浅谈活性污泥在废水处理中的应用_殷实

2010年6月 环境研究与监测 第
23卷
污染治理(52～54)
浅谈活性污泥在废水处理中的应用
殷　实
(中国矿业大学化工学院,江苏　徐州　221008)
摘要:活性污泥法是如今进行污水处理的主要手段之一。

本文主要论述活性污泥法进行污水处理的原理以及工艺流程,并对活性污泥法处理污水过程中所暴露出的种种问题进行一一阐述,并提出一些可行的解决方案。

关键词:微生物;活性污泥;污水处理
中图分类号:X 703　文献标识码:A 文章编号:(G )10045(2010)52-3
收校日期:2010-02-02
作者简介:殷实(1988—),男,河南焦作人,中国矿业大学化工学院
生物工程072班,从事生物工程学习和研究。

随着工业的发展,污水成分已愈来愈复杂。

某些难降解的有机物质和有毒物质,需要运用微生物的方法进行处理,污水具备微生物生长和繁殖的条件,因而微生物能从污水中获取养分,同时降解和利用有害物质,从而使污水得到净化。

活性污泥法是一种应用较广、工艺比较成熟的废水生物处理技术。

它是利用含有好氧微生物的活性污泥,在通气条件下,使污水净化的生物学方法。

1　活性污泥法处理污水的原理
1.1　活性污泥法的建立
1912年英国的C l a r k 和G a g e 发现,对污水长时间曝气会产生污泥,同时水质会得到明显的改善。

继而A r d e n 和L o c k g t t 对这一现象进行了研究。

曝气试验是在瓶中进行的,每天试验结束时把瓶子倒空,第二天重新开始,他们偶然发现,由于瓶子清洗不完善,瓶壁附着污泥时,处理效果反而好。

由于认识了瓶壁留下污泥的重要性,他们把它称为活性污泥。

随后,他们在每天结束试验前,把曝气后的污水静止沉淀,只倒去上层净化清水,留下瓶底的污泥,供第二天使用,这样大大缩短了污水处理的时间。

这个试验的工艺化便是于1916年建成的第一个活性污泥法污水处理厂。

1.2　活性污泥的组成
活性污泥是指一种微生物群体与污水中的悬浮有机物、胶状物和吸附物质在一起构成的凝絮团,具有极强的吸附、分解和利用有机物或毒物的能力。

活性污泥中的微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。

其中细菌和原生动物是最主要的两大类物质。

1.3　活性污泥处理污水的原理
在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是好氧型细菌。

原生动物与细菌的关系主要为:(1)掠食关系:原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。

一方面,原生动物通过对细菌的捕食,能促进细菌的生长,使细菌的生长能维持在对数生长期,防止种群的衰老,提高细菌的活力,而且原生动物活动产生溶解性有机物质(D O M )可被细菌再利用,促进了细菌的生长;另一方面,原生动物中存在的一些纤毛类具有吞食游离细菌的能力,而游离的细菌个体小、密度小较难沉淀,易被出水带出而影响水质。

(2)絮凝作用:细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。

这种絮状物为原生动物提供了着生的环境,反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。

C u r d s 等证明纤毛虫能分泌两种物质,一种称为P 物质,是一种多糖类碳水化合物;另一种是属于单糖结构的葡萄糖及阿拉伯糖,表面电荷为负的悬浮颗粒会吸收这种P 物质,通过悬浮颗粒表面电荷的改变,就使悬浮颗粒集结起来,形成絮状物。

另外,纤毛虫还能分泌一种黏液,能把絮状物再联结起来。

原生动物分泌的黏液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。

这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提高。

从生态学的的角度看,活性污泥中包括的多种微生物—细菌、霉菌、原生动物和后生动物构成一条食物链,细菌和霉菌能分解复杂的有机化合物,获得自身活动必需的能量并将其转变成自身结构物质。

原生动物以细菌和霉菌为食,又被后生动物所消耗,
后生动物也可以直接依靠细菌生活。

活性污泥除了由微生物组成之外,还含有一些无机物质和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有机物。

活性污泥的含水率一般在98%～99%。

活性污泥象矾花一样,具有很大的表面积,因此具有很强的吸附力和氧化分解有机物的能力。

活性污泥在曝气过程中,对有机物的降解过程可分为两个阶段,吸附阶段和稳定阶段。

在吸附阶段,主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去,这
是由于活性污泥具有巨大的表面积,而表面上含有多糖类的黏性物质所致。

在稳定阶段,主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。

当污水中的有机物处于悬浮状态和胶态时,吸附阶段很短,一般在15～40m i n 左右,而稳定阶段较长。

2　活性污泥法处理污水的工艺流程
活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成,如图1
所示
图1　活性污泥法处理污水的工艺流程图示
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。

曝气池是一个生物反应器,通过曝气设备充
入空气,空气中的氧溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应。

曝气设备不仅传递氧气进入混合液,且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态。

这样,污水中的有机物、氧气同微生物能充分接触和反应。

随后混合液流入沉淀池,混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离。

流出沉淀池的就是净化水。

沉淀池中的污泥大部分回流,称为回流污泥。

回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度,也就是保持一定的微生物浓度。

曝气池中的生化反应引起了微生物的增殖,增殖的微生物通常从沉淀池中排除,以维持活性污泥系统的稳定运行。

这部分污泥称之为剩余污泥。

剩余污泥中含有大量的微生物,排放环境前应进行处理,防止污染环境。

从上述流程可以看出,要使活性污泥法形成一个实用的处理方法,污泥除了有氧化和分解有机物的能力外,还要有良好的凝聚和沉淀性能,以使活性污泥能从混合液中分离出来,得到澄清的出水。

活性污泥中的细菌是一个混合群体,常以菌胶团的形式存在,游离状态的较少。

菌胶团是由细菌分泌的多糖类物质将细菌包覆成的黏性团块,使细菌具有抵御外界不利因素的性能。

菌胶团是活性污泥絮凝体的主要组成部分。

游离状态的细菌不易沉淀,而混合液中的原生动物可以捕食这些游离细菌,这样沉淀池的出水就会更清彻,因而原生动物有利于出
水水质的提高。

3　活性污泥法进行污水处理过程中存在的问题及防治手段
3.1　活性污泥的膨胀
所谓活性污泥膨胀是指活性污泥质量变轻、体积膨大、沉降性能恶化、在二沉池内不能正常沉淀下污泥指数异常增高达400以上。

发生污泥膨胀后,由于膨胀污泥不易沉淀,造成污泥流失导致出水S S 升高,影响出水水质,同时回流污泥量减少,导致曝气池内污泥量愈来愈少,最终破坏曝气池的正常运行。

当出现污泥膨胀时,可考虑采取以下措施。

①杀灭丝状菌,如投加氯、臭氧、过氧化氢等的药剂。

②改善、提高活性污泥的絮凝性,投加絮凝剂如硫酸铝等。

③改善、提高活性污泥的沉降性、密实性,投加黏土、消石灰等。

④加大回流污泥量并在其回流前进行再生性曝气。

⑤使废水经常处于好氧状态,防止厌氧反应的发生,如预曝气。

⑥加强曝气,提高混合液的D O 值。

⑦考虑调节水温;水温在15℃时易于发生高黏性膨胀;而丝状菌膨胀多发生在20℃以上。

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第2期 殷实:浅谈活性污泥在废水处理中的应用
⑧降低污泥在二沉池中的停留时间。

⑨调整污泥负荷,当超过0.35k g B O D/(k g M L S S ·d)时,易于发生丝状菌膨胀。

⑩调整混合液中的营养物质,可以控制高黏性膨胀。

3.2　p H和碱度的改变
活性污泥通常运行在p H:6.5～8.5之间。

p H 所以能保持在这个范围,是由于污水中的蛋白质代谢后产生的碳酸铵碱度和从天然水中带来的碱度所致。

生活污水中有足够的碱度使p H保持在较好的水平。

软水地区的天然水中缺少天然碱度。

由于有机酸的形成。

p H可跌到5.5,甚至低于5.0。

在这种系统中可用p H来度量进行中的硝化作用。

工业污水中经常缺少蛋白质,因而产生p H过低问题。

在糖厂、淀粉厂和某些合成化学厂,这个问题尤为严重。

糖、醛、丙酮和乙醇被细菌代谢为有机酸,它能降低p H和减慢代谢速度。

碱或石灰能直接添加到曝气池中,以维持所希望的p H值。

碱或石灰同代谢产生的C q作用产生碳酸钠或碳酸钙可作为缓冲剂。

工业污水中的有机酸通常在进入曝气池前进行中和。

当有机物被代谢时,形成了相应的碳酸盐。

氨基化合物和蛋白质由于代谢释放了铵离子,从而形成了碳酸铵。

当p H低于6时,刺激了霉菌和其它真菌的生长,抑制了通常细菌的繁殖。

丝状真菌的沉淀性能差,使过量的微生物流失于出流中。

3.3　剩余污泥的处理
活性污泥法处理污水的最大缺陷是产生大量剩余污泥,剩余污泥已成为令人头疼的难以解决的疑难问题。

剩余污泥主要是一些难于生物降解的微生物内源代谢的残留物,如细胞膜和细胞壁等。

在现有的工艺基础上,对于活性污泥处理过程中曝气时间的延长或曝气池中的溶解氧浓度的提高可以使污泥的排放量有效减少。

该改进可以使污泥中的微生物在曝气池中长期处于源呼吸阶段,细菌开始利用自身体内储存的物质或死亡细菌体为底物进行新陈代谢,即发生基于自身细胞溶解产物的“隐性生长”,从而达到污泥减量。

但是这种方法的缺点是能量消耗非常大,造成整个污泥处理工艺动力成本的增加。

另外,仅靠该工艺的改进仍无法彻底达到减排的目的。

从理论上来说,延时曝气活性污泥系统应当是完全不产生污泥的,但在实际中仍有剩余污泥产生。

C a r i a M s等人利用高温使细菌死亡并溶解来降低污泥量。

在其实验过程中,污泥先经热交换器进行加热处理,此时几乎所有细胞都被杀死,且部分死细胞已溶解,然后再回流到曝气池,在曝气池中这部分死细胞和溶解细胞被微生物代谢再利用,可使总污泥产量减少60%。

提高污泥浓度、降低有机复合率比例或增加污泥龄也可降低污泥产率,M B R工艺可同时满足这两种要求,因而应用该工艺可实现污泥减量甚至剩余污泥零排放。

4　结语
活性污泥是治理工业“三废”之一—废水的一种简便经济而又行之有效的手段。

由于采用了以微生物为主的生物手段,大大减轻了二次污染带来的问题。

此方法的普及、完善和推广对于防止水体污染、维持水循环稳定和生物资源的循环利用等方面都具有重要意义。

参考文献:
[1]于忠民.污水生物处理应用微生物研究与进展[J].污染
防治技术,1998,11(4):246～249.
[2]张雷.浅谈活性污泥膨胀的诱因及其控制方法[J].中国
资源综合利用,2004,(6).
[3]魏源送,樊耀波.污泥减量技术的研究及应用[J].中国
给水排水,2001,17(7):23～26
[4]刘磊.简析活性污泥中微生物群体的特征及作用[J].
环境科学与技术,2009,(32).
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