活性污泥處理法原理|工藝流程及優(yōu)缺點(diǎn)（活性污泥處理污水的原理）
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添加時(shí)間：2022-11-24 瀏覽次數(shù):5283
活性污泥法實(shí)質(zhì)上是天然水體自凈作用的人工強(qiáng)化，能從污水中去除溶解態(tài)和膠體態(tài)的可生物降解有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他物質(zhì)，具有對(duì)水質(zhì)水量的適應(yīng)性廣、運(yùn)行方式靈活多樣、可控制性好等特點(diǎn)，已成為生物處理方法的主體。
基本原理
活性污泥是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體與污水中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起所形成的、具有很強(qiáng)的吸附分解有機(jī)物能力和良好沉降性能的絮絨狀污泥顆粒，因具有生物化學(xué)活性，所以被稱(chēng)為活性污泥。
活性污泥的性狀：
從外觀上看，活性污泥是像礬花一樣的絮絨顆粒，又稱(chēng)生物絮凝體，絮凝體直徑一般為0.02~0.2 mm,在靜置時(shí)可立即凝聚成較大的絨粒而下沉。活性污泥的顏色因污水水質(zhì)不同而異，一般為黃色或茶褐色，供氧不足或出現(xiàn)厭氧狀態(tài)時(shí)呈黑色，供氧過(guò)多營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)星灰白色，略顯酸性，稍具土壤的氣味并夾帶-些霉臭味。活性污泥含水率很高，一般都在99%以上，其比重因含水率不同而異，曝氣池混合液相對(duì)密度為1.002~1.003，而回流污泥相對(duì)密度為1.004~1.006.活性污泥表面積一般為20~100 cm2/mL。
活性污泥的組成：
活性污泥中的固體物質(zhì)不到1%，由有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩部分組成，其組成比例則因原污水性質(zhì)不同而異。有機(jī)組成部分主要為棲息在活性污泥中的微生物群體，還包括入流污水中的某些惰性的難被細(xì)菌攝取利用的所謂“難降解有機(jī)物”、微生物自身氧化的殘留物。活性污泥微生物群體是一個(gè)以好氧細(xì)菌為主的混合群體，其他微生物包括酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等，正常活性污泥的細(xì)菌含量一般為107~108個(gè)/mL，原生動(dòng)物為100個(gè)/mL左右。在活性污泥微生物中，原生動(dòng)物以細(xì)菌為食，而后生動(dòng)物以原生動(dòng)物、細(xì)菌為食，它們之間形成一條食物鏈，組成了一個(gè)生態(tài)平衡的生物群體。活性污泥細(xì)菌常以菌膠團(tuán)的形式存在，呈游離狀態(tài)的較少，這使細(xì)菌具有抵御外界不利因素的性能。游離細(xì)菌不易沉淀，但可被原生動(dòng)物捕食，從而使沉淀池的出水更清澈。活性污泥的無(wú)機(jī)組成部分則全部是由原污水挾入，至于微生物體內(nèi)存在的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，由于數(shù)量極少，可忽略不計(jì)。
總之，活性污泥由下列四部分物質(zhì)所組成:
1.具有代謝功能活性的微生物群體(M);
2.微生物(主要是細(xì)菌)自身氧化殘留物(M);
3.由原污水挾入的難生物降解有機(jī)物(M;);
4.由原污水挾入的無(wú)機(jī)物質(zhì)(M;)。其中活性微生物群體是活性污泥的主要組成部分。
基本流程
活性污泥法是以污水中的有機(jī)污染物為培養(yǎng)基，在有溶解氧條件下，連續(xù)地培養(yǎng)活性污泥，利用其吸附凝聚和氧化分解功能凈化污水中有機(jī)污染物的一類(lèi)生物處理方法。以曝氣池和二沉池為主體組成的整體稱(chēng)作活性污泥系統(tǒng)，完整的活性污泥系統(tǒng)還包括實(shí)現(xiàn)回流、曝氣、污泥處置功能所需的輔助設(shè)施。圖1是活性污泥處理系統(tǒng)的基本流程，該流程也稱(chēng)為傳統(tǒng)(普通)活性污泥法流程。
經(jīng)過(guò)適當(dāng)預(yù)處理的污水與回流污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液，在曝氣池中，回流污泥微生物、污水中的有機(jī)物以及經(jīng)曝氣設(shè)備注入曝氣池的氧氣三者充分混合、接觸，微生物以污水中可生物降解的有機(jī)物進(jìn)行新陳代謝，同時(shí)溶解氧被消耗，污水的BOD5得以降低，隨后混合液流入二沉池進(jìn)行固、液分離，流出二沉池的就是凈化水。二沉池底部經(jīng)沉淀濃縮后的污泥大部分再經(jīng)回流污泥系統(tǒng)回到曝氣池，其余的則以剩余污泥的形式排出，進(jìn)入另設(shè)的污泥處理系統(tǒng)進(jìn)一步處置，以消除二次污染。曝氣池作為生化反應(yīng)器，通過(guò)回流活性污泥及排出剩余污泥，保持著一定量的微生物，去接納允許進(jìn)入反應(yīng)器的有機(jī)污染物量;二沉池作為活性污泥法系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，進(jìn)行活性污泥和水的分離，通過(guò)回流方式與曝氣池緊密相連，提供曝氣池所需的活性污泥微生物，形成一-個(gè)有機(jī)整體共同運(yùn)行。
活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程
活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程比較復(fù)雜，既有活性污泥本身對(duì)有機(jī)污染物的吸附、絮凝等物理、化學(xué)或物理化學(xué)過(guò)程，也有活性污泥內(nèi)微生物對(duì)有機(jī)污染物的生物轉(zhuǎn)化、吸收等生物或生物化學(xué)過(guò)程，大致可以分為以下兩個(gè)階段。
初期吸附去除階段
在污水與活性污泥接觸、混合后的較短時(shí)間(5~10 min)內(nèi)，污水中的有機(jī)污染物，尤其是呈懸浮態(tài)和膠體態(tài)的有機(jī)物，表現(xiàn)出高的去除率，這種初期高速去除現(xiàn)象是物理吸附和生物吸附綜合作用的結(jié)果。在此過(guò)程中，混合液中有機(jī)底物迅速減少，BOD迅速降低，見(jiàn)圖2中吸附區(qū)曲線。這是由于活性污泥的表面積大，并且在表面上富集著大量的微生物，外部覆蓋著多糖類(lèi)的黏質(zhì)層，當(dāng)污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)的有機(jī)底物與活性污泥絮體接觸時(shí)，便被迅速凝聚和吸附去除。這種現(xiàn)象就是“初期吸附去除”作用。
初期吸附過(guò)程進(jìn)行得很快，一般在30 min內(nèi)便能完成，污水BOD的吸附去除率可達(dá)70%，對(duì)于含懸浮態(tài)和膠體態(tài)有機(jī)物較多的污水，BOD可下降80%~90%。初期吸附速度主要取決于微生物的活性和反應(yīng)器內(nèi)水力擴(kuò)散程度與水力動(dòng)力學(xué)規(guī)律，前者決定活性污泥微生物的吸附、凝聚效能，后者則決定活性污泥絮體與有機(jī)底物的接觸程度。活性污泥微生物的高吸附活性取決于較大的比表面積和適宜的微生物增殖期，一般而言，處于“饑餓”狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期微生物，其吸附活性最強(qiáng)。
代謝穩(wěn)定階段
被吸附在活性污泥微生物細(xì)胞表面的有機(jī)污染物，在透膜酶的作用下，溶解態(tài)和小分子有機(jī)物直接透過(guò)細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，而膠體態(tài)和懸浮態(tài)的大分子有機(jī)物如淀粉、蛋白質(zhì)等則先在細(xì)胞外酶一水解酶的作用下，被水解為溶解態(tài)小分子后再進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，此時(shí)水解產(chǎn)生的部分溶解性簡(jiǎn)單有機(jī)物會(huì)擴(kuò)散到混合液中，造成混合液BOD值升高，如圖2中胞外水解區(qū)曲線所示。
進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)的有機(jī)污染物，在各種胞內(nèi)酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下，被氧化分解為中間產(chǎn)物，有些中間產(chǎn)物合成為新的細(xì)胞物質(zhì)，另一些則氧化為穩(wěn)定的無(wú)機(jī)產(chǎn)物，如CO2和H2O等，并釋放能量供合成細(xì)胞所需，這個(gè)過(guò)程即物質(zhì)的氧化分解過(guò)程，也稱(chēng)穩(wěn)定過(guò)程。在此過(guò)程中，不穩(wěn)定的高分子有機(jī)物質(zhì)通過(guò)生化反應(yīng)被轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單穩(wěn)定的低分子無(wú)機(jī)物質(zhì)，混合液BOD逐漸降低，如圖2中胞內(nèi)生物氧化區(qū)曲線所示。穩(wěn)定過(guò)程所需時(shí)間取決于有機(jī)物的轉(zhuǎn)化程度，要比吸附過(guò)程長(zhǎng)得多。
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