活性污泥法在城市污水处理中的应用
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摘要：本文介绍了活性污泥法的基本原理、工艺流程，论述了以活性污泥法为原理的几个污水处理工艺的特点。
中图分类号：[R123.3] 文献标识码：A
Application of activated sludge process in urban wastewater treatment
Qin Hao
(Administration of key project construction, Fuyang 236000)
Abstract: This paper introduces the basic principle, technological process of activated sludge process; discusses the characteristics of several wastewater treatment process which are in activated sludge process for the principle
Keywords: activated sludge urban wastewater treatment
1 引言
城市污水一般属于低浓度有机废水，目前的主体工艺为活性污泥法，活性污泥法为好氧生物法的一种，活性污泥法[1]是当前城市污水处理的各种技术中应用最为广泛的污水处理技术之一。
2 活性污泥法的概述
活性污泥法最早于1914年由英国人E1Ardern 和 W1T.Lockett 创立，迄今已有近百年历史。活性污泥法是以活性污泥为主体，依靠在曝气池内呈悬浮、 流动状态的微生物群体的凝聚、 吸附、 氧化分解等作用来去除污水中有机污染物的方法。活性污泥是一种悬浮在污水中的凝絮团，呈胶状物或絮状物，称为菌胶团或絮凝体。其中生长着丰富的微生物群体、有机物以及各种的吸附物质，以细菌为主，还有酵母菌、霉菌、放线菌，以及原生动物和后生动物等，它们共同构成一个平衡的生态系统。
2.1 活性污泥法原理
其去除污染物的基本原理是：活性污泥与水充分接触混合后，由于活性污泥有较大的比表面积，表层黏液层迅速吸附大量的有机或无机污染物，吸附过程大约30min内即可完成，可去除废水中 70% 以上的BOD，同时，被吸附的有机或无机污染物在微生物酶的作用下，进行分解或合成代谢，从而使废水得以净化[2]。
2.2 活性污泥法工艺流程
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 活性污泥法流程图
曝气池，是生物反应器，通过在混合液中输入氧气，为了使其呈现出悬浮的状态，要经过充分地搅拌。污水中所存在的微生物和有机物，被悬浮物所吸附。
当混合液流入到沉淀池中，经过了沉淀处理，实现了固体与水分离。被净化的水流出了沉淀池。沉淀池中所剩下来的污泥经历了回流过程，又重新回到了曝气池当中。经过了生物反应之后，微生物增殖并在沉淀池中被排除。活性污泥维持了稳定的生物平衡系统，这部分污泥即为“剩余污泥”。在对剩余污泥进行排放之前，为了防止污染环境，一定要对其进行技术处理。
活性污泥法的优点有：去除率高；适用于处理水质要求高而水质比较稳定的废水；缺点有：不善于适应水质的变化；供氧不能得到充分利用；曝气结构庞大，占地面积大。
3 活性污泥法的发展趋势
随着工业废水数量和种类的增多，无机性营养元素氮磷的增加引起水生植物过量生长，水质恶化，以上这些对废水生物处理提出了严峻的挑战。随着社会生产的发展、 科学技术的进步和活性污泥法污水处理厂实际运行经验的积累，人们对活性污泥法的运行机理、运行方式、曝气方式及适用范围等进行不断地摸索和总结，在近三十年来衍生出了多种多样的工艺流程并广泛应用于城市生活污水和工业废水的净化并取得巨大的成功。
3.1 接触稳定法
其原理主要是利用活性污泥降解有机物的第一个阶段的吸附作用，活性污泥净化废水分为吸附和氧化两个阶段，前一阶段只需 30min，后一阶段则需几个小时，活性污泥在曝气池中吸附15 ~ 30min后，迅速进入沉淀池，沉淀 1h后, 使浓缩的污泥进入稳定池进行通风曝气，使有机物彻底被氧化分解，然后污泥再回流入曝气池。此法优点在于它可使曝气池体积减少至常规的四分之一，节省了大量的基建费用，不足之处在于其出水BOD不够低，特别对含溶解性有机物较多的废水。
3.2完全混合法
完全混合法的流程与传统活性污泥法相同，它是针对传统活性污泥法的第2种缺点所作的改进。区别在于：混合池在曝气池中充分混合循环，回流污泥与污泥废水进入曝气池中立即与原来的混合液充 分混合。其特点是曝气池中各点水质基本相同，即废水有机物浓度的活性污泥浓度各点几乎一致。这样完全混合法曝气池中各部位需氧量均匀，不存在氧气的浪费。完全混合法较能适应冲击负荷的变化。完全混合法的主要缺点是连续出水时可能产生短流并在出水水质比较稳定和在目前常用的负荷条件下出水水质往往不及传统活性污泥法。
3.3AO法
AO法称缺氧/好氧(Anoxia/Oxic)工艺或厌氧/好氧( Anaerobic/Oxic )工艺，前者考虑了脱氮作用，后者考虑了除磷作用，其主体工艺如图2所示：
图2AO法工艺图
这种新的组合工艺对于大型活性污泥法污水厂来说, 处理效果较稳定, 且实现了脱氮或除磷的目标, 能耗和运营费也较低, 但处理单元多, 管理较复杂, 且不能同步脱氮和除磷。
3.4A2/ O法
A2/ O ( Anaerobic/Anoxic/Oxic ) 法称为厌氧/缺氧/好氧工艺, 其主体工艺如图3所示：
图3A2/ O法工艺图
污水与含磷回流污泥首先进入厌氧池，此时含磷回流污泥释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水进入缺氧池后，与回流混合液的硝态氮进行反硝化作用， 还原成氮气逸出。然后污水进入曝气池，进行去除 BOD，硝化和吸磷等项作用。最后污水进入二沉池进行固、 液分离。
3.5SBR法
SBR(Sequencing Batch Reactor) 法称为序批式活性污泥法。S BR 法的运行方式以间歇操作为主要特征， 故我国常称它为序列间歇式活性污泥法。序批式反应器由两个池或多个池构成, 在运行操作上一般按进水、反应、沉淀、排放和闲置五个阶段周期性进行。SBR 法将生化池和二沉池集于一装置中，利用控制时间程序去完成连续流动设施所达到的去除BOD 和脱氮除磷的目标。
SBR 法将曝气、沉淀集于一池内，省去回流污泥，其设备运行方式灵活，能适应城市污水间歇无规律排放，耐冲击负荷，脱氮除磷效果较好。由于它是合建式构筑物，其征地费和土建费一般较低。由于 SBR 中各反应器间歇周期运行， 反应器中的溶解氧和底物含量随时间不断变化，而且微生物处于富营养、贫营养、好氧、缺氧和厌氧周期性变化的环境中，运行中需要设置溶解氧、氧化还原电位测定仪和时间定时器，以便根据池中DO值、运行时间和水位变化来调节风机开启程度，达到降低能耗和保证出水水质达标排放。由此可见，SBR工艺运行的自控程度要求较高。
3.6CASS法
CASS (Cyclic Activated Sludge System ) 是周期循环活性污泥法的简称，是SBR工艺的一种改进型[3]。CASS工艺运行过程包括充水-曝气、充水-沉淀、上清液滗除和充水-闲置4个阶段并组成其运行的一个周期。
具体为：在充水-曝气阶段，边进水边曝气，同时将主反应器区的污泥回流至生物选择器，污泥回流比约为 20%；在充水- 沉淀阶段，停止曝气, 静置沉淀使泥水分离。在此阶段不停止进水，且污泥回流也不停止；在上清液滗除阶段，反应器停止进水；在充水- 闲置阶段，滗水和闲置期间污泥回流正常进水。CASS工艺的运行是上述 4 个阶段依次进行并不断循环重复的过程。典型运行周期为4h，其中曝气 2h、沉淀和滗水各1h。
CASS工艺是间歇式活性污泥法工艺的一种改良型，适用于有脱氮除磷要求的城市污水及某些工业废水的处理[4]。它具有工艺流程简单、对水量水质变化适应性强处理效果稳定、占地面积小、投资及运行费用低、耐冲击负荷和脱氮除磷能力强等优点，有广阔的发展前景。
4结语
为解决水环境中富营养化日益严重的现象，要求城市污水处理厂的目标不仅 要去除BOD，且还需要脱氮除磷。因此，以活性污泥法为主体工艺的城市污水处理厂，把厌氧、缺氧、好氧生物处理技术有机地组合起来, 从而使传统的活性污泥法工艺系统不断前进，出现了许多如文中所介绍的新工艺。采用活性污泥来治理污水废水，效果良好，简便经济。由于在活性污泥治理污水的过程中，主要采用的是生物降解法，利用污泥中所培养的微生物对污染物净化，不但防止了环境二次污染，而且还实现了资源循环利用。
参考文献：
[1] 高廷耀、顾国维、周琪主编，《水污染控制工程》（上、下册）[M],高等教育出版社，2007
[2] 顾夏声.水处理微生物学[M].北京: 中国建筑出版社, 1998
[3] 沈耀良,王宝贞.废水生物处理新技术-理论与应用, 112
[4] 王凯军, 贾立敏.城市污水生物处理新技术开发与应用，164-170