活性污泥法在廢水中的應(yīng)用和發(fā)展前景

活性污泥法在廢水中的應(yīng)用和發(fā)展前景院系：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院姓名：行政學(xué)號(hào)：080602118活性污泥法在廢水中的應(yīng)用和發(fā)展前景廢水是當(dāng)前環(huán)境重要污染物之一，對(duì)其進(jìn)行處理是很重要也是很有必要的。廢水處理方法主要有物理處理法、化學(xué)處理法、物化處理法和生化處理法。其中比較優(yōu)越的是生化處理法，它也是廢水處理系統(tǒng)中最重要的過程之一。在廢水生化處理過程中起主力軍作用的是活性污泥微生物。本文介紹了活性污泥的相關(guān)內(nèi)容、活性污泥法的實(shí)際應(yīng)用和可能出現(xiàn)的問題及其發(fā)展前景?；钚晕勰鄰U水處理活性污泥法1913年在英國(guó)實(shí)驗(yàn)成功，最初用于處理城市的污水。隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的需要，活性污泥應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)向多個(gè)方向拓展，從城市污水到工業(yè)廢水，從低濃度廢水到高濃度廢水，從印染廢水到重金屬廢水等等?；钚晕勰喾ǖ奶幚砗诵氖腔钚晕勰?，其組成特殊，是一個(gè)復(fù)雜的微生態(tài)體系?；钚晕勰嗵幚淼蜐舛葟U水時(shí)，主要利用污泥中的微生物吸收和分解水中溶解性物質(zhì)，一部分營(yíng)養(yǎng)構(gòu)建自身細(xì)胞，一部分被氧化成二氧化碳和水?；钚晕勰嘣谔幚淼蜐舛戎亟饘購U水時(shí)，主要利用胞外多聚物（ECP）的吸附和包裹。活性污泥法處理廢水中的有機(jī)質(zhì)過程，大致都可分為生物吸附階段和生物氧化階段。一、活性污泥（1）活性污泥的定義、組成部分活性污泥就是由細(xì)菌，原生動(dòng)物等與懸浮物質(zhì)，膠體物質(zhì)混雜在一起所形成的具有很強(qiáng)的吸附分解有機(jī)物能力的絮凝體。絮凝體肉眼可見，具有良好的沉降性能。菌膠團(tuán)是活性污泥的重要組成部分，有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力，在廢水處理中具有重要作用?；钚晕勰嘈阅艿暮脡模饕筛鶕?jù)所含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來確定。（2）衡量活性污泥數(shù)量和性能好壞的指標(biāo)活性污泥的濃度（MLSS）指1L混合液內(nèi)所含的懸浮固體（MLSS）或揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）的量。污泥沉降比（SV%）是指一定量的曝氣池廢水靜止30min后，沉淀污泥與廢水的體積比。它可反映污泥的沉淀和凝聚性能的好壞。污泥沉降比越大，越有利于活性污泥與水迅速分離。污泥容積指數(shù)（SVI）又稱污泥指數(shù)，是指一定量的曝氣池廢水經(jīng)30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容積的體積。它實(shí)質(zhì)是反映活性污泥的松散程度，污泥指數(shù)越大，則污泥越松散，越易于吸附和氧化分解有機(jī)物，提高廢水的處理效果。但是，若污泥指數(shù)太高，污泥過于松散，則污泥的沉淀性差，故一般控制在50-150mL/g之間。二、活性污泥法的應(yīng)用活性污泥法是采用人工曝氣的手段，使活性污泥均勻分散并懸浮于反應(yīng)器（曝氣池）中，和污水充分接觸，并在有溶解氧的情況下，對(duì)污水中所含的有機(jī)物進(jìn)行分解代謝活動(dòng)。在這一活動(dòng)過程中，有機(jī)物質(zhì)被微生物所利用，得以降解、去除。近幾十年來，活性污泥法在生物學(xué)、反映動(dòng)力學(xué)的理論方面以及在工藝變形方面都獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，出現(xiàn)了多種能夠適應(yīng)各種條件的工藝流程，使得它的適用性，有效性更加完善。它在城市污水和一些工業(yè)廢水的處理中，特別是在規(guī)模較大的場(chǎng)合，已占有極大的優(yōu)勢(shì)，成為主體處理工藝。（1）有機(jī)廢水的處理活性污泥在曝氣過程中，對(duì)有機(jī)物的降解過程可分為兩個(gè)階段，即吸附階段和穩(wěn)定階段。在曝氣初期，活性污泥表面富集著的許多活性很強(qiáng)的微生物，和污水充分混合、接觸后，微生物細(xì)胞壁外圍的黏液層就能將污水中的有機(jī)物迅速吸附到活性污泥上來。這個(gè)吸附過程進(jìn)行得相當(dāng)快大約在不到30min之內(nèi)，就可將污水中的有機(jī)物（以BOD計(jì)）去除大部分，BOD去除率可達(dá)70%以上。有機(jī)物的吸附去除，是微生物攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的第一步。這一吸附去除過程的本身是一個(gè)物理過程，為下一步的物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程做了準(zhǔn)備。隨著曝氣過程的延續(xù)，被活性污泥吸附的大量有機(jī)物將接著為微生物所利用。先是有機(jī)物在好氧微生物的作用下，被氧化分解為中間產(chǎn)物，接著有些中間產(chǎn)物合成為細(xì)胞物質(zhì)，另一些中間產(chǎn)物氧化為無機(jī)的終點(diǎn)產(chǎn)物，這個(gè)過程就是物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程，是一個(gè)生化反應(yīng)過程，也稱之為穩(wěn)定過程。這個(gè)過程是物質(zhì)由不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過程，即高分子有機(jī)物降解為簡(jiǎn)單的、穩(wěn)定的、低分子的無機(jī)物。這個(gè)穩(wěn)定有機(jī)物的過程，較之前面的吸附有機(jī)物過程要長(zhǎng)得多。重金屬廢水的處理傳統(tǒng)上處理重金屬廢水的方法主要是物理化學(xué)方法，如吸附法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、膜分離法、氧化還原法等，但這些方法都具有二次污染嚴(yán)重，處理成本高等問題。近年來人們開始為重金屬廢水的處理尋找新的方法。過去人們普遍認(rèn)為活性污泥法不宜用來處理重金屬廢水，因?yàn)橹亟饘購U水中有機(jī)物質(zhì)較少，而且重金屬對(duì)污泥中的微生物有很強(qiáng)的毒害作用。但近年的研究結(jié)果表明，通過改造現(xiàn)行的活性污泥法可以處理重金屬廢水?；钚晕勰喾ㄌ幚碇亟饘購U水主要是利用活性污泥中的細(xì)菌、原生動(dòng)物等微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜形成的具有很強(qiáng)吸附分解能力的污泥顆粒來完成的?；钚晕勰嗵幚碇亟饘購U水的機(jī)理很復(fù)雜，通常認(rèn)為活性污泥對(duì)重金屬的作用包括沉淀、吸附和胞內(nèi)積累等。印染廢水的處理紡織行業(yè)是我國(guó)用水量較大，排放廢水量較多的工業(yè)部門之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)印染企業(yè)每天排放廢水量300-400萬噸。排放的廢水中含有纖維原料本身的夾帶物，以及加工過程中所用的漿料、油劑、染料和化學(xué)助劑等，具有生化需氧量高、色度高、pH高的特點(diǎn)。運(yùn)用活性污泥法處理印染廢水，，既能分解其中大量的有機(jī)物質(zhì)，又能去除部分色素，還可以小量調(diào)節(jié)pH值，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高而費(fèi)用低，出水水質(zhì)好?；钚晕勰喾ǘ嘤郆OD5的去除率一般可達(dá)80%--95%，對(duì)于COD的去除率一般可達(dá)40%--60%，脫色能力為30%--50%。三、活性污泥法處理廢水過程中的問題及解決方法活性污泥法是目前世界上應(yīng)用最廣泛的廢水生物處理技術(shù)，但會(huì)產(chǎn)生大量的剩余污泥。污泥的處理費(fèi)用較高，占廢水處理廠總運(yùn)行費(fèi)用的25%--40%，甚至高達(dá)60%，成為廢水處理廠的沉重負(fù)擔(dān)。由此可見，對(duì)剩余污泥的處理是很有必要的。⑴加入代謝解偶聯(lián)劑降低污泥產(chǎn)率活性污泥法處理廢水過程中，細(xì)菌對(duì)有機(jī)物進(jìn)行代謝降解，細(xì)菌能量產(chǎn)生途徑是和生長(zhǎng)緊密偶聯(lián)的，解偶聯(lián)就是細(xì)菌的分解代謝和合成代謝不再與ATP的合成與分解反應(yīng)偶聯(lián)在一起，細(xì)菌在保持正常分解底物的同時(shí)，自身合成速度減慢，表觀產(chǎn)率系數(shù)降低，從而達(dá)到降低污泥產(chǎn)量的目的。有機(jī)質(zhì)子載體具有很強(qiáng)的解偶聯(lián)能力，成為解偶聯(lián)劑，如2，4，5-三氯苯酚（TCP）。向廢水生物處理系統(tǒng)中投加代謝解偶聯(lián)劑可以大大降低剩余污泥的產(chǎn)量，其作用機(jī)理是有機(jī)質(zhì)子載體通過與氫離子的結(jié)合，降低細(xì)胞膜對(duì)氫離子的阻力，攜帶氫離子跨過細(xì)胞膜，使膜兩側(cè)的質(zhì)子梯度降低，降低后的質(zhì)子梯度不足以驅(qū)動(dòng)ATP酶合成ATP，從而減少了氧化磷酸化作用所合成的ATP量，氧化過程中所產(chǎn)生的能量最終以熱的形式被釋放。（2）剩余污泥和廚余垃圾的混合中溫厭氧消化將剩余活性污泥單獨(dú)進(jìn)行厭氧消化時(shí)，揮發(fā)性固體（VS）的去除率和產(chǎn)氣量都很低，這是因?yàn)槭Ｓ嗷钚晕勰嗟目缮锝到饽芰艿?，水解過程是剩余活性污泥進(jìn)行厭氧消化的限速步驟。為此有很多研究都集中在采用各種預(yù)處理手段提高剩余活性污泥的可生物降解能力，如常采用的有熱解法、機(jī)械法、化學(xué)法以及生物法等。將剩余活性污泥和廚余垃圾混合后采用現(xiàn)有的污水廠消化池進(jìn)行處理也是一種很好的方法，不需要很多的額外投資，又解決了廚余垃圾的污染問題?；旌舷梢韵♂屛勰嘀械挠卸境煞?，促進(jìn)物料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的平衡，提高消化池的容積利用效率，還可獲得更大的單位產(chǎn)氣量。（3）活性污泥法處理過程中泡沫問題的產(chǎn)生與控制活性污泥法運(yùn)行過程中經(jīng)常受泡沫問題的影響，導(dǎo)致處理效果的降低以及運(yùn)行費(fèi)用的提高。其主要可以分為啟動(dòng)泡沫、反硝化泡沫、表面活性泡沫和生物泡沫，活性污泥法運(yùn)行過程中的泡沫主要是由于污泥只能夠一些微生物的過度增值而產(chǎn)生的生物泡沫。泡沫問題的控制方法有：1.降低污泥停留時(shí)間；降低曝氣池的空氣輸入率；曝氣池前增設(shè)生物選擇器；選擇性泡沫浮選或淘汰；回流厭氧消化池上清液。除了上述方法外，向泡沫噴水、加強(qiáng)上部攪拌、添加化學(xué)藥劑（如雙氧水和聚合鋁鹽等）、投加特別微生物（如腎形蟲）對(duì)回流污泥進(jìn)行氯化以殺傷放線菌及降低污水pH等方法都能對(duì)泡沫起一定的控制作用，在運(yùn)行時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況加以選擇。四、活性污泥法的發(fā)展前景（1）膜生物反應(yīng)器膜生物反應(yīng)器可在緊湊的空間內(nèi)同時(shí)實(shí)現(xiàn)微生物對(duì)污染物質(zhì)的降解和膜對(duì)污染物質(zhì)的分離，而降解與分離之間又存在著協(xié)同作用，是一種高效、實(shí)用的污水處理技術(shù)。（2）膜分離技術(shù)的應(yīng)用用膜分離代替沉淀進(jìn)行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡(jiǎn)化；曝氣池的污泥濃度將大大提高（MLSS可以大于20000mg/l）從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)