全面解析活性污泥法工艺的原理

北极星环保网讯:一、活性污泥的形态、组成与性能指标

1.活性污泥法工艺

活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成（图2-5-1)。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。

废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。

废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。

2.活性污泥的形态和组成

活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.02~2mm；含水率一般为99.2%~99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.002~1.006g/m3；活性污泥具有较大的比表面积，一般为20~100cm2/mL。

活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%~85%，无机成分仅占15%~25%。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链，其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。

3.活性污泥的性能指标

(1) 污泥浓度指标

混合液悬浮固体浓度（MLSS），也称为“混合液污泥浓度”，表示活性污泥在曝气池混合液中的浓度，其单位为mg/L或kg/m3。混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS),表示有机悬浮固体的浓度，其单位为爪mg/L或kg/m3。在条件一定时，MLVSS/MLSS比值是比较稳定的，城市污水一般在0.75~0.85之间，不同废水的MLVSS/MLSS值有异。

(2) 污泥沉降性能指标

①污泥沉降比(SV）又称30min沉淀率。SV是指从曝气池中取出的混合液在量筒（一般是100mL）中静置30min后，立即测得的污泥沉淀体积与原混合液体积的比值，一般以%表示。SV值能相对地反映出污泥浓度、污泥的凝聚和沉降性能，可用于控制排泥量和及时发现初期的污泥膨胀。一般认为SV值的正常值为20%~30%。由于SV值的测定方法比较简单快捷，故成为评定活性污泥质量的重要指标之一。

②污泥体积指数（SVI）是指曝气池出口处的混合液经30min静置沉淀后，1g干污泥所形成的沉淀污泥体积，其单位mL/g其计算为：

SVI值比SV值更能够准确地评价污泥的凝聚性能及沉降性能。一般来说：若SVI值过低，则表明污泥粒径小、密实、无机成分含量高；若SVI值过高，则表明污泥沉降性能不好，将要发生或已经发生污泥膨胀。

对于城市污水而言，SVI值一般为50~150mL/g；对于工业废水，SVI值在上述范围之外，也属正常。例如，北京高碑店污水厂工业废水的含量超过50%，SVI长年在200~300mL/g之间，也无污泥溢出现象，处理效果良好。另外，对于高浓度活性污泥系统，即使污泥沉降性能较差，由于MLSS其较高，故其SVI值也不会很高。

因此有人建议将活性污泥膨胀定义为：由于某种原因，活性污泥沉降性能恶化，SVI值不断增加，沉淀池的污泥面也不断上升，最终导致污泥流失，使曝气池中的MLSS浓度降低，从而破坏了正常处理工艺操作的污泥，这种现象称为污泥膨胀。

另外，由于SVI值的测量受许多因素（如所用容器的直径、污泥初始浓度及搅拌等）的影响，所以，一般在各个污水厂测得的SVI值之间不具可比性。为此人们对污泥指数的测定提出一些修正，考虑到污泥浓度对SVI值的影响，有人建议采用稀释的污泥体积指数(DSVI)作为标准方法，建议稀释后的污泥浓度采用1.5g/L。而在英国是采用搅拌的污泥体积指数（SSVI），模拟二次沉淀池中污泥的沉淀情况，安装一个慢速搅拌装置于量简（体积为1L，髙度为38.4cm）中，污泥浓度也模拟在二沉池中实际的污泥浓度，取为3.5g/L。

二、活性污泥的微生物及其生态学

活性污泥中的微生物体主要由各种细菌和原生动物组成，同时还存在着真菌和以轮虫为主的后生动物。原生动物以细菌为食物，后生动物以细菌和原生动物为食物。在活性污泥中的有机物、细菌、原生动物和后生动物构成了一个相对稳定的生态系统和食物链。

1.活性污泥的食物链

活性污泥中的微生物可分为几类：形成活性污泥絮体的微生物、腐生生物、捕食者及有害生物。

腐生生物是降解有机物的生物，以细菌为主。显然，这些细菌中包括被看作形成絮体的大多数细菌，也可能包括不絮凝的细菌，但它们被包裹在由第一类细菌形成的絮体颗粒中。腐生生物可分为初级和二级腐生生物，前者用于降解原始基质，而二级腐生生物则以初级腐生生物的代谢产物为食，这充分表明在群落中具有高度的偏利共生性。

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