活性污泥法工艺的研究进展

活性污泥法处理废水发展与展望
摘要：
回顾了活性污泥法的发展历程，介绍了近年来活性污泥法在具体废水应用方面的进展，及特殊因子对活性污泥活性的影响，以期为未来活性污泥法在我国的发展提供参考。

指出针对不同类型废水研究相应的活性污泥法处理工艺，及与各学科配合开发新型活性污泥工艺方面有较好前景。

关键词：活性污泥法污水处理特殊因子
前言：
活性污泥处理工艺自1914年被A1dern和Leekett发明之后,由于其经济、可靠的优势而得到广泛应用。

所谓活性污泥法，是指将空气连续鼓入大量溶解有机污染物的废水中，经过一段时间，水中形成絮凝体——活性污泥。

在活性污泥上栖息、生活着大量的好氧微生物，这些微生物以溶解性有机物为食料，获得能量，并不断增长，使废水得以净化处理。

目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有机性工业废水处理中最常用的工艺之一。

1、活性污泥法常用处理工艺：
在将近90年的历史中，随着实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来，有关生物处理专家和技术工作者就活性污泥的反应机理、降解功能、运行方式、工艺系统等方面进行了大量的研究工作，是活性污泥处理系统在净化功能和工艺系统方面取得了显著的进展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。

在净化功能方面，改变过去以去除有机污染物为主要功能的传统模式。

在工艺系统方面，开创了多种旨在提高充氧能力、增加混合液污泥浓度、强化活性污泥微生物的代谢功能的高效活性污泥法处理。

例如，间歇式活性污泥法（简称SBR法），SBR按周期运行，每个循环包括进水、反应、沉淀、排放、闲置五个工序。

①进水阶段：此时，池内活性污泥浓度最高，对进水负荷有强大的抗冲击力，废水中有机污染物被吸附或降解。

②反应阶段：开启曝气系统充气，使污染物进行生化分解，反应池中开成厌氧-缺氧-好氧交替过程，能很好的去除废水中COD、BOD，同时，对废水中N、P也有很好的去除效果，此阶段，反应所需时间直接影响到废水处理工艺的运行周期。

③沉淀阶段：停止充气和搅拌，反应池静止，活性污泥重力沉降和上清液分离，沉淀时间短，沉淀效率高。

④排水排泥阶段：排出上清液和过剩的活性污泥，恢复反应器有效容积。

⑤闲置阶段：目的是让活性污泥恢复活性，为下个周期创造良好的初始条件。

完全混合法，在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合。

入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。

完全混合池是
一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。

延时曝气法，是活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，曝气时间很长，达24 h甚至更长，MLSS达到3 000~6 000 mg/L，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。

活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放
另外，还有浅层曝气，深层曝气，高负荷曝气或变形曝气，克劳斯法，接触稳定法，纯氧曝气，活性污泥生物滤池（ABF工艺），吸附－生物降解工艺（AB法）等。

2、活性污泥法对不同类型废水的处理工艺：
随着近年来计算机、自动控制、监控产品的快速发展，各种传统污泥法也有了新的进展。

针对废水中水质、水量及变化规律的不同，研究者做了大量有针对性的处理工艺试验，并研究了必要工艺条件，以选定合理的设计参数。

2.1 序批式活性污泥法处理养猪场废水
养猪场废水主要是猪的排泄物(猪尿及部分猪粪)和猪舍冲洗水的混合物。

该类废水有机物浓度高，悬浮物多，氨氮含量高，臭味大，水质水量波动性大，增加了处理难度。

由于计算机在曝气、污泥回流的控制应用与溶解氧测定仪、氧化还原电位计、水位计等先进监控产品的出现，使得初期的SBR反应器间歇运行的复杂操作问题得以解决。

无堵塞曝气设备的开发，使得SBR工艺重新获得应用有了可能。

实验研究了COD去除率与进水浓度、曝气时间、沉淀时间、污泥浓度的变化规律，当进水COD浓度为2600 mg/L时，最佳曝气时间为6 h，沉淀时间60 min，污泥浓度为2500 mg/L 时，COD去除率达到93%；进水COD浓度在2000mg/L～4500 mg/L时，SBR均能稳定运行。

2.2 延时曝气活性污泥法在低DO下处理草浆废水
造纸麦草制浆废水的特点是有机物含量高且难以降解，所以普通活性污泥法对其处理难以达标。

王海波，武周虎介绍了用延时曝气活性污泥法在低DO下处理某造纸厂麦草制浆废水的工程实践，结果表明，该工艺运行稳定，处理效率高，出水水质达到了排放标准的要求。

而近年来，随着国家排放标准的日益严格，将工艺也进行调整后，不但可以满足排放标准的要求，同时实现了用延时曝气活性污泥法在低DO下处理麦草制浆废水。

2.3活性污泥法对制药废水的治理
利用活性污泥法对制药有机废水进行有机物降解实验。

确定最佳工艺参数:污泥种子为污水处理厂取样的干污泥,加入适量无机盐类,最佳温度20~30℃,培养周期为一周左右,按n(BOD)∶n(N )∶n(P)=100∶5∶1的比例投加氯化铵、磷酸氢二钠营养液,持续供给微生物氧气,控制pH值为6~7。

结果表明:培养出来的活性污泥具有较好的生物活性,对于BOD浓度2000~4000mg/L的制药有机污水,总BOD去除率一般在90%以上,出水BOD达到排放标准的50~100mg/L。

2.4 活性污泥法处理可乐生产废水
可乐生产废水是在可乐生产过程中产生的废水，其中包括生产过程中溢出的不合格产品、洗瓶水、冲瓶水、冲洗设备及工厂清洁水等。

该废水含有较高浓度的有机物及悬浮物，若不经处理直接排入水体，将造成受纳水体的极大污染和水资源的浪费。

利用UASB－活性污泥法处理可乐生产废水。

工程运行结果表明，在进水COD、BOD5、SS的质量浓度分别为2 800、1 422、870 mg／L时，经该工艺处理后，废水中的COD、BOD5和SS总去除率可分别达到98.6％、99．2％和94.8％以上，出水达到国家污水综合排放标准（GB 8978－1996）一级排放标准。

该工艺处理效果良好，是解决碳酸饮料废水的有效途径，适于推广。

2.5 完全混合活性污泥法处理马铃薯淀粉废水研究
淀粉生产过程所排放的废水中含有大量有机污染物,主要是溶解性淀粉和少量蛋白质。

马铃薯淀粉废水属于高浓度有机废水, COD值通常为1000~30 000mg/L。

目前,国内主要用厌氧+好氧组合工艺进行处理。

但当COD<2 000mg/L时,可直接进行好氧处理。

郑兰香等采用完全混合活性污泥反应器处理中低浓度马铃薯淀粉废水,对其处理效果和稳定性进行了研究。

在控制DO=2~3mg/L, HRT=3h的条件下,得出以下
试验结论:
(1)完全混合活性污泥法适合处理COD<1 000mL的低浓度淀粉废水, COD去除率>80%;当进水CO>1 000mg/L后,反应器内易出现淀粉颗粒的积累,当进水COD>1 300mg/L后,反应器内淀粉颗粒积累严重处理系统不稳定。

(2)出水pH值受进水负荷的影响较大,随着进水COD浓度的提高,出水pH逐渐降低; COD浓度越高进、出水pH的差异越大,当进水COD>1 300mg/L时出水pH比进水pH降低0·2~0·6。

(3)在处理低浓度淀粉废水(进水COD<1 000mL)时,污泥性状表征良好;但进水COD>1 000mg/ 时,由于淀粉颗粒在反应器内积累,污泥性状发生恶化,水质变粘稠;当进水COD>1 300mg/L时,水质粘稠度增加,并产生泡沫,处理系统处于不稳定状态。

2.6 活性污泥去除重金属
在SBR系统中活性污泥可以去除镉和铅。

活性污泥的选择萃取和酸滴定表明，镉和铅主要出现在金属表面。

通过有效滴定和红外线光谱测定的污泥样本说明羧基和氨基是生物数量聚集的主要位置。

根据生物吸附实验测得的络合常数，模拟金属物种的形成表明，镉作为生长素起主导作用，而铅主要靠吸附去除。

3、特殊因素对活性污泥的影响
活性污泥由大量微生物组成，而很多物理、化学等因素可以改变微生物的活性，影响消化有机物的效率。

近年来，研究者注重将各学科交叉研究，使活性污泥在应用方面有了很大的进展。

3.1 磁场
磁场对厌氧活性污泥的活性产生较明显的影响，且存在最佳场强值范围，王光华研究了磁场对厌氧活性污泥的生物活性影响。

使用场强为0、100、200、300、400 GS的磁场对样品分别作用10min,同时加以搅拌,通过测量各样品的pH值、ORP、电导率等考察其活性。

结果表明,磁场对厌氧活性污泥的活性存在着影响,并存在最佳值范围，当磁场场强为200 GS 左右时,厌氧活性污泥的活性被明显强化。

磁场强度太低，对微生物的活性刺激不够，而磁场强度过高时又会破坏微生物活性甚至使微生物致死。

3.2三氯化铁
由于氮、磷去除过程复杂，单纯地依靠生物法很难实现高效稳定的脱氮除磷效果。

近年来向生物处理单元内投加化学混凝剂来强化去除污染物受到了污水处理界的广泛关注。

王琳娜研究了向SBR系统中投加混凝剂三氯化铁对活性污泥系统的影响表明:投加三氯化铁辅助除磷效果较好，但对去除COD和氮无明显的强化作用，且随投加期延长，还出现不利影响。

污泥微生物群落的总生物量有所减少，但微生物群落结构基本没变化。

3.3低强度超声波
超声波是一种特殊的能量传递方式,在液态介质中传播时会产生热效应、机械效应以及空化效应.低强度超声波可以改善细胞的传质效率，并提高整个细胞的新陈代谢效率，加速细胞生长。

龙腾锐等实验表明，通过对超声频率、声强和作用时间的控制，超声处理可以有效增强活性污泥的活性，提高COD去除效果，并减少污泥产量。

污泥的MLSS值会影响超声处理
的效果。

其原因主要在于不同的MLSS对超声空化的范围和强度的影响不同。

所以，确定适合于某参数组合超声处理的MLSS值是必要的。

3.3玉米浸出液
新鲜的天然蔬果类浸出液富含氨基酸、维生素等生长因子，其中氨基酸、维生素等作为辅酶或辅基参加糖或蛋白质的合成和代谢，同时激活酶的活性，消耗更多的基质，促进微生物新陈代谢。

方一丰等研究表明玉米浸出液可促进景观水体的修复，喷洒1～3mg/L浓度的玉米浸出液，可使水体中的COD、氨氮和浊度等值有一定程度的降低，水体的生物修复加快，水质得到进一步改善。

4、展望
随着人们对废水生物处理新工艺新技术的研究,开发和应用,已经出现了许多新兴的活性污泥法,它们各有利弊,因此在实践中处理某一类型的水污染,一定要选用精细的、合适的活性污泥法，对症下药。

对于一些性质与生活废水相差较大的工业废水和城市废水,
需要通过试验来确定有关的设计数据。

还应拓展思路，多学科知识交叉运用，开发更好的活性污泥处理工艺。

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