活性污泥法處理城市污水研究進展

基金項目： 四川省科技廳項目（項目編號：2021YFG0281）；內江師范學院科技處項目（項目編號：2020ZD09、X20B0014）。

收稿日期： 2023-02-04

作者簡介： 央初卓瑪（2002-），女，藏族，四川省涼山州人，研究方向：環境科學。

通信作者： 許定達（1986-），男，講師，博士，研究方向：石油頁巖氣開發。

摘""""" 要：污水處理是防治水污染的重要方法，現今中國城市污水處理主要是以生物處理法為主。活性污泥法處理污水是城市污水處理中使用最普遍的一種生物方法。針對城市污水水質變化大、所含污染物種類復雜等特點，分析活性污泥法運行的影響因素，闡述并總結活性污泥法通過好氧微生物的吸附、凝聚、沉淀和分解污水中的有機物質、膠體及溶解性物質的研究進程，同時提出有關活性污泥法處理城市污水的研究建議及展望。

關" 鍵" 詞：活性污泥法；城市污水；微生物；污水處理

中圖分類號：X703.1""""""" 文獻標識碼： A""""" 文章編號： 1004-0935（2024）02-0269-03

隨著城市工業的迅速發展、人們生活水平的不斷上升，排放的污水量逐年增加，水環境質量漸漸下降，水質變化快，污染物組成復雜，水體的自然凈化作用及環境容量已無法滿足污水凈化的要"" 求[1-3]。環境條件的惡化也促使人們的生態環境保護意識逐漸提高，迫切希望處理污染，改善環境。因此，一系列的污染物處理技術進入社會，活性污泥法是一種在城市污水處理領域使用較普遍的處理方法，該方法能夠從廢水中去除溶解性、膠體類能生物降解的有機物質和部分能被活性污泥吸附的物 質[4-7]。城市污水和部分工業廢水的各種成分都能為活性污泥提供需要的環境條件（有氧環境和無氧環境），使活性污泥在此生態系統中能充分發揮作用。

1" 城市處理污水發展現狀

我國污水處理有著諸多不利因素，再加之我國污水處理起步較晚，以至于我國城市污水處理發展形勢嚴峻。城市污水處理，以轉變污水的性質為主要目的，處理后能使其對區域環境無污染[8]。20世紀以來， 我國城市污水處理有了很大發展，據統計，在2005年，全國各城市就建有污水處理廠上百座， 污水處理能力較前幾年都有所上漲。但絕大多數城市的污水處理設施尚未完備甚至部分城市沒有污水處理廠。據相關文獻，當時全國約有297個城市沒有污水處理廠，許多村鎮沒有污水處理設施。

改革開放以來，國家明確了城市污水處理行業的規范指導政策及地方政府各部門的改革方案。如福建、海南等省出臺的實施細則和指導意見，北京、河北、深圳等出臺的關于促進城市污水處理行業發展的意見和規定[9]。相關政策體系的發展，有力地推動了城市污水處理產業的發展。2008年10月止，我國市、縣和部分重點鎮建成1 000多座污水處理廠，城鎮污水凈化效果逐漸上升。2020年，共建成污水處理廠2 816座，2016年至2020年分別比上年增長95、170、112、150、147座，年均增長率約為6.14%[10]。

2" 活性污泥法處理污水概述

2.1" 活性污泥法處理污水由來

活性污泥法是處理工業污水最為廣泛的方法，其能夠從污水中去除溶解性物質和膠體類等有機物質以及懸浮物和其他一些無機鹽。

1914年，由Arden和Lockett開發了活性污泥法處理污水，并在英國曼徹斯特建立了試驗設施。1916年，首個活性污泥法污水處理廠建成。1921年，上海建成了第一座活性污泥法污水處理廠，即現在的上海北區污水處理廠，1926年又相繼建成了上海東區和西區活性污泥法污水處理廠。此后，活性污泥法處理污水開始廣泛應用于各企業[11]。

2.2" 活性污泥法處理污水原理

活性污泥法是一種通過活性污泥中的好氧菌等微生物與污水中有機或無機固體物質混凝交織形成的絮狀體，吸附分解水中有機物，然后把污水中的有機物轉變為無污染的二氧化碳和水的處理"""" 方法[12]。

活性污泥法處理污水主要有2種過程，即物理化學過程、生物化學過程。2種過程同時進行，缺一不可。第一種過程，是利用活性污泥對有機物進行吸附，使污水得到凈化。第二種過程，即在氧氣充足的條件下，好氧菌通過自身作用將污水中的膠體有機物分解為溶解有機物，并連帶污水中原有的溶解有機物，一起進入細胞的細胞膜深入其細胞內部，細菌會通過自身的生理活動分解形成新的細胞，最終使有機物成為潔凈的二氧化碳和水。活性污泥結束吸附以后就會失去活性，有機物被氧化分解之后，其又將重新體現活性，恢復自身作用能力。

2.3" 活性污泥法處理污水影響因素

活性污泥中不同類型的微生物同污水中的有機營養物質組成了復雜的食物鏈。起主要凈化作用的是異養菌和腐生性真菌，穩定運行的活性污泥一般是主體為絲狀菌、球狀菌結合的菌膠團。污泥穩定運行過程，細菌會增殖，擴大數量，逐漸產生原生、后生動物等。因此，活性污泥的效果與微生物的生理狀態有關，而其所受的影響因素主要有溫度、pH值、含氧量、營養物質、有毒物質等，如表1所示。

2.4" 活性污泥法處理污水研究進程

活性污泥法是現今城市污水處理去除污物效率最佳的方法之一，目前國內外大部分的城市污水處理和部分工業廢水處理都采用活性污泥法。該方法有很強的凈水能力，適合各規模污水處理廠，其靠微生物處理，運行費用較低，且能實現生物脫氮除磷[13]。這使得活性污泥法應用較廣泛。

劉流[14]等概述了活性污泥法污水處理工藝，活性污泥法是利用懸浮在水中的活性污泥為基礎，給微生物提供良好的生長條件，讓其充分接觸污水，清潔污水。將待處理的污水和回流污泥一起送入曝氣池，成為混合物，然后往曝氣池注入壓縮空氣，污泥中的好氧微生物會降解污水中的有機物，最后混合物進入二次沉淀池繼續運行凈化。

劉星龍[15]等對活性污泥法處理污水的過程進行了總結，得出該方法為二級生化法，以3種沉淀池為基本結構進行操作處理。曝氣沉淀池主要去除其中的有機物質，一次沉淀池分離可沉淀的無機物質和部分有機物質，污水與活性污泥混合后，部分有機物會被微生物氧化分解，使其一部分變成二氧化碳和水，另一部分轉化為用于形成新的活性污泥的微生物。二次沉淀池分離被排出的混合液，分離得到的水經處理達標后，就可排入河流。

俞晟[16]等針對活性污泥法處理污水研究得到，活性污泥法處理污水的操作中，污水處理廠的設計、操作負荷的選擇直接關系到曝氣量、流出水水質的好壞；泥齡能反映活性污泥系統中微生物的生長狀態、生長條件等一系列特征，并將影響活性污泥系統的運行狀況。

吳世磊[17]等針對污泥中菌群進行研究得出，活性污泥法處理污水中，去除水中污物的關鍵是正確選擇菌群。活性污泥中有各種類型的微生物，其中細菌主要是改善污水，也和真菌相同是第一分解者。菌群的正常生長需要有效的外界生存環境，需要給予有利營養條件，使其能正常生長繁殖。

孟德偉[18]等研究得到，活性污泥在曝氣池內對底物進行氧化分解的同時，其量因合成而增加。污廢水的水質與水量不斷變化，這就要求控制活性污泥中的各種微生物的生理狀態、代謝情況。活性污泥中大部分微生物為好氧性生物，所以供氧是一個十分重要的控制條件。但是除了控制溶解氧，還需調控其他條件，且不同的工藝類型所控制的條件" 不同。

俞勇[19]等采用混凝劑硫酸鋁和氧化鐵，研究了混凝劑活性污泥對污水長期除磷的作用。研究表明，硫酸鋁的穩定投藥量為80 mol·L-1，與污泥中的微生物沒有協同作用；氯化鐵的穩定投藥量為""""""" 50 mol·L-1，與污泥中的微生物協同工作。氯化鐵在活性污泥反應器中具有比硫酸鋁更高的除磷效果。加入硫酸鋁和氯化鐵混凝劑活性污泥法處理污水，可在不會明顯影響生物除氮效果的情況下進一步提高污水中有機物的去除效果。

潘明秋[20]研究加入磁粉后的活性污泥對污水處理產生的影響。在控制其他條件相同的情況下，加入磁粉會直接影響污水中磁性活性污泥的去除效率，從而影響其中微生物對有機雜質的處理能力。磁粉加入量過高，不僅增加了污水的處理成本，還會降低處理效果，微生物的活性受抑制，致使處理后水質無法達標。磁粉加入量過少，同樣會影響其中的微生物，使污水處理達不到最佳效果。對于磁性活性污泥處理污水來說，磁粉的加入量十分關鍵。

活性污泥法處理污水是利用污泥中微生物將污水中的有機污染物吸附，運用自身代謝反應進行轉化利用，凈化水質的過程[21]。實質上就是自然界水體自凈的人工補強模擬過程。吸附階段、氧化階段、絮凝階段這3個階段是活性污泥法處理污水主要經歷的階段。活性污泥法處理污水成效好且能避免二次污染。

3" 結論及展望

活性污泥法是現今城市污水處理中的一種生物處理法，被廣泛應用于城市工業廢水和居民生活污水等的處理。雖然該方法因運行成本低、程序簡單、能避免二次污染等優勢被各污水處理企業所選用，但是其在污水處理實際運行中仍存在許多問題。剩余污泥量大、操作設施惡臭、氮去除效果低等狀況已成為該領域的研究難題，現今，水質的控制指標越來越高，需要研究者從單工藝研究轉入多工藝聯用研究，突破活性污泥法在實際運行中的問題。

近年來，我國城市污水的處理開始轉向全過程控制，已經從分散處理轉為城市污水集中處理。隨著我國對水環境生態保護的重視，污水處理、污水回用工藝的研究逐漸成為社會關注熱點。SBR法、A2/O法、CASS工藝、UCT工藝等處理污水的相關方法不斷發展，如何優化活性污泥法處理污水值得深究，活性污泥法處理城市污水的研究大有前景，應積極響應節約資源、保護環境的號召，研究活性污泥法處理城市污水新型工藝，進一步提高當前污水處理技術。

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Research Progress in Treatment of Municipal Sewage by Activated Sludge

YANG Chuzhuoma， CAI Lu， TANG Yu， YANG Xiaoyu， XV Ding-da*

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Neijiang Normal University， Neijiang Sichuan 641100， China）

Abstract：" Sewage treatment is an important method to prevent water pollution. Nowadays， urban sewage treatment is mainly based on biological treatment method. Activated sludge treatment is one of the most common biological methods used in municipal sewage treatment. In view of the characteristics of large changes in the water quality of urban sewage and complex types of pollutants， the factors affecting the operation of activated sludge method were analyzed， and the research process of adsorption， condensation， precipitation and decomposition of organic， colloidal and dissolved substances in sewage by activated sludge method was expounded and summarized. At the same time， the research suggestions and prospects of the treatment of urban sewage by activated sludge method were put forward.

Key words：" Activated sludge process; Urban sewage; Microorganism; Sewage disposal