活性污泥法

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）約在1913年於曼徹斯特的勞倫斯污水試驗站發明並套用。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，同時也能去除一部分磷素和氮素，是廢水生物處理懸浮在水中的微生物(micro-organism)的各種方法的統稱。

基本介紹

• 中文名：活性污泥法
• 外文名：activated sludge method
• 定義：廢水生物處理技術
• 組成：曝氣池、二沉池、回流系統等
• 條件：氧氣、濃度、毒性
• 影響：BOD負荷率、水溫、pH值等

基本介紹

活性污泥法是一種廢水生物處理技術，是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。這種技術將廢水與活性污泥（微生物）混合攪拌並曝氣，使廢水中的有機污染物分解，生物固體隨後從已處理廢水中分離，並可根據需要將部分回流到曝氣池中。活性污泥法是向廢水中連續通入空氣，

經一定時間後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。

活性污泥法

活性污泥法是污水生物處理的一種方法。該法是在人工充氧條件下，對污水和各種微生物群體進行連續混合培養，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有機污染物。然後使污泥與水分離，大部分污泥再回流到曝氣池，多餘部分則排出活性污泥系統。

活性污泥法

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

基本組成

① 曝氣池：反應主體

② 二沉池： 1）進行泥水分離，保證出水水質；2）保證回流污泥，維持曝氣池內的污泥濃度。

③ 回流系統： 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。

活性污泥法

④剩餘污泥排放系統： 1）是去除有機物的途徑之一；2）維持系統的穩定運行。

⑤供氧系統:主要由供氧曝氣風機和專用曝氣器構成向曝氣池內提供足夠的溶解氧.

基本流程

典型的活性污泥法是由曝氣池、沉澱池、污泥回流系統和剩餘污泥排除系統組成。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，還使混合液處於劇烈攪動的狀態，呈懸浮狀態。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，這是由於其巨大的比表面積和多糖類黏 性物質。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。

活性污泥法

第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機物，並氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍。活性污泥反應進行的結果，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，污水則得以淨化處理。

經過活性污泥淨化作用後的混合液進入二次沉澱池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質在這裡沉澱下來與水分離，澄清後的污水作為處理水排出系統。經過沉澱濃縮的污泥從沉澱池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統中排出，稱為“剩餘污泥”。事實上，污染物很大程度上從污水中轉移到了這些剩餘污泥中。

活性污泥法的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，這樣污水變成了乾淨的水。它本質上與自然界水體自淨過程相似，只是經過人工強化，污水淨化的效果更好。

基本方式

方法設計

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。 其餘的廢水分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後一個，後者即變成前者。

活性污泥法

方法類型的發展是以過程的機理為依據的。參與過程的主要物質有：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。

活性污泥法

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，處理效率比較穩定，剩餘污泥量比較少，但基本建設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採用1以上,回流污泥量和空氣量可以大大減少,節省費用,但是BOD去除率降低到60～70%，因此也稱為變型活性污泥法。用於只需要中等處理程度的場合。延時曝氣活性污泥法則相反，負荷率常小於0.1,曝氣時間超過24小時，代謝深入，剩餘污泥量少，無需頻繁排泥,工作穩定,管理簡便，常用於流量很小的場合。

在實踐中，人們發現污染物轉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，卻不能再現這樣的能力（見曝氣），從而創造了吸附再生法。活性污泥的再生實質上是給微生物以足夠的時間來消化轉移來的有機物。因此，有人把它改名為接觸穩定法。

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併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生短路現象。曝氣池採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，達到混合液的水質均勻,有可能使微生物的生長處在最佳的生活環境中,使過程處在最好的條件下運行。還有一種環形曝氣長槽，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。

除按要求設計幾何形狀外，曝氣方法和設備也是很重要的。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在液面的曝氣器使池液回流，並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，也有採用臥式旋刷或旋槳的。環形曝氣槽都採用臥式曝氣器。為加快氧的溶解，70年代開始出現了“純氧”曝氣，以含氧濃度極高的空氣替代一般空氣，大多採用表面曝氣法。

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），是可以調節的，也就是活性污泥量和負荷率是可以調節的，運行時應根據具體情況注意調節。活性污泥法污水廠容易出現污泥膨脹，即污泥含水量極高，不易沉降。這將造成污泥隨水流出沉澱池，破壞水質，同時，污泥的流失使曝氣池中污泥減少，整個過程逐漸失效。在發現污泥有膨脹趨勢時，應即分析原因，採取措施。

運行條件

① 廢水中含有足夠的可溶性易降解有機物；

② 混合液含有足夠的溶解氧；

③ 活性污泥在池內呈懸浮狀態；

④ 活性污泥連續回流、及時排除剩餘污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；

⑤ 無有毒有害的物質流入。

影響因素

a. BOD負荷率（F/M）也稱有機負荷率，以NS表示）：需氧量是從廢水的BOD₅及每天廢棄的活性污泥量來進行估算。

b. 水溫：水溫對反應的活性有影響。

c. pH值：不同pH值下污泥反應的活性不同。

d. 溶解氧：廢水的好氧分解過程中，必須有氧的參與。微生物利用氧分解有機物以產生高能量化合物供新細胞合成和進行呼吸作用。

e. 營養平衡：大量的工業廢水中缺乏氮、磷等營養元素會使處理效率降低。

f. 有毒物質：雖然廢水中有毒金屬及毒性有機物的濃度不會太高而影響污水處理廠的運行，但若不在預處理中將其去除，仍有可能產生兩種不良後果：揮發性有機物會從曝氣池中逃逸到空氣中，而造成空氣污染；有毒金屬可能沉澱進入廢棄污泥，使其成為有害污泥。