美麗鄉(xiāng)村一體化污水處理裝置
活性污泥法工藝是一種應(yīng)用廣泛的廢水好氧生化處理技術(shù)，其主要由曝氣池、二次沉淀池、曝氣系統(tǒng)以及污泥回流系統(tǒng)等組成（圖2-5-1)。廢水經(jīng)初次沉淀池后與二次沉淀池底部回流的活性污泥同時(shí)進(jìn)入曝氣池，通過曝氣，活性污泥呈懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸。
廢水中的懸浮固體和膠狀物質(zhì)被活性污泥吸附，而廢水中的可溶性有機(jī)物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的營(yíng)養(yǎng)，代謝轉(zhuǎn)化為生物細(xì)胞，并氧化成為終產(chǎn)物(主要是CO2)。非溶解性有機(jī)物需先轉(zhuǎn)化成溶解性有機(jī)物，而后才被代謝和利用。
廢水由此得到凈化。凈化后廢水與活性污泥在二次沉淀池內(nèi)進(jìn)行分離，上層出水排放；分離濃縮后的污泥一部分返回曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)保持一定濃度的活性污泥，其余為剩余污泥，由系統(tǒng)排出。
活性污泥的形態(tài)和組成
活性污泥通常為黃褐色（有時(shí)呈鐵紅色）絮絨狀顆粒，也稱為“菌膠團(tuán)”或“生物絮凝體”，其直徑一般為0.02~2mm；含水率一般為99.2%~99.8%，密度因含水率不同而異，一般為1.002~1.006g/m3；活性污泥具有較大的比表面積，一般為20~100cm2/mL。
活性污泥由有機(jī)物及無機(jī)物兩部分組成，組成比例因污泥性質(zhì)的不同而異。例如，城市污水處理系統(tǒng)中的活性污泥，其有機(jī)成分占75%~85%，無機(jī)成分僅占15%~25%?；钚晕勰嘀杏袡C(jī)成分主要由生長(zhǎng)在活性污泥中的微生物組成，這些微生物群體構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈，其中以各種細(xì)菌及原生動(dòng)物為主，也存在著真菌、放線菌、酵母菌以及輪蟲等后生動(dòng)物。在活性污泥上還吸附著被處理的廢水中所含有的有機(jī)和無機(jī)固體物質(zhì)，在有機(jī)固體物質(zhì)中包括某些惰性的難以被細(xì)菌降解的物質(zhì)。
活性污泥的性能指標(biāo)
(1) 污泥濃度指標(biāo)
混合液懸浮固體濃度（MLSS），也稱為“混合液污泥濃度”，表示活性污泥在曝氣池混合液中的濃度，其單位為mg/L或kg/m3?；旌弦簱]發(fā)性懸浮固體濃度(MLVSS),表示有機(jī)懸浮固體的濃度，其單位為爪mg/L或kg/m3。在條件一定時(shí)，MLVSS/MLSS比值是比較穩(wěn)定的，城市污水一般在0.75~0.85之間，不同廢水的MLVSS/MLSS值有異。
(2) 污泥沉降性能指標(biāo)
①污泥沉降比(SV）又稱30min沉淀率。SV是指從曝氣池中取出的混合液在量筒（一般是100mL）中靜置30min后，立即測(cè)得的污泥沉淀體積與原混合液體積的比值，一般以%表示。SV值能相對(duì)地反映出污泥濃度、污泥的凝聚和沉降性能，可用于控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)初期的污泥膨脹。一般認(rèn)為SV值的正常值為20%~30%。由于SV值的測(cè)定方法比較簡(jiǎn)單快捷，故成為評(píng)定活性污泥質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。
②污泥體積指數(shù)（SVI）是指曝氣池出口處的混合液經(jīng)30min靜置沉淀后，1g干污泥所形成的沉淀污泥體積，其單位mL/g其計(jì)算為：
SVI值比SV值更能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能及沉降性能。一般來說：若SVI值過低，則表明污泥粒徑小、密實(shí)、無機(jī)成分含量高；若SVI值過高，則表明污泥沉降性能不好，將要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生污泥膨脹。
對(duì)于城市污水而言，SVI值一般為50~150mL/g；對(duì)于工業(yè)廢水，SVI值在上述范圍之外，也屬正常。例如，北京高碑店污水廠工業(yè)廢水的含量超過50%，SVI長(zhǎng)年在200~300mL/g之間，也無污泥溢出現(xiàn)象，處理效果良好。另外，對(duì)于高濃度活性污泥系統(tǒng)，即使污泥沉降性能較差，由于MLSS其較高，故其SVI值也不會(huì)很高。
因此有人建議將活性污泥膨脹定義為：由于某種原因，活性污泥沉降性能惡化，SVI值不斷增加，沉淀池的污泥面也不斷上升，終導(dǎo)致污泥流失，使曝氣池中的MLSS濃度降低，從而破壞了正常處理工藝操作的污泥，這種現(xiàn)象稱為污泥膨脹。
另外，由于SVI值的測(cè)量受許多因素（如所用容器的直徑、污泥初始濃度及攪拌等）的影響，所以，一般在各個(gè)污水廠測(cè)得的SVI值之間不具可比性。為此人們對(duì)污泥指數(shù)的測(cè)定提出一些修正，考慮到污泥濃度對(duì)SVI值的影響，有人建議采用稀釋的污泥體積指數(shù)(DSVI)作為標(biāo)準(zhǔn)方法，建議稀釋后的污泥濃度采用1.5g/L。而在英國(guó)是采用攪拌的污泥體積指數(shù)（SSVI），模擬二次沉淀池中污泥的沉淀情況，安裝一個(gè)慢速攪拌裝置于量簡(jiǎn)（體積為1L，髙度為38.4cm）中，污泥濃度也模擬在二沉池中實(shí)際的污泥濃度，取為3.5g/L。
活性污泥的微生物及其生態(tài)學(xué)
活性污泥中的微生物體主要由各種細(xì)菌和原生動(dòng)物組成，同時(shí)還存在著真菌和以輪蟲為主的后生動(dòng)物。原生動(dòng)物以細(xì)菌為食物，后生動(dòng)物以細(xì)菌和原生動(dòng)物為食物。在活性污泥中的有機(jī)物、細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物構(gòu)成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)和食物鏈。
1.活性污泥的食物鏈
活性污泥中的微生物可分為幾類：形成活性污泥絮體的微生物、腐生生物、捕食者及有害生物。
腐生生物是降解有機(jī)物的生物，以細(xì)菌為主。顯然，這些細(xì)菌中包括被看作形成絮體的大多數(shù)細(xì)菌，也可能包括不絮凝的細(xì)菌，但它們被包裹在由di一類細(xì)菌形成的絮體顆粒中。腐生生物可分為初級(jí)和二級(jí)腐生生物，前者用于降解原始基質(zhì)，而二級(jí)腐生生物則以初級(jí)腐生生物的代謝產(chǎn)物為食，這充分表明在群落中具有高度的偏利共生性。
美麗鄉(xiāng)村一體化污水處理裝置混凝沉淀?；炷恋硎怯∪緩U水處理的重要方法，可有效除去水中疏水性染料物質(zhì)及部分親水性染料物質(zhì)，大大減輕后續(xù)生物處理的壓力。一般PAC等混凝劑對(duì)以膠體或懸浮狀存在于廢水中的染料有良好的混凝效果。這一類染料主要包括疏水性、不溶性染料，如分散染料、活性染料、還原性染料及水溶性染料中分子量較大的一部分直接染料等，生化前混凝沉淀對(duì)COD、BOD5、色度的去除效率分別可達(dá)到30%～60%、15%～40%、40%～50%。
水解酸化池。水解酸化池可明顯提高BOD5/COD比值，增強(qiáng)廢水可生化性。參與水解酸化的微生物主要是水解菌和產(chǎn)酸菌，它們均為兼氧菌，由于產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)速度和水解菌、產(chǎn)酸菌的生長(zhǎng)速度不同，控制系統(tǒng)的*水力停留時(shí)間，利用水流動(dòng)的淘洗作用，就能抑制產(chǎn)甲烷菌的生長(zhǎng)，充分利用兼氧菌將廢水中的染料、漿料等大分子、雜環(huán)類有機(jī)物分解為低分子有機(jī)物，破壞染料分子的有色基團(tuán)，水解酸化池對(duì)COD、BOD5、色度的去除效率分別可達(dá)到15%～35%、10%～30%、30%～80%。
生物接觸氧化。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。該法中微生物所需氧由鼓風(fēng)機(jī)曝氣供給，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，填料壁的微生物會(huì)因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會(huì)造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長(zhǎng)，此時(shí)脫落的生物膜將隨出水流出池外。
生物接觸氧化法具有以下特點(diǎn)：①由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷;②由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流*混合，故對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;③剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。生物接觸氧化對(duì)COD、BOD5、色度的去除效率分別可達(dá)到55%～70%、85%～95%、35%～50%。
接觸氧化法是以附著在填料(材為聚乙烯加醇化絲)上的生物膜為主，凈化有機(jī)廢水的一種水處理工藝。具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點(diǎn)。在可生化條件下，不論應(yīng)用于工業(yè)廢水還是養(yǎng)殖污水、生活污水的處理，都取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。該工藝因具有節(jié)能、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷、運(yùn)行管理方便等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)的污水處理系統(tǒng)。
生物處理是經(jīng)過物化處理后的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)循環(huán)流程中的重要環(huán)節(jié)，在這里氨氮、亞硝酸、硝酸鹽、硫化氫等有害物質(zhì)都將得到去除，對(duì)以后流程中水質(zhì)的進(jìn)一步處理將起到關(guān)鍵作用。
反應(yīng)機(jī)理
生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點(diǎn)是在池內(nèi)設(shè)置填料，池底曝氣對(duì)污水進(jìn)行充氧，并使池體內(nèi)污水處于流動(dòng)狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。
該法中微生物所需氧由鼓風(fēng)曝氣供給，生物膜生長(zhǎng)至一定厚度后，填料壁的微生物會(huì)因缺氧而進(jìn)行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用造成生物膜的脫落，并促進(jìn)新生物膜的生長(zhǎng)，此時(shí)，脫落的生物膜將隨出水流出池外。
基本特點(diǎn)
1、由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷;
2、由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流*混合，故對(duì)水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;
3、剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便。
生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點(diǎn)，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。二是采用機(jī)械設(shè)備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風(fēng)供氧，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。三是池內(nèi)廢水中還存在約 2～5%的懸浮狀態(tài)活性污泥，對(duì)廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點(diǎn)的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)。
