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1、4.3 活性污泥法,一、基本原理 活性污泥与活性污泥法 有机废水经过一段时间曝气后，水中会产生一种褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥是以大量的活性微生物为主体，主要由菌胶团细菌、原生动物和后生动物民组成，此外，还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥结构疏松，表面积很大，对有机污染物有着强烈的吸附凝聚和氧化分解能力，在条件适宜的时候，活性污泥又具有良好的自身凝聚和沉降性能。从废水处理角度看，这些特点都是十分可贵的。 活性污泥法就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化
2、分解作用交货废水中有机污染物。 普通活性污泥法处理流程由以下几个部分组成。初次沉淀池用以除去水中原生悬浮物。悬浮物少时，也可不设。 曝气池使废水中有机污染物与活性污泥充分接触，并吸附和氧化分解有机污染物。 曝气系统供给曝气池生物反应所必需的氧气，并起混合搅拌作用。 二交沉淀池用以分离曝气池出水中的活性污泥。 污泥回收系统把二次沉淀池中的一部分沉淀污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。 剩余污泥排放系统在曝气池内，污泥不断繁殖，这部分净增的污泥量构成所谓剩余污泥，通过排入系统将其排放。 活性污泥法具有以下特点： 净化效率高，占地面积较少，臭味轻微；产生剩余污泥量大。 对水质水量的变
3、动比较敏感，缓冲能力弱。 活性污泥中的微生物及其变化规律。 活性污泥是由细菌、真菌、原子动物和后生动物等不同种属的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。最先担当交货任务的是异养型细菌和腐生性真菌，其中细菌无论从组成还是功能上，都是极重要的万分。在一定能量条件下，大部分细菌形成菌胶团。而真菌由于多呈丝状，对形成具有良好沉淀性能的絮凝体有妨碍，一般并不希望更多的真菌出现。当条件合适时，会促进真菌生长繁殖。 原生动物吞食活的细菌，是细菌的一次捕食者。活性污泥中常见的原生动物有鞭毛虫类，肉足虫类、纤毛虫类和吸管虫类。但这些原子动物长非同时出现，而是随条件及水质的变
4、化而变化。一般在曝气的初期，肉足虫和鞭毛虫占优势；按着是自由游动型的纤毛虫逐渐成熟，固着型的纤毛虫又相继占优势，特别是钟虫出现且较多时，则说明污泥成熟。所以原生动力折演替变化，可以用来评定活性污泥的质量及废水处理的情况。 后生二次捕食者。活性污泥中的后生动物象轮虫、线虫等，只能在氧很充足的条件下才出现，所以后生动物出现是水质处理相当好的标志。 活性污泥净化废水的机理 活性污泥对废水中悬浮或溶解性有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。在废水处理中，要使活性污泥维持良好的状态，吸附凝聚与氧化合成应持适当的平衡。只要条件适当，活性污泥在与废水初期接
5、触的20-30 min，就可以去除75% 以上的BOD，这种现象称为活性污泥的初期吸附或生物吸附。初期吸附的基本原因，在于活性污泥具有巨大的表面积，介于2000-10000M2 （混合液），且其表面具有多糖类粘液层。如果废水中悬浮的或胶体的有机物多，则这种初期吸附去除的比率就大。此外，还与污泥状态有关：如果吸附与氧化分解失去适当的平衡，原吸附的有机物未氧化分解完全，则初期吸附量就小；如果原吸附于污染上的有机和代谢彻底，则二次吸附时的初期吸附量就大。但若回流污泥经历了长时间曝气，使微生物进入了内源呼吸期，活性降低，则再吸附能力也降低，所以初期吸附量就低。 活性污泥微生物以溶解的有机物为营养，当有
6、机营养物质和氧充足，则以合成为主。但是在新细胞全盛的同时，部分细胞物质的氧化分解还是存在的。在有机营养缺乏时，这种自身分解则成为主要的获能方式；生物处理的内源呼吸也就是指的这种情况。经过活性污泥微生物的降解作用，虽然使一部分有机物无机化了，但是转化为细胞物质的有机物仅仅是改变了存在状态，就净化废水的意义来讲，总是并未完结。只有将其与水分离，才算打到净化目的。 菌体一般略在于胶体颗粒，仍能以稳定的悬浮状态分散于水中，难以沉淀分离。只有在其变成絮凝体以后，进行有效的分离才有可能。 活性污泥中的菌胶团以及常见的产碱杆菌、无色杆菌、黄杆菌、假单胞菌等，都是易于形成絮凝体的。但是在营养丰富和能量水平较高
7、的情况下，由于细菌活力强，难以结合民絮凝体。只有在营养不足和能量水平较低的情况下，细菌活力低，运动能量弱，彼此才易结合成絮凝体。在活性污泥法混合液中，如果营养与污泥之间的比值高，微生物处于对数增长期，其含能水平高，污泥凝聚性差；反之，营养与污泥微生物比值降低，致使微生物增长处于增长率下降段或其后期，由于含能量低故易于凝聚，普通活性污泥法的曝气池的末端即呈现后一状态。,二、性污泥法降解有机物的规律 污染对有机物的转化过程，也就是代谢过程，它由微生物的合成（活性污泥的增长），有机物的氧化分解（包括部分细胞物质的分解），以及溶解氧的消耗所组成。所以基南BOD浓度与其去除速度，污泥的繁殖与BOD去除速
8、度、耗氧速度与BOD去除速度之间的关系，是研究净化理论的核心。 1. 基质浓度及其去除速度的关系 单位污泥降解有机物的速度（V），根据米一门氏酶反应关系，可用下式表示：式中：以Vss表示的活性污泥浓度，mgVss/l以BOD表示的基质浓度，mgBOD/l；最大反应速度常数； 米氏常数，其值等于基质去除速度为最大值的一半时的基质浓度。 由此式可知，基质浓度很高时LLKm，基质去除速度与其浓度无关，即V=K，达最大值。当基质浓度很低时，LKm，基质去除速度为一（级）次反应。当活性污泥浓度不同时，Km越小，即1/Km越大，去除速度大，可将1/Km视为恬性污泥与基质结合的亲合力。由式可变换为1/V和1
9、/L的直线式，按各时刻其质平衡浓度L和单位污泥反应速度V的一系列实验数据，用图解法求得K和Km，Echenfelder等人则将基质降解按高浓度相与低浓度相分别予以表示。在高基质浓度下，即BOD5/Vss为以上时，少性污泥的增长速度与BOD浓度无关，仅与活性污泥微生物量一级关系：式中s为t时刻的污泥浓度， 时的活性污泥微生物a为去每公斤BOD所产生的污泥量，LR为去除的BOD量(kg)，K1为高基质浓度时的污泥增长常数。积分式，并代入S与S0的关系，得由式可知，在BOD基质浓度高的时候，BOD去除浓度Lr和BOD残余L余并无关系。在活性污泥法中，BOD基质浓度高，则污泥絮体分散，所以这种情况仅用
10、于预处理，使其浓度降低，以适于正常的活性污泥法的处理。在低基质BOD浓度(L0Se，QwSrQse所以：这说明污泥令和增殖之间有密切关系，用污泥令控制剩余污泥量，已是一个重要方法。污泥令还有助于说明微生物的组成；世代时间比污泥令长的微生物在系统中的逐渐淘汰。所以要达到预期的处理效果，必须使污泥令适当，使活性污泥中净化微物生得到充分的增殖。 4污泥沉降比（Pv） 污泥沉降比是指曝气池混合液在100ml量筒中，静置沉降3min后，沉降污泥与混合液之体积比（%）。正常污泥在静置30min后，一般可达到它的最大密度。所以沉降比可反映曝气池正常运行的污泥数量，可以用于控制剩余污泥的排放，还能反映出污泥膨胀等异常情况。由于测定简单，便于说明问题，所以是评定活性污泥特性的重要指示之一。,
