活性污泥法污水处理工艺的优化策略

摘要：生物处理技术由于其特殊的处理机制和高效的处理能力在污水处理中处于重要的地位，随着近年污水量的不断增加及污染物的增多，传统生物污水处理技术已经显示出在处理某些复杂或高浓度污染物方面的局限性，高效率的生物强化技术成为污水处理领域非常重要的一项技术。因此，本文主要对活性污泥法污水处理工艺控制措施进行了分析。

关键词：活性污泥法；污水处理；策略

引言

居住分散的偏远农村地区产生的生活污水具有水质水量波动大、可生化性强、排放规律等特征，接入城市污水处理管网成本过高，需采用恰当的工艺就地处理，例如人工湿地、接触氧化法、MBR 和AAO 等常用于分散式生活污水处理的工艺。传统活性污泥法因其能耗高、排放大量的CO2以及资源回收能力差等问题，难以满足未来环境和经济的可持续发展需求，因此迫切需要开发新的污水处理技术。

1污水处理厂处理工艺概述

污水处理厂的典型工艺为通过管网收集污水进行集中处理，用于中小型的污水处理场所。污水进入污水处理厂后先进行一级处置，除去主要固体和悬浮液;然后再进行生物处置，除去主要有机质和氮磷。各种常用的污水处理技术如活性污泥法（包含传统的活性污泥法、氧化沟系统、间歇式活性污泥法）、生物薄膜方法、AO流程及其改良版本、AB流程（即吸附-生物分解流程）、MBR流程（即膜生物反应器流程）、生物旋转盘流程等，其各自具有独特的优势，适合于不同类型的污水处理环境。污水进入处理厂后先经过一级处理，去除固体和悬浮物;再经过生物处理去除大部分有机物和氮磷，产生剩余污泥。常见的污水处理工艺包括活性污泥法（传统活性污泥法、氧化沟工艺、间歇活性污泥法）、生物膜法、AO工艺及其改进型、AB工艺（吸附-生物降解工艺）、MBR工艺（膜生物反应器工艺）、生物转盘工艺等，这些工艺各有特点，适用于不同的污水处理场景。

2活性污泥法污水处理工艺分析

2.1脱氮机理

脱氮效率的高低取决于系统功能菌的富集效率，而功能菌的富集效率体现在两个方面：一方面是系统内污泥绝对量的多少，另一方面是有效微生物富集能力的高低。研究期间活性污泥法MLSS为6. 14 g/L，MLVSS/MLSS为52%，即MLVSS为3. 19 g/L；生物膜系统好氧区生物量为15. 22 g/m2，缺氧区生物量为11. 35 g/m2，进一步根据总生物膜面积和池容进行核算，换算MLSS分别为7. 3、5 g/L，而生物膜的 MLVSS/MLSS 达到了 71%～77%，以均值 74% 核算，即MLVSS分别达到5. 4、3. 7 g/L。虽然活性污泥系统和生物膜系统的MLSS指标较为接近，但由于生物膜有机质含量更高，因此其MLVSS明显高于活性污泥系统，在污泥绝对量上生物膜系统实现了增长。活性污泥系统反硝化菌相对丰度为22.12%，优势菌属包括Trichococcus、Hyphomicrobium等，生物膜系统前缺氧区反硝化菌相对丰度为27. 86%，优势菌属包括Flavobacterium、Dechloromonas等，生物膜系统对反硝化菌的富集能力略高于活性污泥系统。同时，在生物膜系统的前好氧区，同样发现了反硝化菌的富集，相对丰度达到了16.22%，优势菌属包括Acetobacter、Trichococcus等，为好氧区同步硝化反硝化的现象提供了微观证明。

2.2活性污泥工艺与生物炭结合

近年来，生物炭与活性污泥法的结合在抗生素去除方面展现出巨大的潜力。生物炭具有高比表面积和丰富的表面官能团，能够通过吸附作用有效去除磺胺类、四环素类等抗生素，同时提升污泥中微生物的活性，增强生物降解能力。生物炭还能够吸附抗生素降解的中间产物，减少其重新释放至水中的风险。污泥的加入减少了生物炭的孔径，增加了比表面积和活性吸附位点，并通过羟基氢键和含氧官能团显著增强了对抗生素的吸附能力。该研究为水产养殖废水中的抗生素污染提供了有效的解决方案，同时又为剩余污泥的问题提供了一定的解决方案[1]。

2.3预适应纯菌株

在生物强化技术应用初期，筛选预适应纯菌株因其直接性和高效性而成为研究和实践的焦点。将具备特定污染物降解能力的功能性微生物菌株引入污水处理系统，优化微生物群落结构，增强系统内微生物群落的多样性，并诱导形成优势降解菌群，实现对污水中难降解污染物的高效转化与去除。将筛选的一株中间苍白杆菌 JGD-6bi 制作成菌剂，能高效降解高浓度的二甲基砜，从而有效处理化工污水中的有机物。将锰氧化细菌 QJX1 用于地下水污染物降解，提高本土菌群异生代谢基因和锰氧化基因的相对丰度，并促进了用于间接去除污染物的铁锰氧化物的形成，进一步氧化和吸附其他污染物。证明了外源菌种的引入也可不直接参与目标污染物的直接代谢，通过间接的方式来强化对于污染物的代谢能力。预适应纯菌株应用策略的优势在于其针对性强，能够针对特定的污染物进行高效降解[2]。

2.4污泥粒径

研究表明，MBGS 的粒径最终会影响其处理污水的特性和性能｡较大粒径的 MBGS 中含有更多的EPS（多糖和蛋白质），更有利于维持颗粒结构以及抵抗外部环境因素的变化，保证其整体性能｡然而，过大的粒径会引起菌藻分层以及光透过率的下降，导致整个颗粒的光利用率以及藻-菌传质效率下降，从而影响 MBGS 的除污效能｡因此，探究MBGS 的最佳粒径范围十分重要｡进一步调研和分析文献可知，在未来的实际工程中，优先选择在最优粒径范围内（1.0～1. 6 mm）的 MBGS 进行污水处理，可显著提高污染物的去除效果｡采取外加动力能提供一定程度的疏水性，增加了体系中颗粒的碰撞，对体系中 EPS 的生长､颗粒的快速形成具有促进作用｡值得注意的是，外加动力的方式决定了培养 MBGS 的经济性｡因此，为了最大限度地发挥微藻细菌共生的潜力，并保证 MBGS 的快速构建，最好在非曝气条件下，使用其他外加动力来培养和操作 MBGS，如搅拌、磁场、摇动等[3]。

2.5运行与调控

实现工艺的稳定运行与调控，是保障系统出水稳定达标的关键。活性污泥法良好运行的核心要素是维持良好的污泥形态与适宜的运行环境。在进水基质浓度过低的情况下，容易发生污泥膨胀现象，原因在于丝状菌对于基质及溶解氧的竞争能力高于自养型硝化菌，在低基质浓度下丝状菌过量增殖导致污泥膨胀，污泥沉降性能大幅下降。此外，本项目处于北方地区，冬季水温最低达到12 ℃以下，持续约2个月，由于活性污泥系统对功能菌的富集能力较低，在冬季低温条件下，常规运行实现稳定出水达标具有较大压力，因此冬季以高污泥浓度运行，并适当提高曝气量与碳源投加量，确保出水稳定达标，但高污泥浓度对二沉池和深度处理的运行造成较大压力[4]。

结束语

将活性污泥法与高级氧化技术、膜生物反应器、生物炭等多种处理技术相结合，显著增强了抗生素降解效果，并减少了抗生素耐药基因的传播。通过这些方面的突破性应用，活性污泥法技术将有助于充分发挥其在水污染治理方面的潜力，实现有效的水质净化和环境保护，为污水处理领域带来革命性的进步。

参考文献：

[1]张帅旗.SBR活性污泥法处理煤气化废水主要运行指标及控制要点[J].广东化工，2023，50（19）：90-92.

[2]李盈，刘永福，任成俊.节能环保技术在污水处理中的实践探究[J].皮革制作与环保科技，2023，4（15）：24-26.

[3]白雨牧.新形势下环保工程中污水处理工艺与方法分析[J].皮革制作与环保科技，2023，4（14）：22-24.