百年活性污泥或迎來變革 未來百年將何去何從？

誕生百年的技術(shù)不計其數(shù)，但百年來一直占據(jù)行業(yè)支配地位的技術(shù)卻是，活性污泥法就是這樣一個的技術(shù)。什么叫做活性污泥？活性污泥法凈化污水有哪些過程？活性污泥法改良和替代方向是什么？

百年活性污泥或迎來變革 未來百年將何去何從？
　　
　　1914年4月3日，英國兩個年輕衛(wèi)生工程師愛德華·阿登和威廉·洛克特發(fā)表了《無需濾池的污水氧化試驗》一文，提出“活性污泥”的概念，標(biāo)志著活性污泥法正式誕生。活性污泥法誕生后，世界各地迅速開始研究，并著手實際建設(shè)污水處理廠。1923年，中國座活性污泥法污水處理廠在上海北區(qū)建成，日處理能力為3500立方米。此后幾年，上海東區(qū)和西區(qū)污水處理廠也相繼建成，日處理量分別為1.7萬立方米和1.5萬立方米。
　　
　　百年后的今天，世界各地至少有50000座活性污泥法污水處理廠在運行，每天處理著至少5億立方米的污水?？梢院敛豢鋸埖卣f，沒有活性污泥法的世界將難以想象。
　　
　　什么叫活性污泥？
　　
　　從微生物角度來看，生化池中的污泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個生物群體。如果把污泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到里面有多種微生物---細(xì)菌、霉菌、原生動物和后生動物（如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等），它們構(gòu)成一條食物鏈，細(xì)菌和霉菌能分解復(fù)雜的有機化合物，獲得自身活動必需的能量并構(gòu)造自身。原生動物以細(xì)菌和霉菌為食，又被后生動物所消耗，后生動物也可以直接依靠細(xì)菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機物能力的絮狀泥粒就叫做活性污泥。
　　
　　活性污泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機物質(zhì)和吸附在活性污泥上不能再被生物降解的有機物（即微生物的代謝殘余物）?；钚晕勰嗟暮室话阍?8-99%。
　　
　　活性污泥象礬花一樣，具有很大的表面積，因此具有很強的吸附力和氧化分解有機物的能力。
　　
　　活性污泥法凈化污水三個主要過程
　　
　?。?）吸附在很多活性污泥系統(tǒng)里，當(dāng)污水與污泥接觸后很短時間（10～40min）內(nèi)就出現(xiàn)了很高的有機物（BOD）去除率。這個初期高速去除現(xiàn)象是吸附作用引起的。由于污泥表面積很大（介于2000～10000m2／m?；旌弦海?，且表面具有多糖類黏質(zhì)層，因此可以認(rèn)為污水中懸浮的和膠體的物質(zhì)是被絮凝和吸附去除的。呈膠狀的大分子有機物被吸附后，首先被水解菌作用，分解為小分子物質(zhì)，然后這些小分子與溶解有機物一道在透膜?的作用或在濃差推動下選擇性滲入細(xì)胞體內(nèi)。
　　
　　通過吸附作用，有機物只是從水中轉(zhuǎn)移到污泥上，其性質(zhì)并δ立即發(fā)生變化?；钚晕勰嗟奈侥芰㈦S著吸附量的增加而減弱。如果回流污泥δ經(jīng)充分曝氣，儲存在微生物體內(nèi)的有機物δ充分氧化分解，活性污泥尚δ達到內(nèi)源呼吸階段，這時污泥的吸附能力較差。
　　
　　在吸附階段，同時也進行有機物的氧化和細(xì)胞合成，但吸附作用是主要的。
　　
　?。?）微生物代謝作用活性污泥微生物以污水中各種有機物作為營養(yǎng)，在有氧的條件下，將其中一部分有機物合成新的細(xì)胞物質(zhì)（原生質(zhì)）；對另一部分有機物則進行分解代謝，即氧化分解以獲得合成新細(xì)胞所需要的能量，并終形成C02和H2O等穩(wěn)定物質(zhì)。在新細(xì)胞合成與微生物增長過程中，除氧化一部分有機物以獲得能量外，還有一部分微生物細(xì)胞物質(zhì)也在進行氧化分解，并供應(yīng)能量。
　　
　　活性污泥微生物從污水中去除有機物的代謝過程，主要是由微生物細(xì)胞物質(zhì)的合成（活性污泥增長）、有機物（包括一部分細(xì)胞物質(zhì)）的氧化分解和氧的消耗組成。當(dāng)氧供應(yīng)充足時，活性污泥的增長與有機物的去除是并行的，污泥增長的旺盛時期，也就是有機物去除的快速時期。
　　
　?。?）絮凝體的形成與凝聚沉淀絮凝體是活性污泥的基本結(jié)構(gòu)，它能夠防止微型動物對游離細(xì)菌的吞噬，并承受曝氣等外界不利因素的影響，更有利于與處理水的分離。凝聚的原因主要是細(xì)菌體內(nèi)積累的聚羧基丁酸釋放到液相，促使細(xì)菌間相互凝聚，結(jié)成絨粒；微生物攝取過程釋放的黏性物質(zhì)促進凝聚；在不同的條件下，細(xì)胞內(nèi)部的能量不同，當(dāng)外界營養(yǎng)不足時，微生物的生長處于靜止期和衰亡期，微生物細(xì)胞內(nèi)部能量降低，表面電荷減少，細(xì)胞顆粒間的結(jié)合力大于排斥力，形成絨粒。而當(dāng)營養(yǎng)充足（污水與活性污泥混合初期，F(xiàn)／M較大）時，微生物的生長處于對數(shù)增長期，微生物細(xì)胞內(nèi)部能量大，表面電荷增大，形成的絨粒重新分散。沉淀是混合液中固相活性污泥顆粒向污水分離的過程。固液分離的好壞，直接影響出水水質(zhì)。如果處理水夾帶生物體，出水BOD和SS將增大。所以，活性污泥法的處理效率同其他生物處理方法一樣，應(yīng)包括二次沉淀池的效率，即用曝氣池及二沉池的總效率表示。除了重力沉淀外，也可用氣浮法進行固液分離。
　　
　　活性污泥技術(shù)和人工濕地技術(shù)的對比
　　
　　作為兩大污水生物處理技術(shù)，活性污泥技術(shù)和人工濕地技術(shù)有哪些特點以及市場應(yīng)用前景呢？
　　
　　
　　
　　活性污泥法改良和替代方向
　　
　　人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院副院長王洪臣表示到現(xiàn)在為止，活性污泥有3個方向改良為重要。一個是生物膜-活性污泥法（MBBR，IFAS），第二個是膜生物反應(yīng)器（MBR），第三個就是好氧顆粒污泥（AGS）。這三個工藝就從本質(zhì)上大大的提高了活性污泥的效率，但是我們必須看到他們都不是本質(zhì)上的革新，他們在提率的同時不同程度的增加了能耗。
　　
　　而污泥處理替代的方向也日益成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的對象，成果顯著。
　　
　　一是厭氧膜生物反應(yīng)器。厭氧可以產(chǎn)生能量，可進行能量回收，且不需要消耗電能。此外厭氧過程產(chǎn)生的污泥非常少。但可能也會存在一些問題，如占地面積會增大，膜污染清洗、氮的處理等問題，所以提出了厭氧膜生物反應(yīng)器概念。
　　
　　第二類處于萌芽狀態(tài)的替代技術(shù)，包括生物電化學(xué)技術(shù)（BES），微生物燃料電池（MFCs）和微生物電解電池（MECs），這些技術(shù)能量轉(zhuǎn)化率大于80%，前景比較好，但是存在問題也比較大，如出水差、成本高、反應(yīng)器難以放大、能量損失大等等。
　　
　　第三個替代技術(shù)是可持續(xù)營養(yǎng)物去除技術(shù)。污水處理中難的是氮的去除。在污水處理中本可以有機物早期分離出去，之所以留下，就是為了后面用生物技術(shù)進行處理。為什么可持續(xù)營養(yǎng)物去除技術(shù)是活性污泥法的替代技術(shù)呢？因為它可以不用碳源進行脫氮。厭氧氨氧化技術(shù)，經(jīng)過20多年的研究，在高濃度氨氮廢水處理過程中，已經(jīng)趨于成熟。