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一、基本原理
活性污泥是由**、**、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0.02-0.2mm,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**或茶褐色,供氧不足或出現厭氧狀態時呈黑色,供氧過多營養不足時星灰白色,略顯酸性,稍具土壤的氣味并夾帶-些霉臭味?;钚晕勰嗪屎芨?,一般都在99%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。
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**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**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?*含量一般為107-108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**為食,而后生動物以原生動物、**為食,它們之間形成一條食物鏈,組成了一個生態平衡的生物群體?;钚晕勰?*常以菌膠團的形式存在,呈游離狀態的較少,這使**具有抵御外界不利因素的性能。
游離**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,至于微生物體內存在的無機鹽類,由于數量極少,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**)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。
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,也有活性污泥內微生物對有機污染物的生物**、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(5-10min)內,污水中的有機污染物,尤其是呈懸浮態和膠體態的有機物,表現出高的去除率,這種初期高速去除現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,見圖2中吸附區曲線。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、膠體態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30min內便能完成,污水BOD的吸附去除率可達70%,對于含懸浮態和膠體態有機物較多的污水,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水力擴散程度與水力動力學規律,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”狀態的內源呼吸期微生物,其吸附活性*強。
代謝穩定階段
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,溶解態和小分子有機物直接透過細胞壁進入細胞體內,而膠體態和懸浮態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,被水解為溶解態小分子后再進入細胞體內,此時水解產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,如圖2中胞外水解區曲線所示。
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