污水處理中的活性污泥應用技術分析

李 好

（深圳市建筑科學研究院股份有限公司，廣東深圳 518000）

隨著工業化的發展和城市化的不斷推進，城市中各種工業廢水、生活污水的量不斷增加，為了保護水環境，這些污水需要經過處理并且達到國家污水排放標準才能夠進行排放?；钚晕勰嗉夹g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物氧化、吸附、分解，將其轉化為二氧化碳和水，從而實現污水的凈化[1]。在污水處理中活性污泥技術具有重要應用。

1 污水處理中活性污泥應用技術原理

活性污泥技術可以凈化污水，使其達到國家排放標準，但其凈化效果達不到飲用水的要求，因此不能夠應用于飲用水的處理。應用活性污泥進行污水處理主要分為兩個步驟：①通過活性污泥來吸附污水中的污染物，然后通過細菌胞外酶的作用將大分子有機物分解成小分子有機物；②在充足氧氣的環境下，微生物會吸附小分子有機物，對其進行氧化分解，同時活性污泥中的微生物群落也會不斷繁殖，提高污水凈化效果[2]。運用活性污泥技術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物，為微生物提供活動所需要的營養。

（2）由于活性污泥技術應用的是好氧細菌分解有機物，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境。

（3）活性污泥需要和污水接觸時才能夠進行污水凈化，因此要確保活性污泥和污水充分接觸。

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

（5）要避免對微生物有毒有害的物質進入到污水處理系統中，防止其對好氧細菌造成影響，進而影響污水處理的效果。

應用活性污泥技術進行水處理具有一定的優勢，主要包括：①在活性污泥處理污水過程中曝氣會產生微氣泡，這些微氣泡在水中會停留比較長的時間，從而提高氧的利用效率，降低能源消耗；②應用該技術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器中。近年來研究人員針對活性污泥技術進行了大量的研究，在反應動力學、生物學以及工藝變形等方面進行了大量的研究，在各種不同工藝流程中進行了應用研究，使其適用性和有效性都得到了提升[3]。當前，活性污泥法在城市污水處理以及工業廢水中都已經獲得了廣泛的應用，已經成為了污水處理中的主體工藝。

2.1 處理有機廢水

活性污泥曝氣降解有機物的過程可以分為兩個階段，分別是吸附階段和穩定階段。在曝氣初期，具有較強表面凝聚活性的微生物和污水充分接觸以后，微生物細胞壁的外圍黏液層能夠將有機物吸附到活性污泥上，這個階段是吸附階段，吸附過程在30min左右，在這段時間內可以將污水中大部分的有機物（以BOD計）去除掉，BOD的去除效率可以達到70%，去除的速度較快?；钚晕勰嘀械奈⑸飻z取營養的第一步就是吸附有機物，吸附過程是一個物理過程，為下步物質的轉化做準備。隨著曝氣的繼續進行，微生物在溶解氧的存在下，將有機物氧化分解成中間產物，其中部分中間產物結合形成細胞物質，而其他的中間產物則被繼續氧化，轉變成無機物。這個過程是將物質從不穩定過渡到穩定的過程，即將高分子有機物將轉變成簡單、穩定、低分子的無機物[4]。

2.2 處理重金屬廢水

在傳統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、化學沉淀法以及膜分離法等物理化學方法來進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。在傳統的技術理念下，由于重金屬廢水中的有機物質比較小，因此認為活性污泥法在重金屬廢水處理中難以得到良好的效果，而且重金屬對于微生物也有一定的毒性，也會影響到活性污泥法處理污水的效果。隨著人們對活性污泥法進行改造，當前已經可以在重金屬廢水處理中應用活性污泥法。在進行重金屬廢水的處理時，通常采用活性污泥中的微生物，如細菌和原生動物以及懸浮物質、膠體物質混合組成吸附分解能力較強的污泥顆粒完成的。活性污泥法處理重金屬廢水的原理比較復雜，主要是通過活性污泥沉淀、吸附以及具有選擇性微生物細胞內積累等方式來去除廢水中的重金屬。活性污泥處理含鉛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，鉛去除率可以達到99%?；钚晕勰鄬u、Zn、Ni等重金屬也具有良好的去除效果。

2.3 處理印染廢水

紡織行業生產過程中會應用到大量的印染廢水，排放的廢水量也非常大，在紡織行業排放的廢水中，含有纖維原料的夾帶物、化學助劑、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，應用活性污泥法來進行印染廢水的處理，不僅可以將印染廢水中的大量有機物去除掉，還能夠實現調節pH、去除色素，能夠保證出水質量，運行成本也比較低?；钚晕勰嗳コ鼴OD的效率可以達到80%~95%，COD的去除效率可以達到40%~60%，脫色能力可以達到30%~50%。

3 活性污泥應用技術在進行污水處理時發生的問題

3.1 污泥上浮

在應用活性污泥技術來處理污水時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重，對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，從而對水質造成影響。出現污泥上浮的問題是管理和技術層面上都存在問題，需要通過加強管理和研究污水處理技術等方式進行解決。對污泥上浮的原因進行分析，主要是以下三方面的因素導致的。

（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，其含水率會上升，從而造成體積膨脹，浮力增加，導致其不僅不沉降，而且會上浮。造成這種現象的主要原因是污泥里的細菌大量繁殖，使污泥變得松散，密度降低，從而導致膨脹現象的出現。

（6）污泥脫氮上浮。在曝氣池中如果進行了長時間的曝氣，或者是大量的曝氣，那么在曝氣池中就會發生硝化作用，從而使混合液中的硝酸鹽含量升高，這種情況下會導致二沉池中溶液出現硝化現象，在開始階段會使污泥具有良好的沉降性能，但是隨著時間的推進，反硝化作用下生成大量的氮氣，使污泥中出現大量的小氣泡，造成其密度降低，出現整塊上浮的情況。

（7）污泥腐化。在曝氣過程中，如果曝氣量比較小，二沉池中會出現污水停留時間較長、排泥不順暢等情況，從而導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，如果存在建筑設計不合理的情況，也可能會導致污泥上浮的情況出現。如設計的回流縫太大，或者是倒流室的面積過小，曝氣區的運動會對沉底區域的液體產生一定的波動，導致在回流縫隙里產生大量的微小氣泡，在這些氣泡的帶動下，污泥也會出現上浮的現象。

3.2 活性污泥不增加或者減少

在應用活性污泥技術處理污水時，可能會出現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；二是水中的有機物含量比較低，不能夠為污泥增長提供必需的養料?；钚晕勰嗖辉鲩L或者是減少等問題都會影響污水的凈化效果，影響污水處理的效率。

3.3 泡沫問題

曝氣池中出現泡沫會對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，進水中含有洗滌劑或者是產生泡沫的物質，當曝氣池中出現泡沫以后，易使污泥解體，導致活性污泥上浮，從而導致污泥含量降低，影響污水處理的效果。此外，如果曝氣池中出現大量的泡沫，會給表面曝氣機械設備造成不利的影響，導致曝氣葉輪的充氧力發生變化，易腐蝕葉片，對曝氣池的日常操作和管理等造成不利的影響。根據泡沫的顏色不同，可以對泡沫產生的原因進行分析和判斷。

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

（2）灰黑色泡沫。出現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。

（3）白色泡沫。出現這種顏色泡沫的主要原因是進水的負荷太高或者是曝氣過度。

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

除了顏色，曝氣池中的泡沫形成還呈現出一定的季節性，這種情況和活性污泥中微絲菌的生理特點有直接關系。微絲菌主要生存在8~20℃，在此溫度下其細胞壁具有疏水性，和長鏈脂肪酸及油脂等疏水性物質有親和性，在負荷低的時候比菌膠團細菌有競爭優勢。

4 提高活性污泥應用技術處理污水質量的措施

4.1 控制污泥膨脹

對活性污泥處理污水時的污泥膨脹問題進行控制，可以采取以下幾方面的措施：

（1）對進水濃度、水處理效果進行結合優化，通過及時改變曝氣量，使有機物和曝氣量的比例范圍處于合理區間。

（2）對排泥量和排泥時間進行嚴格控制，從而防止絲狀細菌污泥膨脹現象的發生。

（3）通過增加曝氣量來提高水中溶解氧的濃度，在進行以工業廢水為主的污水處理過程中，可以適當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菌。

（4）對pH進行合理調節，消除絲狀細菌。

4.2 處理污泥脫氮上浮現象

對污泥脫氮上浮的現象進行控制，可以從預防和控制2方面入手：

（1）預防措施。安裝浮渣設備，防止污泥向外溢流；清理沉淀池的死角；加大池底的坡度，對池底的刮泥設備進行改進，從而使池底不留有污泥；當曝氣池中曝氣過度時，會造成污泥劇烈攪拌，產生大量的小氣泡，聚集到凝聚體上，從而容易造成污泥脫氮上浮，應對這種情況，需要對曝氣量進行有效地控制，將其控制在攪拌所需的合理范圍內，同時，在污水進入曝氣池之前，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，提高氧氣傳質速率；③通過減少二沉淀池進水量、終水回流的方式，稀釋和調節曝氣池中的進水濃度，使其保持在一定范圍內，這樣可以減少污泥量；④對曝氣池進水的pH進行有效控制，在曝氣池入口位置設置堿池、酸池以及pH檢測儀以及自動調節閥等，對進水的pH進行調節。

4.3 解決活性污泥不增長或減少的措施

針對污泥不增長或者是減少的情況，①可以采取增加污泥沉降效率的方式，防止污泥流失；②通過增加進水量，提高污水中有機物、溶解氧的含量，或者是通過投放營養物質來提高活性污泥產量；③根據營養物質的變化來調整曝氣量，在營養物質少時減少曝氣量，而在營養物質多時，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

在進行活性污泥來進行污水處理時，泡沫會對處理效果和速率造成一定的影響，需要及時采取措施進行控制。為了對泡沫進行控制，不僅要改進活性污泥系統設計，還需要加強體系的管理措施，通過分析產生泡沫的原因，采取針對性的措施來進行控制，提高活性污泥系統運行的效率。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。這種方式的優點在于成本低，但是使用自來水會浪費水資源，因此不適合頻繁應用。

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

（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。

造成曝氣池中產生泡沫的因素有很多，在實際工作中要根據實際情況，對曝氣池的環境條件進行針對性的控制，從而達到有效控制泡沫產生的效果。

5 結論

在污水處理中活性污泥法具有比較廣泛的應用，但是在實際使用過程中會出現污泥上浮、產生泡沫以及活性污泥不增長或減少的問題，影響活性污泥法處理污水的效果。因此，需要加強活性污泥技術的研究，針對活性污泥處理污水過程中存在的問題，采取針對性的措施進行改進，從而提高污水的處理效果。