水污染控制工程 活性污泥

2 渐减曝气和分段进水活性污泥法
在推流式曝气池中，混合液的需氧量在长度方向上是逐步 下降的，因此，等距离均量布置扩散器是不合理的，实际 情况是：前半段水中氧量远远不够，而后半部分则超出了 需要。基于以上分析，有人提出并采用了渐减曝气和分段 进水（SFAS）的工艺。
3 完全混合法
完全混合法（CMAS）出现于20世纪50年代后期，用来处理 高负荷工业废水，尤其是含有抑制性有机物的工业废水。进 水均匀分布于整个反应器中，使反应器内个点的可生物降解 有机物浓度比较低，即使进水中有机物有毒性，其毒性仍然 可以减低，生物降解也会得以进行。
推流 推流
鼓风或机械 鼓风
85-95 85-90
中等浓度，对冲击负荷敏 感
气量逐渐减小
完全混合（CMAS）
完全混合
鼓风或机械 85-90
抗冲击
分步曝气（SFAS）
推流
鼓风
85-95
使用性广
接触稳定（CSAS）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
推流
鼓风或机械 80-90
高悬浮固体废水
延时曝气（EAAS） 完全混合或推流 鼓风或机械 75-95
缺优点点：：
1. 1.
曝推气流池式池曝首气端池污应泥用负时荷间率比高较，长好，氧是速一度种快比，较所成以熟设的计运时行不方宜式采；用过高BOD 负荷率；
22.. 耗处氧理速效度果沿好池，长运逐行渐稳降定低；，但是供氧速度恒定，造成浪费；
33.. 抗BO负D荷5去率除冲率击较能高力，不可强达，9对0%水以质上、，水城量市变污化水是处应理性多较采差用。这种方式运行。
增值期
活性污泥微生物各增值期特点比较
F/M 微生物变化情况
活性污泥性能
停滞期
适应新环境，没有量的增值，有 质的变化
对数增殖期 >2.2 以很高的速度增值
活动能力强、沉淀性能差
静止期
变小 生长速度减慢
絮体开始形成，凝聚、吸附以 及沉淀性能提高。
衰老期
最低
开始分解代谢、代谢微生物自身 数量减少、絮凝、吸附沉淀性 能好，处理水质好。
活性污泥具有巨大的表面积，含有多糖类粘性物质，极易吸 附水中的各种悬浮物质。
稳定阶段
转移、吸附到活性污泥上的有机物被微生物利用的过程。
微生物将可以降解的有机物分解，部分形成新的细胞，部分 矿化为二氧化碳和水。从而达到净化污水的目的。
一般，吸附阶段时间很短，大约15-45min左右。 而稳定阶段时间持续较长，是活性污泥法降解有机污染物的主要阶段。
获得方法：不同时间测 量混合溶液的DO值， 作曲线，其斜率即溶解 氧消耗速度。
以上五个参数（即MLSS,MLVSS、SV、SVI、DO消耗速 度）是工艺运行中监测的重要指标。
4）投配比F/M（kgBOD或COD/kgMLSS·d）
活性污泥的营养物或有机底物量(F)与微生物量(M)的比值(F／M)是活性污泥 微生物增厚、增殖的重要影响因素，也是有机底物降解速率、氧利用速率、 活性污泥的絮凝、吸附性能的重要影响因素。可以通过调整F/M的值，来使 活性污泥停留在我们需要的阶段。
完全混合式曝气沉淀池形式与前面设计一致，只需要延长曝气 时间即可，一般20-48小时。
氧化沟（Oxidation Dictch）
氧化沟（Oxidation Dictch）：延时曝气的一种特殊形式。又称连 续环式反应池。
20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所（TNO）研制成功，第一家氧化沟污水 处理厂在1954年荷兰Voorshoper投产，称为Pasveer氧化沟，由Kessenser转刷 曝气。水深1.5m。 1968年，DHV公司将立式表曝机用于氧化沟，建立了Carrousel氧化沟。水深 达到4.5m，新型号Carrousel3000，水深达到8m，全球近850座 。 1970年，Huisman在南非开发了使用转盘曝气的Orbal氧化沟。后将技术专利 转让给美国Envirex公司，目前美国有200多座。 一体式氧化沟工艺以及交替式氧化沟工艺（VR、D、T）。
利用的有机物
物
（吸附量）
从废水中 去除的有
机物
微生物不能利用的有 机物
微生物已利用的有机 物（氧化和合成）
增殖的微生物体 氧化产物
§4.2 曝气反应池的基本形式
曝气池实际上是一个反应器，主要分为推流式、完全混合式、封闭环 流式和序批式。曝气设备的选用及布置要与池型和水力要求相配合。
推流式曝气池：多采用矩形廊道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入 ，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾部流动，从池末端出水堰流出，进 入二沉池。
剩余污泥排放：一般需要后续处理。
5 活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥工艺在污水工艺中的位置
进厂污水 粗格栅
污水泵房
细格栅
沉砂池
活性污泥反应池
剩余污泥
鼓风机房
污泥脱水车间
泥饼外运
UV 消毒 排放
6 活性污泥工艺分类简介
运行方式
流态
曝气方式 BOD去 除率%
附注
传统法（CAS） 渐减曝气
完全混合式曝气池
两种池型的结合
使用表曝机充氧的推流式曝气池 中间设有挡板的表曝机充氧的推流式曝气池
封闭环流式反应池
序批式反应池（SBR）
§4.3 活性污泥法的发展和演变
1 传统活性污泥法
传统活性污泥法（CAS）：早期工艺，反应器为矩形，水流为 准推流，底部或一侧设曝气设备。
应用实例 处理造纸废水
3 活性污泥系统的指标
1）污泥浓度指标：
活性污泥由四部分物质组成： 具有活性的微生物群体(Ma)；微生物自身氧化的残留物质(Me)；原污水 挟入的不能被微生物降解或暂时没有降解的有机物质(Mi)；原污水挟入的 无机物质(Mii)。
MLSS
（混合液悬浮固体浓度），或混合液污泥浓度。 单位，mg/L或kg/m3，表示活性污泥在曝气池 混合液中的浓度。MLSS=Ma+Me+Mi+Mii
9 活性污泥中的食物链
细菌
溶解性 废水中的有 机物、N、P 悬浮状
原生动物
食料移动
后生动物
代谢产物移动
处理水 剩余污泥
10 活性污泥和生物膜食物链的比较
11 对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析
残留在废
微生物不能利用的有机物
水中的有
废
机物
微生物能利用的有机物
水
中
的
有
微生物能利用而尚未
机
利用静置沉淀法去除工艺流程中的MLSS，产生含悬 浮固体物低的出水;
沉淀下来的污泥作为浓缩污泥由沉淀池重新回流生物 反应池;
利用剩余污泥控制污泥停留时间，使其达到所需值.
8 活性污泥降解有机物的过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解去除过程可分为以 下两个阶段：
吸附阶段
污水中的有机物转移到活性污泥上去。
扩散器位置不同还可分为：底层曝气（池深决定 于鼓风机提供的风压，一般为3－4.5m）、浅层 曝气（水面以下0.3－0.9m）和中层曝气（池深 一般可达7－8m，最大可以达到9m）。
推流式曝气池
完全混合式曝气池
池型可以为圆形，也可以为方形或矩形。曝气设备可采用表面 曝气机，置于池的表面中心，废水从池底进入，在曝气机的搅 拌下和全池混合，水质均匀。不像推流曝气池那样上下段有明 显的区别。完全混合曝气池可以和沉淀池分建或合建，因此可 以分分建为式分：建表面式曝和气合机建的式充氧。和混合性能同池型关系密切，因而表面曝气机
4 延时曝气活性污泥法
延时曝气40年代末到50年代初在美国流行。特点是曝气时间很长 ，MLSS较高（可达3000-6000mg/L），活性污泥在时间和空间上 部分出于内源呼吸状态，产生污泥少而稳定，从而减少需要处置 的污泥量，同时长时间曝气可以提高工程的稳定性。代价是反应 器体积较大。
主要有氧化沟和完全混合式曝气沉淀池两种曝气池结构。
一般投配比在0.1－0.2左右可以保证活性污泥稳定在工艺需要期。
5）去除率负荷
容积去除率负荷：单位工作体积，单位时间去除BOD
或COD的量，单位（kgBOD/m3·d或kgCOB/m3·d）
污泥去除负荷率：单位质量活性污泥，单位时间去除
COD或BOD的量，单位（kgBOD/kgMLSS·d或 kgCOD/kgMLSS·d）
适用于大城镇企业污水
纯氧曝气（HPOAS） 串联完全混合反应器 纯氧机械
85-95
空间小，经济氧源处
吸附-生物降解 序批式（SBR）
完全混合或推流 鼓风或机械 85-95 抗冲击、可分期建设投产
完全混合
鼓风
90-99
中小型污水处理厂
运行中的SBR反应池
悬链曝气技术
7 活性污泥工艺的共同特点
利用含微生物的絮状污泥（混合液悬浮固体MLSS） 去除水溶解性及颗粒态有机物;
SVI
1L混合1L液混3合0 液min中沉悬淀浮后固的体活干性基污质泥量容（积g）（ml）
SV MLSS
SVI值可以衡量活性污泥的沉降浓缩特性。他的测量受到很多因素影响， 如容器直径、污泥浓度等，所以，各个污水处理厂的SVI值没有可比性。
3）溶解氧（DO）及溶解氧消耗速率：
活性污泥系统曝气池中的溶解氧浓度一般要维持在2－ 4mg/L，不宜低于1mg/L。 DO消耗速率：即单位时间、单位体积的溶解氧消耗量（ mg/L·min），该参数可以看作污泥活性的量化指标。
1 基本概念
活性污泥（Activated Sludge）：
1912年英国克拉克（Clark）和盖奇（Gage）发现长时间曝气会 产生污泥，同时水质明显改善。继而，阿尔敦（Arden）和络开 脱（Lockett）发现了正是这些污泥对水质改善有着关键作用， 所以把 这些污泥称为Activated Sludge(活性污泥)。
淀体积与原混合液体积的比值，一般用%表示。对于大部分城市污 水处理厂的活性污泥，该值在20%-30%之间。
SV值测定方法简单快捷，能相对地反映出污泥浓度、污泥凝聚、沉 降性能等，可用于控制排泥量和及时发现初期的污泥膨胀。
污泥体积指数
SVI
指曝气池出口处的混合液经过30min静置沉淀后，1g干污泥所形成的 沉淀污泥体积。SVI更能准确地评价污泥凝聚性能及沉淀性能。SVI 值低，则表明污泥粒径小、密实、无机成分含量高；SVI值高，表明 污泥沉降性能不好，将要发生或已经发生污泥膨胀。
1916年第一个活性污泥法污水处理厂建成。
其实，活性污泥并不是传统意义上的泥，在显微镜下，褐色的絮 状活性污泥中，有大量的细菌、真菌、藻类、原生、后生动物等 微生物存在，组成了一个特殊的生态系统。正是这个特殊的生态 系统将水中的有机污染物转化为细胞物质或者氧化为低能量的化 合物。
细菌最基本的形态
球状
的选用应和池型配合，已达到最好的效果。分建式虽然不如合建式紧凑，而 且需要专设污泥回流设备，但运行上便于调节。
合建式：我国定名为曝气沉淀池（国外称为加速曝气池），沉淀池和曝气
池合建于一个圆形池中，沉淀池在外环。结构紧凑，但是很难分别控制和 调节。我国仍有利用，国外已经趋于淘汰。
活性污泥形式之二：完全混合式
杆状
螺旋状
肉足类：可以任意改变形状 原 生 动 鞭毛类：有一根或多根鞭毛 物
纤毛类：分为自由游泳型和固着型
水
处
线虫
理
系
统
中
的
后
生
动
轮虫
物
2 活性污泥的性状
活性污泥通常为黄褐色（有时为铁红色），絮绒状颗粒，一般 直径有0.02-2mm ，含水率99.2%-99.8%，密度因含水率不同而 不同，一般在1.002-1.006g/cm3范围内，比表面积大，大约20100cm2/mL。
4 活性污泥系统(CAS)组成
曝气池：活性污泥工艺的核心，活性污泥与水中有机污染物充分混合
接触，进而将其分解吸收的场所。
曝气装置：向曝气池提供氧气，满足微生物需求。 二沉池：将活性污泥与处理完的水分离。 回流污泥系统：回流部分活性污泥，保证曝气池有足够的微生物浓
度。回流污泥泵要求大流量、低扬程，转速不能太快以免破坏絮体。
曝气池
活性污泥形式之一：平流推流式
根据断面上的水流情况，又可分为平移推流式和旋转推流式
平移推流式：曝气池底铺满扩散器，池中水流只有沿池长方向流动，这种 池型的横断面宽深比可以大些。
旋转推流式：曝气池中，扩散器装于横断面 一侧，由于气泡形成的密度差，池水产生旋 流。池水中水沿池长方向流动外，还有侧向 旋流，形成了旋转推流。
MLVSS
混合液挥发性悬浮固体浓度，表示有机悬浮固 体的浓度，mg/L或kg/m3。
MLVSS=Ma+Me+Mi
一般，MLVSS/MLSS的值比较稳定，城市污水一般在0.750.85之间。对于不同废水，该值不同。
2）污泥沉降性能指标：
污泥沉降比，又称30min沉淀率
SV 在曝气池中取出100ml混合液于量筒中，静置30min后，测量污泥沉
§4.1 概述
活性污泥工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，是 一种好氧悬浮生长过程。
优点：工艺灵活、可靠、容易控制、出水质量高，除了有机
污染物以外，还可以去除部分N、P。对抗短时有机负荷和水 利负荷的能力也比较强。
缺点：工艺运行相对复杂，需要有资格和有经验的人员运行
维护，投资和运行费用尽管合理，但仍然比较大。一种活性 污泥系统的成功运行需要充分的资金、人力资源来保证。