活性污泥產(chǎn)生背景

活性污泥是一種好氧生物處理方法，活性污泥基本概念是1912年英國(guó)的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）發(fā)現(xiàn)的。他們對(duì)污水長(zhǎng)時(shí)間曝氣會(huì)產(chǎn)生污泥，同時(shí)水質(zhì)會(huì)得到明顯的改善。繼而阿爾敦（Arden）和洛開(kāi)脫（Lockgtt）對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了研究。

曝氣試驗(yàn)是在瓶中進(jìn)行的，每天試驗(yàn)結(jié)束時(shí)把瓶子倒空，第二天重新開(kāi)始，他們偶然發(fā)現(xiàn)，由于瓶子清洗不完善，瓶壁附著污泥時(shí)，處理效果反而好。由于認(rèn)識(shí)了瓶壁留下污泥的重要性，他們把它稱為活性污泥。

隨后，他們?cè)诿刻旖Y(jié)束試驗(yàn)前，把曝氣后的污水靜止沉淀，只倒上層凈化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，這樣大大縮短了污水處理的時(shí)間。

1916年，應(yīng)用這個(gè)試驗(yàn)的工藝建成的第一個(gè)活性污泥法污水處理廠。在顯微鏡下觀察這些褐色的絮狀污泥，可以見(jiàn)到大量的細(xì)菌，還有真菌，原生動(dòng)物和后生動(dòng)物，它們組成了一個(gè)特有的生態(tài)系統(tǒng)。正是這些微生物（主要是細(xì)菌）以污水中的有機(jī)物為食料，進(jìn)行代謝和繁殖，才降低了污水中有機(jī)物的含量。

活性污泥中復(fù)雜的微生物與廢水中的有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物形成了復(fù)雜的食物鏈。最先擔(dān)當(dāng)凈化任務(wù)的是異養(yǎng)菌和腐生性真菌，細(xì)菌特別是球狀細(xì)菌起著最關(guān)鍵的作用，優(yōu)良運(yùn)轉(zhuǎn)的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團(tuán)。沉降性好，隨著活性污泥的正常運(yùn)行，細(xì)菌大量繁殖，開(kāi)始生長(zhǎng)原生動(dòng)物，是細(xì)菌一次捕食者?；钚晕勰喑Ｒ?jiàn)的原生動(dòng)物有鞭毛蟲(chóng)、肉毛蟲(chóng)、纖毛蟲(chóng)和吸管蟲(chóng)?；钚晕勰喑墒鞎r(shí)固著型的纖毛蟲(chóng)、種蟲(chóng)占優(yōu)勢(shì)；后生動(dòng)物是細(xì)菌的二次捕食者，如輪蟲(chóng)、線蟲(chóng)等只能在溶解氧充足時(shí)才出現(xiàn)，所以當(dāng)出現(xiàn)后生動(dòng)物時(shí)說(shuō)明處理水質(zhì)好轉(zhuǎn)標(biāo)志。其性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體 （MLSS），污泥沉降比（SV），污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)（SVI），污泥密度指數(shù)（SDI）。

微生物群體主要包括細(xì)菌，原生動(dòng)物和藻類等．其中，細(xì)菌和原生動(dòng)物是主要的二大類．活性污泥的性能指標(biāo)包括：混合液懸浮固體（MLSS），污泥沉降比（SV），污泥指數(shù)[污泥體積指數(shù)（SVI），污泥密度指數(shù)（SDI）。

混合液懸浮固體濃度（mixed liquor suspended solids，MLSS），又稱為混合液污泥濃度，表示在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含的活性污泥固體的總重量，即 MLSS=Ma Me Mi Mii

Ma--具有代謝功能活性的微生物群體；

Me--微生物（主要是細(xì)菌）內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物；

Mi --由原污水挾入的難為細(xì)菌降解的惰性有機(jī)物質(zhì)；

Mii--由污水挾入的無(wú)機(jī)物質(zhì)。

表示單位為mg/L混合液，或g/L混合液，g/m3混合液，kg/m3混合液。

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（mixed liquor volatile suspended solids，MLVSS），表示混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度，即

MLVSS=Ma Me Mi

MLVSS與MLSS的比值以f表示，即

f=MLVSS/MLSS

在一般情況下，f值比較固定，對(duì)生活污水，f值為0.75左右。以生活污水為主體的城市污水也同此值。

以上兩項(xiàng)指標(biāo)都不能精確地表示活性污泥微生物量，而表示的是活性污泥的相對(duì)值。但因?yàn)槠錅y(cè)定簡(jiǎn)便易行，廣泛應(yīng)用于活性污泥處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行。

污泥沉降比（settling velocity，SV），又稱30min沉降率?；旌弦涸诹客矁?nèi)靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率，以%表示。

污泥容積指數(shù)（sludge volume index，SVI），簡(jiǎn)稱污泥指數(shù)，其物理意義是在曝氣池出口處的混合液，在經(jīng)過(guò)30min靜沉后，每g干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，以mL計(jì)。

污泥容積指數(shù)的計(jì)算式為：

SVI= 混合液（1L）30min靜沉形成的活性污泥容積（mL）/混合液（1L）中懸浮固體干重（g）

=(SV（mL/L）)/(MLSS（g/L）)

SVI的表示單位為mL/g，習(xí)慣上只稱數(shù)字，而把單位略去。

能夠影響微生物生理活動(dòng)的因素比較多，其中主要有：營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、溫度、PH值、溶解氧以及有毒物質(zhì)等。

環(huán)境因素

影響活性污泥性能的環(huán)境因素：

溶解氧——溶解氧濃度以不低于2mg/L為宜（2—4mg/L）。水溫——維持在15～25℃，低于5℃微生物生長(zhǎng)緩慢。營(yíng)養(yǎng)料——細(xì)菌的化學(xué)組成實(shí)驗(yàn)式為C5H7O2N，霉菌為C10H17O6原生動(dòng)物為C7H14O3N，所以在培養(yǎng)微生物時(shí)，可按菌體的主要成分比例供給營(yíng)養(yǎng)。微生物賴以生活的主要外界營(yíng)養(yǎng)為碳和氮，此外，還需要微量的鉀，鎂，鐵，維生素等。

碳源--異養(yǎng)菌利用有機(jī)碳源，自養(yǎng)菌利用無(wú)機(jī)碳源。氮源--無(wú)機(jī)氮（NH3及NH4 ）和有機(jī)氮（尿素，氨基酸，蛋白質(zhì)等）。

一般比例關(guān)系：BOD：N：P=100：5：1

好氧生物處理：BOD5=500——1000mg/l

微生物的組成主要有六種：

由外到內(nèi)水解細(xì)菌、發(fā)酵細(xì)菌、氫細(xì)菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸鹽還原菌、厭氧原生動(dòng)物其中產(chǎn)甲烷絲菌是厭氧活性污泥的中心骨架。

活性污泥營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

參與活性污泥處理的微生物，在其生命活動(dòng)過(guò)程中，需要不斷從周圍環(huán)境的污水中吸取其所必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，包括：碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽類以及某些生長(zhǎng)素等。待處理的污水中必須充分含有這些物質(zhì)。

碳是構(gòu)成微生物細(xì)胞的重要物質(zhì)，參與活性污泥處理的微生物對(duì)碳源需求量較大，一般以BOD5計(jì)，不應(yīng)低于100mg/L。生活污水碳源比較充足，對(duì)于一些碳源不足的工業(yè)廢水則應(yīng)補(bǔ)充碳源，如生活污水或是淀粉等。

氮是組成微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的重要元素，氮源可來(lái)自N2、NH3、NO3等無(wú)機(jī)氮化合物，也可以來(lái)自蛋白質(zhì)胨（音dong）以及氨基酸等有機(jī)含氮化合物。生活污水中氮源充足，不需要另行投加；工業(yè)廢水則應(yīng)考慮含氮是否充足，必要時(shí)可投加尿素、硫酸銨等。

磷是合成核蛋白、卵磷脂以及其他磷化合物的重要元素，在微生物的代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起重要作用。輔酶I、輔酶II、磷酸腺苷等都含有磷。微生物主要從無(wú)機(jī)磷化合物中獲取磷。磷源不足將影響酶的活性，從而使微生物的生理功能受到影響。

一般三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（碳源、氮源、磷源）比例關(guān)系為BOD：N：P=100：5：1

硫是合成細(xì)胞蛋白質(zhì)不可缺少的元素，輔酶A也含有硫。

鈉在微生物細(xì)胞中調(diào)節(jié)細(xì)胞和污水之間滲透壓所必需的。

鉀是多種酶的激化劑，具有促進(jìn)蛋白質(zhì)和糖的合成作用，還能控制細(xì)胞質(zhì)的膠態(tài)和細(xì)胞質(zhì)膜的滲透性。

鈣具有降低細(xì)胞質(zhì)的透性，調(diào)節(jié)酸堿度以及中和其他陽(yáng)離子所造成的危害。

鎂在細(xì)胞質(zhì)合成及糖的分解中起著活化作用，參與菌綠素的合成。

鐵是細(xì)胞色素氧化酶和過(guò)氧化氫結(jié)構(gòu)的一部分，在氧的活化過(guò)程中，起著重要的催化作用。

活性污泥溶解氧

參與污水活性污泥處理的是以好氧菌為主體的微生物種群。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，曝氣池中溶解氧濃度以不低于2mg/L為宜（以出口處為準(zhǔn)）。局部區(qū)域有機(jī)污染物濃度高、耗氧速率高，溶解氧濃度不易保持2mg/L，可以有所降低，但不宜低于1mg/L。

活性污泥PH值

微生物的生理活動(dòng)與環(huán)境的酸堿度密切相關(guān)，只有在適宜的酸堿度條件下，微生物才能進(jìn)行正常的生理活動(dòng)。參與污水生物處理的微生物，一般最佳的pH值范圍，介于6.5～8.5之間。

活性污泥水溫

溫度作用非常重要。參與活性污泥處理的微生物，多屬嗜溫菌，其適宜溫度在10～45攝氏度，為安全計(jì)，一般將活性污泥處理的溫度控制在15～35攝氏度，低于5攝氏度微生物生長(zhǎng)緩慢。

活性污泥有毒物質(zhì)

“有毒物質(zhì)”是指對(duì)微生物生理活動(dòng)具有抑制作用的某些無(wú)機(jī)質(zhì)及有機(jī)質(zhì)，主要有重金屬離子（如鋅，銅，鎳，鉛，鉻等）和一些非金屬化合物（如酚，醛，氰化物，硫化物等）。 有毒物質(zhì)對(duì)微生物毒害作用，有一個(gè)量的概念，只有在有毒物質(zhì)在環(huán)境中達(dá)到某一濃度時(shí)，毒害和抑制作用才顯現(xiàn)出來(lái)。污水中的各種有毒物質(zhì)只要低于這一濃度，微生物的生理功能不受影響。有毒物質(zhì)的作用還與pH值、水溫、溶解氧、有無(wú)其他有毒物質(zhì)及微生物的數(shù)量以及是否經(jīng)過(guò)馴化等因素有關(guān)。

廢水的厭氧處理主要用于高濃度有機(jī)廢水的前處理，厭氧活性污泥的性質(zhì)和組成如下：由兼性厭氧菌和專性厭氧菌與廢水中的有機(jī)雜質(zhì)形成的污泥顆粒。呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定的沉降性能；顆粒厭氧活性污泥的直徑在0．5mm以上。

活性污泥曝氣

曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中有機(jī)污染物物質(zhì)充分混合接觸，并進(jìn)而降解吸收并分解的場(chǎng)所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統(tǒng)的作用是向曝氣池供給微生物增長(zhǎng)及分解有機(jī)物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機(jī)物充分接觸。在曝氣池內(nèi)，懸浮的大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆粒這就叫做活性污泥絮體。隨著有機(jī)污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系統(tǒng)之外---污泥池。

活性污泥培養(yǎng)

活性污泥培養(yǎng)初期，每天悶曝22h，靜置2h，排放4L廢水，再加入4L自配水。7天后，污泥顏色呈黑色，沉降性能良好，出水混濁，測(cè)量MLSS、SV的值，反應(yīng)過(guò)程中pH值、COD、NH3-N濃度沒(méi)有較大的變化，說(shuō)明培養(yǎng)出的細(xì)菌量較少。14天后，污泥呈淺黑色，沉淀時(shí)泥水界面由開(kāi)始模糊逐漸變得邊緣清晰，鏡檢時(shí)可以觀察到草履蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)、裂口蟲(chóng)、吸管蟲(chóng)等。隨著生物相逐漸變好，預(yù)示菌種培養(yǎng)出來(lái)了。測(cè)量MLSS、SV的值，COD和NH3-N去除率分別達(dá)到43%和10%，污泥活性還不強(qiáng)，需要繼續(xù)培養(yǎng)。此后，每天運(yùn)行兩周期，每周期曝氣10h，靜置2h。30天后，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液靜置半小時(shí)，上清液清澈透明，泥水界面清晰，污泥呈黃褐色，鏡檢有大量新型菌膠團(tuán)，較為密實(shí)，可以觀察到許多活躍的鐘蟲(chóng)。測(cè)量污泥MLSS、SV的值，COD去除率達(dá)到90%以上，NH3-N去除率在30%以上，污泥活性較強(qiáng),至此認(rèn)為培養(yǎng)階段結(jié)束。

活性污泥馴化

活性污泥培養(yǎng)出來(lái)的活性污泥含有大量異養(yǎng)菌，而硝化菌是自養(yǎng)菌，污泥中含量非常少，需要進(jìn)一步進(jìn)行馴化，使之占優(yōu)。與硝化菌相比，反硝化菌對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，生長(zhǎng)和繁殖快，所以在一般情況下反硝化菌受到廢水物質(zhì)的抑制程度要比硝化菌小。在活性污泥的馴化過(guò)程中，每隔兩天提高一次進(jìn)水COD和NH3-N濃度。污泥馴化初期，COD去除率為85.59%，而NH3-N去除率僅為23.21%。這是因?yàn)楫愷B(yǎng)菌占優(yōu)勢(shì)，生長(zhǎng)速率快，硝化菌世代時(shí)間長(zhǎng)，生長(zhǎng)速率慢，含量較少，與異養(yǎng)菌競(jìng)爭(zhēng)處于不利地位，硝化反應(yīng)速率低。4天后，NH3-N去除率明顯升高，達(dá)到了46.70%，這說(shuō)明系統(tǒng)中的硝化菌逐漸占優(yōu)勢(shì)，但NH3-N處理效果還不很理想，還需要繼續(xù)馴化。使得NH3-N的去除率在90%以上，系統(tǒng)取得了良好的脫氮效果，達(dá)到馴化目的。

活性污泥系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中，污水的水質(zhì)及水量在不斷的變化，環(huán)境條件也在不斷的變化，這就需要按照活性污泥中的微生物的代謝規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使系統(tǒng)處在最佳運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)揮最大的效益，進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。

活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成。污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個(gè)生物反應(yīng)器，通過(guò)曝氣設(shè)備充入空氣，空氣中的氧溶入污水使活性污泥混合液產(chǎn)生好氧代謝反應(yīng)。曝氣設(shè)備不僅傳遞氧氣進(jìn)入混合液，且使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮狀態(tài)。這樣，污水中的有機(jī)物、氧氣同微生物能充分接觸和反應(yīng)。隨后混合液流入沉淀池，混合液中的懸浮固體在沉淀池中沉下來(lái)和水分離。流出沉淀池的就是凈化水。沉淀池中的污泥大部分回流，稱為回流污泥。回流污泥的目的是使曝氣池內(nèi)保持一定的懸浮固體濃度，也就是保持一定的微生物濃度。曝氣池中的生化反應(yīng)引起了微生物的增殖，增殖的微生物通常從沉淀池中排除，以維持活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。這部分污泥叫剩余污泥。剩余污泥中含有大量的微生物，排放環(huán)境前應(yīng)進(jìn)行處理，防止污染環(huán)境。要使活性污泥法形成一個(gè)實(shí)用的處理方法，污泥除了有氧化和分解有機(jī)物的能力外，還要有良好的凝聚和沉淀性能，以使活性污泥能從混合液中分離出來(lái)，得到澄清的出水?；钚晕勰嘀械募?xì)菌是一個(gè)混合群體，常以菌膠團(tuán)的形式存在，游離狀態(tài)的較少。菌膠團(tuán)是由細(xì)菌分泌的多糖類物質(zhì)將細(xì)菌包覆成的粘性團(tuán)塊，使細(xì)菌具有抵御外界不利因素的性能。菌膠團(tuán)是活性污泥絮凝體的主要組成部分。游離狀態(tài)的細(xì)菌不易沉淀，而混合液中的原生動(dòng)物可以捕食這些游離細(xì)菌，這樣沉淀池的出水就會(huì)更清徹，因而原生動(dòng)物有利于出水水質(zhì)的提高。

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

（1）反映污泥性質(zhì)的項(xiàng)目污泥沉降比--以SV<30%為好；污泥體積指數(shù)--SVI=50～150，SVI=100最好，SVI達(dá)到200以上則污泥可能膨脹，

（2）反映污泥營(yíng)養(yǎng)的項(xiàng)目屬于污泥營(yíng)養(yǎng)的測(cè)定項(xiàng)目有：BOD5；出水氨氮(至少1mg/L)；出水磷(至少1mg/L)；二沉池出水DO不低于0.5mg/L。

（3）溶解氧DO溶解氧(不低于l～2mg/L)；二沉池出水DO不低于0.5mg/L。

（4）反映污泥環(huán)境條件水溫、pH值、BOD5、CoDcr、有毒物質(zhì)、CN-、S2-、SS、NO3-、NO2-等。

1．曝氣池有臭味曝氣池供氧不足，DO值（溶解氧）偏低出水氨氮有時(shí)較高加大曝氣

2.污泥發(fā)黑曝氣池DO過(guò)小，有機(jī)物厭氧分解H2S與F作用生成FS加大曝氣量

3.細(xì)小污泥漂浮污泥缺乏營(yíng)養(yǎng)進(jìn)水氨氮過(guò)高，C/N不合適水溫超過(guò)40°投加營(yíng)養(yǎng)按BOD5：N：P=100：5：1測(cè)定進(jìn)水氨氮，稀釋進(jìn)水

4.上清液渾濁出水水質(zhì)差F/M（污泥有機(jī)負(fù)荷）過(guò)高有機(jī)物氧化不徹底污泥濃度不夠減少進(jìn)水量培養(yǎng)成熟的活性污泥（引進(jìn)新活性污泥投入曝氣池）

5.曝氣池表面出現(xiàn)浮渣進(jìn)水洗滌劑含量過(guò)高或絲狀菌過(guò)量生長(zhǎng)清除浮渣增加系統(tǒng)剩余污泥的排放

6.污泥未成熟，絮粒瘦小，出水渾濁，水質(zhì)差污水中營(yíng)養(yǎng)不平衡或不足PH值不適投加營(yíng)養(yǎng)按BOD5：N：P=100：5：1調(diào)整PH值，培養(yǎng)成熟的活性污泥（入曝氣池）

7.表面積累一層解絮污泥污泥解絮，出水水質(zhì)惡化或PH值異常停止進(jìn)水，排泥后投加營(yíng)養(yǎng)引進(jìn)新活性污泥

8.曝氣池泡沫過(guò)多，呈白色進(jìn)水中洗滌劑過(guò)多加消泡劑(機(jī)油或煤油)

9.曝氣池泡沫不易破碎，發(fā)粘進(jìn)水負(fù)荷過(guò)高，有機(jī)物分解不徹底降低負(fù)荷

10.曝氣池泡沫呈茶色或灰色污泥老化，泥齡過(guò)長(zhǎng)，解絮污泥附于泡沫上增加排泥量

11.污泥層（泥面）升高SVI值高，污泥沉降性差泥齡太長(zhǎng)投入混凝劑（PAC）增加排泥量

12.污泥色澤轉(zhuǎn)淡曝氣池供氧過(guò)大，污泥負(fù)荷太低，進(jìn)水營(yíng)養(yǎng)不足，污泥自身氧化分解減少曝氣量加大進(jìn)水量投加營(yíng)養(yǎng)（N，P）按BOD5：N：P=100：5：1

根據(jù)現(xiàn)行的《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》： 1、城市污水處理產(chǎn)生的污泥，應(yīng)采用厭氧、好氧和堆肥等方法進(jìn)行穩(wěn)定化處理。也可采用衛(wèi)生填埋方法予以妥善處置。 2、日處理能力在10萬(wàn)立方米以上的污水二級(jí)處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，宜采取厭氧消化工藝進(jìn)行處理，產(chǎn)生的沼氣應(yīng)綜合利用。日處理能力在10萬(wàn)立方米以下的污水處理設(shè)施產(chǎn)生的污泥，可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用。采用延時(shí)曝氣的氧化溝法，SBR法等技術(shù)的污水處理設(shè)施，污泥需達(dá)到穩(wěn)定化。采用物化一級(jí)強(qiáng)化處理的污水處理設(shè)施，產(chǎn)生的污泥須進(jìn)行妥善的處理和處置。 3、經(jīng)過(guò)處理后的污泥，達(dá)到穩(wěn)定和無(wú)害化要求的，可農(nóng)田利用；不能農(nóng)田利用的污泥，應(yīng)按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行衛(wèi)生填埋處置。