活性污泥法介紹

活性污泥法是一種污水的好氧生物處理法，由英國的克拉克(Clark)和蓋奇(Gage)發(fā)明。如今，活性污泥法及其衍生改良工藝是處理城市污水最廣泛使用的方法。它能從污水中去除溶解性的和膠體狀態(tài)的可生化有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)，同時也能去除一部分磷素和氮素。廢水生物處理中微生物懸浮在水中的各種方法的統(tǒng)稱。因懸浮的微生物群體呈泥花狀態(tài)，故名。

活性污泥法處理污水，是利用活性污泥在廢水中的凝聚、吸附、氧化、分解和沉淀等作用，去除廢水中有機污染物的一種廢水處理方法。活性污泥法是向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時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為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。

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

活性污泥法處理污水：

1、基本組成

① 曝氣池：反應(yīng)主體

② 二沉池：1）進行泥水分離，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，改變曝氣池的運行工況。

④ 剩余污泥排放系統(tǒng)：

           1）是去除有機物的途徑之一；

           2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

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

2、影響因素

a.BOD負荷率（F/M）也稱有機負荷率，以NS表示）；
BOD負荷率是指在規(guī)定時間（日、月、年）內(nèi)的平均BOD負荷與最大BOD負荷之比的百分數(shù)。
用來衡量在規(guī)定時間內(nèi)負荷變動情況。
    b. 水溫； 

c. pH值； 

d. 溶解氧；

e. 營養(yǎng)平衡；

f. 有毒物質(zhì)。

3、方法設(shè)計

除普通活性污泥法外，還有多點進水、吸附再生、延時曝氣和高負荷率活性污泥等方法。前兩種方法與基本流程有所不同，廢水流進曝氣池的入口的數(shù)目和位置有差別。在多點進水活性污泥法中，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個入口處(入口的間距一般相等)進入曝氣池。從流程上看,可以說吸附再生活性污泥法 (圖2)只是多點進水過程（圖3）的變形,幾個廢水入口只用最后一個，后者即變成前者。

圖2 、圖3                                    

方法類型的發(fā)展是以過程的機理為依據(jù)的。參與過程的主要物質(zhì)有：有機物、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。

在整個過程中，需氧量是不同的。起始有機物濃度高，微生物繁殖迅速，需氧量大。隨著有機物的逐漸下降，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。另一種就是多點進水的辦法。但是多點進水不僅降低需氧量的變化幅度，而且改變了有機物與微生物的相對量。

有機物與微生物之比稱污泥負荷率(F:M)。它影響過程的代謝深度和污泥的沉降性能，也影響運行的穩(wěn)定性和基建費用。污泥負荷率低些，過程的運行比較容易，處理效率比較穩(wěn)定，剩余污泥量比較少，但基本建設(shè)和運行費用一般要高些。普通活性污泥法的負荷率常在0.15～0.3公斤BOD/公斤污泥之間。高負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合。延時曝氣活性污泥法則相反，負荷率常小于0.1,曝氣時間超過24小時，代謝深入，剩余污泥量少，無需頻繁排泥,工作穩(wěn)定,管理簡便，常用于流量很小的場合。

在實踐中，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，往往不到1小時就把廢水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?；钚晕勰嗟脑偕鷮嵸|(zhì)上是給微生物以足夠的時間來消化轉(zhuǎn)移來的有機物。因此，有人把它改名為接觸穩(wěn)定法。

4、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，一種是使同時進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。曝氣池采用長條形就是以保證同時入池的泥和水都同時出池(圖4),使同時入池的廢水有相同的曝氣時間。另一種攪拌方式是使進入池子的泥和水立即與全池的混合液充分混合，達到混合液的水質(zhì)均勻,有可能使微生物的生長處在最佳的生活環(huán)境中,使過程處在最好的條件下運行。還有一種環(huán)形曝氣長槽，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間接近24小時，特稱氧化槽或氧化溝。實際上是延時曝氣活性污泥法的一種曝氣池。

除按要求設(shè)計幾何形狀外，曝氣方法和設(shè)備也是很重要的。曝氣方法有氣泡曝氣法（又稱鼓風曝氣法）和表面曝氣法（也稱機械曝氣法）兩種。20世紀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。

圖4

5、運行

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荷率是可以調(diào)節(jié)的，運行時應(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，污泥的流失使曝氣池中污泥減少，整個過程逐漸失效。在發(fā)現(xiàn)污泥有膨脹趨勢時，應(yīng)即分析原因，采取措施。

6、運行條件

① 廢水中含有足夠的可容性易降解有機物；

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。

7、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入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機站送來的壓縮空氣，通過鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴散裝置，以細小氣泡的形式進入污水中，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的狀態(tài)，形懸浮狀態(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)得以正常進行。

第一階段，污水中的有機污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團的表面上，這是由于其巨大的比表面積和多糖類黏性物質(zhì)。同時一些大分子有機物在細菌胞外酶作用下分解為小分子有機物。

第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，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。活性污泥反應(yīng)進行的結(jié)果，污水中有機污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長，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。

活性污泥法處理污水的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，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)過人工強化，污水凈化的效果更好。