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活性污泥法学问深！要想玩转微生物，不给自己充充电是不行滴！推荐下《活性污泥法工艺控制》，非常适合咱们这种工程人实操学习哦！
1 活性污泥的组成
显微镜下的活性污泥微生物
在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥，活性污泥是由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成，其中微生物是活性污泥的主要组成部分。
活性污泥微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系。
细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，是微生物的最主要成分，污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势，含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而醣类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。在一定的能量水平（即细菌的活动能力）下，大部分细菌构成了活性污泥的絮凝体，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉淀性能。
在活性污泥法处理过程中，净化污水的第一和主要承担者是细菌，其次出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。
2 净化过程与机理
活性污泥微生物能够连续从污水中去除有机物，是由以下几个过程完成的。
2.1 初期去除与吸附作用
在很多活性污泥系统里，当污水与活性污泥接触后很短的时间（3-5分钟）内就出现了很高的有机物（BOD）去除率，这种初期高速去除现象是吸附作用所引起的，由于污泥表面积很大（介于2000-10000m2/m3混合液），且表面具有多糖类粘质层，因此，污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的，初期被去除的BOD象一种备用的食物源一样贮存在微生物细胞的表面，经过几小时的曝气后，才会相继摄入代谢。
在初期，被单位污泥去除的有机物数量是有一定限度的，它取决于污水的类型以及与污水接触时的污泥性能，例如，污水中呈悬浮的和胶体的有机物多，则初期去除率大，反之如溶解性有机物多，则初期去除率就小，又如，回流的污泥未经足够地曝气，预先贮存在污泥里的有机物将代谢不充分，污泥未得到再生，活性不能很好恢复，因而必将降低初期去除率，但是，如回流污泥经过长时间的曝气，则会使污泥长期处于内源呼吸阶段，由于过分自身氧化而失去活性，同样也会降低初期去除率。
2.2 微生物的代谢作用
活性污泥微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，将其中一部分有机物合成新的细胞物质（原生质）；对另一部分有机物则进行分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定的物质。在新细胞合成与微生物增长的过程中，除氧化一部分有机物以获得能量外，还有一部分微生物细胞物质也在进行氧化分解，并供应能量。
活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长），有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗所组成，当氧供应充足时，活性污泥的增长与有机物的去除是并行的；污泥增长的旺盛时期，也就是有机物去除的快速时期。
2.3 絮凝体的形成与凝聚沉淀
污水中有机物通过生物降解，一部分氧化分解形成二氧化碳和水，一部分合成细胞物质成为菌体，如果形成菌体的有机物不从污水中分离出去，这样的净化不能算结束，为了使菌体从水中分离出来，现多使用重力沉淀法，如果每个菌体都处于松散状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同，那么将保持稳定悬浮状态，沉淀分离是不可能的，为此，必须使菌体凝聚成为易于沉淀的絮凝体。
易于形成絮凝体的细菌有动胶菌属、产碱杆菌、无色杆菌、黄杆菌、假单孢菌等，但无论哪一种细菌又都是在一定条件下才能够凝聚的。
3 活性污泥的评价指标
评价活性污泥，除对活性污泥微生物组成的生物相进行观察外，还使用以下指标。
3.1 混合液悬浮固体（MLSS）
混合液悬浮固体是指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮固体数量，单位为mg/L，也称混合液污泥浓度，它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标，活性污泥法中，MLSS一般为2-4g/L。
3.2 混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）
混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量，单位mg/L，在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水，常在0.75左右，对于工业废水，其比值视水质不同而异。
3.3 污泥沉降比（SV%）
污泥沉降比是指曝气池混合液在100ml量筒中，静置沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之体积比（%），由于正常的活性污泥在静沉30min后，一般可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放，它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施，污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。
3.4 污泥指数（SVI）
污泥指数全称污泥容积指数，，是指曝气池出口处混合液经30min静沉后，1g干污泥所占的容积以ml计，即：
SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度（活性）和凝聚、沉淀性能，SVI值过低，说明泥细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力，SVI值过高，说明污泥难于沉淀分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现“污泥膨胀”，导致污泥流失等后果，一般认为，生活污水的SVI＜100时，沉淀性能良好；SVI为100-200时，沉淀性能一般；SVI＞200时，沉淀性能不好。
例如曝手池混合液污泥沉降比为20%，污泥浓度为2.5g/L，则SVI=20×10/2.5=80
3.5 污泥龄（ts）
污泥龄是曝气池中工作看的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值，单位是日，在运行稳定时，剩余污泥量也就是新增长的污泥量，因此污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。
4 环境因素的影响
4.1 溶解氧
活性污泥法是需氧的好氧过程，对于传统活性污泥法，氧的最大需要出现在污水与污泥开始混合的曝气池首端，常供氧不足，供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧多少一般用混合液溶解氧的浓度控制。由于活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的最小溶解氧浓度也就不一样，絮凝体越小，与污水的接触面积越大，也越宜于对氧的摄取，所需要的溶解氧浓度就小；反之絮凝体大，则所需的溶解氧浓度就大，为了使沉淀分离性能良好，较大的絮凝体是所期望的，因此，溶解氧浓度以2mg/L左右为宜。
4.2 营养物
在活性污泥系统里，微生物的代谢需要一定比例的营养物，除以BOD表示的碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素，生活污水含有微生物所需要的各种元素，但某些工业废水却缺乏一些关键的元素——氮、磷等。对氮、磷的需要量应满足以下比例，即BOD：N：P=100：5：1。
4.3 PH值
对于好氧生物处理，PH值一般以6.5-9.0为宜，PH值低于6.5，真菌即开始与细菌竞争，降低到4.5时，真菌则将完全占优势，严重影响沉淀分离；PH值超过9.0时，代谢速度受到障碍。
对于活性污泥法，其PH值是指混合液而言，对于碱性废水，生化反应可以起缓冲作用；对于以有机酸为主的酸性废水，生化反应也可起缓冲作用，而且如果在驯化过程中将PH值因素考虑进去，活性污泥也可以逐渐适应，对于出现冲击负荷，PH值急变时，则将给活性污泥以严重打击，净化效果将急剧恶化。在这种情况下，完全混合活性污泥法，则有较大的优越性，为了使污水处理装置稳定运行，应避免PH值急变冲击，酸碱废水在进行生化处理前应进行预处理，将PH调节到适宜范围。
4.4 水温
水温是影响微生物生长活动的重要因素，城市污水在夏季易于进行生物处理，而在冬季净化效果则降低，水温的下降是其主要原因。在微生物酶系统不受变性影响的温度范围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，就能够提高反应速度。此外，水温上升还有利于混合、搅拌、沉淀等物理过程，但不利于氧的转移。
对于生化过程，一般认为水温在20-30℃时效果最好，35℃以上和10℃以下净化效果即行降低。因此，对高温工业废水要采取降温措施，对寒冷地区的污水，则应采取必要的保温措施。目前对于小型生物处理装置，一般采取建在室内的措施加以保温，对于大型污水处理厂，如水温能维持6-7℃，采取提高污泥浓度和降低污泥负荷率等措施，活性污泥仍能有效地发挥其净化功能。
4.5 有毒物质
对生物处理有毒害作用的物质很多，毒物大致可分为重金属，H2S等无机物质和氰、酚等有机物质。这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑制细菌的代谢进程。毒物的毒害作用还与PH值、水温、溶解氧、有无其他毒物及微生物的数量和是否驯化等有很大关系。
2、活性污泥法的四个基本过程，活性污泥法日常运行7大指标
活性污泥法是好氧系统日常运行的核心，其处理效果受曝气效果、停留时间、供风量、污泥浓度等诸多因素影响。今天就为大家梳理一下这些主要因素，以及对系统的影响。
感官对活性污泥状况的观察
用肉眼观察活性污泥的颜色是否是正常的茶褐色，同时用鼻子闻活性污泥的气味是否正常（稍具泥土的腥味）。若是污泥发黑发臭，通常是曝气充氧不足；若是污泥色泽较淡，通常是曝气充氧过度或负荷过低。
观察曝气效果
曝气效果主要是观察城市污水处理厂液面的翻腾情况和泡沫的变化情况。成团大气泡上升是曝气系统局部堵塞的表现或曝气装置有破损，而液面翻腾不均匀往往是存在不曝气死角所致。泡沫增多以及颜色发生变化，说明进水水质和进水负荷等运行状态发生了变化。
曝气时间
曝气时间指污水在曝气池内的平均停留时间（HRT），也是活性污泥微生物氧化分解有机污染物的时间。处理效果不仅与要处理的污水水量有关，更与水质和采用的工艺方法密切相关，曝气时间应以使处理后的污水处理系统达到国家有关标准为依据，通常要根据成功运行经验和实际运行来确定。处理城市污水的传统活性污泥法，曝气时间为4－8h，而处理高浓度污水处理厂时，曝气时间在10~20h，最长可达50h以上。
曝气量（供气量）
供气电耗占整个工业废水电耗的50－60%，因此供气量的调整要极其慎重。确定供气量的主要依据是保证曝气池出口处的DO浓度在0.8~2mg/l以上，其次要满足混合液混合搅拌的需要。供气量的确定比较复杂，其不仅受系统工艺设计的影响，还受曝气池进水水质、温度、曝气时间、MLSS浓度、溶解氧含量等因素影响，需要根据一定时期内所取得的运行数据综合确定。
处理城市污水的传统活性污泥法的供气量一般为进水量的3－7倍。对于进水水质、水量相对稳定的大型废水处理，每年春秋各调整一次，即在水温开始上升的4－5月份降低供气量。而在水温开始下降的10－11月份提高供气量。对于水质、水量波动较大的工业二沉池厂，要在综合分析各种化验数据后，每天对供气量进行确认或调整。
剩余污泥排放
随着处理水量的不断增加，曝气池内的活性污泥量也会不断增长，MLSS值和SV值都会升高。为了保证曝气池内MLSS值相对稳定，必须将增加的污泥量及时排出，排放的剩余污泥量应大致等于污泥的增长量，排放量过大或过小都会导致曝气池内MLSS的波动。剩余污泥排放量与采用的活性污泥法及具体的进水水质有关，在没有经验的情况下，可大致按进水量的1%左右排放剩余污泥，确切适宜的排放值应根据一定时期的实际运行结果来确定。
回流污泥量
调节回流污泥量的目的也是为了保证曝气池内MLSS值相对稳定，而曝气池的回流量一般也是相对固定的。活性污泥法的回流污泥浓度一般介于7－10g/l。纯氧曝气活性污泥法的回流污泥浓度可超过15g/l，回流污泥排水比一般在90%左右。因此在进水水质水量比较稳定的情况下，实际上是根据每日测定的SV值为依据，通过调整剩余污泥的排放量来达到维持污泥回流量固定的目的。在进水水量发生大的波动时，就需要调整回流量，以保证曝气池内MLSS值不因进水量的增大或减少而出现大的波动。
观察沉降
应经常观察二沉池泥面的高低、上清液的透明程度及液面和出水中悬浮物的情况。正常运行时二沉池上清液的厚度应不少于0.5－0.7m。如果泥面上升，往往说明污泥沉降性能差；如果上清液浑浊，说明进水负荷过高，污水净化效果差；如果上清液透明但带有小污泥絮片，说明污泥解絮；如果液面不连续大块污泥上浮，说明池底局部厌氧或出现反硝化；如果大范围污泥上浮，说明污泥可能中毒。
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