低碳经济。
活性污泥法在废水中的应用和发展前景。
废水是当前环境重要污染物之一，对其进行处理是很重要也是很有必要的。废水处理方法主要有物理处理法、化学处理法、物化处理法和生化处理法。其中比较优越的是生化处理法，它也是废水处理系统中最重要的过程之一。
在废水生化处理过程中起主力军作用的是活性污泥微生物。本文介绍了活性污泥的相关内容、活性污泥法的实际应用和可能出现的问题及其发展前景。
活性污泥废水处理。
活性污泥法2023年在英国实验成功，最初用于处理城市的污水。随着科技的进步和社会发展的需要，活性污泥应用领域已经向多个方向拓展，从城市污水到工业废水，从低浓度废水到高浓度废水，从印染废水到重金属废水等等。活性污泥法的处理核心是活性污泥，其组成特殊，是一个复杂的微生态体系。
活性污泥处理低浓度废水时，主要利用污泥中的微生物吸收和分解水中溶解性物质，一部分营养构建自身细胞，一部分被氧化成二氧化碳和水。活性污泥在处理低浓度重金属废水时，主要利用胞外多聚物（ecp）的吸附和包裹。活性污泥法处理废水中的有机质过程，大致都可分为生物吸附阶段和生物氧化阶段。
一、活性污泥。
1）活性污泥的定义、组成部分。
活性污泥就是由细菌，原生动物等与悬浮物质，胶体物质混杂在一起所形成的具有很强的吸附分解有机物能力的絮凝体。絮凝体肉眼可见，具有良好的沉降性能。
菌胶团是活性污泥的重要组成部分，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在废水处理中具有重要作用。活性污泥性能的好坏，主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来确定。
2）衡量活性污泥数量和性能好坏的指标。
1.活性污泥的浓度（mlss）指1l混合液内所含的悬浮固体（mlss）或挥发性悬浮固体（mlvss）的量。
2.污泥沉降比（sv%）是指一定量的曝气池废水静止30min后，沉淀污泥与废水的体积比。它可反映污泥的沉淀和凝聚性能的好坏。污泥沉降比越大，越有利于活性污泥与水迅速分离。
3.污泥容积指数（svi）又称污泥指数，是指一定量的曝气池废水经30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容积的体积。它实质是反映活性污泥的松散程度，污泥指数越大，则污泥越松散，越易于吸附和氧化分解有机物，提高废水的处理效果。
但是，若污泥指数太高，污泥过于松散，则污泥的沉淀性差，故一般控制在50-150ml/g之间。
二、活性污泥法的应用。
活性污泥法是采用人工曝气的手段，使活性污泥均匀分散并悬浮于反应器（曝气池）中，和污水充分接触，并在有溶解氧的情况下，对污水中所含的有机物进行分解代谢活动。在这一活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。近几十年来，活性污泥法在生物学、反映动力学的理论方面以及在工艺变形方面都获得了长足的发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程，使得它的适用性，有效性更加完善。
它在城市污水和一些工业废水的处理中，特别是在规模较大的场合，已占有极大的优势，成为主体处理工艺。
1）有机废水的处理。
活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解过程可分为两个阶段，即吸附阶段和稳定阶段。
在曝气初期，活性污泥表面富集着的许多活性很强的微生物，和污水充分混合、接触后，微生物细胞壁外围的黏液层就能将污水中的有机物迅速吸附到活性污泥上来。这个吸附过程进行得相当快大约在不到30min之内，就可将污水中的有机物（以bod计）去除大部分，bod去除率可达70% 以上。有机物的吸附去除，是微生物摄取营养物质的第一步。
这一吸附去除过程的本身是一个物理过程，为下一步的物质转化过程做了准备。
随着曝气过程的延续，被活性污泥吸附的大量有机物将接着为微生物所利用。先是有机物在好氧微生物的作用下，被氧化分解为中间产物，接着有些中间产物合成为细胞物质，另一些中间产物氧化为无机的终点产物，这个过程就是物质的转化过程，是一个生化反应过程，也称之为稳定过程。这个过程是物质由不稳定到稳定的过程，即高分子有机物降解为简单的、稳定的、低分子的无机物。
这个稳定有机物的过程，较之前面的吸附有机物过程要长得多。
2）重金属废水的处理。
传统上处理重金属废水的方法主要是物理化学方法，如吸附法、离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、氧化还原法等，但这些方法都具有二次污染严重，处理成本高等问题。近年来人们开始为重金属废水的处理寻找新的方法。过去人们普遍认为活性污泥法不宜用来处理重金属废水，因为重金属废水中有机物质较少，而且重金属对污泥中的微生物有很强的毒害作用。
但近年的研究结果表明，通过改造现行的活性污泥法可以处理重金属废水。活性污泥法处理重金属废水主要是利用活性污泥中的细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂形成的具有很强吸附分解能力的污泥颗粒来完成的。
活性污泥处理重金属废水的机理很复杂，通常认为活性污泥对重金属的作用包括沉淀、吸附和胞内积累等。
3）印染废水的处理。
纺织行业是我国用水量较大，排放废水量较多的工业部门之一。据不完全统计，国内印染企业每天排放废水量300-400万吨。排放的废水中含有纤维原料本身的夹带物，以及加工过程中所用的浆料、油剂、染料和化学助剂等，具有生化需氧量高、色度高、ph高的特点。
运用活性污泥法处理印染废水，，既能分解其中大量的有机物质，又能去除部分色素，还可以小量调节ph值，运转效率高而费用低，出水水质好。活性污泥法多余bod5的去除率一般可达80%--95%，对于cod的去除率一般可达40%--60%，脱色能力为30%--50%。
三、活性污泥法处理废水过程中的问题及解决方法。
活性污泥法是目前世界上应用最广泛的废水生物处理技术，但会产生大量的剩余污泥。污泥的处理费用较高，占废水处理厂总运行费用的25%--40%，甚至高达60%，成为废水处理厂的沉重负担。由此可见，对剩余污泥的处理是很有必要的。
1)加入代谢解偶联剂降低污泥产率。
活性污泥法处理废水过程中，细菌对有机物进行代谢降解，细菌能量产生途径是和生长紧密偶联的，解偶联就是细菌的分解代谢和合成代谢不再与atp的合成与分解反应偶联在一起，细菌在保持正常分解底物的同时，自身合成速度减慢，表观产率系数降低，从而达到降低污泥产量的目的。有机质子载体具有很强的解偶联能力，成为解偶联剂，如2，4，5-三氯苯酚（tcp）。向废水生物处理系统中投加代谢解偶联剂可以大大降低剩余污泥的产量，其作用机理是有机质子载体通过与氢离子的结合，降低细胞膜对氢离子的阻力，携带氢离子跨过细胞膜，使膜两侧的质子梯度降低，降低后的质子梯度不足以驱动atp酶合成atp，从而减少了氧化磷酸化作用所合成的atp量，氧化过程中所产生的能量最终以热的形式被释放。
2）剩余污泥和厨余垃圾的混合中温厌氧消化。
将剩余活性污泥单独进行厌氧消化时，挥发性固体（vs）的去除率和产气量都很低，这是因为剩余活性污泥的可生物降解能力很低，水解过程是剩余活性污泥进行厌氧消化的限速步骤。为此有很多研究都集中在采用各种预处理手段提高剩余活性污泥的可生物降解能力，如常采用的有热解法、机械法、化学法以及生物法等。将剩余活性污泥和厨余垃圾混合后采用现有的污水厂消化池进行处理也是一种很好的方法，不需要很多的额外投资，又解决了厨余垃圾的污染问题。
混合消化可以稀释污泥中的有毒成分，促进物料中营养物质的平衡，提高消化池的容积利用效率，还可获得更大的单位产气量。
3）活性污泥法处理过程中泡沫问题的产生与控制。
活性污泥法运行过程中经常受泡沫问题的影响，导致处理效果的降低以及运行费用的提高。其主要可以分为启动泡沫、反硝化泡沫、表面活性泡沫和生物泡沫，活性污泥法运行过程中的泡沫主要是由于污泥只能够一些微生物的过度增值而产生的生物泡沫。泡沫问题的控制方法有：
1.降低污泥停留时间；
2.降低曝气池的空气输入率；
3.曝气池前增设生物选择器；
4.选择性泡沫浮选或淘汰；
5.回流厌氧消化池上清液。
除了上述方法外，向泡沫喷水、加强上部搅拌、添加化学药剂（如双氧水和聚合铝盐等）、投加特别微生物（如肾形虫）、对回流污泥进行氯化以杀伤放线菌及降低污水ph等方法都能对泡沫起一定的控制作用，在运行时可根据实际情况加以选择。
四、活性污泥法的发展前景。
1）膜生物反应器。
膜生物反应器可在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和膜对污染物质的分离，而降解与分离之间又存在着协同作用，是一种高效、实用的污水处理技术。
2）膜分离技术的应用。
用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：
不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化；
曝气池的污泥浓度将大大提高(mlss可以大于20000mg/l)从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；
在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；
污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，但这些问题正逐步得到解决。实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本hiroshiwa市的higashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。
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