活性污泥的基本原理及凈化過程是怎樣的？

活性污泥法實質上是天然水體自凈作用的人工強化，能從污水中去除溶解態(tài)和膠體態(tài)的可生物降解有機物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他物質，具有對水質水量的適應性廣、運行方式靈活多樣、可控制性好等特點，已成為生物處理方法的主體。

一、基本原理

活性污泥是由細菌、真菌、原生動物、后生動物等微生物群體與污水中的懸浮物質、膠體物質混雜在一起所形成的、具有很強的吸附分解有機物能力和良好沉降性能的絮絨狀污泥顆粒，因具有生物化學活性，所以被稱為活性污泥。

活性污泥的性狀

從外觀上看，活性污泥是像礬花一樣的絮絨顆粒，又稱生物絮凝體，絮凝體直徑一般為0.02——0.2 mm,在靜置時可立即凝聚成較大的絨粒而下沉?；钚晕勰嗟念伾蛭鬯|不同而異，一般為黃色或茶褐色，供氧不足或出現(xiàn)厭氧狀態(tài)時呈黑色，供氧過多營養(yǎng)不足時星灰白色，略顯酸性，稍具土壤的氣味并夾帶-些霉臭味?；钚晕勰嗪屎芨撸话愣荚?9%以上，其比重因含水率不同而異，曝氣池混合液相對密度為1.002——1.003，而回流污泥相對密度為1.004——1.006.活性污泥表面積一般為20—— 100 cm2/mL。

二、活性污泥的組成

活性污泥中的固體物質不到1%，由有機物和無機物兩部分組成，其組成比例則因原污水性質不同而異。有機組成部分主要為棲息在活性污泥中的微生物群體，還包括入流污水中的某些惰性的難被細菌攝取利用的所謂“難降解有機物”、微生物自身氧化的殘留物。

活性污泥微生物群體是一個以好氧細菌為主的混合群體，其他微生物包括酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物、后生動物等，正?；钚晕勰嗟募毦恳话銥?07——108 個/mL，原生動物為100個/mL左右。

在活性污泥微生物中，原生動物以細菌為食，而后生動物以原生動物、細菌為食，它們之間形成一條食物鏈，組成了一個生態(tài)平衡的生物群體?；钚晕勰嗉毦Ｒ跃z團的形式存在，呈游離狀態(tài)的較少，這使細菌具有抵御外界不利因素的性能。

游離細菌不易沉淀，但可被原生動物捕食，從而使沉淀池的出水更清澈?；钚晕勰嗟臒o機組成部分則全部是由原污水挾入，至于微生物體內(nèi)存在的無機鹽類，由于數(shù)量極少，可忽略不計。

總之，活性污泥由下列四部分物質所組成:

①具有代謝功能活性的微生物群體(M);

②微生物(主要是細菌)自身氧化殘留物(M);

③由原污水挾入的難生物降解有機物(M;);

④由原污水挾入的無機物質(M;)。其中活性微生物群體是活性污泥的主要組成部分。

三、、活性污泥凈化反應過程

活性污泥凈化反應過程比較復雜，既有活性污泥本身對有機污染物的吸附、絮凝等物理、化學或物理化學過程，也有活性污泥內(nèi)微生物對有機污染物的生物轉化、吸收等生物或生物化學過程，大致可以分為以下兩個階段。

初期吸附去除階段

在污水與活性污泥接觸、混合后的較短時間(5——10 min)內(nèi)，污水中的有機污染物，尤其是呈懸浮態(tài)和膠體態(tài)的有機物，表現(xiàn)出高的去除率，這種初期高速去除現(xiàn)象是物理吸附和生物吸附綜合作用的結果。在此過程中，混合液中有機底物迅速減少，BOD迅速降低。這是由于活性污泥的表面積大，并且在表面上富集著大量的微生物，外部覆蓋著多糖類的黏質層，當污水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)的有機底物與活性污泥絮體接觸時，便被迅速凝聚和吸附去除。這種現(xiàn)象就是“ 初期吸附去除”作用。

初期吸附過程進行得很快，一般在30 min內(nèi)便能完成，污水BOD的吸附去除率可達70%，對于含懸浮態(tài)和膠體態(tài)有機物較多的污水，BOD可下降80%——90%。初期吸附速度主要取決于微生物的活性和反應器內(nèi)水力擴散程度與水力動力學規(guī)律，前者決定活性污泥微生物的吸附、凝聚效能，后者則決定活性污泥絮體與有機底物的接觸程度?；钚晕勰辔⑸锏母呶交钚匀Q于較大的比表面積和適宜的微生物增殖期，一般而言，處于“饑餓”狀態(tài)的內(nèi)源呼吸期微生物，其吸附活性最強。

代謝穩(wěn)定階段

被吸附在活性污泥微生物細胞表面的有機污染物，在透膜酶的作用下，溶解態(tài)和小分子有機物直接透過細胞壁進入細胞體內(nèi)，而膠體態(tài)和懸浮態(tài)的大分子有機物如淀粉、蛋白質等則先在細胞外酶一水解酶的作用下，被水解為溶解態(tài)小分子后再進入細胞體內(nèi)，此時水解產(chǎn)生的部分溶解性簡單有機物會擴散到混合液中，造成混合液BOD值升高。

進入細胞體內(nèi)的有機污染物，在各種胞內(nèi)酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下，被氧化分解為中間產(chǎn)物，有些中間產(chǎn)物合成為新的細胞物質，另一些則氧化為穩(wěn)定的無機產(chǎn)物，如CO2和H2O等，并釋放能量供合成細胞所需，這個過程即物質的氧化分解過程，也稱穩(wěn)定過程。在此過程中，不穩(wěn)定的高分子有機物質通過生化反應被轉化為簡單穩(wěn)定的低分子無機物質，混合液BOD逐漸降低。穩(wěn)定過程所需時間取決于有機物的轉化程度，要比吸附過程長得多。