需曝气池容积大，水利停留时间长。其特点是活性污泥长期处于内源呼吸（endogenous respiration）阶段，不但能去除废水中的有机物，还能氧化合成的细胞物质。此法剩余污泥量很少，能一定程度上减少剩余污泥处理的问题，但是不足之处在于占地面积大，费用高。

5. 污泥的后处理与资源化利用

曾经，我国的污水处理忽视了污泥处理，污水处理的伴产物污泥没有正常出路，造成了二次污染。而现在，虽然我们认识到了污泥处理的重要性，但技术还是比较落后。

5.1 后处理方法

就我国的各污水处理厂来说，应当选择包括污泥浓缩，厌氧消化，脱水等较完善的污泥处理工艺，配合以良好的装置机械。

由于我国城市污水污泥中有机物含量低，因此重力浓缩不失为一种经济有效的污泥减容方法。脱水方法宜于采用机械脱水，因为自然风干不适合我国的多元地况。对机械脱水方法的选择应该根据污水厂工艺、和污泥处理的要求而定。至于厌氧消化，中温厌氧消化法比较常用，它既能降解污泥中的有机物，还能杀死部分病原菌和寄生虫卵，但是这种方法投资大，对工艺技术及安全运行的要求也高，不适合小型污水处理厂。

5.2 资源化利用

污泥的资源化利用价值可以从以下几个方面开发：土地利用、污泥堆肥、建材利用等。

污泥在土地（农田、林地等）循环利用，是最古老也最经济的方法。因为污泥中不仅含有大量有机物，还有大量的N、P、K等元素（含量高于一般农家肥）。但要注意对病原菌和寄生虫的控制，对重金属及有毒有机物的控制。

污泥堆肥是在好氧条件下，利用好氧微生物的作用，将污泥中有机物分解，并杀灭有害微生物，产生的肥料可以用于园林和农业目的。