污水處理中的活性污泥應(yīng)用技術(shù)分析

李 好

（深圳市建筑科學(xué)研究院股份有限公司，廣東深圳 518000）

隨著工業(yè)化的發(fā)展和城市化的不斷推進(jìn)，城市中各種工業(yè)廢水、生活污水的量不斷增加，為了保護(hù)水環(huán)境，這些污水需要經(jīng)過處理并且達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)才能夠進(jìn)行排放?；钚晕勰嗉夹g(shù)是一種常用的污水凈化方式，是利用微生物來將水中的有機(jī)物氧化、吸附、分解，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，從而實(shí)現(xiàn)污水的凈化[1]。在污水處理中活性污泥技術(shù)具有重要應(yīng)用。

1 污水處理中活性污泥應(yīng)用技術(shù)原理

活性污泥技術(shù)可以凈化污水，使其達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，但其凈化效果達(dá)不到飲用水的要求，因此不能夠應(yīng)用于飲用水的處理。應(yīng)用活性污泥進(jìn)行污水處理主要分為兩個(gè)步驟：①通過活性污泥來吸附污水中的污染物，然后通過細(xì)菌胞外酶的作用將大分子有機(jī)物分解成小分子有機(jī)物；②在充足氧氣的環(huán)境下，微生物會(huì)吸附小分子有機(jī)物，對(duì)其進(jìn)行氧化分解，同時(shí)活性污泥中的微生物群落也會(huì)不斷繁殖，提高污水凈化效果[2]。運(yùn)用活性污泥技術(shù)需要注意以下幾方面問題。

（1）污水中需要含有大量的可溶性有機(jī)物，為微生物提供活動(dòng)所需要的營(yíng)養(yǎng)。

（2）由于活性污泥技術(shù)應(yīng)用的是好氧細(xì)菌分解有機(jī)物，因此水中需要足夠的溶解氧，為好氧微生物提供良好的生活環(huán)境。

（3）活性污泥需要和污水接觸時(shí)才能夠進(jìn)行污水凈化，因此要確?；钚晕勰嗪臀鬯浞纸佑|。

（4）保證污泥濃度足夠，只有污泥達(dá)到了一定濃度才能夠保證有良好的污水處理效果。

（5）要避免對(duì)微生物有毒有害的物質(zhì)進(jìn)入到污水處理系統(tǒng)中，防止其對(duì)好氧細(xì)菌造成影響，進(jìn)而影響污水處理的效果。

應(yīng)用活性污泥技術(shù)進(jìn)行水處理具有一定的優(yōu)勢(shì)，主要包括：①在活性污泥處理污水過程中曝氣會(huì)產(chǎn)生微氣泡，這些微氣泡在水中會(huì)停留比較長(zhǎng)的時(shí)間，從而提高氧的利用效率，降低能源消耗；②應(yīng)用該技術(shù)還能夠在不停氣放水的前提下，吸附污染物，從而有效降低成本。

2 活性污泥法在污水處理中的應(yīng)用

活性污泥是一種通過人工曝氣的方式來將活性污泥均勻分散懸浮到曝氣池和反應(yīng)器中。近年來研究人員針對(duì)活性污泥技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、生物學(xué)以及工藝變形等方面進(jìn)行了大量的研究，在各種不同工藝流程中進(jìn)行了應(yīng)用研究，使其適用性和有效性都得到了提升[3]。當(dāng)前，活性污泥法在城市污水處理以及工業(yè)廢水中都已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為了污水處理中的主體工藝。

2.1 處理有機(jī)廢水

活性污泥曝氣降解有機(jī)物的過程可以分為兩個(gè)階段，分別是吸附階段和穩(wěn)定階段。在曝氣初期，具有較強(qiáng)表面凝聚活性的微生物和污水充分接觸以后，微生物細(xì)胞壁的外圍黏液層能夠?qū)⒂袡C(jī)物吸附到活性污泥上，這個(gè)階段是吸附階段，吸附過程在30min左右，在這段時(shí)間內(nèi)可以將污水中大部分的有機(jī)物（以BOD計(jì)）去除掉，BOD的去除效率可以達(dá)到70%，去除的速度較快。活性污泥中的微生物攝取營(yíng)養(yǎng)的第一步就是吸附有機(jī)物，吸附過程是一個(gè)物理過程，為下步物質(zhì)的轉(zhuǎn)化做準(zhǔn)備。隨著曝氣的繼續(xù)進(jìn)行，微生物在溶解氧的存在下，將有機(jī)物氧化分解成中間產(chǎn)物，其中部分中間產(chǎn)物結(jié)合形成細(xì)胞物質(zhì)，而其他的中間產(chǎn)物則被繼續(xù)氧化，轉(zhuǎn)變成無機(jī)物。這個(gè)過程是將物質(zhì)從不穩(wěn)定過渡到穩(wěn)定的過程，即將高分子有機(jī)物將轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、低分子的無機(jī)物[4]。

2.2 處理重金屬廢水

在傳統(tǒng)的重金屬污水處理工藝中，主要采用吸附法、離子交換法、氧化還原法、化學(xué)沉淀法以及膜分離法等物理化學(xué)方法來進(jìn)行重金屬污水的處理，但是這些方法都存在二次污染的問題，需要較高的處理成本。在傳統(tǒng)的技術(shù)理念下，由于重金屬廢水中的有機(jī)物質(zhì)比較小，因此認(rèn)為活性污泥法在重金屬廢水處理中難以得到良好的效果，而且重金屬對(duì)于微生物也有一定的毒性，也會(huì)影響到活性污泥法處理污水的效果。隨著人們對(duì)活性污泥法進(jìn)行改造，當(dāng)前已經(jīng)可以在重金屬廢水處理中應(yīng)用活性污泥法。在進(jìn)行重金屬廢水的處理時(shí)，通常采用活性污泥中的微生物，如細(xì)菌和原生動(dòng)物以及懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混合組成吸附分解能力較強(qiáng)的污泥顆粒完成的?；钚晕勰喾ㄌ幚碇亟饘購U水的原理比較復(fù)雜，主要是通過活性污泥沉淀、吸附以及具有選擇性微生物細(xì)胞內(nèi)積累等方式來去除廢水中的重金屬?；钚晕勰嗵幚砗U廢水具有良好的效果，按照鉛與活性污泥重量比1：300來投加活性污泥，在處理含量在100mg/L以下的焊鉗廢水時(shí)，鉛去除率可以達(dá)到99%?；钚晕勰鄬?duì)Cu、Zn、Ni等重金屬也具有良好的去除效果。

2.3 處理印染廢水

紡織行業(yè)生產(chǎn)過程中會(huì)應(yīng)用到大量的印染廢水，排放的廢水量也非常大，在紡織行業(yè)排放的廢水中，含有纖維原料的夾帶物、化學(xué)助劑、漿料、油劑以及燃料等。印染廢水具有pH高、生化需氧量高以及色度高等方面的特點(diǎn)，應(yīng)用活性污泥法來進(jìn)行印染廢水的處理，不僅可以將印染廢水中的大量有機(jī)物去除掉，還能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)pH、去除色素，能夠保證出水質(zhì)量，運(yùn)行成本也比較低?；钚晕勰嗳コ鼴OD的效率可以達(dá)到80%~95%，COD的去除效率可以達(dá)到40%~60%，脫色能力可以達(dá)到30%~50%。

3 活性污泥應(yīng)用技術(shù)在進(jìn)行污水處理時(shí)發(fā)生的問題

3.1 污泥上浮

在應(yīng)用活性污泥技術(shù)來處理污水時(shí)存在污泥上浮的問題，特別是在二沉淀池里污泥上浮的問題比較嚴(yán)重，對(duì)污泥的沉降性有較大的影響。在二沉淀池中大部分污泥都不會(huì)沉降，有一部分隨著水流流走，另一部分在池子下面漂浮上來漂走，從而對(duì)水質(zhì)造成影響。出現(xiàn)污泥上浮的問題是管理和技術(shù)層面上都存在問題，需要通過加強(qiáng)管理和研究污水處理技術(shù)等方式進(jìn)行解決。對(duì)污泥上浮的原因進(jìn)行分析，主要是以下三方面的因素導(dǎo)致的。

（5）污泥膨脹。污泥膨脹是造成污泥上浮的重要因素，一般情況下污泥是比較容易沉降的，具有較好的含水率。但是若活性污泥變質(zhì)，其含水率會(huì)上升，從而造成體積膨脹，浮力增加，導(dǎo)致其不僅不沉降，而且會(huì)上浮。造成這種現(xiàn)象的主要原因是污泥里的細(xì)菌大量繁殖，使污泥變得松散，密度降低，從而導(dǎo)致膨脹現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（6）污泥脫氮上浮。在曝氣池中如果進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的曝氣，或者是大量的曝氣，那么在曝氣池中就會(huì)發(fā)生硝化作用，從而使混合液中的硝酸鹽含量升高，這種情況下會(huì)導(dǎo)致二沉池中溶液出現(xiàn)硝化現(xiàn)象，在開始階段會(huì)使污泥具有良好的沉降性能，但是隨著時(shí)間的推進(jìn)，反硝化作用下生成大量的氮?dú)猓刮勰嘀谐霈F(xiàn)大量的小氣泡，造成其密度降低，出現(xiàn)整塊上浮的情況。

（7）污泥腐化。在曝氣過程中，如果曝氣量比較小，二沉池中會(huì)出現(xiàn)污水停留時(shí)間較長(zhǎng)、排泥不順暢等情況，從而導(dǎo)致沉淀池中氧氣的含量比較低，污泥中的厭氧菌大量繁殖，出現(xiàn)厭氧分解，生成大量的二氧化碳、氨或氫等氣體，造成污泥上浮的情況。此外，如果存在建筑設(shè)計(jì)不合理的情況，也可能會(huì)導(dǎo)致污泥上浮的情況出現(xiàn)。如設(shè)計(jì)的回流縫太大，或者是倒流室的面積過小，曝氣區(qū)的運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)沉底區(qū)域的液體產(chǎn)生一定的波動(dòng)，導(dǎo)致在回流縫隙里產(chǎn)生大量的微小氣泡，在這些氣泡的帶動(dòng)下，污泥也會(huì)出現(xiàn)上浮的現(xiàn)象。

3.2 活性污泥不增加或者減少

在應(yīng)用活性污泥技術(shù)處理污水時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)活性污泥不增加或者是減少的問題。造成污泥減少的原因一是由于出現(xiàn)污泥上浮的情況，流水將其攜帶走，從而造成了其減少；二是水中的有機(jī)物含量比較低，不能夠?yàn)槲勰嘣鲩L(zhǎng)提供必需的養(yǎng)料?；钚晕勰嗖辉鲩L(zhǎng)或者是減少等問題都會(huì)影響污水的凈化效果，影響污水處理的效率。

3.3 泡沫問題

曝氣池中出現(xiàn)泡沫會(huì)對(duì)活性污泥處理污水的效果造成比較大的影響，是影響污水處理效果的主要因素。曝氣池中生成泡沫的主要原因是，進(jìn)水中含有洗滌劑或者是產(chǎn)生泡沫的物質(zhì)，當(dāng)曝氣池中出現(xiàn)泡沫以后，易使污泥解體，導(dǎo)致活性污泥上浮，從而導(dǎo)致污泥含量降低，影響污水處理的效果。此外，如果曝氣池中出現(xiàn)大量的泡沫，會(huì)給表面曝氣機(jī)械設(shè)備造成不利的影響，導(dǎo)致曝氣葉輪的充氧力發(fā)生變化，易腐蝕葉片，對(duì)曝氣池的日常操作和管理等造成不利的影響。根據(jù)泡沫的顏色不同，可以對(duì)泡沫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和判斷。

（1）棕黃色泡沫。出現(xiàn)這種顏色泡沫的主要是由于活性污泥老化導(dǎo)致的，泡沫破裂的時(shí)間延長(zhǎng)而形成浮渣。

（2）灰黑色泡沫。出現(xiàn)這種顏色泡沫的主要原因是活性污泥缺氧，造成局部厭氧反應(yīng)。

（3）白色泡沫。出現(xiàn)這種顏色泡沫的主要原因是進(jìn)水的負(fù)荷太高或者是曝氣過度。

（4）彩色泡沫。出現(xiàn)這種顏色的泡沫主要原因是進(jìn)水本身帶顏色，且負(fù)荷高，這樣容易出現(xiàn)彩色泡沫。

除了顏色，曝氣池中的泡沫形成還呈現(xiàn)出一定的季節(jié)性，這種情況和活性污泥中微絲菌的生理特點(diǎn)有直接關(guān)系。微絲菌主要生存在8~20℃，在此溫度下其細(xì)胞壁具有疏水性，和長(zhǎng)鏈脂肪酸及油脂等疏水性物質(zhì)有親和性，在負(fù)荷低的時(shí)候比菌膠團(tuán)細(xì)菌有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

4 提高活性污泥應(yīng)用技術(shù)處理污水質(zhì)量的措施

4.1 控制污泥膨脹

對(duì)活性污泥處理污水時(shí)的污泥膨脹問題進(jìn)行控制，可以采取以下幾方面的措施：

（1）對(duì)進(jìn)水濃度、水處理效果進(jìn)行結(jié)合優(yōu)化，通過及時(shí)改變曝氣量，使有機(jī)物和曝氣量的比例范圍處于合理區(qū)間。

（2）對(duì)排泥量和排泥時(shí)間進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而防止絲狀細(xì)菌污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）通過增加曝氣量來提高水中溶解氧的濃度，在進(jìn)行以工業(yè)廢水為主的污水處理過程中，可以適當(dāng)在水中加入一定的氮化物、硫化物等，把漂白粉或是液氯等加到回流泥里面，從而有效地控制絲狀細(xì)菌。

（4）對(duì)pH進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，消除絲狀細(xì)菌。

4.2 處理污泥脫氮上浮現(xiàn)象

對(duì)污泥脫氮上浮的現(xiàn)象進(jìn)行控制，可以從預(yù)防和控制2方面入手：

（1）預(yù)防措施。安裝浮渣設(shè)備，防止污泥向外溢流；清理沉淀池的死角；加大池底的坡度，對(duì)池底的刮泥設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，從而使池底不留有污泥；當(dāng)曝氣池中曝氣過度時(shí)，會(huì)造成污泥劇烈攪拌，產(chǎn)生大量的小氣泡，聚集到凝聚體上，從而容易造成污泥脫氮上浮，應(yīng)對(duì)這種情況，需要對(duì)曝氣量進(jìn)行有效地控制，將其控制在攪拌所需的合理范圍內(nèi)，同時(shí)，在污水進(jìn)入曝氣池之前，需提前去除污水中的脂肪和油脂等雜物[5]。

（2）污泥脫氮上浮的控制方法和措施。①可以通過增加污泥回流量、及時(shí)排除污泥等措施，降低池底中污泥的含量；②可以通過降低曝氣量，縮短曝氣時(shí)間等措施，控制硝化作用；此外，可以通過純氧曝氣的方式，提高氧氣傳質(zhì)速率；③通過減少二沉淀池進(jìn)水量、終水回流的方式，稀釋和調(diào)節(jié)曝氣池中的進(jìn)水濃度，使其保持在一定范圍內(nèi)，這樣可以減少污泥量；④對(duì)曝氣池進(jìn)水的pH進(jìn)行有效控制，在曝氣池入口位置設(shè)置堿池、酸池以及pH檢測(cè)儀以及自動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，對(duì)進(jìn)水的pH進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4.3 解決活性污泥不增長(zhǎng)或減少的措施

針對(duì)污泥不增長(zhǎng)或者是減少的情況，①可以采取增加污泥沉降效率的方式，防止污泥流失；②通過增加進(jìn)水量，提高污水中有機(jī)物、溶解氧的含量，或者是通過投放營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來提高活性污泥產(chǎn)量；③根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的變化來調(diào)整曝氣量，在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)少時(shí)減少曝氣量，而在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多時(shí)，則要增加曝氣量，從而提高活性污泥速率。

4.4 控制泡沫的方法

在進(jìn)行活性污泥來進(jìn)行污水處理時(shí)，泡沫會(huì)對(duì)處理效果和速率造成一定的影響，需要及時(shí)采取措施進(jìn)行控制。為了對(duì)泡沫進(jìn)行控制，不僅要改進(jìn)活性污泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)，還需要加強(qiáng)體系的管理措施，通過分析產(chǎn)生泡沫的原因，采取針對(duì)性的措施來進(jìn)行控制，提高活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行的效率。具體來說可以采取以下三種措施來控制曝氣池的泡沫。

（1）在曝氣池表面噴灑自來水，或者是中水。這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于成本低，但是使用自來水會(huì)浪費(fèi)水資源，因此不適合頻繁應(yīng)用。

（2）應(yīng)用消沫劑。通過在水池中加入柴油、煤油等消沫劑來控制泡沫，這種方法會(huì)對(duì)水體造成二次污染，需要謹(jǐn)慎使用。

（3）增加回流污泥濃度，保證曝氣池里污泥的濃度及微生物群落穩(wěn)定性，這種方式在控制泡沫方面有著非常好的效果。

造成曝氣池中產(chǎn)生泡沫的因素有很多，在實(shí)際工作中要根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)曝氣池的環(huán)境條件進(jìn)行針對(duì)性的控制，從而達(dá)到有效控制泡沫產(chǎn)生的效果。

5 結(jié)論

在污水處理中活性污泥法具有比較廣泛的應(yīng)用，但是在實(shí)際使用過程中會(huì)出現(xiàn)污泥上浮、產(chǎn)生泡沫以及活性污泥不增長(zhǎng)或減少的問題，影響活性污泥法處理污水的效果。因此，需要加強(qiáng)活性污泥技術(shù)的研究，針對(duì)活性污泥處理污水過程中存在的問題，采取針對(duì)性的措施進(jìn)行改進(jìn)，從而提高污水的處理效果。