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走进活性污泥：探索污水处理中不可或缺的角色
活性污泥发现至今已有一百多年历史，活性污泥在这百年间为污水处理也做出了非常重要的贡献，这么多年过去，活性污泥究竟为何物，想必大家也是云里雾里，似懂非懂。今天我们和绵小津一起走进活性污泥，揭秘污水处理中不可或缺的角色。
1.活性污泥的发展史
在量筒内投入有机废水，并从底部给予曝气，经过几日后停止曝气，在液体中可以看到棉絮（胶羽）状的微小物质，静置该胶羽状物质缓慢沉降，经过30~60分钟后，量筒内呈分离成上部的上清液和下部的沉淀物。
将该上清液以虹吸方式在不扰动下吸出后，再添加废水给予曝气，经过数次操作后，会发现在更短的时间内获得更清澈的上清液，而沉淀的胶羽也会增加，这个沉淀的胶羽状的物质就是活性污泥。
活性污泥由各种好氧细菌、原生动物、后生动物等微生物、溶解性有机物、被吸附的悬浮物质等组成。具有吸附、氧化废水中的有机物，使其达到净化的机能。利用该种活性污泥分散到水中，在好氧状态下处理废水就称为活性污泥法。
活性污泥法被广泛应用于市政污水及工业有机污水处理领域，是当今污水处理的主流工艺。
活性污泥基本概念是1912年英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）发现的。他们发现对污水长时间曝气会产生污泥，同时水质会得到明显的改善。继而阿尔敦（Arden）和洛开脱（Lockgtt）对这一现象进行了研究。并将试验结果于1914年在英国的化学工程学会发表，这就是活性污泥的开创。
世界上最早的活性污泥法处理厂于1916年同时完成于美国密尔沃基（处理量7570m³/d)和英国的曼切斯特试验工厂（处理量946m³/d)，1923年，中国第一座活性污泥法污水处理厂在上海北区建成，日处理能力为3500立方米。在1930年左右由于活性污泥法的净化是微生物的作用逐渐被认识，Mahlmano提出推估微生物需氧量的计算法。1942年Gould提出阶梯式活性污泥法，1944年Setter提出修正法，1945年Krauss为抑制膨胀问题而发表Kruass Process，1951年Ulrich提出接触氧化法等等。而后相继开发的有高效率活性污泥法、长时间曝气法、曝气氧化法、氧化沟、纯氧曝气法、超深层及深层曝气法、厌氧活性污泥法、厌氧好氧活性污泥法等等。
2.活性污泥降解有机物的过程
活性污泥在形成之前有三个步骤：传输、转换和胶凝。
1.传输：当有机物质与微生物接触时产生传输作用。在这个步骤中废水有机物是借吸附与吸收两个同时进行作用，传输到微生物体内。
上图说明溶解性有机物通过细胞膜直接进入细胞而被吸收。颗粒与胶体状有机物则吸附在细胞膜表面，经水解后才能通过细胞膜而被细胞所吸收。
有机物传输作用影响因素，有三个主要途径：
（1）废水中的颗粒和胶体物质会很快的吸附于细胞膜，主要是要提供适当的搅拌和混合，以促进有机物和细胞膜的接触机会。
（2）溶解性物质通过细胞膜有一定时间。
（3）微生物所能利用消化的食物量与下列两个因素有关。
（a)时间：用以同化有机物，要有一定的时间，可调整污泥停留时间来控制。
（b)足够的微生物量用以消化有机物，可控制有机微生物量来控制。
2.转换：进入微生物体内的有机物变为细胞质的过程是转换作用。
3.胶凝：胶凝发生微生物已经吃饱，且活性已降低时，需要静止的水体状态以达到泥水分离。
上述三个步骤在生物处理过程中同时进行。必须控制在适当的情况下，以使传输、转换等过程在曝气池内进行并完成反应。
活性污泥在去除有机物（BOD）的同时，污泥的增殖及污泥的自行氧化，一般可以用下式表示：
3.活性污泥中微生物的增殖过程
活性污泥去除有机物，借吸附、氧化及同化的顺序进行。为获得良好的处理效果，使活性污泥具有良好的凝聚性和沉降性最为重要，活性污泥的特性以微生物的成长期而变化，微生物的增殖过程如下所示。
4.活性污泥微生物演替
活性污泥是由细菌类、真菌类、原生动物及后生动物等异种个体群微生物所构成的混合培养体。在处理上最初担任重要角色的是分解、同化有机物的营养性细菌和液态死物营养性的真菌类，这种是最低的营养阶段，其次被活性营养性的原生动物所捕食，再则被轮虫和圆虫类的后生动物的二次捕食者所捕食，而达到净化，其关系如图表示。
