1、污水好氧活性污泥法的機(jī)理與影響因素分析（環(huán)工學(xué)院環(huán)境科學(xué)29071001班21號鐘家驊）【摘要】 現(xiàn)代生活中大量的污水排放嚴(yán)重威脅到環(huán)境生態(tài)與人們自身的健康，對污水進(jìn)行有效的處理勢在必行。在目前眾多的生物處理方式中，好氧活性污泥法的應(yīng)用最為廣泛。對此我們探討好養(yǎng)活性污泥處理污水的機(jī)理和分析影響生物降解工程運(yùn)作中的影響因素，將對此方法有一個(gè)全面清晰的了解?！娟P(guān)鍵詞】 好氧活性污泥 菌膠團(tuán) 絮凝性 絲狀膨脹目錄引言-1一、 生物降解的一般途徑與代謝過程-11、 有機(jī)污染好氧微生物降解的一般途徑-12、 微生物降解的代謝示意圖-1二好養(yǎng)活性污泥中的微生物群落-21好養(yǎng)活性污泥的組成和性質(zhì)-23活性污

2、泥中的微生物群落-2三、好氧活性污泥的作用機(jī)理-3四、典型的工藝流程-31.推流式活性污泥法：-32.完全混合式活性污泥法=-4五、污泥中微生物的具體作用-5 1.菌膠團(tuán)的作用：-5 2.原生動物和微型后生動物的作用=5六、好氧活性污泥的培養(yǎng)-6七、活性污泥絲狀膨脹-73.控制活性污泥絲狀膨脹的對策-8參考文獻(xiàn)-8引言處理污廢水的方法有很多，包括物理、化學(xué)、生物方面等等，其中生物法以其可再生、利用生命體自身高效的生化作用且處理效果好、避免了直接化學(xué)處理帶來的二次污染等優(yōu)勢被人們廣泛采用。生物處理有植物類、微生物類，在氧化塘里甚至還有一些軟體動物。環(huán)境中眾多微生物有著降解有機(jī)污染物的能力因而在生

3、物處理中有著重要地位。根據(jù)微生物的附著狀態(tài)可分為活性污泥法和生物膜法，直到今天，活性污泥法依舊是最常用的廢水生物處理工藝，其中又以好養(yǎng)活性污泥法應(yīng)用最廣，一下就著重講述好養(yǎng)活性污泥法的處理原理。一、 生物降解的一般途徑與代謝過程！、有機(jī)污染好氧微生物降解的一般途徑二好養(yǎng)活性污泥中的微生物群落1. 好養(yǎng)活性污泥的組成和性質(zhì)（1） 組成部分：是由好氧微生物、兼性厭氧微生物、少量厭氧微生物和污水中的有機(jī)、無機(jī)固體物質(zhì)混凝交織在一起，形成的絮狀體或稱為絨粒（floc）。（2） 性質(zhì)：各種污泥顏色不同，含水率達(dá)99%；相對密度在1.002-1.006，具有沉降性能；有生物活性，能吸附、氧化有機(jī)物；胞外酶

4、在水溶液中將廢水中的大分子有機(jī)物水解為小分子，進(jìn)而吸收到體內(nèi)被氧化分解；能自我繁殖；絨粒大小為0,02，比表面積為20-100平方厘米每毫升；呈弱酸性（pH約為6.7），對進(jìn)水pH有一定緩沖能力。2. 微生物的存在狀態(tài)（1） 在完全混合式曝氣池中，以懸浮狀態(tài)存在，均勻分布。（2） 在推流式曝氣池中，各區(qū)段之間的微生物種群和數(shù)量有差異，隨推流方向微生物種類依次增多。而在每一區(qū)段中的任何一點(diǎn)，微生物群落基本相同。3. 活性污泥中的微生物群落（1） 菌膠團(tuán)：好氧活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心是能起絮凝作用的細(xì)菌形成的細(xì)菌團(tuán)塊，稱菌膠團(tuán)。在其上生長著其他微生物，如酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物和某些

5、微型后生動物（輪蟲及線蟲等）。（2） 微生物體系：、曝氣池內(nèi)的活性污泥是在不同的營養(yǎng)、供氧、溫度及pH等條件下，形成由最適宜增值的絮凝細(xì)菌為中心，與多種多樣的其他微生物集居所形組成的一個(gè)生態(tài)系。 （3） 主體菌種：活性污泥的主體菌種（優(yōu)勢菌）來源于土壤、河水、下水道污水和空氣中的微生物。大多是革蘭氏陰性菌，如動膠菌屬和叢毛單胞菌屬，可占70%。好氧活性污泥的細(xì)菌能迅速穩(wěn)定污（廢）水中的有機(jī)污染物，有良好的自我凝聚能力和沉降性能。其中的微生物種群相對穩(wěn)定，但當(dāng)營養(yǎng)條件（污水種類、化學(xué)組成、濃度）、溫度、供氧、pH等環(huán)境條件改變，會導(dǎo)致主要菌種（優(yōu)勢菌）改變。而生活污水和醫(yī)院廢水里還含有致病微生物

6、。（4） 微生物濃度：常用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重的干固體，即MLSS（混合液懸浮固體，包括無機(jī)的和有機(jī)的固體）表示。或用1L活性污泥混合液中含有多少毫克恒重、干的揮發(fā)性固體，即MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體，即代表有機(jī)固體-微生物）表示。一般城市污水中，MLVSS與MLSS的比值以0.7-0.8為宜。MLSS保持在2000-3000mg/L。工業(yè)廢水中MLSS保持在3000mg/L左右。高濃度工業(yè)廢水生物處理的MLSS保持在3000-5000mg/L。1mL好氧活性污泥中有細(xì)菌一千萬至一億個(gè)。（5） 活性污泥處理法的共同特點(diǎn)：a. 利用含微生物的絮狀污泥（混合液懸浮固體-MLS

7、S）去除進(jìn)水溶解性及顆粒態(tài)有機(jī)物。b. 利用靜置沉淀去除工藝流程中的MLSS，產(chǎn)生含懸浮固體物低的廢水。c. 沉淀下來的污泥作為濃縮污泥由沉淀池重新回流生物反應(yīng)池。d. 利用剩余污泥控制污泥停留時(shí)間，使其達(dá)到所需要的值。三、好氧活性污泥的作用機(jī)理好氧活性污泥的作用類似于混凝劑，它能絮凝有機(jī)物和無機(jī)固體污染物，有“生物絮凝劑”之稱。它能同時(shí)吸收和分解水中溶解性污染物，且能自我繁殖，有生物“活性”，可以持續(xù)利用，而化學(xué)混凝劑只能一次使用，故比化學(xué)混凝劑優(yōu)越。吸附降解的過程分三步：第一步在有氧的條件下，活性污泥絨粒中的絮凝性微生物吸附污（廢）水中的有機(jī)物。第二步是活性污泥絨粒中的水解性細(xì)菌水解大分子

8、有機(jī)物為小分子有機(jī)物，同時(shí)，微生物合成自身細(xì)胞。污（廢）水中溶解性有機(jī)物直接被細(xì)菌吸收，在細(xì)菌體內(nèi)氧化分解，其中間代謝產(chǎn)物被另一群細(xì)菌吸收，進(jìn)而無機(jī)化。第三步是原生動物和微型后生動物吸收或吞食未分解徹底的有機(jī)物及游離細(xì)菌。四、典型的工藝流程1、 推流式活性污泥法：特點(diǎn)：其中活性污泥增長速率、有機(jī)物的濃度、有機(jī)物的降解速率、需氧速度和溶氧濃度從池首到池尾呈現(xiàn)動態(tài)變化。優(yōu)點(diǎn)：BOD5去除率可達(dá)90%，出水水質(zhì)較好；剩余污泥量較少，適于處理凈化程度和穩(wěn)定程度要求較高的污水；對污水的處理比較靈活；缺點(diǎn)：溶解氧的供求矛盾，前段供氧不足而后段供養(yǎng)過剩?；臼疽鈭D如下：2.完全混合式活性污泥法：特點(diǎn)：混合液

9、的組成、F/M值(污泥有機(jī)負(fù)荷)、微生物數(shù)量和組成、有機(jī)物降解速率和耗氧速率等反應(yīng)器參數(shù)表現(xiàn)出均一性。主要優(yōu)點(diǎn)：能承受高濃度廢水。示意圖如下：3、氧化溝式活性污泥法： 這是循環(huán)曝氣池，在構(gòu)造上，形式多樣，運(yùn)行靈活；其水流混合介于完全混合與推流之間。 優(yōu)點(diǎn)：去除有機(jī)物的效率高，BOD5的去除率可達(dá)95%以上。 示意圖如下：五、污泥中微生物的具體作用1、菌膠團(tuán)的作用： 微生物學(xué)領(lǐng)域里習(xí)慣將動膠菌屬形成的細(xì)菌團(tuán)塊稱為菌膠團(tuán)。廣義的菌膠團(tuán)指所有具有莢膜或黏液或明膠質(zhì)的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集成的細(xì)菌團(tuán)塊。菌膠團(tuán)是活性污泥的結(jié)構(gòu)和功能的中心，其作用表現(xiàn)在：（1） 有很強(qiáng)的生物絮凝、吸附能力和氧化分解有機(jī)物

10、的能力。一旦菌膠團(tuán)被破壞，則活性污泥的處理功能基本喪失。（2） 菌膠團(tuán)對有機(jī)物的吸附和分解，為原生動物和微型后生動物提供了良好的生存環(huán)境。例如去除毒物，減少了氧的消耗量，使水中溶解氧含量升高，還提供了食料。（3） 為原生動物、微型后生動物提供附著棲息的場所。（4） 具有指示作用，可通過其生長現(xiàn)象衡量處理的性能。如新生的菌膠團(tuán)顏色淺、無色透明、結(jié)構(gòu)緊密，則說明菌膠團(tuán)生命力旺盛，吸附和氧化能力強(qiáng)，即再生能力強(qiáng)。2、原生動物和微型后生動物的作用： （1）指示作用：高等生物對環(huán)境的適應(yīng)性相對較弱，原生動物和微型后生動物對污染環(huán)境的適應(yīng)能力遠(yuǎn)低于細(xì)菌，所以在污染嚴(yán)重的地方原生動物和微型后生動物很少，隨著

11、水體凈化，相應(yīng)的出現(xiàn)某些較高級的微生物，先后次序是：細(xì)菌-植物性鞭毛蟲-肉足類（變形蟲）-動物性鞭毛蟲-游泳型纖毛蟲、吸管蟲-固著型纖毛蟲-輪蟲。因此具有指示作用。表現(xiàn)在以下三方面： a.可根據(jù)上述原生動物和微型后生動物的演替次序，根據(jù)它們的活動規(guī)律判斷水質(zhì)和污（廢）水處理程度，還可判斷活性污泥培養(yǎng)的成熟程度。 b.根據(jù)原生動物種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好與壞。 c.根據(jù)原生動物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)及其變化過程判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題。 根據(jù)原生動物消長的規(guī)律性初步判斷污水凈化程度，或根據(jù)原生動物的個(gè)體形態(tài)、生長狀況的變化預(yù)報(bào)進(jìn)水水質(zhì)和運(yùn)行條件是否正常。一旦發(fā)現(xiàn)原生動物形態(tài)、生長

12、狀況異常，要及時(shí)分析是哪方面的問題，及時(shí)解決。（2）凈化作用 腐生性營養(yǎng)的鞭毛蟲通過滲透作用吸收污水中的溶解性有機(jī)物。大多數(shù)原生動物是動物性營養(yǎng)，他們吞食有機(jī)顆粒和游離細(xì)菌及其他微小生物，對凈化水質(zhì)起積極作用。另外有試驗(yàn)證明原生動物能攝取溶解性有機(jī)物，對水質(zhì)起到進(jìn)化作用。（3）促進(jìn)絮凝作用和沉淀作用 原生動物能促使細(xì)菌發(fā)生絮凝作用。固著型纖毛蟲本身有沉降性能，加上和細(xì)菌形成絮體，更有利于二沉池的泥水分離作用。六、好氧活性污泥的培養(yǎng)1、 活性污泥運(yùn)行的影響因素及控制（1） 溶解氧：（OD）供氧不足時(shí)，溶解氧濃度過低、微生物代謝受阻、易于滋生絲狀菌、產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象、凈化功能下降。 若溶解氧濃度過

13、高，則氧的利用效率降低，且增加動力費(fèi)用?？刂拼胧涸谄貧獬爻隹谔幍幕旌弦褐械娜芙庋醣３衷?mg/L左右。（2） 水溫：最適宜溫度在15-30度，最低溫度在10度。（3） 營養(yǎng)物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)的比例和濃度都要調(diào)節(jié)到一定的范圍內(nèi)，適宜菌膠團(tuán)的生長。有機(jī)負(fù)荷率（BOD5污泥負(fù)荷）F/M：表示曝氣池內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)承受的有機(jī)基質(zhì)的量。kg/(kgMLSS·d)。/(kgMLSS*d)。（4） pH：最適pH介于之間。低于：原生動物消失，絲狀菌占優(yōu)勢；高于，微生物的代謝受抑制。2.培養(yǎng)方式： 有間歇式曝氣培養(yǎng)和連續(xù)曝氣培養(yǎng)。 （1） 間歇式曝氣培養(yǎng)： a.菌種來源：來源復(fù)雜，有取

14、自相同或不同水質(zhì)污水處理廠的污泥；有取自本廠集水池或沉淀池的下腳污泥；或本廠污水長期流經(jīng)河流的河流淤泥經(jīng)擴(kuò)大培養(yǎng)后利用。 b.馴化：凡是采用處理水質(zhì)不同的污水處理廠的的活性污泥都要經(jīng)過馴化后才能使用。用間歇式曝氣培養(yǎng)法馴化，逐步提高污水濃度，培養(yǎng)后期使其具有較好的沉降性能。c.培養(yǎng)：用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法繼續(xù)培養(yǎng)馴化好的活性污泥，使活性污泥全面形成大顆粒絮團(tuán)，具有良好沉降性能。曝氣池混合液在1L量筒中30min的體積沉降比（SV30）達(dá)50%以上，污泥體積指數(shù)（SVI）在100mL/g左右；鏡檢看到菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，游離細(xì)菌少；原生動物大量出現(xiàn)，以鐘蟲等固著型纖毛蟲為主，相繼出現(xiàn)輪蟲等；曝氣池內(nèi)活性污

15、泥的MLSS達(dá)到2000mg/L左右，進(jìn)水流量達(dá)到設(shè)計(jì)量時(shí)，出水CODcr和BOD5明顯減少，此時(shí)活性污泥進(jìn)入成熟期，可以正式運(yùn)行。若是工業(yè)廢水，進(jìn)水BOD5在200-300mg/L時(shí)，MLSS維持在3000mg/L左右，溶解氧維持在2-3mg/L為宜。（2）連續(xù)曝氣培養(yǎng)：凡取現(xiàn)成的與本廠相同水質(zhì)處理廠的活性污泥作菌種時(shí)，都可用連續(xù)曝氣培養(yǎng)法培養(yǎng)活性污泥。接種量按曝氣池體積的5%-10&投入，啟動的最初幾天可先悶曝，溶解氧維持在1mg/L左右，然后以小流量進(jìn)水，每調(diào)整一個(gè)流量梯度要維持約一周的運(yùn)行時(shí)間。隨著進(jìn)水流量的逐漸增大，溶解氧的濃度逐漸提高。工業(yè)廢水標(biāo)準(zhǔn)如上，生活污水的進(jìn)水BOD

16、5維持在150-250mg/L，曝氣池內(nèi)MLSS維持在2000mg/L左右，溶解氧維持在1-2mg/L為宜。七、活性污泥絲狀膨脹正常條件下，活性污泥絮凝性好，沉降性能強(qiáng)。曝氣池中混合液懸浮固體（MLSS）的SV30為70%-80%，SVI一般在50-150Ml/g，以100mL/g左右最好。SVI在200mL/g以上就標(biāo)志著活性污泥發(fā)生膨脹。由絲狀細(xì)菌或非絲狀細(xì)菌引起的污泥膨脹，其膨脹污泥的SV30都在95%以上，甚至達(dá)到100%，完全沉不下來。二沉池中泥水分離困難，池面出水漂泥嚴(yán)重，漂浮污泥厚度可達(dá)20cm并溢出池外。出水水質(zhì)極差，嚴(yán)重污染水質(zhì)。1、 活性污泥絲狀膨脹的成因。主導(dǎo)因素是絲狀微

17、生物的過度生長，促進(jìn)其生長的環(huán)境因素有：a. 溫度：菌膠團(tuán)細(xì)菌如動膠菌屬最適宜溫度為28-30度，與絲狀細(xì)菌最適溫度的差別不大，但菌膠團(tuán)細(xì)菌為嚴(yán)格好氧菌，浮游球衣菌為好氧菌和微量好氧菌，由于溫度影響氧的溶解度，因此在低溶解氧條件下，浮游球衣菌的競爭氧的能力遠(yuǎn)強(qiáng)于菌膠團(tuán)細(xì)菌而優(yōu)勢生長。b. 溶解氧（DO）溫度在25-30度的條件下，有機(jī)廢水中溶解氧匱乏，絲狀細(xì)菌優(yōu)勢生長，很容易引起污泥絲狀膨脹。c. 可溶性有機(jī)物及其種類：幾乎所有絲狀細(xì)菌都能吸收可溶性有機(jī)物，尤其是低分子的糖類和有機(jī)酸。在污泥處理的運(yùn)行過程中，有機(jī)物因缺氧不能降解徹底，積累大量有機(jī)酸，為絲狀細(xì)菌創(chuàng)造營養(yǎng)條件。d. 有機(jī)物濃度（有

18、機(jī)負(fù)荷）：BOD5在200-300mg/L，往往會導(dǎo)致浮游球衣菌的數(shù)量比例增大，當(dāng)其數(shù)量超過60%以上，則占優(yōu)勢而引起污泥膨脹。碳氮比不夠高也限制了動膠菌屬的絮狀生長。e. 此外pH的變化也可能引起污泥膨脹。 2、污泥絲狀膨脹機(jī)理：絲狀細(xì)菌的比表面積更大，與環(huán)境的接觸面積更打，則對有限制性的營養(yǎng)和環(huán)境條件的爭奪中占優(yōu)勢。表現(xiàn)在：a 對溶解氧的競爭：充氧效率與好氧微生物的生長量成正相關(guān)性。如果曝氣池溶解氧長期維持在較低水平，則明顯有利于絲狀細(xì)菌的生長。b 對可溶性有機(jī)物的競爭：低分子糖類和有機(jī)酸有利于絲狀細(xì)菌生長，容易發(fā)生活性污泥絲狀膨脹。c 對氮、磷的競爭：DOD5、N、P的理想比例為100:5:1。如果氮磷比小于理想值，在低氮和低磷情況下，絲狀細(xì)菌具有較大比表面積，有利于它與菌膠團(tuán)細(xì)菌爭奪氮和磷而優(yōu)勢生長。d 有機(jī)物沖擊負(fù)荷影響：指流入污水的有機(jī)物濃度、組成及流量發(fā)生急劇變