活性污泥的工作原理、操作流程

   活性污泥是微生物群體及它們所依附的有機(jī)物質(zhì)和無(wú)機(jī)物質(zhì)的總稱，1912年由英國(guó)的克拉克和蓋奇發(fā)現(xiàn)，活性污泥可分為好氧活性污泥和厭氧顆粒活性污泥，活性污泥主要用來處理污廢水?；钚晕勰喾ㄊ抢脩腋∩L(zhǎng)的微生物絮體處理有機(jī)污水的一類好氧處理方法。 

   活性污泥是一種好氧生物處理方法，活性污泥基本概念是1912年英國(guó)的克拉克和蓋奇發(fā)現(xiàn)的。他們對(duì)污水長(zhǎng)時(shí)間曝氣會(huì)產(chǎn)生污泥，同時(shí)水質(zhì)會(huì)得到明顯的改善。繼而阿爾敦和洛開脫對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了研究。

   曝氣試驗(yàn)是在瓶中進(jìn)行的，每天試驗(yàn)結(jié)束時(shí)把瓶子倒空，第二天重新開始，他們偶然發(fā)現(xiàn)，由于瓶子清洗不完善，瓶壁附著污泥時(shí)，處理效果反而好。由于認(rèn)識(shí)了瓶壁留下污泥的重要性，他們把它稱為活性污泥。

   隨后，他們?cè)诿刻旖Y(jié)束試驗(yàn)前，把曝氣后的污水靜止沉淀，只倒上層凈化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，這樣大大縮短了污水處理的時(shí)間。

   1916年，應(yīng)用這個(gè)試驗(yàn)的工藝建成的*個(gè)活性污泥法污水處理廠。在顯微鏡下觀察這些褐色的絮狀污泥，可以見到大量的細(xì)菌，還有真菌，原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，它們組成了一個(gè)*的生態(tài)系統(tǒng)。正是這些微生物（主要是細(xì)菌）以污水中的有機(jī)物為食料，進(jìn)行代謝和繁殖，才降低了污水中有機(jī)物的含量。

工作原理

   活性污泥中復(fù)雜的微生物與廢水中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物形成了復(fù)雜的食物鏈。zui先擔(dān)當(dāng)凈化任務(wù)的是異氧菌和腐生性真菌，細(xì)菌特別是球狀細(xì)菌起著zui關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運(yùn)轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團(tuán)。沉降性好，隨著活性污泥的正常運(yùn)行，細(xì)菌大量繁殖，開始生長(zhǎng)原生動(dòng)物，是細(xì)菌一次捕食者?；钚晕勰喑Ｒ姷脑鷦?dòng)物有鞭毛蟲、肉毛蟲、纖毛蟲和吸管蟲?；钚晕勰喑墒鞎r(shí)固著型的纖毛蟲、種蟲占優(yōu)勢(shì)；后生動(dòng)物是細(xì)菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時(shí)才出現(xiàn)，所以當(dāng)出現(xiàn)后生動(dòng)物時(shí)說明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標(biāo)志。其性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體 （MLSS），污泥沉降比（SV），污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)（SVI），污泥密度指數(shù)（SDI）。

   微生物群體主要包括細(xì)菌，原生動(dòng)物和藻類等．其中，細(xì)菌和原生動(dòng)物是主要的二大類．活性污泥的性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體（MLSS），污泥沉降比（SV），污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)（SVI），污泥密度指數(shù)（SDI）。

   混合液懸浮固體濃度（mixed liquor suspended solids，MLSS），又稱為混合液污泥濃度，表示在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含的活性污泥固體的總重量，即 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii

Ma--具有代謝功能活性的微生物群體；

Me--微生物（主要是細(xì)菌）內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物；

Mi --由原污水挾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)；

Mii--由污水挾入的無(wú)機(jī)物質(zhì)。

表示單位為mg/L混合液，或g/L混合液，g/m3混合液，kg/m3混合液。

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（mixed liquor volatile suspended solids，MLVSS），表示混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度，即

MLVSS=Ma+Me+Mi

MLVSS與MLSS的比值以f表示，即

f=MLVSS/MLSS

   在一般情況下，f值比較固定，對(duì)生活污水，f值為0.75左右。以生活污水為主體的城市污水也同此值。

   以上兩項(xiàng)指標(biāo)都不能地表示活性污泥微生物量，而表示的是活性污泥的相對(duì)值。但因?yàn)槠錅y(cè)定簡(jiǎn)便易行，廣泛應(yīng)用于活性污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行。

  污泥沉降比（settling velocity，SV），又稱30min沉降率?；旌弦涸诹客矁?nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以%表示。

   污泥容積指數(shù)（sludge volume index，SVI），簡(jiǎn)稱污泥指數(shù)，其物理意義是在曝氣池出口處的混合液，在經(jīng)過30min靜沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，以mL計(jì)。

  污泥容積指數(shù)的計(jì)算式為：

  SVI= 混合液（1L）30min靜沉形成的活性污泥容積（mL）/混合液（1L）中懸浮固體干重（g）

=(SV（mL/L）)/(MLSS（g/L）)

SVI的表示單位為mL/g，習(xí)慣上只稱數(shù)字，而把單位略去。

操作流程曝氣

   曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中有機(jī)污染物物質(zhì)充分混合接觸，并進(jìn)而降解吸收并分解的場(chǎng)所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長(zhǎng)及分解有機(jī)物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機(jī)物充分接觸。在曝氣池內(nèi)，懸浮的大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆粒這就叫做活性污泥絮體。隨著有機(jī)污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系統(tǒng)之外---污泥池。

培養(yǎng)

培養(yǎng)初期，每天悶曝22h，靜置2h，排放4L廢水，再加入4L自配水。7天后，污泥顏色呈黑色，沉降性能良好，出水混濁，測(cè)量MLSS、SV的值，反應(yīng)過程中pH值、COD、NH3-N濃度沒有較大的變化，說明培養(yǎng)出的細(xì)菌量較少。14天后，污泥呈淺黑色，沉淀時(shí)泥水界面由開始模糊逐漸變得邊緣清晰，鏡檢時(shí)可以觀察到草履蟲、漫游蟲、裂口蟲、吸管蟲等。隨著生物相逐漸變好，預(yù)示菌種培養(yǎng)出來了。測(cè)量MLSS、SV的值，COD和NH3-N去除率分別達(dá)到43%和10%，污泥活性還不強(qiáng)，需要繼續(xù)培養(yǎng)。此后，每天運(yùn)行兩周期，每周期曝氣10h，靜置2h。30天后，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液靜置半小時(shí)，上清液清澈透明，泥水界面清晰，污泥呈黃褐色，鏡檢有大量新型菌膠團(tuán)，較為密實(shí)，可以觀察到許多活躍的鐘蟲。測(cè)量污泥MLSS、SV的值，COD去除率達(dá)到90%以上，NH3-N去除率在30%以上，污泥活性較強(qiáng),至此認(rèn)為培養(yǎng)階段結(jié)束。

馴化

   培養(yǎng)出來的活性污泥含有大量異養(yǎng)菌，而硝化菌是自養(yǎng)菌，污泥中含量非常少，需要進(jìn)一步進(jìn)行馴化，使之占優(yōu)。與硝化菌相比，反硝化菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)和繁殖快，所以在一般情況下反硝化菌受到廢水物質(zhì)的抑制程度要比硝化菌小。在活性污泥的馴化過程中，每隔兩天提高一次進(jìn)水COD和NH3-N濃度。污泥馴化初期，COD去除率為85.59%，而NH3-N去除率僅為23.21%。這是因?yàn)楫愷B(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)速率快，硝化菌世代時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率慢，含量較少，與異養(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)處于不利地位，硝化反應(yīng)速率低。4天后，NH3-N去除率明顯升高，達(dá)到了46.70%，這說明系統(tǒng)中的硝化菌逐漸占優(yōu)勢(shì)，但NH3-N處理效果還不很理想，還需要繼續(xù)馴化。使得NH3-N的去除率在90%以上，系統(tǒng)取得了良好的脫氮效果，達(dá)到馴化目的。