技術 | 活性污泥處理新工藝

廢水生物處理方式是以微生物作用為主題的新治理工藝，活性污泥法非常有代表性。本文從活性污泥處理工藝的特點、原理、優缺點以及多種不同活性污泥處理技術運用方式來進行全方位介紹。

廢水生物處理藉助環境工程和化學工程的手段和方法，以微生物作用為主體開發出了種種用於控制和治理水污染治理的新方法。代表：活性污泥法、生物膜法、厭氧處理法、生物脫氮、除磷等工藝技術。

所謂「好氧」：是指這類生物必須在有分子態氧氣(O2)的存在下，才能進行正常的生理生化反應。

所謂「厭氧」：是能在無分子態氧存在的條件下，能進行正常的生理生化反應的生物。

有機污染物好氧微生物處理的一般途徑

廢水好氧生物處理過程中有機物的代謝及微生物的合成，可用下列基本圖式來表示：

1914年在英國建成第一座活性污泥污水處理試驗廠是目前城市污水處理的主要方法。

一、基礎介紹

1.活性污泥法的特點

曝氣池中污泥濃度一般控制在2—3g/L，廢水濃度高時採用較高數值；

廢水在曝氣池中的停留時間(HRT)常採用4—8h，視廢水中有機物濃度而定；

迴流污泥量約為進水流量的25%—50%左右；

BOD和懸浮物去除率都很高，達到90%—95%左右。

2.作用原理

普通活性污泥法是依據廢水的自凈作用原理髮展而來的。

3.不足之處

對水質變化的適應能力不強；

所供的氧不能充分利用，因為在曝氣池前端廢水水質濃度高、污泥負荷高、需氧量大，而後端則相反，但空氣往往沿池長均勻分布，這就造成前端供氧量不足、後端供氧量過剩的情況。

因此，在處理同樣水量時，同其他類型的活性污泥法相比，曝氣池相對龐大、佔地多、能耗費用高。

二、階段曝氣活性污泥法

階段曝氣法也稱為多點進水活性污泥法，它是普通活性污泥法的一個簡單的改進，可克服普通活性污泥法供氧同需氧不平衡的矛盾。

曝氣池容積同普通活性污泥法比較可以縮小30%左右，但其出水差於普通活性污泥法。

三、漸減曝氣法

克服普通活性污泥法曝氣池中供氧、需氧不平衡另一個改進方法是將曝氣池的供氧沿活性污泥推進方向逐漸減少，這即為漸減曝氣法。

該工藝曝氣池中有機物濃度隨著向前推進不斷降低、污泥需氧量也不斷下降、曝氣量相應減少。

四、吸附再生活性污泥法

吸附再生活性污泥法系根據廢水凈化的機理，污泥對有機污染物的初期高速吸附作用，將普通活性污泥法作相應改進發展而來。

特點

迴流污泥量比普通活性污泥法多，迴流比一般在50%—100%左右；

吸附池和再生池的總容積比普通活性污泥法曝氣池小得多，空氣用量並不增加，因此減少了佔地和降低了造價；

具有較強的調節平衡能力，以適應進水負荷的變化。

缺點是去除率較普通活性污泥法低，尤其是對溶解性有機物較多的工業廢水，處理效果不理想。

五、完全混合活性污泥法

完全混合活性污泥法的流程和普通活性污泥法相同，但廢水和迴流污泥進入曝氣池時，立即與池內原先存在的混合液充分混合。

(1)採用擴散空氣曝氣器的完全混合活性污泥法工藝流程；

(2)採用機械曝氣的完全混合活性污泥工藝流程；

(3)合建式圓形曝氣沉澱池。

1.優點

微生物的代謝速率甚高；

廢水水力停留時間往往較短，系統的負荷較高；

構築物的佔地較省。

2.缺點

導致出水水質較差；

較易發生絲狀菌過量生長的污泥膨脹等運行間題。

六、序批式活性污泥法

序批式活性污泥法(SequencingBatchReactor，簡稱SBR)是國內外近年來新開發的一種活性污泥法，其工藝特點是將曝氣池和沉澱池合而為一，生化反應雖分批進行，基本工作周期可由進水、反應、沉澱、排水和閑置五個階段組成。

1.SBR特點

構造簡單、節省投資：省去了二沉池、迴流裝置和調節池等設施，因此基建投資較低。

控制靈活，可滿足各種處理要求：一個周期中各個階段的運行時間、總停留時間、供氣量等都可按照進水水質和出水要求而加以調節。

活性污泥性狀好、污泥產率低：污泥結構緊密，沉降性能良好。此外在沉降期幾乎是在靜止狀態下沉澱，因此污泥沉降時間短、效率高。

SBR的運行周期中有一閑量期、污泥處於內源呼吸階段，因此污泥產率比較低。

2.CAST工藝

CAST系統的反應池構造：l.選擇器；2.厭氧區；3.主反應區

作為SBR工藝的一種變型，在CAST系統中污水按一定的周期和階段得到處理。每一循環由下列階段組成並不斷重複：充水/曝氣、充水/沉澱、撇水、閑置。

特點

工藝簡單，佔地面積小，投資較低，沒有二沉池，一般情況下不設調節池及初沉池；

曝氣階段生化反應推動力大：這有利於減少曝氣池容積，降低工程投資；

沉澱效果好，可有效防止污泥絲狀膨脹；

運行靈活，抗衝擊能力強，當進行脫氮除磷時，可通過間斷曝氣控制反應池的溶解水平，提高脫氮除磷的效果；

CAST工藝可應用於大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用範圍更廣泛；

運行穩定性好、基質去除率較高；

剩餘污泥量小，性質穩定。

七、生物吸附氧化法(AB法)

特點

(1)AB法屬於兩段活性污泥法範疇，但通常不設初沉池，以便充分利用活性污泥的吸附作用；

(2)A級和B級的污泥迴流是截然分開的，因而在兩級中具有組成和功能均不相同的微生物種群；

(3)A級以極高負荷運行，其污泥負荷率從大於2.0kgBOD/(kgMLSS˙d)，水力停留時間為0.5h左右，對不同進水水質，A級可選擇以好氧或缺氧方式運行；

(4)B級則以低負荷運行，其污泥負荷率從小於0.3kgBOD/(kgMLSS˙d)。

八、延時曝氣法

延時曝氣，又稱完全氧化活性污泥法，為長時間曝氣的活性污泥法。採用低負荷方式運行，去除率高，污泥量少。

九、氧化溝

連續環式反應池通常簡稱為氧化溝，是活性污泥法的一種改型，屬延時曝氣的一種特殊形式。

特點

運行負荷低，處理深度大；

由於曝氣裝置只設置在氧化溝的局部區段，離曝氣機不同距離處形成好氧、缺氧以及厭氧區段，故可具有反硝化脫氮的功能；

污泥沉降性能好，無臭味；

耐衝擊負荷，適應性大；

污泥產量較少；

動力消耗較低，在採用轉刷曝氣時，雜訊亦極小。

十、活性污泥法的其他幾種運行方式

1.射流曝氣工藝

利用射流曝氣器充氧的活性污泥法，稱為射流曝氣活性污泥法。

根據空氣補給的方式，又分為供氣式射流曝氣(由鼓風機提供壓力氣源)和自吸式射流曝氣(利用射流器直接抽吸外界空氣)。

前者效率較高，可達1.6—2.2kgO2/kWh(鼓風機3mm穿孔管中層曝氣時，動力效率一般在1.0kgO2/kWh左右)，但鼓風機會產生一定的雜訊污染；後者動力效率較低，但也已達到1.1——2.0kgO2/kWh，同時可免去鼓風機的設置，徹底消除雜訊的二次污染。

2.純氧曝氣工藝

其特點是以純氧代替空氣曝氣，曝氣池密閉，以提高供氧效率和有機物降解效率。

(1)優點

溶解氧飽和值較高，氧傳遞速率快，生物處理的速度得以提高，因此曝氣時間短，僅為1.5—3.0h，污泥濃度約4000—8000mgMLSS/L，處理效果好。

(2)缺點

純氧製備過程較複雜，易出故障，運行管理較麻煩；曝氣池密封，又對結構的要求提高；

進水中混有的易揮發性的碳氫化合物容易在密閉的曝氣池中積累，因此容易引起爆炸故曝氣池必須考慮防爆措施；

生成的CO2也使氣體中CO2分壓上升，溶解於液體，並導致pH值下降，妨礙生物處理的正常運行，會影響處理效率。

在有現成純氧供應的工業區內及場地異常緊張的情況下使用該法是合適的。

3.投料式活性污泥法

活性污泥法的各種工藝在運行過程中，最關鍵之處在於維持活性污泥的活性和凝聚性(沉澱性能)。

而活性污泥的凝聚性能極易受進水水質和外界因素的影響，從而導致二沉池出水飄泥等異常現象。

此時，在曝氣池中投加粉末活性炭、混凝劑或其池化學藥劑，往往會取得很好的效果，這就是所謂的「投料式」活性污泥法。其中以投加粉末活性炭為多，又稱PACT法(粉末活性污泥法)。