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活性污泥凈化反應過(guò)程比較復雜,既有活性污泥本身對有機污染物的吸附、絮凝等物理、化學(xué)或物理化學(xué)過(guò)程,也有活性污泥內微生物對有機污染物的生物轉化、吸收等生物或生物化學(xué)過(guò)程,大致可以分為以下兩個(gè)階段。
初期吸附去除階段
在廢水與活性污泥接觸、混合后的較短時(shí)間(5——10 min)內,廢水中的有機污染物,尤其是呈懸浮態(tài)和膠體態(tài)的有機物,表現出高的去除率,這種初期高速去除現象是物理吸附和生物吸附綜合作用的結果。在此過(guò)程中,混合液中有機底物迅速減少,BOD迅速降低,見(jiàn)圖2中吸附區曲線(xiàn)。這是由于活性污泥的表面積大,并且在表面上富集著(zhù)大量的微生物,外部覆蓋著(zhù)多糖類(lèi)的黏質(zhì)層,當廢水中懸浮態(tài)、膠體態(tài)的有機底物與活性污泥絮體接觸時(shí),便被迅速凝聚和吸附去除。這種現象就是“ 初期吸附去除”作用。
初期吸附過(guò)程進(jìn)行得很快,一般在30 min內便能完成,廢水BOD的吸附去除率可達70%,對于含懸浮態(tài)和膠體態(tài)有機物較多的廢水,BOD可下降80%——90%。初期吸附速度主要取決于微生物的活性和反應器內水力擴散程度與水力動(dòng)力學(xué)規律,前者決定活性污泥微生物的吸附、凝聚效能,后者則決定活性污泥絮體與有機底物的接觸程度?;钚晕勰辔⑸锏母呶交钚匀Q于較大的比表面積和適宜的微生物增殖期,一般而言,處于“饑餓”狀態(tài)的內源呼吸期微生物,其吸附活性最強。
代謝穩定階段
被吸附在活性污泥微生物細胞表面的有機污染物,在透膜酶的作用下,溶解態(tài)和小分子有機物直接透過(guò)細胞壁進(jìn)入細胞體內,而膠體態(tài)和懸浮態(tài)的大分子有機物如淀粉、蛋白質(zhì)等則先在細胞外酶一水解酶的作用 下,被水解為溶解態(tài)小分子后再進(jìn)入細胞體內,此時(shí)水解產(chǎn)生的部分溶解性簡(jiǎn)單有機物會(huì )擴散到混合液中,造成混合液BOD值升高,如圖2中胞外水解區曲線(xiàn)所示。
進(jìn)入細胞體內的有機污染物,在各種胞內酶(如脫氫酶、氧化酶等)的催化作用下,被氧化分解為中間產(chǎn)物,有些中間產(chǎn)物合成為新的細胞物質(zhì),另一些則氧化為穩定的無(wú)機產(chǎn)物,如CO2和H2O等,并釋放能量供合成細胞所需,這個(gè)過(guò)程即物質(zhì)的氧化分解過(guò)程,也稱(chēng)穩定過(guò)程。在此過(guò)程中,不穩定的高分子有機物質(zhì)通過(guò)生化反應被轉化為簡(jiǎn)單穩定的低分子無(wú)機物質(zhì),混合液BOD逐漸降低, 如圖2中胞內生物氧化區曲線(xiàn)所示。穩定過(guò)程所需時(shí)間取決于有機物的轉化程度,要比吸附過(guò)程長(cháng)得多。