活性污泥法：应用微生物学在水处理中的成果

活性污泥法自发明以来，根据反应时间、进水方式、曝气设备、氧的来源、反应池型等的不同，已经发展出多种变型，常见的有传统推流式活性污泥法、渐减曝气活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、高负荷曝气活性污泥法、延时曝气活性污泥法、吸附再生活性污泥法、完全混合活性污泥法、深层曝气活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法、吸附生物降解工艺、序批式活性污泥法、氧化沟等。 这些变型方式有的还在广泛应用，同时新开发的处理工艺仍在工程中接受实践的考验，采用时需因地因时地加以选择。

（1）传统推流式活性污泥法

传统推流式活性污泥法工艺，是指污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内呈推流形式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅拌。 因为廊道的长宽比要求在5 ～10，所以一般采用3 ～5 条廊道。 在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。 传统推流式运行中存在的主要问题，一是池内流态呈推流式，首端有机污染物负荷高，耗氧速率高；二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化的能力差；三是混合液的需氧量在长度方向上逐步下降，而充氧设备通常沿池长均匀布置，这样会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。

（2）渐减曝气活性污泥法

为了改变传统推流式活性污泥法供氧和需氧的差距，可以采用渐减曝气方式，充氧设备的布置沿池长方向与需氧量匹配，布气沿程逐步递减，使其接近需氧速率总的空气用量有所减少，从而节省能耗，提高处理效率。

（3）阶段曝气活性污泥法

降低传统推流式曝气池中进水端需氧量峰值要求，还可以采用分段进水方式，入流污水在曝气池中分3 或4 点进入，均衡了曝气池内有机污染物负荷及需氧率，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的能力。 阶段曝气推流式曝气池一般采用3 条或更多廊道，在第一个进水点后，MLSS（Mixed Liquid suspended solids，混合液悬浮固体浓度）浓度高达5 000 ～9 000 mg/L，后面廊道MLSS 浓度随着污水多点进入而降低。 在池体容积相同的情况下，与传统推流式相比，阶段曝气活性污泥系统可以拥有更高的污泥总量，污泥龄可以更高。

（4）高负荷曝气法

高负荷曝气法（又称改良曝气法）在系统与曝气池构造方面与传统推流式活性污泥法相同，但曝气停留时间仅为1.5 ～3.0 小时，曝气池活性污泥处于生长旺盛期。 本工艺的主要特点是有机物容积负荷或污泥负荷高，曝气时间短，但处理效果低，一般BOD5 去除率不超过70% ～75%，为了维护系统的稳定运行，必须保证充分的搅拌和曝气。

（5）延时曝气法

延时曝气法与传统推流式类似，不同之处在于本工艺的活性污泥处于生长曲线的内源呼吸期，有机物负荷非常低，曝气反应时间长，一般多在24 小时以上，污泥龄长，曝气系统的设计决定于系统的搅拌要求而不是需氧量。 由于活性污泥在池内长期处于内源呼吸期，剩余污泥量少且稳定，剩余污泥主要是一些难以生物降解的微生物内源代谢残留物，因此也可以说，该工艺是污水污泥综合好氧处理系统。 本工艺还具有处理过程稳定性高，对进水水质、水量变化适应性强，不需要初沉池等特点，但也存在需要池体容积大、基建费用和运行费用都较高等缺点，一般适用于小型污水处理系统。

（6）吸附再生法(www.xing528.com)

吸附再生法又名接触稳定法。 传统活性污泥法把活性污泥对有机物的吸附凝聚和氧化分解，混在同一曝气池内进行，适于处理溶解的有机物。 对含有大量悬浮颗粒和胶体颗粒的废水，可充分利用活性污泥对其初期吸附量大的特点，将吸附凝聚和氧化分解分别在两个曝气池中进行，从而出现了吸附再生法。 主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程——吸附、代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。

曝气池被一分为二，废水先在吸附池内停留数十分钟，待有机物被充分吸附后，再进入二沉池进行泥水分离。 分离出的活性污泥一部分作为剩余污泥排掉，另一部分回流入再生池继续曝气。 再生池中只曝气不进废水，活性污泥中吸附的有机物进一步氧化分解，然后返回吸附池。 由于再生池仅对回流污泥进行曝气（剩余污泥不必再生），故节约了空气量，且可缩小池容。

（7）完全混合法

污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内的混合液充分混合，池内的混合液是有待泥水分离的混合水。 该工艺有如下特征:①进入曝气池的污水很快被池内已存在的混合液所稀释、均化，入流出现冲击负荷时，池液的组成变化较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担，所以该工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水。 ②污水在曝气池内均匀分布，F/M（有机负荷率）值均等，各部分有机污染物降解工况相同，微生物群体的数量和组成几近一致，因此，有可能通过对F/M 值的调整，将整个曝气池的工况控制在最佳条件，以更好地发挥活性污泥的净化功能。 ③曝气池内混合液的需氧速率均衡。

完全混合活性污泥系统因为有机物负荷较低，微生物生长通常位于生长曲线的静止期或衰老期，活性污泥易产生膨胀现象。

（8）深层曝气法

曝气池的经济深度是按基建费用和运行费用来决定的。 根据长期的经验，并经过多方面的技术经济比较，经济深度一般为5 ～6 m，但随着城市的发展，各地普遍感到用地紧张，为了节约用地，发展了深层曝气法。

一般深层曝气池的水深可达10 ～20 m，超深层曝气池（又称竖井或深井）直径1 ～6 m，水深可达150 ～300 m，大大节省了用地面积。 同时由于水深大幅度增加，可以促进氧传递速率，处理功能几乎不受气候影响。 本工艺适用于处理高浓度有机废水。

深井曝气法的井中分隔成两个部分:下降管和上升管。 污水及污泥从下降管导入，由上升管排出。 在深井靠地面的井颈部分，局部扩大，以排除部分气体。 经过处理后的混合液，先经真空脱气（也可以加一个小的曝气池代替真空脱气，并充分利用混合液中的溶解氧），再经二沉池固液分离。 混合液也可用气浮法进行固液分离。

（9）纯氧曝气活性污泥法

纯氧曝气活性污泥法又名富氧曝气活性污泥法，利用纯氧直接通入曝气池进行曝气，其优点是溶解氧饱和值较高，氧传递速率快，生物处理速度得以提高，且曝气时间短，仅为1.5 ～3.0小时，MLSS 为400 ～8 000 mg/L，处理效果好。 空气中的氧含量仅为21%，纯氧中的含氧量为90% ～95%，氧分压比空气高4.4 ～4.7 倍，用纯氧进行曝气能提高氧向混合液中传递的能力。 纯氧曝气工艺分为密闭多段式、开放微气泡式和并流上升式等，其中尤以密闭多段式最为普遍。