活性污泥法的發展和演變
活性污泥法自發明以來，根據反應時間、進水方式、曝氣設備、氧的來源、反應池型等的不同，已經發展出多種變型，這些變型方式有的還在廣泛應用，同時新開發的處理工藝還在工程中接受實踐的考驗，采用時需慎重區別對待，因地因時的加以選擇。
1、傳統推流式
傳統推流式活性污泥法工藝流程，污水和回流污泥在曝氣池的前端進入，在池內呈推流形式流動至池的末端，由鼓風機通過擴散設備或機械曝氣機曝氣并攪拌，因為廊道的長寬比要求在5~10，所以一般采用3~5條廊道。在曝氣池內進行吸附、絮凝和有機污染物的氧化分解，最后進入二沉池進行處理后的污水和活性污泥的分離，部分污泥回流至曝氣池，部分污泥作為剩余污泥排放。傳統推流式運行中存在的主要問題，一是池內流態呈推流式，首端有機污染物負荷高，耗氧速率高；二是污水和回流污泥進入曝氣池后，不能立即與整個曝氣池混合液充分混合，易受沖擊負荷影響，適應水質、水量變化的能力差；三是混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的，而充氧設備通常沿池長是均勻布置的，這樣會出現前半段供氧不足，后半段供氧超過需要的現象。
2、漸減曝氣法
為了改變傳統推流式活性污泥法供氧和需氧的差距，可以采用漸減曝氣方式，充氧設備的布置沿池長方向與需氧量匹配，使布氣沿程逐步遞減，使其接近需氧速率，而總的空氣用量有所減少，從而可以節省能耗，提高處理效率。
3、階段曝氣法
降低傳統推流式曝氣池中進水端需氧量峰值要求，還可以采用分段進水方式，入流污水在曝氣池中分3~4點進入，均衡了曝氣池內有機污染物負荷及需氧率，提高了曝氣池對水質、水量沖擊負荷的能力。階段曝氣推流式曝氣池一般采用3條或更多廊道，在第一個進水點后，混合液的MLSS濃度可高達5000~9000mg/L，后面廊道污泥濃度隨著污水多點進入而降低。在池體容積相同情況下，與傳統推流式相比，階段曝氣活性污泥法系統可以擁有更高的污泥總量，從而污泥齡可以更高。
階段曝氣法也可以只向后面的廊道進水，使系統按照吸附再生法運行。在雨季高流量時，可將進水超越到后面廊道，從而減少進入二沉池的固體負荷，避免曝氣池混合液懸浮固體的流失。
4、高負荷曝氣法
高負荷曝氣法（又稱改良曝氣法）在系統與曝氣池構造方面與傳統推流式活性污泥法相同，但曝氣停留時間僅1.5~3.0h，曝氣池活性污泥處于生長旺盛期。本工藝的主要特點是有機物容積負荷或污泥負荷高，曝氣時間短，但處理效果低，一般BOD5去除率不超過70％~75％，為了維護系統的穩定，必須保證充分的攪拌和曝氣。
5、延時曝氣法
延時曝氣法與傳統推流式類似，不同之處在于本工藝的活性污泥處于生長曲線的內源呼吸期，有機物負荷非常低，曝氣反應時間長，一般多在24h以上，污泥泥齡長，SRT在20~30d，曝氣系統的設計決定于系統的攪拌要求而不是需氧量。由于活性污泥在池內長期處于內源呼吸期，剩余污泥量少且穩定，剩余污泥主要是一些難于生物降解的微生物內源代謝的殘留物，因此也可以說該工藝是污水、污泥綜合好氧處理系統。本工藝還具有處理過程穩定性高，對進水水質、水量變化適應性強，不需要初沉池等優點；但也存在需要池體容積大，基建費用和運行費用都較高等缺點，一般適用于小型污水處理系統。
6、吸附再生法
吸附再生法又名穩定接觸法，出現于20世紀40年代后期美國的污水處理廠擴建改造中。
本工藝的特點是污水與活性污泥在吸附池內吸附時間較短（30~60min），吸附池容積較小，而再生池接納的是已經排除剩余污泥的回流污泥，且污泥濃度較高，因此，再生池的容積也較小；吸附再生法具有一定的抗沖擊負荷能力，如果吸附池污泥遭到破壞，可以由再生池進行補充。
但由于吸附接觸時間短，限制了有機物的降解和氨氮的硝化，處理效果低于傳統法，對于含溶解性有機污染物較多的污水處理，本工藝并不適用。
7、完全混合法
污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與池內的混合液充分混合，池內的混合也是有待泥水分離的處理水。
該工藝具有如下特征：
（1）進入曝氣池的污水很快即被池內已存在的混合液所稀釋、均化，入流出現沖擊負荷時池液的組成變化較小，因為驟然增加的負荷可為全池混合液所分擔，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔，所以該工藝對沖擊負荷具有較強的適應能力，適用于處理工業廢水，特別是濃度較高的工業廢水。
（2）污水在曝氣池內分布均勻，F/M值均等，各部位有機污染物降解工況相同，微生物群體的組成和數量幾近一致，因此，有可能通過對F/M值的調整，將整個曝氣池的工況控制在最佳條件，以更好發揮活性污泥的凈化功能。
（3）曝氣池內混合液的需氧速率均衡。
完全混合活性污泥法系統因為有機物負荷較低，微生物生長通常位于生長曲線的靜止期或衰老期，活性污泥易于產生膨脹現象。
完全混合活性污泥法池體形狀可采用圓形或方形，與沉淀池可以合建或分建。
8、深層曝氣法
曝氣池的經濟深度是按基建費和運行費用來決定的。根據長期的經驗，并經過多方面的技術經濟比較，經濟深度一般為5~6m。但隨著城市的發展，普遍感到用地緊張，為了節約用地，從20世紀60年代開始研究發展了深層曝氣法。
一般深層曝氣池水深可達10~20m，但超深層曝氣法，又稱豎井或深井曝氣，直徑為1.0~6.0m，水深可達150~300m，大大節省了用地面積。同時由于水深大幅度增加，可以促進氧傳遞速率，處理功能幾乎不受氣候條件的影響。本工藝適用于處理高濃度有機廢水。
深井曝氣法中，活性污泥經受壓力的變化較大，有時加壓，有時減壓，實踐表明這時微生物的活性和代謝能力并沒有異常變化。但合成和能量的分配有一定變化，運行中發現二氧化碳產生量比常曝氣多30％，污泥產量低。
深井曝氣池內，氣液紊流大，夜膜更新快，促使KLa值增大，同時氣液接觸時間增長，溶解氧的飽和濃度也隨深度的增加而增加。國外已建成了幾十個深井曝氣處理廠，國內也有應用。但是，當井壁腐蝕或受損時污水是否會通過井壁滲透，污染地下水，這個問題必須嚴肅認真地對待。
9、純氧曝氣法
以純氧代替空氣，可以提高生物處理的速率。純氧曝氣采用密閉的池子。曝氣時間較短，約1.5~3.0h，MLSS較高，約6000~8000mg/L，因而二沉池的設計和運行要引起注意。
純氧曝氣池的主要優點之一是：氧的純度達90％以上，在密閉的容器中，溶解氧飽和濃度可提高，氧轉移的推動力也隨之提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性能好，產生的剩余污泥量少。純陽曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質，但使微生物充分發揮了作用。
純氧曝氣的缺點主要是純氧發生器容易出現故障，裝置復雜，運轉管理較麻煩。水池頂部必須密閉不漏氣，結構要求高。如果進水中混入大量易揮發的碳氫化合物，容易引起爆炸。同時生物代謝中生成的二氧化碳，將使氣體的二氧化碳分壓上升，溶解于溶液中，會導致pH的下降，妨礙生物處理的正常運行，特別是影響硝化反映的過程，因而要適時排氣和進行pH的調節。
10、克勞斯（Kraus）法
克勞斯工程師把厭氧消化富含氨氮的上清液加到回流污泥中一起曝氣硝化，然后再加入曝氣池，除了提供氮源外，硝酸鹽也可以作為電子受體，參與有機物的降解。工藝改造后成功地克服了高碳水化合物所帶來的污泥膨脹問題。此外，消化池上清液挾帶的消化污泥量較大，有改善混合液沉淀性能的功效。
11、吸附-生物降解工藝（AB法）
AB處理工藝的主要特征是：
（1）整個污水處理系統共分為預處理段、A級、B級三段，在預處理段只設格柵、沉沙等處理設備，不設初沉池；
（2）A級由吸附池和中間沉淀池組成，B級由曝氣池及二沉池組成；
（3）A級與B級各自擁有獨立的污泥回流系統，每級能夠培育出各自獨特的、適合本級水質特征的微生物種群。
A級以高負荷或超高負荷運行，曝氣停留時間在2~4h，污泥泥齡15~20d。
該工藝處理效果穩定，具有抗沖擊負荷能力，在歐洲有廣泛的應用。該工藝還可以根據經濟實力進行分期建設。
12、序批式活性污泥法（SBR法）
序批式活性污泥法比連續活性污泥法出現得更早，但由于當時運行管理條件限制而被連續流系統所取代。隨著自動控制水平的提高，SBR法又引起人們的重視，并對它進行了更加深入的研究與改進。
SBR工藝與連續流活性污泥法工藝相比有一些優點：①工藝系統組成簡單，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備；②耐沖擊負荷，在一般情況下（包括工業廢水處理）無需設置調節池；③反應推動力大，易于得到優于連續流系統的出水水質；④運行操作靈活，通過適當調節各階段操作狀態可達到脫氮除磷的效果；⑤活性污泥在一個運行周期內，經過不同的運行環境條件，污泥沉降性能好，SVI值較低，能有效的防止絲狀菌膨脹；⑥該工藝可通過計算機進行自動控制，易于維護管理。
13、氧化溝
20世紀50年代開發的氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，一般采用圓形或橢圓形廊道，池體狹長，池深較淺，在溝槽中設有機械曝氣和推進裝置，近年來也有采用局部區域鼓風曝氣外加水下推進器的運行方式。池體的布置和曝氣、攪拌裝置都有利于廊道內的混合液單向流動。通過曝氣或攪拌作用在廊道中形成0.25~0.30m/s的流速，使活性污泥呈懸浮狀態，在這樣的廊道流速下，混合液在5~15min內完成一次循環，而廊道中大量的混合液可以稀釋進水20~30倍，廊道中水流雖然呈推流式，但過程動力學接近完全混合反應池。當污水離開曝氣區后，溶解氧濃度降低，有可能發生反硝化反應。
大多數情況下，氧化溝系統需要二沉池，但有些場合可以在廊道內進行沉淀以完成泥水分離過程。
14、循環活性污泥工藝（CAST或稱CASS）
CAST工藝是SBR工藝的一種變形，池體內用隔墻隔出生物選擇區、兼性區和主反應區三個區域，三個區域的體積比大致為1：2：20，混合液由第三區回流到第一區，回流比一般為20％，在第一區內活性污泥與進入的新鮮污水混合、接觸，創造微生物種群在高濃度、高負荷環境下競爭生存的條件，從而選擇出適合該系統的獨特的為生物種群，并有效抑制絲狀菌的過分增殖，避免污泥膨脹現象的發生，提高系統的穩定性。
生物選擇區在高污泥濃度和新鮮進水條件下具有釋放磷的作用，兼性區可以進一步促進磷的釋放和反硝化作用，如果要求系統達到一定的脫氮除磷目的，主反應區需對應進行缺氧、厭氧、好氧環境設計，系統的反硝化反應除了在兼性區進行外，在沉淀和潷水階段的污泥層中也觀察到很高的水平，同時還可以控制好氧階段的溶解氧水平實現同步硝化反硝化。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”
