活性污泥法是使用最廣泛的生活和工業(yè)污水處理方法。它能從廢水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機(jī)物，以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)。無(wú)機(jī)鹽類(磷和氮的化合物)也能部分地被去除。活性污泥法經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展為多種處理工藝。

活性污泥法的基本流程

活性污泥法由曝氣池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排除系統(tǒng)所組成，其基本流程如圖1所示。

廢水和回流活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。曝氣池是一個(gè)生物反應(yīng)器，曝氣設(shè)備不僅傳遞氧氣進(jìn)人混合液，而且通過(guò)曝氣使混合液得到足夠的攪拌呈懸浮狀態(tài)，使廢水中的有機(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降同水分離，沉淀池出水則是凈化水。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)產(chǎn)生了微生物的增殖。增殖的微生物通常作為剩余污泥從沉淀池中排除。以維持活性污泥系統(tǒng)的平衡與穩(wěn)定。剩余污泥中含有大量的微生物，應(yīng)進(jìn)行污泥處理與處置，防止污染環(huán)境。

 活性污泥凈化廢水的過(guò)程

在活性污泥處理系統(tǒng)中，污染底物從廢水中的去除過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是活性污泥內(nèi)微生物將污染底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行吸收、代謝與利用的過(guò)程，也就是“活性污泥反應(yīng)”的過(guò)程。這一過(guò)程的結(jié)果是微生物獲得能量合成新細(xì)胞，活性污泥得以增殖，廢水得到凈化。好氧活性污泥對(duì)有機(jī)底物的去除如圖2所示。從圖2可以看出，活性污泥對(duì)底物的去除分為兩個(gè)階段，即吸附和代謝階段。

(1)初期吸附 當(dāng)廢水進(jìn)入活性污泥反應(yīng)池后，與活性污泥接觸、混合，由于活性污泥絮體物理吸附和生物吸附綜合作用的結(jié)果，混合液中有機(jī)底物迅速減少， BOD迅速降低，如圖2中的吸附區(qū)曲線所示。這種初期吸附過(guò)程進(jìn)行較快，一般在30min內(nèi)即能完成，初期吸附去除率可達(dá)60%。

活性污泥對(duì)污染物質(zhì)的吸附去除，是微生物攝取底物的第一步。只有這些污染底物在胞外酶的作用下，進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)部之后，才能在胞內(nèi)酶的作用下進(jìn)行代謝、轉(zhuǎn)化，被微生物所利用。因此，廢水中污染底物在進(jìn)入活性污泥反應(yīng)器初期的大部分去除，并不能說(shuō)明它們?nèi)晃⑸锼x、利用，這一吸附過(guò)程只能為下一步的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化做準(zhǔn)備。

(2)代謝過(guò)程被吸附在活性污泥微生物細(xì)胞表面上的污染底物，在透膜酶的作用下，通過(guò)細(xì)胞辟而進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)。小分子底物可直接進(jìn)人微生物細(xì)胞內(nèi)，而大分子有機(jī)物如淀粉、蛋白質(zhì)等則必須在細(xì)胞外酶即水解酶的作用下，被水解為溶解性的小分子后再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，此時(shí)部分溶解性簡(jiǎn)單有機(jī)物釋放于混合液中，會(huì)造成混合液內(nèi)BOD的升高，如圖2中的胞外水解區(qū)曲線所示。

進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的污染底物，在各種胞內(nèi)酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下，微生物對(duì)其進(jìn)行分解與合成代謝。對(duì)污染底物進(jìn)行氧化分解，首先生成中間產(chǎn)物，接著有些中間產(chǎn)物合成為細(xì)胞物質(zhì)，另一些中間產(chǎn)物氧化為無(wú)機(jī)的終點(diǎn)產(chǎn)物，如CO，和HO等，并從中獲得合成新細(xì)胞物質(zhì)所需要的能量，這個(gè)過(guò)程就是物質(zhì)的代謝過(guò)程，也稱為穩(wěn)定過(guò)程。此過(guò)程中，溶解性的簡(jiǎn)單有機(jī)物逐步被轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)，混合液中BOD逐步降低，如圖2-6中的胞內(nèi)生物氧化區(qū)曲線所示。

在活性污泥法處理廢水的過(guò)程中，活性污泥對(duì)污染底物的吸附和穩(wěn)定并存且不可分割。