對活性污泥的解讀

活性污泥基本概念是1912年英國(guó)的克拉克（Clark）和蓋奇（Gage）發現提出的。

他(tā)們對污水長(cháng)時間曝氣會産(chǎn)生污泥，同時水質(zhì)會得到明顯的改善。繼而阿爾敦（Arden）和洛開脫（Lockgtt）對這一現象進行了研究。曝氣試驗是在瓶中(zhōng)進行的，每天試驗結束時把瓶子倒空，第二天重新(xīn)開始，他(tā)們偶然發現，由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着污泥時，處理(lǐ)效果反而好。

由于認識了瓶壁留下污泥的重要性，他(tā)們把它稱為(wèi)活性污泥。

随後，他(tā)們在每天結束試驗前，把曝氣後的污水靜止沉澱，隻倒上層淨化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用(yòng)，這樣大大縮短了污水處理(lǐ)的時間。

1916年，應用(yòng)這個試驗的工(gōng)藝建成的第一個活性污泥法污水處理(lǐ)廠。

在顯微鏡下觀察這些褐色的絮狀污泥，可(kě)以見到大量的細菌，還有(yǒu)真菌，原生動物(wù)和後生動物(wù)，它們組成了一個特有(yǒu)的生态系統。

正是這些微生物(wù)（主要是細菌）以污水中(zhōng)的有(yǒu)機物(wù)為(wèi)食料，進行代謝(xiè)和繁殖，才降低了污水中(zhōng)有(yǒu)機物(wù)的含量。

活性污泥法的基本原理(lǐ)

活性污泥是由細菌、真菌、原生動物(wù)、後生動物(wù)等微生物(wù)群體(tǐ)與污水中(zhōng)的懸浮物(wù)質(zhì)、膠體(tǐ)物(wù)質(zhì)混雜在一起所形成的、具(jù)有(yǒu)很(hěn)強的吸附分(fēn)解有(yǒu)機物(wù)能(néng)力和良好沉降性能(néng)的絮絨狀污泥顆粒，因具(jù)有(yǒu)生物(wù)化學(xué)活性，所以被稱為(wèi)活性污泥。

活性污泥的性狀：

從外觀上看，活性污泥是像礬花(huā)一樣的絮絨顆粒，又(yòu)稱生物(wù)絮凝體(tǐ)，絮凝體(tǐ)直徑一般為(wèi)0.02~0.2 mm,在靜置時可(kě)立即凝聚成較大的絨粒而下沉。活性污泥的顔色因污水水質(zhì)不同而異，一般為(wèi)黃色或茶褐色，供氧不足或出現厭氧狀态時呈黑色，供氧過多(duō)營養不足時星灰白色，略顯酸性，稍具(jù)土壤的氣味并夾帶一些黴臭味。活性污泥含水率很(hěn)高，一般都在99%以上，其比重因含水率不同而異，曝氣池混合液相對密度為(wèi)1.002~1.003，而回流污泥相對密度為(wèi)1.004~1.006.活性污泥表面積一般為(wèi)20~ 100 cm2/mL。

活性污泥的組成：

活性污泥中(zhōng)的固體(tǐ)物(wù)質(zhì)不到1%，由有(yǒu)機物(wù)和無機物(wù)兩部分(fēn)組成，其組成比例則因原污水性質(zhì)不同而異。有(yǒu)機組成部分(fēn)主要為(wèi)栖息在活性污泥中(zhōng)的微生物(wù)群體(tǐ)，還包括入流污水中(zhōng)的某些惰性的難被細菌攝取利用(yòng)的所謂“難降解有(yǒu)機物(wù)”、微生物(wù)自身氧化的殘留物(wù)。

活性污泥微生物(wù)群體(tǐ)是一個以好氧細菌為(wèi)主的混合群體(tǐ)，其他(tā)微生物(wù)包括酵母菌、放線(xiàn)菌、黴菌以及原生動物(wù)、後生動物(wù)等，正常活性污泥的細菌含量一般為(wèi)107~108 個/mL，原生動物(wù)為(wèi)100個/mL左右。

在活性污泥微生物(wù)中(zhōng)，原生動物(wù)以細菌為(wèi)食，而後生動物(wù)以原生動物(wù)、細菌為(wèi)食，它們之間形成一條食物(wù)鏈，組成了一個生态平衡的生物(wù)群體(tǐ)。活性污泥細菌常以菌膠團的形式存在，呈遊離狀态的較少，這使細菌具(jù)有(yǒu)抵禦外界不利因素的性能(néng)。

遊離細菌不易沉澱，但可(kě)被原生動物(wù)捕食，從而使沉澱池的出水更清澈。活性污泥的無機組成部分(fēn)則全部是由原污水帶入，至于微生物(wù)體(tǐ)内存在的無機鹽類，由于數量極少，可(kě)忽略不計。

總之，活性污泥由下列四部分(fēn)物(wù)質(zhì)所組成:

①具(jù)有(yǒu)代謝(xiè)功能(néng)活性的微生物(wù)群體(tǐ)(M);

②微生物(wù)(主要是細菌)自身氧化殘留物(wù)(M);

③由原污水挾入的難生物(wù)降解有(yǒu)機物(wù)(M;);

④由原污水挾入的無機物(wù)質(zhì)(M;)。其中(zhōng)活性微生物(wù)群體(tǐ)是活性污泥的主要組成部分(fēn)。

活性污泥法基本流程

活性污泥法是以污水中(zhōng)的有(yǒu)機污染物(wù)為(wèi)培養基，在有(yǒu)溶解氧條件下，連續地培養活性污泥，利用(yòng)其吸附凝聚和氧化分(fēn)解功能(néng)淨化污水中(zhōng)有(yǒu)機污染物(wù)的一類生物(wù)處理(lǐ)方法。以曝氣池和二沉池為(wèi)主體(tǐ)組成的整體(tǐ)稱作(zuò)活性污泥系統，完整的活性污泥系統還包括實現回流、曝氣、污泥處置功能(néng)所需的輔助設施。圖1是活性污泥處理(lǐ)系統的基本流程，該流程也稱為(wèi)傳統(普通)活性污泥法流程。

經過适當預處理(lǐ)的污水與回流污泥一起進入曝氣池形成混合液， 在曝氣池中(zhōng)，回流污泥微生物(wù)、污水中(zhōng)的有(yǒu)機物(wù)以及經曝氣設備注入曝氣池的氧氣三者充分(fēn)混合、接觸，微生物(wù)以污水中(zhōng)可(kě)生物(wù)降解的有(yǒu)機物(wù)進行新(xīn)陳代謝(xiè)，同時溶解氧被消耗，污水的BOD5得以降低，随後混合液流入二沉池進行固、液分(fēn)離，流出二沉池的就是淨化水。二沉池底部經沉澱濃縮後的污泥大部分(fēn)再經回流污泥系統回到曝氣池，其餘的則以剩餘污泥的形式排出，進入另設的污泥處理(lǐ)系統進一步處置，以消除二次污染。

曝氣池作(zuò)為(wèi)生化反應器，通過回流活性污泥及排出剩餘污泥，保持着一定量的微生物(wù)，去接納允許進入反應器的有(yǒu)機污染物(wù)量；二沉池作(zuò)為(wèi)活性污泥法系統的一個重要組成部分(fēn)，進行活性污泥和水的分(fēn)離， 通過回流方式與曝氣池緊密相連，提供曝氣池所需的活性污泥微生物(wù)，形成一個有(yǒu)機整體(tǐ)共同運行。

活性污泥淨化反應過程

活性污泥淨化反應過程比較複雜，既有(yǒu)活性污泥本身對有(yǒu)機污染物(wù)的吸附、絮凝等物(wù)理(lǐ)、化學(xué)或物(wù)理(lǐ)化學(xué)過程，也有(yǒu)活性污泥内微生物(wù)對有(yǒu)機污染物(wù)的生物(wù)轉化、吸收等生物(wù)或生物(wù)化學(xué)過程，大緻可(kě)以分(fēn)為(wèi)以下兩個階段。

(一)初期吸附去除階段

在污水與活性污泥接觸、混合後的較短時間(5~10 min)内，污水中(zhōng)的有(yǒu)機污染物(wù)，尤其是呈懸浮态和膠體(tǐ)态的有(yǒu)機物(wù)，表現出高的去除率，這種初期高速去除現象是物(wù)理(lǐ)吸附和生物(wù)吸附綜合作(zuò)用(yòng)的結果。在此過程中(zhōng)，混合液中(zhōng)有(yǒu)機底物(wù)迅速減少，BOD迅速降低，見圖2中(zhōng)吸附區(qū)曲線(xiàn)。這是由于活性污泥的表面積大，并且在表面上富集着大量的微生物(wù)，外部覆蓋着多(duō)糖類的黏質(zhì)層，當污水中(zhōng)懸浮态、膠體(tǐ)态的有(yǒu)機底物(wù)與活性污泥絮體(tǐ)接觸時，便被迅速凝聚和吸附去除。這種現象就是“ 初期吸附去除”作(zuò)用(yòng)。

初期吸附過程進行得很(hěn)快，一般在30 min内便能(néng)完成，污水BOD的吸附去除率可(kě)達70%，對于含懸浮态和膠體(tǐ)态有(yǒu)機物(wù)較多(duō)的污水，BOD可(kě)下降80%~90%。初期吸附速度主要取決于微生物(wù)的活性和反應器内水力擴散程度與水力動力學(xué)規律，前者決定活性污泥微生物(wù)的吸附、凝聚效能(néng)，後者則決定活性污泥絮體(tǐ)與有(yǒu)機底物(wù)的接觸程度。活性污泥微生物(wù)的高吸附活性取決于較大的比表面積和适宜的微生物(wù)增殖期，一般而言，處于“饑餓”狀态的内源呼吸期微生物(wù)，其吸附活性最強。

(二)代謝(xiè)穩定階段

被吸附在活性污泥微生物(wù)細胞表面的有(yǒu)機污染物(wù)，在透膜酶的作(zuò)用(yòng)下，溶解态和小(xiǎo)分(fēn)子有(yǒu)機物(wù)直接透過細胞壁進入細胞體(tǐ)内，而膠體(tǐ)态和懸浮态的大分(fēn)子有(yǒu)機物(wù)如澱粉、蛋白質(zhì)等則先在細胞外酶一水解酶的作(zuò)用(yòng) 下，被水解為(wèi)溶解态小(xiǎo)分(fēn)子後再進入細胞體(tǐ)内，此時水解産(chǎn)生的部分(fēn)溶解性簡單有(yǒu)機物(wù)會擴散到混合液中(zhōng)，造成混合液BOD值升高，如圖2中(zhōng)胞外水解區(qū)曲線(xiàn)所示。

進入細胞體(tǐ)内的有(yǒu)機污染物(wù)，在各種胞内酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作(zuò)用(yòng)下，被氧化分(fēn)解為(wèi)中(zhōng)間産(chǎn)物(wù)，有(yǒu)些中(zhōng)間産(chǎn)物(wù)合成為(wèi)新(xīn)的細胞物(wù)質(zhì)，另一些則氧化為(wèi)穩定的無機産(chǎn)物(wù)，如CO2和H2O等，并釋放能(néng)量供合成細胞所需，這個過程即物(wù)質(zhì)的氧化分(fēn)解過程，也稱穩定過程。在此過程中(zhōng)，不穩定的高分(fēn)子有(yǒu)機物(wù)質(zhì)通過生化反應被轉化為(wèi)簡單穩定的低分(fēn)子無機物(wù)質(zhì)，混合液BOD逐漸降低， 如圖2中(zhōng)胞内生物(wù)氧化區(qū)曲線(xiàn)所示。穩定過程所需時間取決于有(yǒu)機物(wù)的轉化程度，要比吸附過程長(cháng)得多(duō)。

活性污泥法工(gōng)藝類型

活性污泥法已有(yǒu)近百年的曆史，其工(gōng)藝經曆了不斷的改進、革新(xīn)和繁衍，在傳統活性污泥工(gōng)藝的基礎上，出現了漸減曝氣、階段曝氣、吸附—再生、完全混合、延時曝氣、高負荷、純氧曝氣、深井曝氣、淺層曝氣、氧化溝、SBR、 AB等衆多(duō)的活性污泥法工(gōng)藝， 以及活性污泥與生物(wù)膜相結合的多(duō)孔懸浮載體(tǐ)活性污泥工(gōng)藝、活性污泥法與膜分(fēn)離法相結合的膜生物(wù)反應器工(gōng)藝等。下面主要介紹傳統推流、完全混合、吸附—再生、氧化溝、SBR、AB、多(duō)孔懸浮載體(tǐ)活性污泥工(gōng)藝和膜生物(wù)反應器工(gōng)藝等幾種活性污泥法工(gōng)藝。

1、傳統活性污泥法工(gōng)藝

傳統活性污泥法又(yòu)稱為(wèi)普通活性污泥法，是活性污泥法最早的運行方式，曝氣池呈長(cháng)方廊道形，一般用(yòng)3~5個廊道，在池底均勻鋪設空氣擴散器，其工(gōng)藝流程如圖1所示，污水和回流污泥在曝氣池首端進入，在池内呈推流形式流動至池的尾端，在此過程中(zhōng)，污水中(zhōng)的有(yǒu)機物(wù)被活性污泥微生物(wù)吸附，并在曝氣過程中(zhōng)被逐步轉化，從而得以降解。

傳統活性污泥法具(jù)有(yǒu)淨化效率高(BOD5去除率可(kě)達90%以上)、出水水質(zhì)好、污泥沉降性好、不易發生污泥膨脹等優點，但存在以下缺點:

(1)曝氣池首端有(yǒu)機負荷高，為(wèi)了避免池首出現因缺氧造成的厭氧狀态，進水BOD負荷不宜過高，因此曝氣池容積大、占地多(duō)、基建費用(yòng)高。

(2)抗沖擊負荷能(néng)力差，處理(lǐ)效果易受水質(zhì)、水量變化的影響。

(3)供氧與需氧不平衡，此為(wèi)傳統法的主要缺點。如圖3所示，曝氣池中(zhōng)需氧速率沿池長(cháng)由大到小(xiǎo)變化，而供氧速率不變，若按池尾需氧要求均勻曝氣，則會産(chǎn)生池首缺氧問題：若按池首需氧要求均勻曝氣，必然産(chǎn)生池後段供氣浪費問題。為(wèi)了使供氧與需氧盡可(kě)能(néng)相匹配，可(kě)采取沿池長(cháng)漸減曝氣和階段曝氣，由此産(chǎn)生了漸減曝氣活性污泥法工(gōng)藝和階段曝氣活性污泥法工(gōng)藝。漸減曝氣法通過改變傳統法曝氣池底擴散器的鋪設方式，使供氧速率如需氧速率一樣沿池長(cháng)逐步遞減變化，如圖4 所示；階段曝氣法工(gōng)藝流程如圖5所示，将傳統法的單點進水改為(wèi)多(duō)點進水，而曝氣方式不變，使原來由曝氣池首端承擔的較高有(yǒu)機負荷沿池長(cháng)均勻承擔，從而縮小(xiǎo)了供氧速率與需氧速率的差距

2、完全混合活性污泥法工(gōng)藝

在階段曝氣法基礎上，進一步增加進水點數的同時增加回流污泥的入流點數，即形成如圖7所示的完全混合活性污泥法工(gōng)藝，污水與回流污泥進入曝氣池即與池内混合液充分(fēn)混合，傳統法曝氣池中(zhōng)混合液不均勻的狀況被改變，池内需氧均勻，因此，完全混合活性污泥法動力消耗低、耐沖擊負荷能(néng)力強，但有(yǒu)機物(wù)降解動力低，因而出水水質(zhì)一般低于傳統法，且活性污泥易産(chǎn)生膨脹現象。

3、吸附—再生活性污泥法工(gōng)藝

吸附—再生活性污泥法又(yòu)稱為(wèi)接觸穩定法或生物(wù)吸附活性污泥法，其主要特點是将活性污泥對有(yǒu)機物(wù)降解的兩個過程——吸附與代謝(xiè)穩定分(fēn)别放在各自的反應器内進行，圖8為(wèi)吸附-再生活性污泥法的工(gōng)藝流程，其中(zhōng)圖8 (a)為(wèi)分(fēn)建式， 即吸附池與再生池分(fēn)開設置，圖8(b)為(wèi)合建式，吸附池與再生池合建。污水與經過再生的活性污泥一起進入吸附池，約70%的BOD5可(kě)通過吸附作(zuò)用(yòng)得以去除，混合液從吸附池進入二沉池進行泥水分(fēn)離，回流的活性污泥先進入再生池再生，恢複活性後再回到吸附池進行下一輪吸附，剩餘污泥則不經曝氣直接排出系統。

吸附-再生法主要利用(yòng)活性污泥的“初期吸附”作(zuò)用(yòng)去除有(yǒu)機物(wù)，此過程非常快，所需時間短，因此吸附池容積小(xiǎo)；活性污泥易吸附懸浮态和膠體(tǐ)态有(yǒu)機物(wù)，故污水不需經初沉池預處理(lǐ);再生池隻對部分(fēn)污泥(回流部分(fēn))曝氣再生，因此曝氣費用(yòng)少，且再生池容積小(xiǎo)，對于相同的處理(lǐ)規模，吸附池和再生池總容積比傳統法曝氣池容積小(xiǎo)得多(duō);但由于受活性污泥吸附能(néng)力和吸附特性的限制，吸附再生法的處理(lǐ)效果低于傳統法，而且不宜處理(lǐ)溶解性有(yǒu)機污染物(wù)含量高的污水。

4、吸附生物(wù)降解工(gōng)藝

吸附—生物(wù)降解工(gōng)藝簡稱AB法或AB工(gōng)藝，其工(gōng)藝流程如圖9所示，整個系統由預處理(lǐ)段、A段、B段三個部分(fēn)組成，預處理(lǐ)段隻設格栅、沉砂池等簡易處理(lǐ)設施，不設初沉池; A段和B段是兩個串聯的活性污泥系統，A段為(wèi)吸附段，由吸附池和中(zhōng)間沉澱池組成，主要用(yòng)于污染物(wù)的吸附去除，其污泥負荷達2.0~6.0 kg (BOD5) /[kg(MLSS)·d], 為(wèi)傳統法的10~20倍，泥齡短(0.3~0.5d)，水力停留時間短(約30min)。

A段的活性污泥全部是繁殖快、世代時間短的細菌，通過控制溶解氧含量，可(kě)使其以好氧或缺氧方式生活; B段為(wèi)生物(wù)氧化段，由曝氣池和二沉池組成，與傳統法相似，主要用(yòng)于氧化降解有(yǒu)機物(wù)，在低負荷下運行，污泥負荷為(wèi)0.15~0.3kg (BOD5)/[kg(MLSS)·d],水力停留時間較長(cháng)(2~6h)，泥齡較長(cháng)(15~20d); A段與B段各自擁有(yǒu)獨立的污泥回流系統，兩段完全分(fēn)開，每段能(néng)夠培育出适于本段水質(zhì)特征的微生物(wù)種群。

污水經過A段處理(lǐ)後，BOD5去除率為(wèi)40%~70%，同時重金屬、難降解物(wù)質(zhì)以及氮、磷營養物(wù)質(zhì)等也得到一定的吸附去除，不僅大大減輕了B段的有(yǒu)機負荷，而且污水的可(kě)生化性提高，有(yǒu)利于B段的生物(wù)降解作(zuò)用(yòng)。B段發生硝化和部分(fēn)的反硝化，活性污泥沉澱性能(néng)好，出水SS和BOD5一般小(xiǎo)于l0mg/L。

AB工(gōng)藝出水水質(zhì)好、處理(lǐ)效果穩定，具(jù)有(yǒu)抗沖擊負荷、pH值變化的能(néng)力，并能(néng)根據經濟實力進行分(fēn)期建設，可(kě)用(yòng)于老污水處理(lǐ)廠改造，以擴大處理(lǐ)能(néng)力和提高處理(lǐ)效果。此外，對于有(yǒu)毒有(yǒu)害污水和工(gōng)業污水比例較高的城市污水處理(lǐ)，AB法具(jù)有(yǒu)較大優勢。

5、氧化溝工(gōng)藝

氧化溝工(gōng)藝是20世紀50年代由荷蘭的帕斯維爾(Pasveer)研發的一種污水生物(wù)處理(lǐ)技(jì )術，屬于延時曝氣法的一種特殊形式，因其構築物(wù)呈封閉的溝渠型而得名(míng)，由于其出水水質(zhì)能(néng)達到設計要求，并且運行穩定、管理(lǐ)方便，目前，氧化溝污水處理(lǐ)技(jì )術已廣泛應用(yòng)于城市污水、工(gōng)業廢水(包括石油、化工(gōng)、造紙、印染及食品加工(gōng)廢水等)處理(lǐ)工(gōng)程。

(1)氧化溝的組成

氧化溝由氧化溝池、曝氣設備、進出水裝(zhuāng)置、導流和混合裝(zhuāng)置等組成。

氧化溝池屬于封閉環流式反應池，溝體(tǐ)狹長(cháng)，一般星環形溝渠狀，平面多(duō)為(wèi)橢圓形(圖10)，總長(cháng)可(kě)達幾十米，甚至百米以上。在環形溝槽中(zhōng)設有(yǒu)曝氣設備，推動污水和活性污泥混合液在閉合式曝氣渠道中(zhōng)以0.3 m/s以上的平均流速連續循環流動，水力停留時間10~30h,因此，可(kě)以認為(wèi)溝内污水水質(zhì)幾乎一緻，即總體(tǐ)上的污水流态是完全混合式，但具(jù)有(yǒu)局部推流特征，如曝氣器的下遊，溶解氧濃度從高到低變化。溝内水深與采用(yòng)曝氣設備有(yǒu)關，為(wèi)2.5~8m:采用(yòng)曝氣轉刷一般在2.5m左右;采用(yòng)曝氣轉盤一般不大于4.5 m;采用(yòng)立式表面曝氣機水深一般可(kě)為(wèi)4~6m，最深可(kě)達8 m。

曝氣設備是氧化溝的主要裝(zhuāng)置，用(yòng)以供氧、推動水流作(zuò)循環流動、防止活性污泥沉澱及對反應混合液的混合。常用(yòng)卧式曝氣轉刷和曝氣轉盤，也可(kě)根據實際情況采用(yòng)立式表面曝氣機、射流曝氣機、 導管曝氣機以及混合曝氣系統等。

進出水裝(zhuāng)置包括進水口、回流污泥口和出水調節堰等。氧化溝進水和回流污泥進口應在曝氣器的上遊，使進水能(néng)與溝内混合液立即混合。

單池進水比較簡單，采用(yòng)進水管即可(kě)，而有(yǒu)2個以上氧化溝平行工(gōng)作(zuò)時，進水要用(yòng)配水井， 當采用(yòng)交替工(gōng)作(zuò)的氧化溝時，配水井内還需設自動控制裝(zhuāng)置。氧化溝出水一般采用(yòng)溢流堰，溢流堰高度可(kě)調節，出水位置應在曝氣器的下遊，并且離進水點和回流污泥點足夠遠(yuǎn)，以免短流。

導流和混合裝(zhuāng)置包括導流牆和導流闆。在氧化溝的彎道處設置導流牆，以減少水頭損失，防止通過彎道的污水出現停滞和渦流現象，防止對彎道處的過度沖刷。在轉刷上下遊設置導流闆，主要是為(wèi)了使表面的較高流速轉入池底，同時降低混合液表面流速，提高傳氧速率。

此外， 氧化溝處理(lǐ)系統還包括二沉池、刮(吸)泥機和污泥回流泵房等附屬設施，此部分(fēn)與傳統活性污泥工(gōng)藝相同。

(2)氧化溝的形式

氧化溝的形式較多(duō)，按布置形式可(kě)分(fēn)單溝、雙溝、三溝、多(duō)溝同心和多(duō)溝串聯氧化溝等多(duō)種;按二沉池與氧化溝的關系，有(yǒu)分(fēn)建和合建(即一體(tǐ)化氧化溝)兩種;按進水方式，分(fēn)連續進水和交替進水氧化溝;按曝氣設備，分(fēn)轉刷曝氣、轉盤曝氣或泵型、倒傘型表面曝氣機氧化溝等。目前常用(yòng)的主要有(yǒu)普通氧化溝、卡羅塞爾(Carrousel) 氧化溝、奧巴勒(Orbal)氧化溝、交替工(gōng)作(zuò)式氧化溝(DE型、T型)、一體(tǐ)化氧化溝等。Carrousel 氧化溝是20世紀60年代由荷蘭某公(gōng)司所開發，為(wèi)多(duō)溝串聯氧化溝。圖11為(wèi)四廊道并采用(yòng)表面曝氣器的Carrousel 氧化溝，在每組溝渠的轉彎處安(ān)裝(zhuāng)一台表面曝氣器，靠近曝氣器的下遊為(wèi)富氧區(qū)，上遊為(wèi)低氧區(qū)，外環還可(kě)能(néng)成為(wèi)缺氧區(qū)，這樣能(néng)形成生物(wù)脫氮的環境條件。Carrousel氧化溝系統的BOD去除率高達95%~99%，脫氮率可(kě)達90%以上，除磷率50%左右，在世界各地應用(yòng)廣泛。

(3)氧化溝的特點

氧化溝工(gōng)藝的優點:工(gōng)藝流程簡單(不需設初沉池)， 運行管理(lǐ)方便，處理(lǐ)效果好;除能(néng)去除有(yǒu)機物(wù)外，還能(néng)脫氮除磷，尤其是脫氮效果好:具(jù)有(yǒu)延時曝氣法的優點，污泥産(chǎn)量少且穩定:一體(tǐ)化氧化溝能(néng)節省占地，更易于管理(lǐ)。氧化溝的局限性:占地面積大; F/M值低，容易引起污泥膨脹;與傳統處理(lǐ)工(gōng)藝相比，曝氣能(néng)耗更高;難以進行廠區(qū)擴建。

6、SBR工(gōng)藝及其變形

SBR工(gōng)藝即序批式活性污泥法，是以序批式反應器(Sequencing Batch Reactor, SBR)為(wèi)核心的間歇式活性污泥法，是城市污水處理(lǐ)、工(gōng)業(石油、化工(gōng)、食品、制藥業等)污水處理(lǐ)及營養元素去除的重要方法之一。

(1) SBR工(gōng)藝的運行工(gōng)序及特點

1.SBR工(gōng)藝的運行工(gōng)序

SBR工(gōng)藝是活性污泥法的一種變形，它的反應機理(lǐ)與污染物(wù)去除機制和傳統活性污泥法相同，但在工(gōng)藝上将曝氣池和沉澱池合為(wèi)一體(tǐ)，在運行模式上是由進水、反應、沉澱、排水和閑置等5個基本過程組成一個周期，即在單一反應器内的不同時段進行不同目的的操作(zuò)，雖然在流态上是完全混合式，但在污染物(wù)的降解方面，則是時間上的推流。

SBR工(gōng)藝的運行工(gōng)序，在進水階段，污水被加入反應器，直到預定高度(一般可(kě)允許反應器中(zhōng)的液位達到總容積的75%~ 100%)， 當使用(yòng)兩個反應器時，進水時間可(kě)能(néng)占總循環時間的50%。

進水方式可(kě)根據工(gōng)藝上的其他(tā)要求而定，既可(kě)單純進水，也可(kě)邊進水邊曝氣，以起預曝氣和恢複污泥活性的作(zuò)用(yòng)，還可(kě)以邊進水邊緩慢攪拌，以滿足脫氮、釋放磷的工(gōng)藝要求;

在反應階段，微生物(wù)在所控制的環境條件下降解消耗污水中(zhōng)的底物(wù)，即污水注入達到預定高度後，開始反應操作(zuò)，根據污水處理(lǐ)的目的，如BOD去除、硝化、磷的吸收以及反硝化等，采取相應的技(jì )術措施，并根據需要達到的程度決定反應的延續時間;在沉澱階段，混合液在靜止條件下進行固液分(fēn)離，澄清後的上清液将作(zuò)為(wèi)處理(lǐ)水排放;

在出水階段，排出池中(zhōng)澄清後的處理(lǐ)水，一直到最低水位;閑置階段，即在處理(lǐ)水排放後，反應器處于停滞狀态的階段，通常用(yòng)于多(duō)個反應器系統，閑置時間應根據現場具(jù)體(tǐ)情況而定，但有(yǒu)時可(kě)省略。

除了以上闡述的五個工(gōng)藝階段外，排泥是SBR工(gōng)藝運行中(zhōng)另一個影響效果的重要環節，污泥排放的數量和頻率由效能(néng)需要決定。排泥沒有(yǒu)指定在哪個運行階段進行，一般放在反應階段後期，就可(kě)達到均勻排泥(包括細微物(wù)質(zhì)和大的絮凝體(tǐ)顆粒)的目的。由于曝氣和沉澱過程都在同一個池中(zhōng)完成，所以不需進行污泥回流以維持曝氣池中(zhōng)的污泥濃度。

2. SBR工(gōng)藝的特點

SBR工(gōng)藝最顯著的一個特點是将反應和沉澱兩道工(gōng)序放在同一反應器中(zhōng)進行，擴大了反應器的功能(néng)。此外，SBR是一個間歇運行的污水處理(lǐ)工(gōng)藝，運行時期的有(yǒu)序性使它具(jù)有(yǒu)不同于傳統連續流活性污泥法的一些特性。

1)流程簡單，設備少，占地少，基建及運行費用(yòng)低。SBR工(gōng)藝的主要設備就是一個兼具(jù)沉澱功能(néng)的反應器，無需二沉池和污泥回流裝(zhuāng)置，且在大多(duō)數情況下還可(kě)省去調節池。

2)固液分(fēn)離效果好，出水水質(zhì)好。SBR工(gōng)藝中(zhōng)的沉澱過程屬于理(lǐ)想的靜止沉澱，固液分(fēn)離效果好，且剩餘污泥含水率低，有(yǒu)利于污泥的後續處置。

3)運行操作(zuò)靈活，通過适當調節各單元操作(zuò)的狀态可(kě)達到脫氮除磷的效果。通過适度的充氣、停氣攪拌，形成時間序列上的缺氧、厭氧和好氧交替環境條件，滿足缺氧反硝化、厭氧放磷和好氧硝化及吸磷的要求，從而可(kě)有(yǒu)效地脫氮除磷。

4)能(néng)有(yǒu)效地防止污泥膨脹。由于SBR具(jù)有(yǒu)理(lǐ)想推流式特點，反應期間反應底物(wù)濃度大、缺氧與好氧狀态交替變化以及泥齡較短，都是抑制絲狀菌生長(cháng)的因素。

5)耐沖擊負荷。SBR工(gōng)藝利用(yòng)高循環率有(yǒu)效稀釋進水中(zhōng)高濃度的難降解或對微生物(wù)有(yǒu)抑制作(zuò)用(yòng)的有(yǒu)機化合物(wù)。

6)利用(yòng)時間上的推流代替空間上的推流，易于實現自動控制。該工(gōng)藝的各操作(zuò)階段及各項運行指标都可(kě)通過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理(lǐ)。

7)容積利用(yòng)率低，水頭損失大，出水不連續，峰值需氧量高，設備利用(yòng)率低，運行控制複雜，不适用(yòng)于大水量。

(2) SBR工(gōng)藝的變形

針對傳統SBR工(gōng)藝存在的不足及在應用(yòng)中(zhōng)的某些局限性，如進水流量較大時，對反應系統需調節，會增大投資;對出水水質(zhì)有(yǒu)特殊要求時，如脫氮、除磷，則需對SBR進行适當改進。因此出現了ICEAS、CASS、IDEA、DAT-IAT、UNITANK、MSBR等SBR的變形工(gōng)藝。

①ICEAS工(gōng)藝

ICEAS 工(gōng)藝稱為(wèi)間歇式延時曝氣活性污泥工(gōng)藝，于1968年由澳大利亞新(xīn)南威爾士大學(xué)與美國(guó)ABJ公(gōng)司合作(zuò)開發。該工(gōng)藝最大的特點是在SBR反應器進水端增加了一個預反應區(qū)(圖13),實現連續進水(不但在反應階段進水，在沉澱和排水階段也進水)。

ICEAS 工(gōng)藝集反應、沉澱、排水于一體(tǐ)，運行時，污水連續不斷地進入反應池前部的預反應區(qū)，并從主、預反應區(qū)隔牆下部的孔眼以低速(0.03~0.05 m/min)進入主反應區(qū)，在主反應區(qū)按照反應、沉澱、排水的周期性運行程序，完成對含碳有(yǒu)機物(wù)和氮、磷營養元素的去除。

ICEAS工(gōng)藝的優點是連續進水，可(kě)以減少運行操作(zuò)的複雜性，在處理(lǐ)市政污水和工(gōng)業污水方面比傳統SBR工(gōng)藝費用(yòng)更低、出水效果更好，其缺點是進水貫穿于整個周期，沉澱期進水在主反應區(qū)底部造成水力紊動，從而影響分(fēn)離時間，因此水量受到限制，且容積利用(yòng)率低， 脫氦除磷有(yǒu)一定難度。

② CASS工(gōng)藝

CASS 或CAST 或CASP工(gōng)藝稱為(wèi)循環式活性污泥工(gōng)藝。該工(gōng)藝是在ICEAS工(gōng)藝基礎上，将生物(wù)選擇器與SBR反應器有(yǒu)機結合。通常CASS反應器分(fēn)為(wèi)3個區(qū)域(圖14): 生物(wù)選擇區(qū)、缺氧區(qū)和主反應區(qū)，各區(qū)容積之比為(wèi)1:5: 30。污水首先進入選擇區(qū)，與來自主反應區(qū)的污泥(20%~ 30%)混合，經過厭氧反應後進入主反應區(qū)。與ICEAS工(gōng)藝相比，CASS工(gōng)藝将主反應區(qū)中(zhōng)部分(fēn)污泥回流至生物(wù)選擇器中(zhōng)，而且沉澱階段不進水， 使排水的穩定性得到保障。CASS工(gōng)藝解決了ICEAS工(gōng)藝對于SBR優點部分(fēn)的弱化問題， 脫氮除磷效果比ICEAS更好。

③IDEA工(gōng)藝

IDEA 工(gōng)藝稱為(wèi)間歇排水延時曝氣工(gōng)藝。該工(gōng)藝保持了CASS工(gōng)藝的優點，運行方式與ICEAS工(gōng)藝相似，采用(yòng)連續進水、間歇曝氣、周期排水的形式。與CASS相比，預反應區(qū)改為(wèi)與SBR主體(tǐ)構築物(wù)分(fēn)離的預混合池，部分(fēn)污泥回流進入預反應池，且采用(yòng)中(zhōng)部進水。預混合池的設立可(kě)以使污水在高絮體(tǐ)負荷下有(yǒu)較長(cháng)停留時間，有(yǒu)利于高絮凝性細菌的選擇性生長(cháng)。

④DAT-IAT工(gōng)藝

DATIAT工(gōng)藝是一種連續進水的SBR工(gōng)藝，其主體(tǐ)構築物(wù)由需氧池和間歇曝氣池串聯組成(圖15)。IAT池為(wèi)主反應池，一般情況下DAT池連續進水，連續曝氣，其出水經雙層導流牆連續進入IAT池，在此完成曝氣、沉澱、排水和排出剩餘污泥工(gōng)序，同時部分(fēn)污泥回流到DAT池。原污水首先經DAT池的初步生物(wù)處理(lǐ)後再進入IAT池，由于連續曝氣起到了水力均衡作(zuò)用(yòng)，提高了整個工(gōng)藝的穩定性，進水工(gōng)序隻發生在DAT池，排水工(gōng)序隻發生在IAT池， 兩池串聯，進一步增強整個生物(wù)處理(lǐ)系統的可(kě)調節性，有(yǒu)利于有(yǒu)機物(wù)的去除。

與CASS和ICEAS工(gōng)藝相比，DAT池是一種更加靈活、完備的預反應器，從而使DAT池與IAT池能(néng)夠保持較長(cháng)的污泥齡和很(hěn)高的MLSS濃度,使系統有(yǒu)較強的抗沖擊負荷能(néng)力;在去除BOD的同時，進行脫氮除磷; DAT-IAT 工(gōng)藝同時具(jù)有(yǒu)SBR工(gōng)藝和傳統活性污泥法的優點， 對水質(zhì)水量的變化有(yǒu)很(hěn)強的适應性，操作(zuò)運行比較簡便。

⑤UNITANK工(gōng)藝

UNITANK系統是一體(tǐ)化活性污泥法工(gōng)藝，類似于三溝式氧化溝工(gōng)藝，為(wèi)連續進水連續出水的處理(lǐ)工(gōng)藝。UNITANK系統在外形上是一矩形體(tǐ)，裏面被分(fēn)割成3個相等的以開孔公(gōng)共牆相隔的矩形單元池，中(zhōng)間單元池始終做曝氣池，邊池交替做曝氣池和沉澱池

UNITANK系統集合了SBR工(gōng)藝、三溝式氧化溝和傳統活性污泥法的特點。其優點是池型構造簡單，采用(yòng)固定堰出水，排水簡單，也不需污泥回流:其缺點是邊池污泥濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中(zhōng)池， 脫氮效果一般， 除磷效果差。

⑥MSBR工(gōng)藝

MSBR 稱為(wèi)改良型序批式生物(wù)反應器，不需初沉池、二沉池及相應的布水及回流設備，整個反應池在全充滿、恒水位及連續進水情況下運行。

MSBR處理(lǐ)系統在外形上常為(wèi)矩形，分(fēn)成三個主要部分(fēn)曝氣格和兩個交替序批處理(lǐ)格。主曝氣格在整個運行周期中(zhōng)保持連續曝氣，而每半個運行周期中(zhōng)，兩個序批處理(lǐ)格分(fēn)别交替作(zuò)為(wèi)SBR池和沉澱池。此外，還有(yǒu)根據工(gōng)藝處理(lǐ)要求設置的厭氧格和缺氧格， 因此，它實質(zhì)上是A2/0工(gōng)藝與SBR工(gōng)藝的串聯。如果隻去除BOD和SS, 則不需設厭氧格和缺氧格，MSBR系統更為(wèi)簡單。

MSBR工(gōng)藝被認為(wèi)是集約化程度較高、同時具(jù)有(yǒu)生物(wù)脫氮除磷功能(néng)的污水處理(lǐ)工(gōng)藝，在系統的可(kě)靠性、土建工(gōng)程量、總裝(zhuāng)機容量、節能(néng)、降低運行成本和節約用(yòng)地等多(duō)方面均具(jù)有(yǒu)優勢。

7、多(duō)孔懸浮載體(tǐ)活性污泥工(gōng)藝

多(duō)孔懸浮載體(tǐ)活性污泥工(gōng)藝是在曝氣池中(zhōng)投加占曝氣池容積15%~ 50%的多(duō)孔泡沫塊(球)，泡沫塊為(wèi)曝氣池中(zhōng)的微生物(wù)提供了大量可(kě)供栖息的表面積，微生物(wù)附着于其表面及孔隙中(zhōng)，有(yǒu)的泡沫塊的生物(wù)量可(kě)達100~ 150 mg/塊，因此，大大增加了曝氣池内生物(wù)量。由于泡沫塊僅占少部分(fēn)曝氣池的容積，所以整個系統仍屬活性污泥法系統。但多(duō)孔懸浮載體(tǐ)大大改善了活性污泥系統的工(gōng)藝性能(néng)，使其具(jù)有(yǒu)如下不同于常規活性污泥系統的特性。

1)提高了活性污泥法反應器内的總生物(wù)量和附着生長(cháng)的生物(wù)濃度，同時相對降低了懸浮生長(cháng)的生物(wù)濃度。附着生長(cháng)的微生物(wù)的大量出現，使生物(wù)相系統發生了巨大變化。傳統活性污泥法系統較易生長(cháng)的絲狀菌可(kě)被載體(tǐ)吸附于其孔隙内或表面，載體(tǐ)的孔隙及其表面的粗糙狀況決定了其對絲狀菌的捕獲能(néng)力。

這樣，既能(néng)發揮絲狀菌的強大淨化能(néng)力，又(yòu)能(néng)控制污泥膨脹及污泥上浮、流失給系統正常運行帶來的巨大危害。

2)載體(tǐ)投加量與載體(tǐ)上的附着生物(wù)量密切相關。載體(tǐ)投加量越大，系統中(zhōng)附着的生物(wù)量越高，但單個載體(tǐ)附着生物(wù)量則下降。

3)有(yǒu)機負荷對兩種生物(wù)相濃度影響很(hěn)大。有(yǒu)機負荷增高，系統内總附着生長(cháng)生物(wù)量及單位載體(tǐ)上附者的生物(wù)量均增加，而懸浮生長(cháng)生物(wù)量則相對減少。

4)改變了系統内底物(wù)的分(fēn)配及傳質(zhì)狀況，附着生長(cháng)生物(wù)與懸浮生長(cháng)生物(wù)的傳質(zhì)與生 物(wù)降解作(zuò)用(yòng)有(yǒu)所不同。

5)投加載體(tǐ)能(néng)防止活性污泥法系統污泥沉降性能(néng)的惡化，反應器的生物(wù)濃度及出水水質(zhì)不像傳統活性污泥法對二沉池工(gōng)況那樣具(jù)有(yǒu)較大敏感性與依賴性。6)系統内懸浮生長(cháng)生物(wù)相的吸氧速率有(yǒu)所降低。

7)延長(cháng)了泥齡，有(yǒu)助于硝化反應及氨氮的去除，大大提高了系統耐受沖擊負荷的能(néng)力，完善了淨化過程，提高了處理(lǐ)效率，能(néng)獲得更好的出水水質(zhì)。

8、膜生物(wù)反應器工(gōng)藝

膜生物(wù)反應器(Membrane Bioreactor, MBR)工(gōng)藝是由膜分(fēn)離組件(常用(yòng)超濾)與活性污泥反應器(曝氣池)相結合而成的污水處理(lǐ)工(gōng)藝，即用(yòng)膜組件代替二沉池進行固液分(fēn)離的污水生物(wù)處理(lǐ)系統。與傳統生物(wù)處理(lǐ)工(gōng)藝相比，MBR工(gōng)藝具(jù)有(yǒu)生化效率高、有(yǒu)機負荷高、污泥負荷低、出水水質(zhì)好、設備占地面積小(xiǎo)、便于自動控制和管理(lǐ)等優點。根據膜與生物(wù)反應器的位置關系，MBR可(kě)分(fēn)為(wèi)分(fēn)置式(外置式)和一體(tǐ)式(内置式)兩種。

分(fēn)置式MBR将膜組件(多(duō)為(wèi)管式和平闆式)置于生物(wù)反應器外部，二者通過泵與管路相連，其工(gōng)藝流程如圖18所示，輸送泵将曝氣池中(zhōng)的混合液加壓後送到膜分(fēn)離單元，由膜組件進行固液分(fēn)離，濃縮液回流至生物(wù)反應器，透過液為(wèi)出水。該方式運行靈活，設備安(ān)裝(zhuāng)方便，膜組件的清洗、維護、更換及增設比較容易，膜通量相對較高，易于大型化和對現有(yǒu)工(gōng)藝的改造，但動力費用(yòng)較高，泵高速旋轉産(chǎn)生的剪切力會使某些微生物(wù)菌體(tǐ)失活。

一體(tǐ)式MBR又(yòu)稱淹沒式MBR ，其工(gōng)藝流程如圖19所示，将無外殼的膜組件(多(duō)為(wèi)中(zhōng)空纖維式)直接安(ān)裝(zhuāng)浸沒于曝氣池内部，微生物(wù)在曝氣池中(zhōng)降解有(yǒu)機物(wù)，依靠重力或水泵抽吸産(chǎn)生的負壓或真空泵将膜組件透過液移出，成為(wèi)出水。