城市生活污水處理中活性污泥法與生物膜法工藝比較

城市生活污水處理工藝大都采用一級(jí)處理和二級(jí)處理的方法。一級(jí)處理，主要通過(guò)物理方法去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理的污水，BOD 一般可去除30%左右，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。二級(jí)處理則是采用生物處理技術(shù)，利用微生物將污水中的有機(jī)物降解去除，具有代表性的工藝主要有活性污泥法和生物膜法。下面，根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐和理論學(xué)習(xí)，就這兩種工藝方法進(jìn)行分析與比較。

一、活性污泥法

1．流程與原理。典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)和剩余污泥排除系統(tǒng)組成。

污水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液。從空氣壓縮機(jī)站送來(lái)的壓縮空氣，通過(guò)鋪設(shè)在曝氣池底部的空氣擴(kuò)散裝置，以細(xì)小氣泡的形式進(jìn)入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，還使混合液處于劇烈攪動(dòng)的狀態(tài)，呈懸浮狀態(tài)。溶解氧、活性污泥與污水互相混合、充分接觸，使活性污泥反應(yīng)得以正常進(jìn)行。

第一階段，污水中的有機(jī)污染物被活性污泥顆粒吸附在菌膠團(tuán)的表面上，是由于其巨大的表面積和多糖類黏性物質(zhì)的作用。同時(shí)一些大分子有機(jī)物在細(xì)菌胞外酶作用下分解為小分子有機(jī)物。

第二階段，微生物在氧氣充足的條件下，吸收這些有機(jī) 物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供給自身的增殖繁衍�；钚晕勰喾磻�(yīng)進(jìn)行的結(jié)果，污水中有機(jī)污染物得到降 解而去除，活性污泥本身得以繁衍增長(zhǎng)，污水則得以凈化處理。經(jīng)過(guò)活性污泥凈化作用后的混合液進(jìn)入二次沉淀池，混合液中懸浮的活性污泥和其他固體物質(zhì)在這里沉淀下來(lái)與水分離，澄清后的污水作為處理水排出系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)沉淀濃縮的污泥從沉淀池底部排出，其中大部分作為接種污泥回流至曝氣池，以保證曝氣池內(nèi)的懸浮固體濃度和微生物濃度；增殖的微生物從系統(tǒng)中排出，稱為“剩余污泥”。事實(shí)上，污染物很大程度上從污水中轉(zhuǎn)移到了這些剩余污泥中。

活性污泥法的原理形象說(shuō)法：微生物“吃掉”了污水中的有機(jī)物，這樣污水變成了干凈的水。它本質(zhì)上與自然界水體自凈過(guò)程相似，只是經(jīng)過(guò)人工強(qiáng)化，污水凈化的效果更好�；钚晕勰嘞到y(tǒng)在運(yùn)行中存在的異常現(xiàn)象及解決辦法。

活性污泥處理系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)種種異常情況，造成處理效果降低，污泥流失。下面就生產(chǎn)實(shí)踐中經(jīng)常出現(xiàn)的一些異常現(xiàn)象和解決辦法加以總結(jié)。

（1）活性污泥呈灰黑色，污泥發(fā)生厭氧反應(yīng)，污泥中出現(xiàn)硫細(xì)菌，出水水質(zhì)惡化。原因：一是負(fù)荷量增高；二是曝氣不足；三是工業(yè)廢水的流入等。措施：一是控制負(fù)荷量；二是增大曝氣量；三是切斷或控制工業(yè)廢水的流人。

（2）V 值異常。一是污泥上浮，多發(fā)生在夏季。原因：硝化作用導(dǎo)致在二沉池中被還原成N2，引起污泥上浮。措施：減少污泥在二沉池的HRT；減少曝氣量。二是在沉淀后的上清液 中含有大量的懸浮微小絮體，出水透明度下降。原因：污泥解 體，曝氣過(guò)度；負(fù)荷下降，活性污泥自身氧化過(guò)度。措施：減少曝氣；增大負(fù)荷量。三是泥水界面不明顯。原因：高濃度有機(jī)廢水的流入，使微生物處于對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期；污泥形成的絮體性能較差。措施：降低負(fù)荷；增大回流量以提高曝氣池中的MLSS，降低F /M 值。四是污泥膨脹。污泥膨脹是指活性污泥質(zhì)量變輕、膨大，沉降性能惡化，在二沉池中不能正常沉淀下來(lái)，SVI 異常增高，可達(dá)400 以上。導(dǎo)致污泥膨脹的原因是多方面的，主要有兩種：因絲狀菌異常增殖而導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹，主要的絲狀菌有球衣菌屬、貝氏硫細(xì)菌、以及正�；钚� 污泥中的某些絲狀菌如芽孢桿菌屬、某些霉菌等；因黏性物質(zhì)大量積累而導(dǎo)致的非絲狀菌性膨脹。措施：殺滅絲狀菌，如 投加氯、臭氧、過(guò)氧化氫等藥劑；改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝劑如硫酸鋁等；改善、提高活性污泥的沉降性、密實(shí)性，投加黏土、消石灰等；加大回流污泥量并在其回流前進(jìn)行再生性曝氣；使廢水經(jīng)常處于好氧狀態(tài)，防止厭氧反應(yīng)的發(fā)生，如預(yù)曝氣；加強(qiáng)曝氣，提高混合液的DO值；降低污泥在二沉池中的停留時(shí)間；調(diào)整污泥負(fù)荷，當(dāng)超過(guò)0.35kg- BOD 時(shí)，易于發(fā)生絲狀菌膨脹；調(diào)整混合液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可以控制高黏性膨脹；投加硫酸銅，可以控制有球衣菌引起的 膨脹。

二、生物膜法

1．生物膜法工藝類型。潤(rùn)濕型：生物濾池、生物濾塔、生物轉(zhuǎn)盤(pán)。浸沒(méi)型：接觸氧化、濾料浸沒(méi)在濾池中。流動(dòng)床型：生物活性碳，砂粒介質(zhì)懸浮流動(dòng)于池內(nèi)。

2．原理。由于生活污水中含有大量的有機(jī)成分，生物膜法依靠固定于載體表面上的微生物膜來(lái)降解有機(jī)物，由于微生物細(xì)胞幾乎能在水環(huán)境中的任何適宜的載體表面牢固地附著、生長(zhǎng)和繁殖，由細(xì)胞內(nèi)向外伸展的胞外多聚物使微生物細(xì)胞形成纖維狀的纏結(jié)結(jié)構(gòu)，因此生物膜通常具有孔狀結(jié)構(gòu)，并具有很強(qiáng)的吸附性能。

生物膜附著在載體的表面，是高度親水的物質(zhì)，在污水不斷流動(dòng)的條件下，其外側(cè)總是存在著一層附著水層。生物膜又是微生物高度密集的物質(zhì)，在膜的表面上和內(nèi)部生長(zhǎng)繁殖著大量的微生物及微型動(dòng)物，形成由有機(jī)污染物→細(xì)菌→原生動(dòng)物（后生動(dòng)物）組成的食物鏈。生物膜是由細(xì)菌、真菌、藻類、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物和其他一些肉眼可見(jiàn)的生物群落組成。污水在流過(guò)載體表面時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附，并通過(guò)氧向生物膜內(nèi)部擴(kuò)散，在膜中發(fā)生生物氧化等作用，從而完成對(duì)有機(jī)物的降解。生物膜 表層生長(zhǎng)的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過(guò)好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成，通過(guò)生物膜的周期更新，以維持生物膜反應(yīng)器的正常運(yùn)行。

3．生物膜的更新與脫落。維持生物膜反應(yīng)器正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)是生物膜的更新與脫落，生物膜表層生長(zhǎng)的是好氧和兼氧微生物，而在生物膜的內(nèi)層微生物則往往處于厭氧狀態(tài)，當(dāng)生物膜逐漸增厚，厭氧層的厚度超過(guò)好氧層時(shí)，會(huì)導(dǎo)致生物膜的脫落，而新的生物膜又會(huì)在載體表面重新生成。更新與脫落過(guò)程如下：首先，厭氧膜的出現(xiàn)過(guò)程：一是生物膜；二是成熟的生物膜一般厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；都由厭氧膜和好氧膜組成；三是好氧膜是有機(jī)物降解的主要場(chǎng)所，一般厚度為2 mm。其次，厭氧膜的加厚過(guò)程：一是厭氧的代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞；二是氣態(tài)產(chǎn)物的不斷 逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力；三是成為老化生物膜，其凈化功能較差，且易于脫落。

再次，生物膜的更新：一是老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長(zhǎng)起來(lái)；二是新生生物膜的凈化功能較強(qiáng)。

4．影響生物膜工作性能的三個(gè)重要指標(biāo)（以生物濾池為例）。一是水力負(fù)荷：?jiǎn)挝幻娣e濾池或單位體積濾料每天所能處理的廢水量，包括水力表面負(fù)荷和水力何種負(fù)荷；二是 BOD 負(fù)荷：?jiǎn)挝粫r(shí)間供給單位體積濾料的BOD 量，城市污水極限值分低負(fù)荷（0.15~0.3），高負(fù)荷（0.8~1.2）；三是毒物負(fù)荷：?jiǎn)挝粸V料每天所能承受毒物的量。

三、活性污泥法與生物膜法的比較

1．活性污泥法優(yōu)缺點(diǎn)。長(zhǎng)期以來(lái)，城市生活污水的二級(jí)生 物處理多采用活性污泥法，它是當(dāng)前世界各國(guó)應(yīng)用最廣的一種二級(jí)生物處理工藝，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：一是采用傳統(tǒng)的活性污泥法，往往基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)高，能耗大，管理較復(fù)雜，易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象；工藝設(shè)備不能滿足高效低耗的要求。二是隨著污水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格，對(duì)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的排放要求較高，傳統(tǒng)的具有脫氮除磷功能的污水處理工藝多以活性污泥法為主，往往需要將多個(gè)厭氧和好氧反應(yīng)池串聯(lián)，形成多級(jí)反應(yīng)池，通過(guò)增加內(nèi)循環(huán)來(lái)達(dá)到脫氮除磷的目的，這勢(shì)必要增加基建投資的費(fèi)用及能耗，并且使運(yùn)行管理較為復(fù)雜。三是活性污泥法產(chǎn)生大量的剩余污泥，需要進(jìn)行污泥無(wú)害化處理，增加了投資。

2．生物膜法優(yōu)缺點(diǎn)。生物膜法也是城市污水二級(jí)生物處 理的一種常用方法，與活性污泥法相比具有以下特點(diǎn)：一是生物膜對(duì)污水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，管理方便，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹。二是微生物固著在載體表面、世代時(shí)間較長(zhǎng)的微生物也能增殖，生物相對(duì)更為豐富、穩(wěn)定，產(chǎn)生的剩余污泥少。三是能夠處理低濃度的污水。另外，生物膜法的不足之處在于生物膜載體增加了系統(tǒng)的投資；載體材料的比表面積小，反應(yīng)裝置容積有限、空間效率低，在處理城市污水時(shí)處理效率比活性污泥法低；附著于固體表面的微生物量較難 控制，操作伸縮性差；靠自然通風(fēng)供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。具體參見(jiàn)http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

四、生活污水處理方法探究與發(fā)展

通過(guò)以上的分析與比較，如何使城市污水處理工藝朝著低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及實(shí)現(xiàn)磷回收和中水回用等可持續(xù)的方向發(fā)展，已成為目前污水處理領(lǐng)域共同關(guān)注的問(wèn)題。近年來(lái)，在環(huán)保工作者的努力下，新的污水處理工藝不斷涌現(xiàn)，如：將SBR 與氧化溝的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合的往復(fù)式活性污泥法、CASS 污水處理工藝、HCR 高效性 污水處理技術(shù)、生物膜法等等。新的污水處理工藝的出現(xiàn)，使污水處理方法朝著占地面積少、運(yùn)行成本低、總投資少、自動(dòng)化程度高等的方向發(fā)展，逐步解決了傳統(tǒng)方法在技術(shù)上和投資上的種種難題。來(lái)源：河北企業(yè)