好氧活性污泥法处理水污染

第24卷 第2期 2006年4月 运城学院学报 Journal of Yuncheng University V01．24 No．2 Apr．2006 好氧 活性 污 泥法处 理水 污染 张 月 芳 (太原师范学院 附属中学，山西 太原 030001) 摘 要：活性污泥是当前应用最为广泛的一种生物处理技术。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，这种微生物 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。活性污泥处理的关键在于具有足够能量 和性能良好的污泥，活性污泥对废水中有机物具有很强的吸附和氧化分解能力。 关键词：活性污泥；污水处理；好氧微生物 中图分类号：$273，5 文献标识码：A 文章编号：1008—8008(2006)02—0073—03 我国是世界上水污染最为严重国家之一。全国 每年污水排放达360亿吨，仅 10％的生活污水和 70％的工业废水得到处理，其中约有一半工业污水 处理设施的出水达不到国家排放。其他未经处 理的污水直接排入江河湖海，致使我国的水环境遭 受严重危害。因此，研究一种高效，安全，无毒无害 的彻底的水污染处理方法迫在眉睫。目前，通常采 用的好氧活性污泥法处污水能一步到位，避免了污 染物的多次转移，因此它是一种消除污染的安全而 彻底的方法。 1．活性污泥法的基本原理 活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理 废水的一类好氧生物处理方法，生物絮体称活性污 泥。由好氧微生物(包括真菌、细菌、原生动物及后 生动物)及其代谢和吸附的有机物，无机物组成，显 示生物化学活性，具有降解废水中有机污染物的能 力。活性污泥法处理废水中有机物可分为两个阶 段，即生物吸附阶段和生物氧化阶段。 1．1生物吸 附阶段 废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混 合液，废水的污染物被比表面积巨大，且表面含有多 糖类黏性物质的微生物吸附和黏连，呈胶体的大分 子有机物被吸附后，首先在水解酶作用下，分解为小 分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物在酶的 作用下或浓度差推动下选择性渗入细胞体内，使废 水中的有机物含量下降而得到净化。 1．2生物氧化阶段 被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，这个阶 段需要很长时间，进行非常缓慢。在生物吸附阶段， 随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱。 当吸附饱和后，污泥失去吸附能力，经过生物氧化阶 段吸附的有机物被氧化分解后 ，活性污泥又呈现活 性，恢复吸附能力。 2．好氧活性污泥法中的微生物群落 废水生物处理工艺后出水的好坏同活性污泥生 物的种类、数量及其代谢活力有关，活性污泥中的微 生物由分解有机物的细菌、原生动物、后生动物等。 2．1细菌 按其外形可分为球菌、杆菌、和弧菌三种类型。 活性污泥中除一般细菌外，还存在一些较高等的细 菌，如放线菌、丝状菌。 2．2真菌 真菌具有单细胞和多细胞两种形态。单细胞真 菌多呈圆形或椭圆形。常见的有酵母菌，多细胞真 菌呈丝状，统称霉菌。 2．3原生动物 生物处理中，主要的原生动物有肉足虫类、鞭毛 虫类、纤毛虫类等。其中的纤毛虫类原生动物与废 水处理的关系密切 2．4后生动物 收稿日期：2005—12一O9 作者简介：张月芳(1965一)，女，山西武乡人，太原师范学院附属中学生物教师，中教二级。 · 73· 维普资讯 http://www.cqvip.com 又称多细胞动物。主要有轮虫、线虫等。 2．5藻类 是一种单细胞或多细胞的植物。富含蛋 白质 、 脂肪等营养物质。藻类细胞内有叶绿体，能进行光 合作用，利用CO：合成细胞质，放出氧气。 3．好氧活性污泥法的基本 活性污泥法的基本流程由曝气池、二次沉淀池、 曝气系统(含空气或氧气的加压设备，管道系统和 空气扩散装置)以及污泥回流系统组成。曝气池与 二次沉淀池是活性污泥系统的基本构筑物。由初次 沉淀池流出的废水与从二次沉淀池底部回流的活性 污泥同时进入曝气池，其混合体成为混合液。在曝 气池的作用下，混合液得到足够的溶解氧，并使活性 污泥和废水充分接触。废水中的可溶性有机污染物 为活性污泥所吸附，并被微生物群体所分解，使废水 得到净化。在二次沉淀池内，活性污泥与已被净化 的废水分离，处理水排放，活性污泥在污泥区内进行 浓缩，并以较高浓度回流曝气池。由于活性污泥不 断增长，部分污泥作为剩余污泥从系统中排出。 活性污泥法系统有效运行的基本条件是： a废水中含有足够的可溶性易降解有机物，作 为微生物理活动所必需的营养物质。 b混合液含有足够的溶解氧。 C活性污泥在池内呈悬浮态，能够充分的与废 水接触。 d活性污泥连续回流，及时地排除剩余污泥，是 混合液保持一定浓度的活性污泥。 e没有对微生物有毒害作用的物质进入。 4．好氧活性污泥法的常用指标参数 4．1污泥浓度(MISS) 指 1L混合液所含的悬浮固体的质量，单位为 异／L或mg／L。污泥浓度的大小可间接的反映废水 中微生物的浓度。一般普通活性污泥曝气池内 MLSS在2～3g／L之间。对于完全混合和吸附再生 法则控制在 4～6g／L左右。 4．2污泥沉降比(SV) 指一定量的曝气池混合液静置 30rain后，沉降 污泥与废水体积比，用％表示。沉降污泥比反映了 污泥的沉淀和凝聚性能的好坏。污泥沉降比越大， 越有利于活性污泥与水迅速分离，性能良好的污泥， 一 般沉降比可达 15％ ～3O％。 4．3污泥客积指数 (sv1) 指一定量的曝气池混合液经30min沉淀后，l g 干污泥所占沉淀污泥容积的体积，单位为 mg／L。 污泥指数反映活性污泥的松散程度。污泥指数越 · 74· 大，污泥松散程度也就越大。 4．4生化需氧量(BOD) 又称“生物需氧量”，是水中有机物含量的一个 间接指标。一般指在 l I 污水或水样中所含的一部 分易氧化的有机物，当微生物对其氧化分解时，所消 耗的水中溶解氧毫克数(mg／L)。BOD的测定条件 一 般在2O℃下5昼夜，故常用 BOD 表示。 4．5化学需氧量(COD) 指1L污水中所含有机物在用强氧化剂将它氧 化后所消耗氧的克数。 4．6总需氧量(TOD) 指污水中能被氧化的物质，在高温下燃烧变成 稳定氧化物时所需氧量。 5．好氧活性污泥法的系统运行方式 5．1传统活性污泥法 也称普通活性污泥法，是最早采用的运行方式。 曝气池为推流式，废水从一端进入池内，回流污 泥同步流人，混合液在二次沉淀池进行泥水分离，污 泥由池底排出，剩余污泥排出系统，回流污泥回流曝 气池。 主要优点：处理效果好，BOD 去除率可达90％ 一 95％，特别是用于处理净化程度要求高的废水；对 废水的处理程度比较灵活，根据要求可高可低。 5．2完全混合性 污泥法 混合液在曝气池内充分混合，循环流动，基本完 成有机物降解反应，只是尚未进行泥水分离。通过 对 F／M制的调整，有可能将完全混合曝气池内的有 机物降解反应控制在最佳状态。 本工艺适于处理工业废水，特别是高浓度有机 废水。 5．3吸附一再生活性污泥法 又称生物吸附或接触稳定法。该运行方式的主 要特点是将活性污泥对有机污染物降解的两个过 程——吸附、代谢分别在各自反应器内进行。主要 缺点是对废水的处理效果低于传统活性污泥法。此 外，对溶解性有机物含量较多的废水，处理效果更差 一 些。 5．4 AB法(即吸附生物氧化或吸附生物降解) AB法是传统活性污泥法和高负荷活性污泥法 的基础上开发的一种生物处理新工艺，属超负荷活 性污泥法，AB法与传统活性污泥法相比，在处理效 率，运行稳定性，工程投资及运行费用等方面均具有 明显的优势，是一种非常有效的生物处理方法。 5．5 SBR法(即间歇式活性污泥法，也称序批式 活性污泥法) 维普资讯 http://www.cqvip.com SBR法处理过程是典型的非稳态过程，底物和 微生物的浓度的变化在时问上呈理想推流，在空问 上呈完全混合状态。因此比连续流反应速度快，处 理效率高，耐冲击负荷能力强。由于底物浓度高，浓 度梯度也大，交替出现缺氧，好氧状态，能仰制专性 好氧菌的过量繁殖，有利于生物脱氮。又由于泥龄 短，丝状菌不可能成为优势。因此，污泥不会发生膨 胀。与连续流相比，SBR法流程短，装置简单，当水 量较小时，只需一个问歇反应池，不需要专门沉淀池 与调节池，不需要污泥回流，运行费用低。 6．好氧活性污泥法存在的问题及控制方法 用活性污泥法处理废水的过程中，有时二次沉 淀池中会发生泥水分离困难，池面飘泥严重，出水水 质极差的现象。经研究认为活性污泥的膨胀是由丝 状细菌引起的丝状菌胶团膨胀。 6．1丝状茵丝污泥膨胀 正常的活性污泥结构稠密，菌胶团生长良好，污 泥呈矾花状，沉降和浓缩性能好。从污泥的结构来 看，活性污泥絮状体是由菌胶团和丝状菌组合而成。 丝状菌犹如絮状体的骨架，菌胶团粘连在骨架上，微 型动物也附生其上或邀游其间。正常的污泥它们之 间有一个适当的比例。如果丝状菌生长数量过多， 菌胶团的生长受抑制，众多的丝状菌伸出污泥表面， 是絮体松散，沉淀性能恶化，污泥体积膨胀，污泥沉 降体积及污泥体积指数均很高，发生丝状菌性污泥 膨胀。这种情况占发生污泥膨胀的大多数，通常所 说的污泥膨胀是指这种膨胀。 6．2非丝状茵丝污泥膨胀 这种膨胀的活性污泥中没有大量的丝状菌，但 含过量的结合水，正常的污泥结合水为90％左右， 而这种类型的指数可达400，结合水可达380％；因 含大量的水分，体积膨胀，而是污泥比重减轻，压缩 性能恶化。这种膨胀是由于在活性菌体外积蓄高粘 性多糖类物质形成的。这种膨胀外观体积显著增 大，丝状菌很少甚至看不到。实际运行中，这种情况 发生较少。 解决活性污泥丝状膨胀的问题，根本是要控制 引起丝状微生物过渡生长的具体环境因子： a．投加某种物质来增加污泥比重或杀死过量 的丝状菌 b．改变进入方式和流态 c．改变曝气池结构 d．控制曝气池的溶解率。保证曝气池中有足够 的溶解氧，一般应使 DOD>2．0mg／L。 e．控制有机负荷。BOD污泥负荷在0．2～0． 3k kg．MLSS．d为宜。 f．避免污泥的早期消化 g．调整废水的营养配比。当缺乏营养物质时， 应及时补充投加。 h．制备菌种的投加 7．结论 综上所述，用好氧活性污泥法治理水污染，通常 可以一步到位，避免了污染物的多次转移，是一种高 效，安全，无毒无害的彻底的水污染处理方法。 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，一定要选用合适的活性污泥法。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数据。在选定处理 工艺流程时，还要综合考虑当地的地理位置，地区条 件，气候条件及施工水平等，综合分析本工艺在技术 上的可行性和先进性及经济上的可能性和合理性 等。特别是对工程量大，建设费用高的工程，需要进 行多种工艺流程比较之后才能确定，以期工程系统 达到优化。 参 考 文 献： [1]周群英，高廷耀等．环境微生物学[M]．北京：高等教育 出版社，1998． [2]美A．N阁拉，二介堂弘．微生物生物技术[M]．北京：科 学出版社，2004． [3]杨颐康等．微生物[M]．北京：高等教育出版社，1997． [4]李军，杨秀山，彭永臻等．微生物与水处理工程[M]．北 京：化学工业出版社，1999． [5]黄修理等．微生物学[M]．北京：高等教育出版社，2002． [6]杨跃平，徐新华，刘传富等．废水处理工程纪实例分析 [M]．北京：化学工业出版社，2001． [7]伦世仪等．环境生物工程[M]．北京：化学工业出版社， 2002． [8]陈欢林等．环境生物技术与工程[M]．北京：化学工业出 版社，2001． [9]林海等．环境工程微生物学[M]．北京：北京科技大学出 版社，2002， [1O]林海．水污染处理技术[M]．北京：北京科技大学出版 社 ．2002． 【责任编辑 周振康】 · 75· 维普资讯 http://www.cqvip.com