目前生物法處(chu)理污水應用(yong)中具有(you)代表性(xing)的工藝主要有(you)活性(xing)污泥法和生物膜法。下面，根(gen)據多年(nian)的生產(chan)實踐(jian)和理論學習，就這兩種(zhong)工藝方法進行(xing)分(fen)析(xi)與(yu)比較。

一、活性污泥法

流程與原理

典型的(de)活性(xing)污泥(ni)法是由(you)曝(pu)氣池、沉淀(dian)池、污泥(ni)回流系統和剩余污泥(ni)排除系統組成。

 污水(shui)和(he)回流的(de)(de)活(huo)性污泥(ni)一起進入(ru)曝氣(qi)(qi)池(chi)形成混(hun)合液(ye)。從空(kong)(kong)氣(qi)(qi)壓縮機站送來的(de)(de)壓縮空(kong)(kong)氣(qi)(qi)，通過鋪設在曝氣(qi)(qi)池(chi)底部的(de)(de)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)擴散裝置，以細小氣(qi)(qi)泡(pao)的(de)(de)形式進入(ru)污水(shui)中(zhong)，目(mu)的(de)(de)是(shi)增加污水(shui)中(zhong)的(de)(de)溶(rong)解氧含量，還使混(hun)合液(ye)處于劇(ju)烈攪動(dong)的(de)(de)狀態，呈懸浮狀態。溶(rong)解氧、活(huo)性污泥(ni)與污水(shui)互相混(hun)合、充分接(jie)觸，使活(huo)性污泥(ni)反應得(de)以正常進行。

第一(yi)(yi)階(jie)段，污水(shui)中的有(you)機污染物(wu)(wu)被(bei)活(huo)性污泥顆(ke)粒吸附(fu)在(zai)(zai)菌膠團的表面上(shang)，是由(you)于其巨大(da)的表面積和多糖類黏性物(wu)(wu)質(zhi)的作用。同時一(yi)(yi)些大(da)分子(zi)有(you)機物(wu)(wu)在(zai)(zai)細菌胞外酶作用下(xia)分解為(wei)小分子(zi)有(you)機物(wu)(wu)。

第二階段，微(wei)生物(wu)(wu)(wu)在氧氣(qi)充(chong)足的(de)(de)條件(jian)下，吸收這些有機 物(wu)(wu)(wu)，并氧化(hua)分(fen)解，形成二氧化(hua)碳和水(shui)(shui)(shui)，一部分(fen)供給自身(shen)的(de)(de)增殖(zhi)繁(fan)衍。活(huo)(huo)性污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)反應進(jin)行的(de)(de)結果，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)有機污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)得(de)到降 解而(er)去除，活(huo)(huo)性污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)本身(shen)得(de)以(yi)繁(fan)衍增長，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)則(ze)得(de)以(yi)凈(jing)化(hua)處(chu)(chu)理。經(jing)過活(huo)(huo)性污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)凈(jing)化(hua)作(zuo)用后(hou)的(de)(de)混合液(ye)進(jin)入二次沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)池(chi)，混合液(ye)中(zhong)懸(xuan)浮(fu)的(de)(de)活(huo)(huo)性污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)和其他固(gu)體(ti)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)在這里(li)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)下來與(yu)水(shui)(shui)(shui)分(fen)離，澄清后(hou)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)作(zuo)為處(chu)(chu)理水(shui)(shui)(shui)排出(chu)系(xi)(xi)統。經(jing)過沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)濃(nong)縮的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)從(cong)(cong)(cong)沉(chen)(chen)淀(dian)(dian)池(chi)底部排出(chu)，其中(zhong)大部分(fen)作(zuo)為接種(zhong)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)回(hui)流至曝(pu)氣(qi)池(chi)，以(yi)保證(zheng)曝(pu)氣(qi)池(chi)內的(de)(de)懸(xuan)浮(fu)固(gu)體(ti)濃(nong)度(du)和微(wei)生物(wu)(wu)(wu)濃(nong)度(du)；增殖(zhi)的(de)(de)微(wei)生物(wu)(wu)(wu)從(cong)(cong)(cong)系(xi)(xi)統中(zhong)排出(chu)，稱(cheng)為“剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)”。事實上，污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)染(ran)物(wu)(wu)(wu)很大程度(du)上從(cong)(cong)(cong)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)(shui)(shui)中(zhong)轉移到了這些剩(sheng)余(yu)污(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)中(zhong)。

活(huo)性污(wu)泥(ni)法的(de)原理(li)形象說法：微生物“吃掉”了污(wu)水中的(de)有機(ji)物，這(zhe)樣污(wu)水變成了干(gan)凈的(de)水。它(ta)本質(zhi)上與自(zi)然界水體(ti)自(zi)凈過程相似，只是經過人(ren)工強化，污(wu)水凈化的(de)效果(guo)更好。

二、生物膜法

1．生物膜法工藝類型

潤濕型：生(sheng)物(wu)濾池、生(sheng)物(wu)濾塔、生(sheng)物(wu)轉盤(pan)。

浸沒(mei)型：接觸氧化、濾料浸沒(mei)在濾池中(zhong)。

流動(dong)床型：生物活性(xing)碳(tan)，砂粒(li)介(jie)質(zhi)懸浮(fu)流動(dong)于池內。

2．原理

由于(yu)生(sheng)(sheng)(sheng)活污水中(zhong)含有大量的(de)(de)(de)有機成分(fen)，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)法依靠(kao)固定于(yu)載(zai)體表(biao)面上的(de)(de)(de)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)來降解有機物(wu)，由于(yu)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)細胞幾乎(hu)能在水環境中(zhong)的(de)(de)(de)任何適宜的(de)(de)(de)載(zai)體表(biao)面牢固地附(fu)著、生(sheng)(sheng)(sheng)長和繁殖，由細胞內向外(wai)伸展的(de)(de)(de)胞外(wai)多(duo)聚物(wu)使微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)細胞形成纖維(wei)狀的(de)(de)(de)纏結(jie)結(jie)構，因此生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)通常具有孔狀結(jie)構，并具有很強的(de)(de)(de)吸附(fu)性能。

生物(wu)膜附(fu)著在(zai)(zai)載體的表面，是(shi)高度(du)親(qin)水的物(wu)質，在(zai)(zai)污水不(bu)斷流動的條件(jian)下，其外側總是(shi)存在(zai)(zai)著一層附(fu)著水層。

生(sheng)物膜又是微(wei)生(sheng)物高(gao)度密集的(de)物質，在膜的(de)表面(mian)上和內部(bu)生(sheng)長繁殖(zhi)著大量(liang)的(de)微(wei)生(sheng)物及(ji)微(wei)型動物，形成(cheng)(cheng)由(you)有(you)機污染物→細菌(jun)→原生(sheng)動物（后(hou)生(sheng)動物）組成(cheng)(cheng)的(de)食物鏈。

生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜是由細菌、真菌、藻(zao)類、原生(sheng)(sheng)(sheng)動物(wu)、后生(sheng)(sheng)(sheng)動物(wu)和(he)其他一些(xie)肉眼可見的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)群(qun)落(luo)組成。污(wu)水在(zai)流過(guo)載體表面(mian)時，污(wu)水中的有(you)機(ji)污(wu)染物(wu)被生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜中的微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)吸附，并(bing)通過(guo)氧向生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)膜內部擴散，在(zai)膜中發生(sheng)(sheng)(sheng)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)氧化等作用，從(cong)而完(wan)成對有(you)機(ji)物(wu)的降(jiang)解(jie)。

生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo) 表層生(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)是(shi)好氧(yang)(yang)(yang)和兼氧(yang)(yang)(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)，而在生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)的(de)(de)(de)內層微生(sheng)(sheng)物(wu)則往往處于厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)狀態(tai)，當生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)逐漸增(zeng)厚，厭(yan)氧(yang)(yang)(yang)層的(de)(de)(de)厚度超過(guo)好氧(yang)(yang)(yang)層時，會導致生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)的(de)(de)(de)脫落，而新的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)又會在載體表面重新生(sheng)(sheng)成(cheng)，通過(guo)生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)的(de)(de)(de)周期(qi)更新，以維持生(sheng)(sheng)物(wu)膜(mo)反應器的(de)(de)(de)正常運行。

3．生物膜的更新與脫落

維持(chi)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)反(fan)應器正(zheng)常運行的重要環節是生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)的更新(xin)(xin)與脫(tuo)落，生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)表層生(sheng)(sheng)(sheng)長的是好氧(yang)(yang)和兼氧(yang)(yang)微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)，而在生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)的內層微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)則往往處于厭(yan)氧(yang)(yang)狀態(tai)，當生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)逐漸增厚，厭(yan)氧(yang)(yang)層的厚度超過(guo)好氧(yang)(yang)層時，會(hui)導致生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)的脫(tuo)落，而新(xin)(xin)的生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)膜(mo)(mo)又會(hui)在載體(ti)表面重新(xin)(xin)生(sheng)(sheng)(sheng)成。

更新與脫(tuo)落過程如下：

首先(xian)，厭氧(yang)膜的出現(xian)過程：

一是生物膜；

二是成熟(shu)的生物膜(mo)一般厚度不斷增加，氧氣不能透入的內部深處(chu)將轉(zhuan)變為厭(yan)氧狀態；都由厭(yan)氧膜(mo)和好氧膜(mo)組(zu)成；

三是好氧膜是有機物降解的主要場所(suo)，一(yi)般厚度(du)為2 mm。

其次，厭氧(yang)膜(mo)的加厚過程：

一是厭(yan)氧的代謝產物增(zeng)多(duo)，導致厭(yan)氧膜(mo)與好氧膜(mo)之間的平衡(heng)被破壞；

 二是氣態產物的(de)不斷 逸(yi)出，減(jian)弱(ruo)了生物膜在填料上的(de)附著能力；

三是成為老(lao)化(hua)生物膜，其凈化(hua)功能較差，且(qie)易(yi)于脫(tuo)落(luo)。

再次，生物膜的更新：

一是(shi)老化膜脫落(luo)，新生生物膜又會生長起來；

二是新生生物(wu)膜的凈化(hua)功能較強。

三、活性污泥法與生物膜法的比較

1．活性污泥法優缺點

長期以(yi)來，城(cheng)市生活(huo)污(wu)水的(de)二級生 物處理多(duo)采(cai)用(yong)活(huo)性污(wu)泥(ni)法，它(ta)是(shi)當前(qian)世界(jie)各國應用(yong)最廣的(de)一種二級生物處理工藝，具有以(yi)下幾個特點：

一是采(cai)用傳統的活性污泥法，往往基建費、運行費高(gao)，能(neng)耗大，管理較復雜，易出(chu)現污泥膨脹現象(xiang)；工(gong)藝設備不(bu)能(neng)滿(man)足高(gao)效(xiao)低耗的要求。

二(er)是(shi)隨著污(wu)水排(pai)放(fang)標準(zhun)的(de)(de)不斷(duan)嚴格，對污(wu)水中(zhong)氮(dan)、磷(lin)等營養(yang)物質的(de)(de)排(pai)放(fang)要(yao)求較(jiao)高(gao)，傳(chuan)統的(de)(de)具有脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)功能的(de)(de)污(wu)水處理(li)(li)工藝多以(yi)活(huo)性(xing)污(wu)泥(ni)法為主，往(wang)往(wang)需要(yao)將多個厭氧和(he)好氧反應池串(chuan)聯，形成多級反應池，通過增加內循(xun)環來達到脫(tuo)氮(dan)除磷(lin)的(de)(de)目的(de)(de)，這勢必要(yao)增加基建投資的(de)(de)費用及能耗(hao)，并(bing)且使運行(xing)管(guan)理(li)(li)較(jiao)為復雜。

 三是活性污(wu)泥(ni)法產(chan)生(sheng)大量的(de)剩余污(wu)泥(ni)，需要進行污(wu)泥(ni)無害化處理，增加了(le)投資。

2．生物膜法優缺點。

生物(wu)膜法也(ye)是城市污水二級生物(wu)處 理(li)的一(yi)種常用方法，與活性污泥法相(xiang)比具有(you)以下(xia)特點：

一是生物膜對污水水質、水量的(de)變化有較強的(de)適(shi)應性，管理方便，不(bu)會發生污泥膨脹(zhang)。

二(er)是(shi)微生物固著在載體表(biao)面、世代(dai)時間較長(chang)的微生物也能增殖，生物相(xiang)對(dui)更為(wei)豐(feng)富、穩定，產生的剩(sheng)余污泥(ni)少。

三是能夠處(chu)理低(di)濃度的污水(shui)。另外(wai)，生物膜(mo)(mo)法的不足之(zhi)處(chu)在(zai)于(yu)(yu)生物膜(mo)(mo)載體(ti)增加了(le)系統的投資；載體(ti)材料(liao)的比表(biao)面積小，反應裝置容積有(you)限、空(kong)間效率低(di)，在(zai)處(chu)理城市(shi)污水(shui)時處(chu)理效率比活(huo)性污泥(ni)法低(di)；附著于(yu)(yu)固體(ti)表(biao)面的微生物量較難(nan) 控制，操作伸縮性差；靠(kao)自然通風供氧(yang)，不如(ru)活(huo)性污泥(ni)供氧(yang)充足，容易(yi)產生厭氧(yang)。

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