活性污泥法处理城市污水的研究

活性污泥法是一种常用的污水处理方法。这个方法利用微生物分解污水中的有机物。微生物需要氧气才能生存。我们通过曝气设备向污水中输送空气。空气提供氧气。微生物利用氧气生长繁殖。它们将有机物作为食物。有机物被分解成二氧化碳和水。这个过程净化了污水。

污水厂每天接收大量城市污水。这些污水来自家庭、学校和工厂。污水含有各种污染物。污染物包括食物残渣、粪便、洗涤剂和油脂。这些物质不能直接排入河流。直接排放会污染环境。河流会变黑变臭。鱼类和其他生物可能死亡。人类健康也会受到影响。我们必须处理这些污水。

活性污泥法的核心是微生物群落。这些微生物很小。眼睛看不见它们。它们聚集在一起形成絮状物。我们称这些絮状物为活性污泥。活性污泥看起来像褐色的泥浆。泥浆中有细菌、真菌和原生动物。不同微生物有不同的作用。有的微生物分解蛋白质。有的微生物分解脂肪。有的微生物分解碳水化合物。它们一起工作。

污水处理从一个格栅开始。格栅拦住大的垃圾。树枝、塑料袋、破布被分离出来。然后污水进入沉砂池。沉砂池让重的颗粒沉下去。沙子、石子沉到池底。接着污水进入初沉池。初沉池让固体悬浮物沉淀。一部分污泥被去除。这时污水依然很脏。有机物溶解在水中。

污水接着进入曝气池。曝气池是处理的关键。曝气池中有活性污泥混合液。我们安装曝气头。鼓风机向曝气头送气。空气中冒出许多气泡。气泡增加水中的氧气含量。微生物活跃起来。它们吞食有机物。微生物数量不断增加。污泥絮体变得更大。污水逐渐变得清澈。

混合液从曝气池流出。混合液进入二沉池。二沉池是一个大圆池。水流速度减慢。活性污泥絮体沉到池底。清水留在上层。清水从池子顶部溢流出去。这部分水已经比较干净。清水经过消毒就可以排放。消毒杀死水中的病菌。消毒常用氯或紫外线。

沉淀的污泥需要处理。一部分污泥回到曝气池。这部分污泥叫回流污泥。回流污泥保持曝气池中的微生物数量。微生物继续处理新来的污水。多余的污泥叫剩余污泥。剩余污泥从系统中排出。剩余污泥需要进一步处理。处理方式包括浓缩、消化和脱水。脱水后的污泥可以填埋或利用。

微生物需要合适的条件。条件不好会影响处理效果。温度是一个重要因素。微生物喜欢温暖的环境。二十到三十摄氏度最好。温度太低微生物不活跃。温度太高微生物可能死亡。冬季处理效果可能下降。我们需要采取保温措施。

酸碱度也很重要。微生物适合中性环境。酸碱度接近七最好。污水有时太酸或太碱。太酸加碱调节。太碱加酸调节。调节池完成这个工作。

氧气必须充足。曝气量需要控制。氧气不足微生物呼吸困难。处理效果变差。污水会有臭味。氧气太多浪费能源。鼓风机电耗很高。我们通过仪器测量氧气含量。仪器数据指导曝气设备运行。

营养物质必须平衡。微生物需要吃饭。它们需要碳、氮、磷。污水中通常含有这些物质。有时比例不合适。例如氮磷太少。我们需要补充营养物质。添加化肥是常见做法。营养物质平衡微生物才健康。

污泥停留时间需要计算。微生物在系统中停留的时间。时间太短微生物来不及生长。时间太长微生物老化。老化的污泥沉淀性差。污泥可能漂走。出水变得浑浊。我们控制排泥量来调整停留时间。

污泥膨胀是一个难题。污泥膨胀指污泥不沉淀。污泥絮体松散轻盈。污泥漂在水面。出水水质恶化。膨胀原因很多。丝状菌过度生长是常见原因。丝状菌像头发丝。它们把污泥颗粒撑开。控制膨胀需要调整运行条件。减少营养不足的情况。保持适量的溶解氧。有时需要投加化学药剂。

我们做了一个实验。实验在一个小污水厂进行。我们想研究曝气量的影响。实验持续了两个月。第一个月曝气量正常。我们记录出水数据。第二个月减少曝气量。我们观察变化。实验需要测量许多指标。指标包括化学需氧量、氨氮、污泥浓度。

化学需氧量反映有机物的量。化学需氧量高说明水脏。处理目标降低化学需氧量。氨氮是另一种污染物。氨氮来自尿液和肥料。氨氮消耗水中氧气。氨氮对鱼有毒。微生物能将氨氮变成硝酸盐。这个过程需要氧气。

我们每天取样。取样点在曝气池和二沉池出口。水样送到实验室分析。我们使用试剂和仪器。记录数据在表格里。我们观察污泥性状。看污泥颜色和气味。测量污泥沉降速度。沉降速度快的污泥好。

正常曝气时处理效果好。出水化学需氧量低于五十毫克每升。出水氨氮低于五毫克每升。污泥呈棕褐色。污泥有土腥味。污泥沉降迅速。三十分钟沉降比约百分之三十。

减少曝气量后情况变化。第三天出水开始变差。化学需氧量上升到八十毫克每升。氨氮上升到十五毫克每升。污泥颜色变深。污泥出现酸臭味。沉降速度变慢。三十分钟沉降比达到百分之五十。水面出现细小泡沫。

我们继续观察。一周后情况更差。出水浑浊。肉眼可见细小悬浮物。氨氮去除率很低。显微镜检查污泥样品。发现大量丝状菌。丝状菌交织成网。污泥结构松散。这是膨胀的迹象。

我们恢复正常曝气量。同时增加排泥。排出一些老化污泥。新鲜污泥生长起来。十天后系统慢慢恢复。出水指标回到正常范围。污泥沉降性改善。实验说明曝气量很重要。曝气不足导致多种问题。充足氧气是系统稳定的保证。

活性污泥法需要精心管理。管理人员要经常巡视。查看设备运行情况。听曝气声音是否均匀。看水面气泡大小。闻气味是否正常。取样观察污泥状态。检测水质数据。及时调整操作参数。

城市污水量不断增加。污水处理标准不断提高。活性污泥法也在发展。新工艺不断出现。例如膜生物反应器。膜生物反应器用膜代替二沉池。膜能拦住所有污泥。出水非常清澈。但膜容易堵塞。清洗维护麻烦。

另一种新工艺是序批式反应器。序批式反应器在一个池子里完成所有步骤。进水、反应、沉淀、排水按顺序进行。序批式反应器灵活方便。适合小规模污水处理。

污水处理是保护环境的重要工作。干净的河流让人心情舒畅。鱼虾能够生存。人们可以游泳钓鱼。污水处理厂默默工作。它处理我们产生的污水。让城市生活更美好。研究活性污泥法很有意义。我们改进方法。我们提高效率。我们保护水资源。水是生命之源。每个人都有责任节约用水。减少污水产生。支持污水处理事业。