水污染控制工程-第十二章--活性污泥法

通常，当SVI为100~150，沉淀性能良好；而当SVI＞ 200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性质不 同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高 时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机性悬 浮物较多时，正常有的SVI值可能较低。
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥降解污水中有机物的过程
回流污泥
RQ、Se、XR
系统边界
剩余污泥
QW、Se、XR
完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
c

XV (Q QW）Xe
QW
XR
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
高负荷曝气或变形曝气
部分污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷 曝气法。
曝气池中的MLSS约为300～500mg/L，曝气时间 比较短，约为2～3h，处理效率仅约65％左右， 有别于传统的活性污泥法，故常称变形曝气。
延时曝气
延时曝气的特点：
• 曝气时间很长，达24h甚至更长，MLSS较高，达 到3000～6000mg/L；
（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因 为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流 中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上 来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中 有一定优点。
（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。
浅层曝气
1953年派斯维尔（Pasveer）的研究：氧在10℃静止水中的 传递特征，如下图所示。
• 活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态， 剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；
• 适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污 水处理系统多有使用。
ห้องสมุดไป่ตู้
氧化沟
• 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池 深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。 • 曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅 拌两个作用，沟中混合液流速约为0.25～0.3m/s，使活性污 泥呈悬浮状态。
序批式活性污泥法（SBR法）
(1)容积利用率低；
SBR工艺的缺点
(2)水头损失大；
(3)出水不连续；
(4)峰值需氧量高；
(5)设备利用率低；
(6)运行控制相对复杂；
(7)不适用于大水量。
CASS(CAST/CASP)工艺设计
回流污泥
1
5
30
(1) 生物选择器 (2) 缺氧区 (3) 好氧区 (4) 回流污泥和剩余污泥 (5) 滗水器
处理生活污水的活性污泥
MLVSS: 70% NVSS: 30%
活性污泥的沉降浓缩性能
污泥沉降比：SV
取混合液至1000mL或100mL量筒，静 止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的 体积，以占混合液体积的比例（%）表 示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的 沉降比正常范围为15％-30%。
污泥体积指数：SVI
吸附－生物降解工艺（AB法）
吸附－生物降解工艺（AB法）
• A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运 行，A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停 留时间2～4h。
• 该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的 生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统， 两级的污泥互不相混。
• 处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能 力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
活性污泥在曝气过程中，对有机物 的降解（去除）过程可分为两个阶段：
吸附阶段
由于活性污泥具有巨大 的表面积，而表面上含 有多糖类的黏性物质， 导致污水中的有机物转 移到活性污泥上去。
稳定阶段
主要是转移到活性 污泥上的有机物为 微生物所利用。
活性污泥降解污水中有机物的过程 污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线
循环式活性污泥法工艺
第三节 活性污泥法数学模型基础
活性污泥法动力学模型
劳伦斯（Lawrence） 和麦卡蒂(McCarty) 模型
Eckenfelder 模型
麦金尼
(McKinney) 模型
底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系 微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系
一、建立模型的假设
对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分 析得到结论：
污 水 中 的 有 机 物
P105
残留在污 水中的有
机物
微生物不能利用的有机物 微生物能利用的有机物
从污水中 去除的有
机物
微生物能利用而尚未 利用的有机物
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）
（吸附量）
增殖的微生物体 氧化产物
产碱杆菌
丝状菌
草履虫
游泳型纤毛虫
钟虫
固着型纤毛虫
轮虫
线虫
曝气池
曝气池出水堰
曝气池混合液配水进入二沉池
生物量分析：
MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固 体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示 无机物含量。
MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量， 由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。
出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数 的函数，与进水有机物浓度无关。
（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：
QS0

RQSe

( dS dt
)uV

(1
R)QSe

0
dS ( dt )u

Q（S0 V
Se）
1
c
Y
1 X
(
dS dt
)u
Kd
1
c
Y
Q(S0 Se) XV
Kd
微生物组成特征（一）
细菌：以异养型原核生物(细菌)为主，数量 107～108个/mL，自养菌数量略低。其优势 菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的 主体，具有分解有机物的能力。
真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解 碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状 菌大量增殖会引发污泥膨胀。
微生物组成特征（二）
AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值
项目
段
推荐设计参数
容积负荷
A
(kgBOD5/(m3d)
B
污泥负荷
A
(kgBOD5/(kgMLSS•d) B
泥龄/d
A
B
曝气时间/h
A
B
沉淀时间/h
A
B
BOD5去除率/%
A
AB
6~10 ≤0.9 2~5 ≤0.3 0.3~0.5 15~20 0.5~0.75 2~4 1~2 2~4 45~55 90~95
QX 0
（[ Q
QW）Xe QW
X
R
]
（
dX dt
)gV

0
（dX dt
)g

Y
(
dS dt
)u
Kd X
活性污泥的净增长速率， gMLVSS/（m3d）
1 1 dS
c
Y
X
( dt
)u
Kd
1
c
Y
1 X
dS ( dt )u
Kd

Y
1 X
(
dS dt
)u
Kd
1 c
第二节 活性污泥法的发展
一、活性污泥法曝气反应池的基本形式
推流式（PF） 完全混合式 封闭环流式 序批式
二、活性污泥法的发展与演变
有机物去除和 氨氮硝化
• 传统活性污泥法 • 渐 减曝气
• 分步曝气
• 完全混合法
• 浅层曝气
• 深层曝气
• 高负荷曝气或变形曝气
• 克劳斯法
• 延时曝气
• 接触稳定法
•氧 化 沟
• 纯氧曝气
• 活性污泥生物滤池（ABF工艺）
• 吸附－生物降解工艺（AB法）
• 序批式活性污泥法（SBR法）
渐减曝气
在推流式的传统曝气池中，混合液的需 氧量在长度方向是逐步下降的。
实际情况是：前半段氧远远不够，后半 段供氧量超过需要。
渐减曝气的目的就是合理地布置扩散器， 使布气沿程变化，而总的空气量不变，这 样可以提高处理效率。
第十二章 活性污泥法
第一节 基 本 概 念
什么是活性污泥？
由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积
黄褐色
土腥味
似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006 20～100cm2/mL
渐减曝气
阶段（分 步） 曝 气
把入流的一部分从池端引入到池的中部分 点进水。
分步曝气示意图
完全混合法
完全混合的概念
在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时 相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池 子中也能做到完全混合状态。
完全混合法
完全混合法的特征
（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生 活环境也基本相同。
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和 闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一 个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或 搅拌装置的反应器内依次进行的。
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺与连续流活性污泥 工艺相比的优点
(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能， 无污泥回流设备； (2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置 调节池； (3)时间上呈推流式,易于得到优于连续流系统的出水水质； (4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮 除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀； (6)具有较好的脱氮除磷效果。