深井曝气活性污泥法处理污水的应用研究
摘 要：深井曝气活性污泥法是一种效率高，耐冲击负荷，污泥产生量少，在社会效益和经济效益方面投资少，运行费用低，占地省的处理污水的有效方法。对深井曝气活性污泥法的发展历史、构造型式、运行方式及优缺点进行研究分析，为深井曝气法处理污水的应用提供理论参考。
关键词：深井曝气活性污泥法 污水处理 应用
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）007-127-02
1 前言
随着我国科技和经济技术的迅猛发展，生活和工业废水的排放量也越来越多，水污染问题成为了我国乃至全世界面临的一个主要环境问题。达不到排放标准的生产工业废水不经过任何处理排入水体后，超过环境自净能力，会污染水资源。污水一旦排入环境中，就很难再恢复原来的状态，会对各方面的生产和人们的生活带来无可估量的危害。根据最近几年的中国统计年鉴的统计数据显示，我国污水排放总量在逐年增加，尤其根据《2010中国统计年鉴》提供的数据，我们了解到我国总的废水排放量达到了约589.1亿吨。我国现在的环境形势也愈加严峻，解决水污染问题刻不容缓，而污水净化处理是解决水污染问题的有效途径之一。
在污水净化处理工艺中，活性污泥工艺是目前污水处理厂应用最广泛最常用的生物处理方法，活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。经过这么多年的发展，活性污泥法处理污水的技术越来越成熟，已经发展到十多种处理方法，如最早使用的传统活性污泥法，生物吸附活性污泥法等。本文主要介绍了活性污泥法中一种很有前景的方法—深井曝气活性污泥法。
深井曝气活性污泥法是一种效率高，耐冲击负荷，污泥产生量少，运行费用低，占地省的处理污水的有效方法。在现在人口众多，用地越来越紧张的现状下，该法在未来污废水处理工艺中将大展拳脚。
2 深井曝气活性污泥法及工艺流程
2.1 深井曝气活性污泥法的发展历史
深井曝气又称为“超深层曝气”。1968年，在进行好氧菌生产单细胞蛋白的研究实验时，英国帝国化学工业有限公司发明出了充氧能力极高的深井培养槽，且用于废水处理中。最早在70 年代的英国开发成功，在皮林翰姆市污水处理厂（1974）首次建造了生产性试验装置。目前深井曝气工艺主要应用在化工制药和食品生产等领域中，对于这些领域排放的高浓度的有机污水处理有较成功的应用，同时该工艺的技术也进一步的成熟化。
2.2 深井曝气活性污泥法工艺
深井曝气活性污泥法曝气池的实际装置直径为1.0-6.0m,深度为50-150m。井中间设隔墙将井一分为二，或者在井中心设内井筒，将井分为内、外两部分。一部分为下降管，另一部分为上升管。污水及污泥从下降管导入，由上升管排出。在深井靠地面的井颈部分，局部扩大，以排除部分气体。经处理后的混合液，先经真空脱气，再经二次沉淀池固液分离。同时在深井曝气池的顶端设深井顶槽，它在缓冲回流水体的动量的同时，又为原水和回流污泥的充分混和创造有利条件，并且又在去除气体的反应中起到关键作用，深井曝气池的出水也由该处排出。深井曝气活性污泥法的处理流程如图示。
深井曝气池中活性污泥中的微生物在曝气池内分解有机物，从而达到去除有机污染物的效果。由于处理功能不受气候条件影响，适合各种气候条件，可考虑不设初沉池或预处理系统，直接把污水和从二沉池连续回流的活性污泥形成混合液，从曝气池的一端进入，如图１的左侧，通过空气扩散装置，以微小气泡的形式进入曝气池中。微小气泡除了给活性微生物提供充足的氧浓度外，还与污水、活性污泥剧烈混合形成的混合液以空气作为动力促使液流上升，达到循环效果。
经过活性污泥作用后的混合液由曝气池的另一端流出，如图１的右侧，这时的处理水流入二沉池中进行固液分离，在深井工艺中一般采用气浮法较为直接方便，并有一定的污泥回流，保持曝气池内活性微生物的数量。而从二沉池中排出的剩余污泥含有大量的微生物，经过一定的处理后排入环境，一般经过浓缩脱水后外运。
3 深井曝气活性污泥法的优点和缺点
3.1 深井曝气活性污泥法的优点
通过对深井曝气活性污泥法与一般活性污泥法的比较，我们可以知道该法可处理高浓度有机污废水等优点。具体阐述如下几点：
(1)在实际运行中，该工艺处理的水量约为300-400 m3/h ,经过一系列的处理后，悬浮固体去除率可达到99%左右，出水水质好；(2)当发生异常情况时，污水中化学需氧量的浓度在2000mg/L以上，所以在有冲击负荷的情况下，也可以达到很好的处理效果；(3)处理功能不受气候的影响，且原水经过格栅和除砂池就可以进行有效的处理，不需要设置初沉池和预处理系统，减少了占地面积；(4)深井曝气反应池内水的深度较大，压强较大，提高了污水中氧的溶解度，也使曝气池内的气水接触时间延长，与一般曝气法的相比要长得多，所以空气中的氧向水中的传递效率大为提高，与一般的活性污泥法5%-15%相比可达60%-90%左右，溶解氧的饱和浓度随着深度的增加而增加，运行中CO2的量比常规曝气多，氧的利用率高，有机物降解速度快，污泥产量低；(5)深井曝气法的容积负荷比一般的生化法容积负荷提高了3-30倍左右；(6)深井曝气池中污水水流是强度较大的紊流，且DO浓度高，对于污泥中属于厌氧微生物的丝状菌产生了明显的抑制作用。所以在实际运行中，经过处理的污水在经过脱气池进行有效的脱气后，可以使污泥膨胀问题和流失现象得到有效的解决。(7)影响环境的臭味问题可以控制。与一般活性污泥法相比，深井曝气法中吹入的空气量大而其开口比大约是1/20。臭气的产生量大大的减少，对环境的影响降低了。
3.2 深井曝气活性污泥法的存在的问题及解决方案
(1)污水处理过程容易遭受变化，处理水量不稳定，对生产中出现的异变情况应变能力差，所以需要熟练的技术人员对它的运行进行管理。
(2)在深井曝气活性污泥法中也会出现活性污泥法出现的普遍问题—泡沫问题。经研究分析表明深井曝气法中出现的泡沫形式主要是生物泡沫。当污水中存在油脂类物质和含脂微生物时,尤其是在每年换季时气温气压变化较大，易产生表面泡沫现象，给工艺操作带来困难，且带走大量污泥。我们可以采用以下几种方法来减少泡沫的产生如喷洒水或投加消泡剂，当水冲和消泡剂无效时可加氯；增加排泥量，缩短污泥停留时间（SRT）；回流厌氧消化池上清液等方法减少生物泡沫，以减少其对工艺效率的影响。也可在固液分离后在液体排入环境前设置滤网或者滤膜即可，排出水经过澄清后水质要求达标后排放或回用。