污水的好氧生物处理

以微反应时段dt内的底物消耗量和dt内的微生物增 长量之间的比例关系值，表示：
Y = µ/ q
式中： Y －产率系数； μ—微生物比增殖速率； q—为底物的比降解速度。
2020/6/20
5.1.4.2基质降解速度
由Y=µ/q得 µ=Y q 和 µmax = Ymax q 代入式得：
q
q max Cs ks Cs
2020/6/20
Q w 活X 性(污Q Q 泥w )法e X 各Q 符0号 X V 的意d d ( 义S Y tK d X )
Q, S0, X0 进水
曝气池 V,Se,X
排放污泥I Qw,X,Se
Q+RQ Se, X
二次沉 淀池
出 水 Q-Qw
Se, Xe
回流污泥
θc
VXRQ, Se, Xr
2020/6/20
5.2.1活性污泥法的基本原理
细菌：主要组成部分，1ml正常污泥中含细 菌107~108个，是有机污染物的分解者。
真菌：丝状菌出现异常增殖会污泥膨胀。 原生动物：指示性生物，是首次捕食者。 后生动物：仅在完全氧化型污泥系统出现。 菌胶团：细菌及荚膜组成的絮凝体状团粒。
2020/6/20
❖ 好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的 过程。在这过程中同时放出能量。
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
①好氧分解代谢 例如：化能自养微生物 大型污水沟道存在该式所示的生化反应：
生物脱氮工艺中的生物硝化过程：
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
长的流槽，废水从一端进入，在曝气的 作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝 气池，至池的另一端流出，随着水流的 过程，污染物被降解。
2020/6/20
5.2.2.1推流式活性污泥法
曝气池
空气
二沉池
进水
出水
2020/6/20
剩余污泥
污泥回流
5.2.2.1推流式活性污泥法
推流式活性污泥法的特点： （a）污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降， 存在浓度梯度，废水降解反应推动力较大， 效率较高； （b）推流式曝气池可采用多种运行方式； （c）不易产生短路，适合较大的流量； （d）氧的利用率不均匀。
（4）原生动物－有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫， 主要捕食对象是细菌。
（5）后生动物 一般不出现，仅在水质优异的完全氧化型活性 污泥系统中出现，是水质非常稳定的标志。
2020/6/20
丝状菌
发硫细菌
2020/6/20
轮虫电镜
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
（一）微生物的新陈代谢
2020/6/20
5.1.4.2 基质降解速度
在（1）式两边同除以cx ，得 µ′= Yq - Kd
产率系数Y以实际测得的观测产率系数Yobs代替。 为此，（1）式改为：
(ddctx)g Yobs(ddcts)u
和 µ ′ =Y obs q
上列诸式，表达了生物反应处理器内微生物的净 增长和底物降解之间的基本关系。
2020/6/20
5.2 污水的好氧处理
5.2.1活性污泥法的基本原理 （1）活性污泥 ❖ 生活污水曝气一段时间后，污水中即形
成一种絮凝体，主要由大量微生物群体所 构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄 清，称之为活性污泥。
❖ 含有大量微生物，外观黄褐色絮绒颗粒 状，有较大的比表面积，含水率99％。
废水生物处理工程中常用基本反应动力学方程式：
q
q max Cs ks Cs
maxCs ks Cs
2020/6/20
5.1.4.3 微生物增长速度
1951年由霍克来金等人通过废水生物处理的实验研 究工作,发现在废水生物处理中，微生物增长和底物降 解之间存在着一定量的关系, 提出如下方程式：
（1）
2020/6/20
5.1.2.2 污水的生物处理
➢ 废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条 件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物 的生物处理方法。
➢ 在这个过程中，部分有机物转化为CH4，部分 被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物， 并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、 合成为新的原生质的组成部分。
2020/6/20
5.1.5 污水的生化性
5.1.5.1 可生化性的评价
（1）评价方法
BOD5/C <0.3
OD
可生化性 难生化
0.3~0.4 >0.45 5
可生化 易生化
2020/6/20
5.1.5.1 可生化性的评价
（2）注意事项 ①固体有机物 ②无机还原性物质 ③特殊有机物 ④BOD5/TOD ⑤接种微生物的驯化 ⑥水样稀释
QwX(QQw)Xe
2020/6/20
排放污泥II Qw, Xr, Se
39
曝气池污泥浓度X与qc和q的关系：
从c的定义可得：示 意
θc
VX
QwX(QQw)Xe
正常情况下Xe很小，
可忽略，所以：
qc
V Qw
进水中无微生物
dS/dt=(S0－Se)/θ
系统所中以微X生0可物以量忽的略平衡式： 示意
Q w X (Q Q w )e X Q 0 X Vd d ( Y S tK d X )
2020/6/20
5.1.5.2 改善可生化性的途径
（1）调节营养比 （2）调节pH值 ①调节池调节进水pH值 ②酸碱中和调节进水pH值 ③用碱性物质控制反应混合物的pH值 ④改进有机负荷控制反应混合液的pH值 （3）预处理
2020/6/20
Байду номын сангаас
5.1.6 生物处理方法的分类
分类： ❖好氧生物处理——活性污泥法和生物 膜法 ❖厌氧生物处理——厌氧活性污泥法和 厌氧生物膜法 ❖自然生物处理——稳定塘法和土地处 理法
➢ 如果没有污泥回流，则有qc＝q ＝V/Q， 要想提高去除率，就要增加qc，此时要么增 加曝气池的体积，要么减少处理量。
➢ 有回流时q＝V/Q，qc＝V/Qw，要想增加 qc 只要改变QW即可，即调整QW来改变去除 率。
2020/6/20
5.2.2活性污泥法的运行方式
5.2.2.1 推流式活性污泥法 推流式活性污泥曝气池有若干个狭
2020/6/20
5.1.3 微生物生长条件和生长规律
5.1.3.1 微生物的生长条件
2020/6/20
5.1.3.2 微生物的生长规律
按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期 停滞期（调整期）；对数期（生长旺盛期） 静止期（平衡期）；衰老期（衰亡期）
对数期 减速增长期 内源呼吸期
量
污泥浓度
2020/6/20
2020/6/20
5.2.1活性污泥法的基本原理
（3）活性污泥法的净化过程
①吸附阶段 ➢污水和污泥开始接触的5～10min内，BOD 去除率很高，有机物被吸附到活性污泥上。 ➢与吸附量成正比的因素：污染物的状态（
包括污泥比表面积，表面有多糖类粘性物质，有 机物处于悬浮和胶体状态相对量。)
2020/6/20
2020/6/20
微生物流出量 = 流入量＋新生成的量
40
结论
➢对于同一废水及特定的处理环境，出水 中BOD的浓度Se仅仅是污泥龄qc 的函数 ，而与其它因素无关。
➢实际水处理中一般就是通过控制qc 来取 得不同的处理效率的。
2020/6/20
污泥回流
➢ 污泥回流的目的就是在不增加曝气池体积 的条件下增加qc 来增加去除率的。
2020/6/20
推流式活性污泥法
2020/6/20
5.2.2.2完全混合式活性污泥法
完全混合式曝气池 ——是废水进入曝气池后在搅拌的作用下
迅速与池中原有的混合液充分混合，因 此混合液的组成、微生物群的量和质是 完全均匀一致的。
2020/6/20
5.2.2.2完全混合式活性污泥法
曝气池 进水
二沉池
新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取 营养物质，通过生物酶催化的复杂生化 反应，在体内不断进行物质转化和交换 的过程。
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
根据受氢体和电子受体的不同分为： ①好氧分解代谢
❖ 好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后， 通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。
（3）活性污泥法的性能指标及设计运行参 数
①污泥浓度
❖混合液悬浮固体( MLSS) 指单位体积混合液中干固体的含量，它是计量曝 气池中活性污泥数量多少的指标。单位为mg/L， g/和kg/m3，也称混合液污泥浓度（用X表示）。 ❖混合液挥发性悬浮固体 ( MLVSS) 指混合液内有机物含量，更精确代表活性污泥中 微生物的数量mg/L ，g/L或kg/m3
氧利用率 BOD浓度 时间
5.1.4 生化反应动力学
5.1.4.1微生物增长速度
莫诺特（Monod）方程式
反映微生物比增殖速率与有机底物浓 度关系（单一底物，纯种微生物）
maxCs ks Cs
2020/6/20
5.1.4.1微生物增长速度
maxCs ks Cs
2020/6/20
5.1.4.2 基质降解速度
2020/6/20
（3）活性污泥法的性能指标及 设计运行参数
④泥龄（sludge age) 池中工作着的活性污泥总量与每日排放的污 泥量之比，单位是d。
➢ 污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留 时间，或污泥增长一倍平均所需要的时间。 ➢ 也称固体平均停留时间或细胞平均停留时间 。 ➢ 污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。
不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单化 合物——含有相当的能量，故释放能量较少。
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
②厌氧分解代谢 例如：葡萄糖发酵的过程： 生物氧化作用不彻底，最终形成还原性产物，是 比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释 放的自由能较少。
例如：在反硝化作用中，
2020/6/20
5.1.2.2 污水的生物处理
❖ 好氧生物处理是在有游离氧存在的条件下，好氧 微生物降解有机物，使其稳定、无害化的方法。
❖ 最终过程：有机物被微生物摄取后，通过代谢活 动，约有三分之一被分解、稳定，并提供其生理 活动所需的能量；约有三分之二被转化，合成为 新的原生质，进行微生物自身生长繁殖。
出水
回流污泥
固着型纤毛虫
2020/6/20
变形虫
太阳虫
2020/6/20
原生动物
丝状细菌
2020/6/20
2020/6/20
• 丝状细菌膨胀
5.2.1活性污泥法的基本原理
（2）活性污泥法的基本流程 由曝气池、沉淀池，污泥回流，剩余污泥排 除系统组成。
剩余污泥——增殖的量，保持稳定运行需排除。 二沉池——完成泥水分离。 曝气系统——供氧，搅拌。 曝气池——完成生物处理。
5.1废水好氧生物处理的基本理论
5.1.1 污水中的微生物 （1）以好氧细菌为主，也存在真菌、原生动
物和后生动物等组成相对稳定的生态系。 （2）污水中有机物的成分决定优势菌属。 主要有动胶杆菌属、假单胞菌属、产碱杆菌
属、黄杆菌属及大肠杆菌等。
2020/6/20
5.1.1 污水中的微生物
（3）真菌主要是霉菌，一种丝状真菌，但大量 繁殖可能导致污泥膨胀。
2020/6/20
（3）活性污泥法的性能指标及设 计运行参数
②污泥沉降比(SV) 指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置
沉降30min后，沉降污泥所占的体积与混合 液总体积之比的百分数。
正常的活性污泥在沉降30min后，接近它的最大密 度，用于控制剩余污泥的排放。 ❖ 它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。 ❖ 测定比较简单，是评定污泥的重要指标之一。
5.2.1活性污泥法的基本原理
②稳定阶段 微生物以污水中的有机物作为营养，合成新 的细胞物质，并进行分解代谢获得合成新细 胞所需能量，最终形成CO2和H2O等物质。
③混凝阶段 为了菌体和水分离，现多采用重力沉降法。 絮凝体的形成是通过丝状细菌来实现的。
2020/6/20
5.2.1活性污泥法的基本原理
2020/6/20
（3）活性污泥法的性能指标及设 计运行参数
③污泥体积指数 ( SVI) 指曝气池出口处混合液，经30min静置沉
降后，沉降污泥体积中1g干污泥所占的容积 的毫升数，单位为mL/g，一般不标出。
它与污泥沉降比有如下关系：
SVI=SV/ MLSS
※一般控制SVI为50－150之间较好。
①好氧分解代谢 例如：异养型微生物 以有机物为底物，其终点产物为二氧化碳、氨 和水等无机物，同时放出能量。如下式所示：
2020/6/20
5.1.2 微生物的代谢与污水的生物处理
②厌氧分解代谢 ❖ 在无分子氧的情况下进行的生物氧化。 ❖ 只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。 ❖ 受氢体不是分子氧。底物氧化不彻底，最终产物