普通活性污泥法

活性污泥法又稱傳統活性污泥法。活性污泥廢水生物處理系統的傳統方式。系統由曝氣池、二沉池和污泥回流管線及設備三部分組成。

基本介紹

• 中文名：普通活性污泥法
• 又稱：傳統活性污泥法
• 組成：曝氣池、二沉池和污泥回流管線
• 時間：1912年

概述

生物處理的目的是去除有機物和植物性營養物，以及通過生物絮凝去除膠體顆粒，同時也可以獲得能量和產品，主要機理是微生物代謝。

1912年，英國的Clark和Gage發現對污水進行長時間曝氣會產生污泥，同時水質會得到明顯的改善。繼而Arden和Lockgtt對這一現象進行了研究。

最初的曝氣試驗是在錐形瓶中進行的，每天試驗結束時把瓶子倒空，第二天重新開始。他們偶然發現，當瓶子清洗不完善，瓶壁附著污泥時，處理效果反而更好。從而意識到了瓶壁留下污泥的重要性，他們把它稱為活性污泥。

隨後，他們在每天結束試驗前，把曝氣後的污水靜止沉澱，只倒去上層淨化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用。這一方法大大縮短了污水處理的時間。

依據這一試驗結果，1916年世界上第一個活性污泥法污水處理廠建成了。

在顯微鏡下觀察這些褐色的絮狀污泥，可以見到大量的細菌、真菌、原生動物和後生動物，它們組成了一個特有的生態系統。這些微生物（主要是細菌）以污水中的有機物為食料，進行代謝和繁殖，從而降低了污水中有機物的含量。

原生動物，如鐘蟲等的出現，是水質達到一定標準的標誌。

活性污泥可分為好氧活性污泥和厭氧顆粒活性污泥。

工藝原理

液流有回流的推流式。初次沉澱後的廢水與二沉池回流的活性污泥混合後進入曝氣池，大約曝氣6小時，進水與回流污泥通過擴散曝氣或機械曝氣作用進行混合。流動過程中，有機物經過吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，從曝氣池流出的混合液在二沉池沉澱後，沉澱池內的活性污泥以進水量的25～50%返回曝氣池（即污泥回流比為25～50%）。這種方法常用於低濃度生活污水處理，對衝擊負荷很敏感。生化需氧量（BOD5）的去除率達85～95%。

分類方法

按微生物對氧的要需求，生物法可分為好氧、厭氧、缺氧3類；

按微生物的生長方式分懸浮生長、固著生長、混合生長3類；

此外，還可以按操作條件（負荷、溫度、連續性）和用途分類。

影響因素

影響因素

⑴入流水質水量：BOD5：N：P=100：5：1

⑵混合液懸浮固體濃度（MLSS）：包括活細胞、無活性又難降解的內源代謝殘留物、有機物和無機物，前三類有機物約占固體的成分的75﹪～85﹪。

用揮發性懸浮固體濃度（MLVSS）指標不包括無機物，更準確反映活性物質量，但測定較麻煩。對給定的廢水，MLVSS /MLSS介於0.75～0.85之間。

⑶有機負荷：有進水負荷和去除負荷兩種，前者指單位重量的活性污泥在單位時間內要保證一定的處理效果才能承受的有機物的量；後者指單位重量的活性污泥在單位時間內去除的有機物量。有時也用單位曝氣池容積作為基準。

⑷剩餘污泥排放量和污泥齡：微生物代謝有機物同時增值，剩餘污泥排放量等於新淨增污泥量。用新增污泥替換原有污泥所需時間稱為泥齡θc。

⑸混合液溶解氧濃度

⑹水溫：在一定範圍內，隨著溫度升高，生化反應速率加快，增值速率也快；另一方面細胞組織入蛋白質、核酸等對溫度很敏感，溫度突升並超過一定的限度時，會產生不可逆的破壞。各類微生物適應的溫度範圍見下表：

表 各類微生物適應的溫度範圍

類別	最低溫度/℃	最適溫度/℃	最高溫度/℃
高溫型	30	50～60	70～80
中溫型	10	30～40	50
常溫型	5	15～30	40
低溫型	10	5～10	30

⑺ pH值：一般好氧微生物的最適宜pH=6.5～8.05；pH﹤4.5時，真菌占優勢，引起污泥膨脹；另一方面，微生物的活動也會影響混合液的pH值。

⑻曝氣池和二沉池的水力停留時間

⑼二沉池的水力表面負荷、固體表面負荷和出水溢流堰負荷。

活性污泥質量衡量指標

活性污泥法的處理效果取決於活性污泥的數量和性能。衡量活性污泥質量的指標主要有：

①污泥濃度；

②污泥沉降比SV；

③污泥體積指數SVI；

④活性污泥的耗氧速率；

⑤污泥的沉降速度；

⑥活性污泥的生物相；

⑦粒度和顏色等。

性能良好的活性污泥外觀呈黃褐色，粒徑0.02～0.2mm，比表面積20～100cm2/ml，含水率在99%以上，相對密度1.002～1.006，SV=15%～30%，SVI=50～150。.

工藝特徵

有機污染物在曝氣池內的降解，經歷了第一階段的吸附和第二階段代謝的完整過程，活性污泥也經歷了一個從池端的對數增長，經減速增長到池末端的內源呼吸期的完全生長周期。

存在的問題

（1）曝氣池首端有機污染物負荷高，好氧速度也高，為了避免由於缺氧形成厭氧狀態，進水有機物負荷不宜過高。為達到一定的去污能力，需要曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費用高；

（2）好氧速度沿池長是變化的，而供氧速度難於與其相吻合、適應，在池前段可能出現好氧速度高於供氧速度的現象，池後段又可能出現溶解氧過剩的現象，對此，採用漸減供氧方式，可一定程度上解決這些問題；

（3）對進水水質、水量變化的適應性較低，運行效果易受水質、水量變化的影響。

解決辦法

生物相不正常

重新培養和馴化。

污泥SVI值異常原因及對策

表 污泥SVI值異常原因及對策

異常現象	原因	具體原因	對策
SVI值異常高	原廢水水質變化	1．水溫降低; 2．pH值下降; 3．低分子量溶解性有機物大量進入; 4．N、P不足; 5．腐敗廢水大量流入; 6．消化池上清夜大量流入．; 7．原廢水SS濃度太低; 8．有害物質流入	降低污泥負荷; 加鹼調整; 降低負荷; 投加氨水、硫胺、尿素、磷酸鹽; 降低負荷; 減少流入量; 縮短初沉池停留時間; 去除抑制物
曝氣池管理不善		9．有機負荷過高或過低; 10．溶解氧不足	相應採取措施; 增加供氣量、短時間悶曝氣
二沉池管理不善		11．活性污泥在二沉池停留時間太長	縮短停留時間，加大回流量
SVI值異常低	原廢水水質變化	12．水溫上升; 13．土、砂石等流入
曝氣池管理不善		14．有機負荷過低

污泥膨脹及其控制

①絲狀菌膨脹

活性污泥絮體中的絲狀菌過度繁殖，導致膨脹，促成條件包括進水有機物少，F/M太低，微生物食料不足；進水氮、磷不足；pH太低，不利於微生物生長；混合液溶解氧太低，不能滿足需要；進水波動太大，對微生物造成衝擊。

②非絲狀菌膨脹

菌膠團細菌本身生理活動異常產生的膨脹。

一種是由於進水中含有大量的溶解性有機物，使污泥負荷太高，而進水中又缺乏足夠的N、P，或者DO（溶氧）不足。細菌很快把大量有機物吸入體內，又不能代謝分解，向外分泌出過量的多糖類物質。這些物質分子中含羥基而具有較強的親水性，使活性污泥的結合水高達400﹪（正常為100﹪左右），呈粘性的凝膠狀，無法在二沉池分離。另一種非絲狀菌膨脹是進水中含有較多毒物，導致細菌中毒，不能分泌出足夠量的粘性物質，形不成絮體，也無法分離。

③臨時措施

臨時控制措施包括污泥助沉法（加混凝劑和助凝劑）和殺菌法。

二沉池異常情況及對策

二沉池出水異常主要表現在透明度降低、SS和BOD值升高、大腸菌群數增加等。原因要從二沉池本身和污泥特性兩方面分析，判明原因後採取相應的對策。

污泥上浮

原因：

（1）由於曝氣池中含有硝酸鹽，沉澱池中有反硝化作用，產生氮氣。

（2）由於在曝氣池底積壓時間過長，形成厭氧作用，產生CH4和CO2

（3）若產生H2S，活性污泥便變黑，並發生臭味。

通常曝氣池的設計不當，回流縫易於被活性污泥堵塞，才發生這種現象。上述幾種污泥上浮現象和活性污泥的性質無關，只團污泥中產生氣泡，使污泥密度低於水，因此污泥上浮不應與污泥膨脹混為一談。

污泥膨脹

真正的污泥膨脹可分成“菌膠團膨脹”和“絲狀菌膨脹”二類。

菌膠團膨脹

菌膠團膨脹的污泥片中含有大量的結合水，正常的活性污泥含有90%的結合水，但SVI=400的活性污泥，含有380%的結合水，顯微鏡觀察這種污泥，可見污泥片疏鬆，表面增大。

絲狀菌膨脹

絲狀菌膨脹的污泥在量皿中沉澱得很慢，SVI大於100，有時甚至大到2000以上，上清液很清潔，膨脹的污泥有時發生甜或水果香。

絲狀菌膨脹的污泥片和正常的活性污泥相似，只不過從污泥團塊中伸出很多長的絲狀菌，有時污泥片幾乎全由絲狀菌組成。絲的直徑約1微米，不分枝。

這種絲狀菌大多屬球衣細菌。球衣細菌可在各種簡單的，可溶性的底質中生長繁殖，但在複雜的碳水化合物，脂肪和蛋白質中卻生長很慢，它們可利用氨或硝酸鹽作為氮源，但需維生素B12或給它蛋氨酸的營養。

球衣細菌是否可在厭氧的條件下生長，尚存疑問，但有人發現它們可在DO低於0.1mg/l的條件下生長，它們生長的最適pH為5.8~8.1。最適溫度為30℃.在15℃以下便不能生長，因此它不是活性污泥低溫解體的原因。

從上述這些資料可以知道，引起絲狀菌膨脹的原因似乎是簡單的可溶性的有機化合物。它們易於被子絲狀菌同化。所以有利於絲狀菌的生長而複雜的可溶性化合物，它們必須在水解以後才能被同化的這些化合物有利於活性污泥微生物的生長，而且不論是哪一種底物，如果負荷太高都會引起絲狀菌膨脹。

組成廢水的各種成份，由於比例失調，也可引起污泥膨脹，如廢水中c/n比失調，若由於碳水化合物的含量過高，可適當的投加尿素，碳酸銨或氯化銨。如系統進水濃度太高，可減低進水量。

其它如廢水中含有大量的有機物或石油，以及含有大量的腐敗物質都可以引起膨脹。在曝氣池中過多或過少的充氧。或攪動不充分，短流混合液中固體的含量過低或過高，都可引起膨脹。