活性污泥法治理城市污水探析

唐发英

(昭通市生态环境局彝良分局彝良县环境监测站，云南 昭通 657600)

1 引言

我国的污水处理厂始建于1970年，起步建设与发展的时间较晚，当时主要供工业与国防使用，随着经济水平、人们生活水平的提高，对生活污水的处理需求逐渐提高，在1990年之后我国的污水处理产业才开始蓬勃兴起。我国污水处理厂不断总结国外先进、成熟的经验，引进一流的设备、技术融入到实际的工作当中，所以污水处理水平的发展速度非常快。污水处理厂已经纳入到我国环保工程的重要内容，引起了社会各界的重视。

2 活性污泥简介

生物处理有好氧处理和厌氧处理两种方式，活性污泥处理方法是在人工条件下进行的悬浮生长型处理，这种方法由克拉克和盖奇发明和应用。它的功能是从污水当中将可生化有机物、悬浮固体等其他物质进行去除，还能够将一些磷素、氮素等进行去除，是城市污水处理方法当中广泛应用的技术。

活性污泥是由微生物群体以及吸附污水当中的有机、无机物质组成的絮状污泥，它的颜色是黄褐色，有土腥味，粒径在0.02～0.2 mm之间，比表面积为20～100 cm2/mL。活性污泥的含水量为99.2%～99.8%，其固体物质的组成部分当中，有机物占到75%～85%，无机物占到20%～38%，活细胞为25%～50%，在原来的废水当中吸附的难于进行生物降解的有机物为5%～65%。活性污泥当中含有大量的微生物，包括细菌、真菌、原生生物以及后生生物，除此之外，活性污泥当中还有污水当中的有机物、无机悬浮物以及胶体物。细菌含量为107～108个/mL，原生生物约为103个/mL。了解活性污泥当中的微生物是为了更好地理解其在活性污泥反应中的作用，微生物是一个混合群体，它们的生长有一定的规律(图1)，在条件适宜的情况下，对污水生物进行处理当中的活性污泥增长过程同纯种单细胞微生物的增殖过程类似。按照微生物的生长速率来看，活性污泥的生长分为四个阶段，分别为停滞期、对数期、静止期以及衰老期(图2)。

图1 污水稳定过程中微生物增殖和变移的模式

图2 活性污泥的生长规律

3 活性污泥法的基本工艺流程

3.1 活性污泥法的基本流程

活性污泥法的组成部分有4种，包括曝气池、沉淀池、污泥回流系统以及剩余的污泥排除系统。污水与回流的活性污泥首先进入曝气池当中，空气压缩机输送的压缩空气通过曝气池底部的空气扩散装置形成小气泡，空气进入到污水当中能够提高污水的含氧量，让污水与活性污泥的混合液进行剧烈地搅动，在这个过程当中溶解氧、活性污泥以及污水能够相互融合、充分接触，使得活性污泥流程能够正常运行。活性污泥在曝气的过程中主要分为两个阶段。

吸附阶段，在活性污泥表面和粘性物质的作用下，活性污泥颗粒将有机污染物吸附在菌胶团的表面，细菌包外的酶能够将一些大分子有机物进行分解。在稳定阶段当中，由于污水当中的氧气含量充足，微生物能够吸收这些小分子的有机物，并将它们氧化分解，一部分分解成二氧化碳和水，另一部分供给自身的需要。污水当中的有机污染物被活性污泥进行降解，而活性污泥能够不断繁衍增长，从而达到净化污水的效果。污水被活性污泥净化之后与活性污泥一同进入二次沉淀池，悬浮的活性污泥和其他固体物质在二次沉淀池进行沉淀，并与水分离，此时污水为澄清状态然后排出污水处理系统，同时，大部分的接种污泥回流至曝气池，使得曝气池当中的悬浮固体浓度和微生物浓度保持稳定的状态，增殖的微生物也从活性污泥净化系统当中排出到剩余污泥当中。

残留在废水中的有机物为微生物不能利用的有机物和微生物能够利用的有机物，在废水当中去除的有机物有三种，分别为微生物能够利用但是还没有利用的有机物、微生物不能利用的有机物以及微生物已经利用的氧化和合成的有机物，活性污泥法原理的通俗理解方法是微生物将污水当中的有机物吃掉，这样污水就被净化了，这种净化污水的方法与自然界当中水体净化的过程非常类似，只是在其中加入了人工的过程让污水能够达到更好的净化效果。

3.2 活性污泥的培养方法

城市生活污泥的可生化性较好，在污水处理过程中，常常采用的培养污泥的方法有三种，分别是异步培养法、同步培养法以及接种法。同步与异步培养法在细菌和微生物的培养和驯化方面有时间上的不同，接种法是根据生活污泥的处理量等来选择启动方式，可以从其他的污水处理厂获取活性污泥，也可以寻找其他容易获得粪便污水的渠道，不仅能够降低启动成本，还能够缩短活性污泥的培养时间，提高污水的处理速度。在培养活性污泥之前要进行检查和试验、测试构筑物内的水压等操作，确保无误之后在进行活性污泥的培养阶段。

4 活性污泥系统在运行中的问题及对策

活性污泥净化反应当中存在的影响因素有5种，分别为营养物质、温度、pH值、溶解酶以及有毒物质，活性污泥法在净化污水的过程中出现了问题能够降低净化的效果，使得污泥流失，在操作的过程中要不断总结这些异常现象以及对应的解决策略。如果活性污泥的颜色为灰黑色，则说明污泥发生了厌氧反应，有硫细菌的出现，导致水质的恶化。产生这种现象的原因有3种，分别是负荷量增高、曝气不足、工业废水流入到活性污泥当中，可以采取的措施有控制负荷量、加大曝气量以及控制或者切断工业废水的流入。V值显示异常的现象是污泥上浮、在沉淀之后的上清液当中出现悬浮微小的絮体、泥水界面不明显、污泥膨胀。某厂的外排污水CODcr出现严重超标，在净化的过程中发现曝气池的进水端石油化工污水含油量为46 mg/L，pH值在5.0以下，在这个环境当中活性污泥当中的有效菌种会出现消亡的情况，使得活性污泥法净化失效，通过二次驯化对水温进行控制，使得含油量保持在每升10 mg以下，pH值在7～8之间，这种环境下的活性污泥的状态达到最佳，如果CODcr的指标仍然超标，则需测量活性污泥及其好氧微生物的含量。

4.1 污泥上浮问题

污泥上浮的情况多发生在夏季，产生这种现象的原因是由于硝化作用使得二次沉淀池当中的污泥被还原成氮气，我们可以减少污泥在二次沉淀池当中的HRT或者减少曝气量的方法来解决。

4.2 上层清液有大量絮体问题

沉淀之后的上层清液当中出现小絮体的原因是污泥解体，曝气过度，负荷降低之后活性污泥的自身氧化过度，可以采取的措施是减少曝气量，增大负荷。

4.3 泥水界面不明显问题

泥水界面不明显的原因是有高浓度的有机废水流入，微生物处于对数增长阶段，污水形成的絮体能力较差，可以采用降低负荷的方式，或者增大活性污泥的回流量，从而提高曝气池当中的MLSS。

4.4 污泥膨胀问题

污泥膨胀的现象是活性污泥的质量变轻、膨胀，其沉降性能较差，在二次沉淀池当中的沉降性能较差，污泥体积指数异常增高，通常情况下城市的污水污泥体积指数为50～150 mL/g，但是如果出现污泥膨胀之后，污泥体积指数可以达到400 mL/g以上。出现这种情况的原因主要有两种，一是因为丝状菌异常增值，使其菌性膨胀，二是因为活性污泥当中有大量的粘性物质堆积，使得非丝状菌性膨胀，需要杀灭丝状菌，在活性污泥当中加投氯、臭氧以及过氧化氢等药剂，为了改善活性污泥的絮凝性，要加入硫酸铝等絮凝剂，还可以加入粘土、消石灰等物质来提高活性污泥的沉降性，对回流污泥量进行增加，当活性污泥回流之前要进行再生性曝气。某污水处理厂的污泥膨胀严重，二次沉降池的沉降性能较差，产生较多出水絮体，通过对污泥进行鉴定，发现诺卡式菌属与微丝菌的优势繁殖使得生物泡沫出现，采取降低污泥浓度的方法为2800 mg/L以内，将两段进水改成一段进水，7 d之后曝气池当中的泡沫有效减少，SVI值也降到了300 mL/g以下。

4.5 活性污泥出现泡沫问题

在活性污泥法操作过程中如果产生泡沫如果进行分类判断，可以通过颜色和粘度来判断其状态。如果产生数量较少的棕黄色泡沫，并且沿着辐射的方向慢慢消散，而且这种泡沫在短时间内很少发生严重聚集、出现浮渣的情况，那么这种情况说明当前的活性污泥处于老化的状态，污泥暗沉不新鲜。如果产生灰黑色易碎的泡沫，在短时间内没有聚集，但是浮渣的堆积较多，这种情况说明活性污泥处于缺氧的状态。如果出现鲜白有光泽的白色泡沫，泡沫粘稠不容易破碎，如果泡沫的粘稠容易破碎，那么堆积性，而且色泽陈旧，这种情况说明活性污泥曝气过度。根据不同颜色能够能够了解活性污泥的状态，这样才能够采取有针对性的措施进行处理，从而规避活性污泥当中出现泡沫的情况。治理活性污泥当中出现泡沫的情况，通常情况下采取的措施是用水喷洒泡沫和浮渣，加入除泡的药剂，从而缓解泡沫堆积的现象。采用洒水措施更加环保，对活性污泥不会造成二次污染，可以将二次沉淀池当中澄清出来的水用来喷洒泡沫，还能够节约用水。