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活化污泥的基本原理和凈化工藝
其實(shí)質(zhì)是人工強(qiáng)化天然水體的自凈作用，將溶解狀態(tài)和膠體狀態(tài)的可生物降解有機(jī)物，以及可被活性污泥吸附的懸浮物和其它物質(zhì)，從根本上說，它具有對水的水質(zhì)適應(yīng)性廣，操作方式靈活多樣，控制能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已成為生物處理方法的主體。
一、基本原則。
活化污泥是由細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物與污水中的懸浮物、膠體物質(zhì)混合而成的絮絨狀污泥顆粒，具有較強(qiáng)的吸附分解有機(jī)物的能力，沉降性能好，具有生物化學(xué)活性，因此被稱為活化污泥。
1、活化污泥的特性
活性污泥從外觀上看，是類似礬花的絮絨顆粒，也稱為生物絮凝體，其直徑一般為0.02~0.2mm，在靜置條件下，可以立即凝結(jié)并下沉，形成較大的絮絨顆粒。活化泥的顏色因水質(zhì)而異，一般為黃色或茶褐色，缺氧或出現(xiàn)厭氧狀態(tài)時(shí)呈黑色，營養(yǎng)不足時(shí)供氧量過多，呈白色，略微酸性，略帶一點(diǎn)土味和霉味。活化污泥的含水率很高，一般都在99%以上，其比重隨含水率的不同而有差異，曝氣池中混合液的相對密度為1.002—1.003，而回流污泥的相對密度為1.004—1.006.活化污泥的表面積一般為20—100cm2/mL。
2、活化污泥成分
其中，含固體物質(zhì)不超過1%的活性污泥由有機(jī)和無機(jī)兩部分組成，其組成比例隨原污水性質(zhì)的不同而變化。這些有機(jī)物主要是生活在活性污泥中的微生物群，也包括流入污水中的某些惰性的、不易被細(xì)菌吸收利用的所謂“難降解有機(jī)物”，即微生物自身氧化的殘余物。
活化污泥微生物群是以有氧菌為主的混合群，其它微生物有酵母菌、放線菌、霉菌及原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等，活化污泥中的細(xì)菌數(shù)量一般為107~108個(gè)/mL，原生動(dòng)物約100個(gè)/mL。
其中，原生動(dòng)物以細(xì)菌為食，后生動(dòng)物以原生動(dòng)物、細(xì)菌為食，它們之間形成了一條食物鏈，構(gòu)成一個(gè)生態(tài)平衡的生物群體。活化污泥中的細(xì)菌通常是以菌膠團(tuán)的形式存在，很少出現(xiàn)游離狀態(tài)，從而使其具有抵抗外界不利因素的能力。
自由細(xì)菌不容易沉淀，但能被原生動(dòng)物捕食，因此沉淀池出水更清澈。而活性污泥中的無機(jī)成分則全部被原污水挾入，至于微生物體內(nèi)存在的無機(jī)鹽類，因其量極少而被忽略。
總而言之，活性污泥由以下四種物質(zhì)組成：
①代謝功能活躍的微生物群(M)；
②微生物(主要是細(xì)菌)自身氧化殘留(M)；
③原污水中含有難降解的有機(jī)物(M;)；
④原污水中的無機(jī)物(M;)挾入。而活性微生物群是活性污泥的重要組成部分。
二、活性污泥的凈化反應(yīng)過程。
其凈化反應(yīng)過程較為復(fù)雜，既有活性污泥自身對有機(jī)污染物的吸附、絮凝等物理、化學(xué)或物理化學(xué)過程，又有污泥中的微生物對有機(jī)污染物的生物轉(zhuǎn)化、吸收等生物或生化過程，大致可分為以下兩個(gè)階段。
1、最初的吸附去除階段。
廢水中的有機(jī)污染物，特別是懸浮體和膠體有機(jī)污染物，在與活性污泥接觸并經(jīng)混合后較短時(shí)間(5-10min)后，就能得到很高的去除率，這種初期高速去除現(xiàn)象是物理吸附和生物吸附共同作用的結(jié)果。結(jié)果表明，混合液中有機(jī)底物含量和BOD含量均明顯下降，如圖2所示。其原因在于活性污泥表面積大，表面有大量的微生物，外包有多糖的粘質(zhì)層，當(dāng)污水中的懸浮物、膠體有機(jī)底物與活性污泥絮體接觸時(shí)，就會(huì)迅速凝結(jié)并吸附去除。這是一種“吸附-去除”的現(xiàn)象。
最初的吸附過程進(jìn)行得非常迅速，一般在30min內(nèi)就可以完成，污水BOD的吸附去除率可達(dá)70%，對于含有懸浮態(tài)和膠體有機(jī)物的污水，BOD可降低80%-90%。在反應(yīng)器中的吸附速率主要取決于微生物的活性以及反應(yīng)器內(nèi)擴(kuò)散程度和水力動(dòng)力學(xué)規(guī)律，前者決定著活性污泥微生物的吸附凝聚效能，后者決定著活性污泥絮體與有機(jī)基質(zhì)的接觸程度。在活性污泥中，微生物的高吸附活性主要取決于較大的比表面積和適宜的微生物生長階段，一般來說，處于“饑餓”狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期微生物的吸附活性最強(qiáng)。
2、新陳代謝穩(wěn)定期
在活性污泥微生物細(xì)胞表面被吸附的有機(jī)污染物，在滲膜酶的作用下，由溶解態(tài)和小分子有機(jī)物直接通過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞，而由膠態(tài)和懸浮態(tài)的大分子有機(jī)物，如淀粉、蛋白質(zhì)等，則先由細(xì)胞外酶一水解酶的作用，水解為溶解態(tài)的小分子后，再進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，此時(shí)水解產(chǎn)生的部分溶解態(tài)的簡單有機(jī)物將擴(kuò)散到混合液中，導(dǎo)致混合液BOD值增加，如圖2中胞外水解區(qū)曲線所示。
流入細(xì)胞內(nèi)的有機(jī)污染物，在各種胞內(nèi)酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下，被氧化分解成中間產(chǎn)物，其中一些會(huì)合成新的細(xì)胞物質(zhì)，另一些則被氧化成穩(wěn)定的無機(jī)物，如CO2和H2O等，并釋放出所需的能量來合成細(xì)胞，這一過程就是物質(zhì)的氧化分解過程，也稱為穩(wěn)定過程。不穩(wěn)定性大分子有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成簡單穩(wěn)定的低分子無機(jī)物質(zhì)，混合物BOD逐漸減小，如圖2中胞內(nèi)生物氧化區(qū)曲線所示。該反應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)間取決于有機(jī)物轉(zhuǎn)化的程度，比吸附反應(yīng)的時(shí)間長得多。
