活性污泥法
国家精品课程《水污染控制工程》3-活性污泥法
第四章、污水的生物处理
教学要求
1、掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理 2、理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性 污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、 容积负荷、污泥产率等。 3、理解活性污泥反应动力学基础及其应用。 4、掌握活性污泥的工艺技术或运行方式； 5、掌握曝气理论。 6、熟练掌握活性污泥系统的计算与设计； 时间安排 20h（其中机动2h）
7
后生动物(主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳 定的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处 理的质量。
• 思考题：后生动物的出现反映了处理水质较好，因此能否说 明出水氨氮较低，氨氮在生物处理过程中被硝化？
③微生物增殖与活性污泥的增长：
a、微生物增值：在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规 律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期， 静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。
③泥龄（Sludge age）Qc：生物固体平均停留时间或活性污泥在 曝气池的平均停留时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排 放污泥量之比，用公式表示：θc＝VX/⊿X＝VX/QwXr 。式中： ⊿X为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥 量。
Qw为排放的剩余污泥体积。 Xr为剩余污泥浓度。其与SVI的关系为(Xr) max＝106 /SVI • Qc是活性污混处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也 具重要意义。因为不同泥龄代表不同微生物的组成，泥龄越 长，微生物世代长，则微生物增殖慢，但其个体大；反之， 增长速度快，个体小，出水水质相对差。 Qc长短与工艺组合 密切相关，不同的工艺微生物的组合、比例、个体特征有所 不同。污水处理就是通过控制泥龄或排泥，优选或驯化微生 物的组合，实现污染物的降解和转化。
水污染控制工程_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
Lawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型
第四节 气体传递原理和曝气设备
构成 活性污泥法的三个要素
一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也 就是活性污泥；
二是污水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的食料；
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 (QQW） XXV eQWXR
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：
Q 0 （ X [Q Q W ） X Q e W X R ] （ d d)g X V t 0
▪ 在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。 如SVI较高，表示SV值较大、沉淀性较差；如SVI较小，
污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，
如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。
▪ 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
污水处理 活性污泥法
污水处理活性污泥法活性污泥法是目前常用的污水处理方法之一，通过调节污水中的氧化还原电位、溶解氧浓度、污泥的混合活性等参数，从而促进有机物的降解和去除。
本文将详细介绍污水处理中的活性污泥法的原理、工艺流程、运行要点等内容。
一、原理活性污泥法是利用厌氧和好氧微生物的协同作用，将有机物降解为无机物的过程。
在好氧条件下，厌氧微生物通过氧化有机物、硝化硝酸盐等反应，将有机物转化为无机物。
而在厌氧条件下，好氧微生物通过还原反应，使带有氧的无机物还原为有机物。
二、工艺流程1、前处理：包括进水调节和初级过滤等步骤，目的是去除大颗粒杂质、调整污水的水质和水量。
2、活性污泥处理：将经过前处理的污水引入活性污泥池。
通过不断的搅拌、曝气等方式，促进污水中的有机物降解。
3、沉淀池处理：活性污泥法中产生的混合液经过一段时间的静置，使污泥与水分离，沉淀至池底。
4、出水处理：经过沉淀后的清水从上方取出，经过二次过滤和消毒等步骤，最终实现出水的净化和回用。
三、运行要点1、污水处理设备的维护保养：定期清理设备及管道，确保正常运行和通畅。
2、活性污泥的管理：控制进水水量和水质，根据实际情况调整搅拌和曝气的方式和参数。
3、污泥的处理和回用：及时清理沉淀池中的污泥，可以通过浓缩、脱水等方式处理后用于农田肥料或填埋。
4、出水水质的监测与控制：监测出水的COD、氨氮、总磷等指标，根据环保要求进行调整和控制。
附件：1、活性污泥处理工艺流程图2、活性污泥法相关设备的使用说明书法律名词及注释：1、污水处理：指对废水进行预处理和精处理，以达到排放排放标准或再利用的要求。
2、活性污泥：一种富含微生物的混合物，能够有效降解污水中的有机物。
3、厌氧：生物在缺氧或无氧条件下生长和代谢的过程。
12.1-2活性污泥法
完全混合式曝气池
封闭环流式反应池
序批式反应池（SBR）
二、 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。
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
污水中的有机物转移到活性污泥上去。
吸附阶段
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15-45 min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。
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 分建式：表面曝气机的充氧和混合性能同池型关系密切，因而表面曝气机 以分为分建式和合建式。
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2-4 mg/L，不宜低于1 mg/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。 获得方法：不同时间测 量混合溶液的DO值，
废水好氧生物处理工艺(1)——活性污泥法
废水好氧生物处理工艺——活性污泥法第一节活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的基本工艺流程1、活性污泥法的基本组成①曝气池：反应主体②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。
③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。
④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。
⑤供氧系统：提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：①废水中含有足够的可容性易降解有机物；②混合液含有足够的溶解氧；③活性污泥在池内呈悬浮状态；④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；⑤无有毒有害的物质流入。
二、活性污泥的性质与性能指标1、活性污泥的基本性质①物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味；比重：略大于1，（1.002~1.006）；粒径：0.02~0.2 mm；比表面积：20~100cm2/ml。
②生化性能：1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；固体物质的组成：活细胞（M a）、微生物内源代谢的残留物（M e）、吸附的原废水中难于生物降解的有机物（M i）、无机物质（M ii）。
2、活性污泥中的微生物：①细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分，主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等；基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟；4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。
② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml 3、活性污泥的性能指标：① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）：我们平常说的悬浮物。
MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）：MLVSS = M a + M e + M i ；（有机部分）在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的， 0.75~0.85③ 污泥沉降比（SV 30）：是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常数值为20~30%。
第四章 第一节-活性污泥法
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
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：
废 水 中 的 有 机 物
残留在废 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
微生物能利用而尚未 利用的有机物 （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
二是废水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的营养食料；
三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
城市污水处理工艺基本流程： 污水→格栅→沉砂池→初沉池
→活性污泥曝气池→二沉池→消毒
高碑店污水处理厂的工艺流程图
活性污泥系统
高碑店污水处理厂的工艺流程与平面布置
第一节 活性污泥法
一、基本概念与流程 二、活性污泥形态与微生物 三、活性污泥净化反应过程 四、活性污泥法主要影响因素与控制指标
第二节 生物膜法
一、生物膜法概述 二、生物膜的形成及净化过程 三、生物膜法载体 四、生物膜法特征 五、生物膜反应器
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二沉池 曝气池 初沉池
初沉池
二期 曝气池 二沉池
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥处理系统的组成
1.曝气池： 2.二沉池：
微生物降解有机物的反应场所 泥水分离
3.污泥回流系统： 确保曝气池内生物量稳定 4.曝气系统： 为微生物提供溶解氧，同时起到 搅拌混合的作用。
活性污泥法处理系统有效运行的基本条件
净化污水的主要的第一的承担者细菌净化污水的第二承担者原生动物指示性生物原生动物通过显微镜镜检是对活性污泥质量评价的重要手段之一原生动物在活性污泥中大约为103个ml01mm原生动物钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫后生动物线虫轮虫微生物的生长规律复习适应期对数期平衡期衰老期培养时间微生物生长速率微生物生长速率微生物量的对数微生物量的对数培养时间总菌数活细菌数微生物生长曲线线死细菌数4
活性污泥法
基本方式
方法设计
运行条件
方法设计
除普通活性污泥法外，还有多点进水、吸附再生、延时曝气和高负荷率活性污泥等方法。前两种方法与基本 流程有所不同，废水流进曝气池的入口的数目和位置有差别。在多点进水活性
活性污泥法污泥法中，只有一部分废水和回流污泥一起在首端入池。其余的废水分2～3次在离首端有一定距 离的2～3个入口处(入口的间距一般相等)进入曝气池。从流程上看,可以说吸附再生活性污泥法 (图2)只是多点 进水过程（图3）的变形,几个废水入口只用最后一个，后者即变成前者。
活性污泥法
废水生物处理技术
01 基本介绍
03 基本流程 05 影响因素
目录
02 基本组成 04 基本方式
基本信息
活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，由Edward Ardern（爱德华·阿登）和William T. Lockett（威 廉·洛克特）于1914年首先在英国发明的。如今，活性污泥法及其衍生改良工艺是处理城市污水最广泛使用的方 法。它能从污水中去除溶解性的和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质， 同时也能去除一部分磷素和氮素，是废水生物处理悬浮在水中的微生物(micro-organism)的各种方法的统称。
基本介绍
基本介绍
活性污泥法是一种废水生物处理技术，是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。这种技术将废水与 活性污泥（微生物）混合搅拌并曝气，使废水中的有机污染物分解，生物固体随后从已处理废水中分离，并可根 据需要将部分回流到曝气池中。 活性污泥法是向废水中连续通入空气，
活性污泥法经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群， 具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
二、活性污泥法的基本原理与概念
三、活性污泥法的基本工艺参数
BOD ——容积负荷与BOD——污泥负荷 1、曝气池的BOD ——容积负荷： 1）BOD ——进水容积负荷 单位曝气池容积（m3），在单位时间（1d）内，能够接受，并 将其降解到预定程度的进水有机污染物量（BOD）。
NV Q Si V
( kgBOD
5
m d)
3
剩余污泥
活性污泥系统有效运行的基本条件是：
废水中含有足够的溶解和胶体的易降解有机物；
混合液含有足够的溶解氧——曝气；
池内呈悬浮状态的活性污泥； 活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内 稳定的活性污泥（微生物）浓度； 进水中不含有对微生物有毒有害的物质
活性污泥降解废水中有机物的过程
④ 剩余污泥排走系统：
1） 维持活性污泥系统的正常运行，必须定期排泥;
2） 为了使曝气池内经常保持高度活性的活性污泥。
3） 去除有机物的重要途径之一。 ⑤ 供氧系统： 1）为好氧微生物提供代谢所需的溶解氧 2）使得活性污泥处于悬浮状态
废水好氧活性污泥法中异养微生物的代谢途径
无机代谢产物,随出水排出 少量能量
钟虫
小口钟虫
肾形虫
C、后生动物
线虫
轮虫
原（后）生动物作为“指示性生物”
数 量
二、活性污泥的性质及性能指标
3、活性污泥生化性能:
活性污泥的含水率： 99.299.8% 固体物质的组成：0.2~0.8% 固体物质的组成 1）微生物群体（Ma） 2）微生物内源代谢的残留物（Me） 3）吸附的难于生物降解的有机物（Mi） 4）无机物质（Mii）
Ns Q Si X V
kgBOD
5
kgMLSS
活性污泥法处理工艺12种方法分析
活性污泥法处理工艺12种方法分析1.均质好氧处理：将废水和污泥充分混合，提高废水中的氧气浓度。
这种方法适用于高浓度有机污染物的处理，但需要消耗大量的能源。
2.好氧/厌氧处理：将废水先在好氧条件下处理，然后在厌氧条件下处理。
好氧处理可降解大部分有机物，厌氧处理可进一步降解残余有机物。
这种方法适用于高浓度有机污染物和难降解有机污染物的处理。
3.好氧/好氧处理：将废水先在好氧条件下处理，然后在另一个好氧环境中进行处理。
这种方法适用于高浓度有机污染物和有机物质的处理，可以提高废水的处理效果。
4. 上流anaerobic/好氧处理：将废水先在厌氧条件下处理，然后在好氧条件下处理。
这种方法适用于高浓度有机污染物和难降解有机污染物的处理。
5.小区间好氧处理：将废水分成几个小区间进行好氧处理，可以减少废水中的应激反应，提高废水的处理效果。
6.好氧/厌氧/好氧处理：将废水依次在好氧、厌氧和好氧条件下处理，可以提高废水的处理效果，适用于高浓度有机污染物和难降解有机污染物的处理。
7.好氧/造粒处理：通过维持污泥中的菌群结构，形成颗粒状的污泥，提高废水中有机物的去除效率。
这种方法适用于高浓度有机污染物的处理。
8.外加剂处理：向废水中加入外加剂，如营养物质、微生物、酶等，以促进有机物的降解。
这种方法适用于难降解有机污染物的处理。
9.温度控制处理：控制废水处理过程中的温度，可以提高废水中有机物的去除效率。
这种方法适用于低温条件下的废水处理。
10.进水调节处理：对进水中的COD/N/P比例进行调节，可以改善废水处理的效果，提高污泥的活性。
11.吸附填料处理：在活性污泥法中加入吸附填料，如生物膜或生物滤料，可以提高废水中有机物的降解效率。
12.气浮技术处理：将废水中的浮性物质通过气浮的方式分离，可以提高废水的处理效果。
这种方法适用于废水中的悬浮物较多的情况。
综上所述，活性污泥法的12种处理方法各有优劣，可以根据不同废水的特性和处理需求选择适合的方法进行处理。
第一章第二节 活性污泥法生物处理概论
（3）微型后生动物
5、管理中的指示生物
原生动物和后生动物出现的顺序：细菌－植物型 鞭毛虫－肉足类－动物型鞭毛虫－游泳性纤毛虫、 吸管虫－固着性纤毛虫－轮虫
原生动物和微型后生动物的演替判断水质和污水 处理程度，还可以判断污泥培养成熟程度；
根据原生动物的种类判断活性污泥和处理水质的 好坏；
根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化 过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。
BOD负荷很低时出现的微生物
游仆虫属 鳞科虫属等 标志：硝化过程正在
进行 解决：提高BOD负荷
或采用两套系统
游仆虫属
个体详细图
游仆虫属捕食
鳞可虫属1
鳞可虫属2
有毒物质流入时微生物的变化
现象： 原生动物和轮虫等后
生动物减少 楯纤属急剧减少 解决措施：增加曝气
池微生物浓度，去除 有毒物质
BOD5/COD>0.3才适宜采用生化处理 未处理城市污水的BOD5/COD在0.3-0.8之间。 投资少、成本低、工艺设备较简单、运行条件平和，不
产生二次污染 成为污水处理工艺的主流技术，已广泛用于生活污水和
工业废水的处理。 世界各国污水处理厂90%以上采用生物处理技术。美国
共有废水处理厂18000多座，其中84%为二级生物处理厂， 英国有废水处理厂3000多座，几乎全部是二级生物处理 厂。
(5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、 寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率 在90%以上。 (6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。 (7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨 胀、解絮的征兆。 (8) 而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示 生物。 (9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。 (10) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。 另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的 大小用数量来判断处理效果。
废水好氧生物处理工艺-——活性污泥法
式中: x——每日的污泥增长量(kgVSS/d)；= Qw·Xr Q ——每日处理废水量(m3/d)；
a、b经验值的获得：
(1) 对于生活污水或相近的工业废水: a = 0.5~0.65，b = 0.05~0.1； (2) 对于工业废水，则：
合成纤维废水
0.38
0.10
含酚废水
0.55
0.13
制浆与造纸废水
0.76
0.016
制药废水
0.77
酿造废水
0.93
工业废水
a
b
亚硫酸浆粕废水
0.55
0.13
a、b经验值的获得：
（3）通过小试获得：
可改写为：
a
b
QSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)
x/VXv(1/d)
一、活性污泥法的工艺流程
回流污泥
二次 沉淀池
废水
曝气池
初次 沉淀池
出水
空气
剩余活性污泥
活性污泥系统的主要组成
曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖； 二沉池：1）泥水分离，保证出水水质； 2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度； 2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 剩余污泥： 1）去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行 供氧系统：为微生物提供溶解氧
在条件一定时， 较稳定； 对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.85
4、活性污泥的性能指标：
（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume） 定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常范围： 2030%
活性污泥法
活性污泥法作为有较长历史的活性污泥法生物处理系统,在长期的工程实践过程中,根据水质的变化、微生物代谢活性的特点和运行管理、技术经济及排放要求等方面的情况,又发展成为多种运行方式和池型。
其中按运行方式,可以分为普通曝气法、渐减曝气法、阶段曝气法、吸附再生法（即生物接触稳定法）、高速率曝气法等。
―、推流式活性污泥法推流式活性污泥法,又称为传统活性污泥法。
推流式曝气池表面呈长方形,在曝气和水力条件的推动下,曝气池中的水流均匀地推进流动,废水从池首端进入,从池尾端流出,前段液流与后段液流不发生混合。
其工艺流程图见图2-5-18所示。
在曝气过程中,从池首至池尾,随着环境的变化,生物反应速度是变化的,F/M值也是不断变化的,微生物群的量和质不断地变动,活性污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断地变化,其沉降-浓缩性能也不断地变化。
推流式曝气的特点是：①废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的,由于在曝气池内存在这种浓度梯度,废水降解反应的推动力较大,效率较高；②推流式曝气池可采用多种运行方式；③对废水的处理方式较灵活。
但推流式曝气也有一定的缺点,由于沿池长均匀供氧,会出现池首曝气不足,池尾供气过量的现象,增加动力费用。
推流式曝气池一般建成廊道型,根据所需长度,可建成单廊道、二鹿道或多廊道（见图2-5-18）。
廊道的长宽比一般不小于5:1,以避免短路。
用于处理工业废水,推流式曝气池的各项设计参数的参考值大体如下：BOD 负荷(Ns） 0.2~0.4kgBOD5/(kgMLSS.d)容积负荷(Nv） 0.3~0.6kgBOD5/(m3.d)污泥龄(生物固体平均停留时间)(θr、ts) 5~15d；混合液悬浮固体浓度(MLSS) 1500~3500mg/L；混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)1200~2500mg/L；污泥回流比(R) 25%~50%；曝气时间(t） 4~8h；BOD5去除率 85%~95%。
二、完全混合活性污泥法完全混合式曝气池,是废水进入曝气池后与池中原有的混合液充分混合,因此池内混合液的组成、F/M值、微生物群的量和质是完全均匀一致的。
污水的生物处理--活性污泥法
物降解与活性污泥增长
微生物的增殖是通过微生物合成与内源代谢两项生理活动完成的。 微生物增殖的基本方程式： dX dX dX 上式 变形为：△XV=Y（Sa-Se）Qd/Vt - gKd.Xvdt s dt e 剩余污泥量计算： △Xv= Y（Sa-Se）Q- Kd.Xv BOD-污泥去除负荷：Nrs=Q.Sr/V.Xv 1/θc=Y.Nrs-Kd Y、Kd的取值：经验数据，城市污水：Y取0.4-0.6；Kd取0.05-0.1
(S0-Se)/x.t=k2.Se可按Y=aX形式作图 VmaxKs的确定 K2的取值：0.0168—0.0281
对完全混合曝气池的应用
计算BOD—污泥去除负荷率Nrs Nrs=Q(S0-Se)/X.V=(S0-Se)/x.t=k2Se
计算容积去除负荷率： Nrv=Q(S0-Se)/V=(S0-Se)/t=k2XSe
曝气与空气扩散系统
进水 来自初沉池
V、X
曝气池
出水
Q-Qw 、Xe
二沉池
回流污泥 Xr
Qw、 剩X余r污泥
污泥龄定义：曝气池内活性污泥总量（VX）与每日排放的污泥量(△X )之比。
c
XV X
X QW X R
泥负荷与BOD容积负荷
在具体工程应用上， BOD—污泥负荷以F/M表示。 F/M=Ns=Q.Sa/X.V(kg/kgMLSS.d)
弧状菌
葡萄球菌
变形虫
丝状菌
草履虫 吸管虫属
小口钟虫 累枝虫
圆筒盖虫
轮虫
3、活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长
增殖规律用增殖曲线表示。根据微生物的生长速度，整个曲线
对数增殖期（增殖旺盛期）：增殖速度达最大，且为常数，所以又称 减速增殖期（稳定期或平衡期）：增殖速度变慢，直至为0，细菌总数 内源呼吸期（内源代谢期或衰亡期）：细菌进行内源代谢，细菌总数 4、活性污泥絮凝体的形成：有多种学说。
四、活性污泥法的不同类型
三、吸附再生活性污泥法
——又称生物吸附法或接触稳定法
混合液曝气过程中第一阶段BOD5的下降是由于吸附作用造 成的，对悬浮和胶体状有机物吸附效果明显，对于溶解性 有机物吸附作用不大或没有。
三、吸附再生活性污泥法
——又称生物吸附法或接触稳定法 主要特点： 将吸附、降解两个阶段分别控制在不同的反应器内进行。
九、深水曝气活性污泥法
1)主要特点：
a. 曝气池水深在78m以上； b. 由于水压较大，氧的转移率可以提高，提高了 混合液的饱和溶解氧浓度，有利于活性污泥微生物 的增殖，相应也能加快有机物的降解速率； c. 曝气池向竖向深度发展，占地面积较小。
九、深水曝气活性污泥法
水深10米左
右，需要风
压5米的风
2)主要缺点： a.曝气时间较长，曝气池容积较大，占地面积大； b.建设费用和用于曝气的电耗很高；
• 适用条件： 只适用于处理对处理水质要求较高，且不宜采用污泥处理技术的小城 镇污水处理系统，水量一般在1000m3/d以下。
六、高负荷活性污泥法
——又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法
1)主要特点：
➢ BOD有机负荷率高，曝气时间短，约为1.5～3h。曝气 池中的MLSS约为200～500mg/L，
➢ 对废水的处理效果较低，BOD去除率70%~75%； ➢ 系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。 ➢ 适用于处理对水质要求不高或有些污水厂只需要部分
处理的污水。
七、纯氧曝气活性污泥法
1)主要特点： a. 纯氧中氧分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；纯氧曝气采用密闭的池
(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)反应推动力大，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)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以 控制，便于自控运行，易于维护管理。
第16章 活性污泥法
第16章活性污泥法16.1 基本概念16.1.1活性污泥处理法的基本概念污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。
活性污泥是以细菌，原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。
16.1.2活性污泥处理法的基本流程1．产生：从间歇式发展到连续式2．基本工艺流程：活性污泥法基本流程图活性污泥法特征1)曝气池是一个生物化学反应器2)曝气池内混合是一个三相混合系统：液相—固相—气相；混合=污水+活性污泥+空气3)传质过程：气象中 O2→液相中的溶解氧DO→进入微生物体内（固相）液相中的有机物→被微生物（固相）所吸收降解→ 降解产物返回空气相（CO2）和液相（H2O）4)物质转化过程：有机物降解→活性污泥增长16.1.3 活性污泥的形态、增长规律及有关指标1．活性污泥的形态与组成1 ）外观形态：活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色絮凝体颗粒：2)特点：(1) 颗粒大小：Φ =0.02 ～ 0.2 mm（2）表面积： 20 ～ 100 cm 2 /mL(3)(2000～10000)m2/m3污泥(4)活性污泥形状图活性污泥组成活性污泥M=Ma + Me + Mi + Mii1)Ma—具有代谢功能的活性微生物群体好氧细菌（异养型原核细菌）真菌、放线菌、酵母菌原生动物后生动物2)Me—微生物自身氧化的残留物3)Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物有机物（ 75 ～ 85% ）4)Mii—活性污泥吸附污水中的无机物无机物（由原污水带入的）（15～25%）挥发性活性污泥 M v = X v= Ma + Me + Mi活性污泥微生物（Ma）的组成活性污泥微生物 Ma 通常由细菌、真菌、原生动物、后生动物等组成。
1)细菌：(1)异养型原核细菌：107～108个/mL动胶杆菌属假单胞菌属：在含糖类、烃类污水中占优势产碱杆菌属：在含蛋白质多的污水中占优势黄杆菌属大肠埃希式杆菌(2) 细菌特征：世代时间 G 短，一般 G=20～30min,并结合成菌胶团的絮凝体状团粒2)真菌：微小的腐生或寄生丝状菌3)原生动物：肉是虫鞭毛虫，纤毛虫等。
工艺方法——活性污泥法处理污水
工艺方法——活性污泥法处理污水工艺简介城市污水一般属于低浓度有机废水，目前的主体工艺为活性污泥法，活性污泥法为好氧生物法的一种，活性污泥法是当前城市污水处理的各种技术中应用最为广泛的污水处理技术之一。
一、基本原理在利用活性污泥法对污水处理过程中，主要是利用活性污泥中的一些好氧细菌来氧化、吸附污中的有机物，并对污水中的有机物进行分解，使其转化为二氧化碳和水，实现对污水的净化。
活性污泥法作为生物化学污水处理方式的一种，需要在有氧条件来进行，主要是依靠好氧的细菌，利用细菌自身分泌的体外酶来分解水中的胶体性有机物，使其转变为能够溶解的有机物状态，同时借助于好氧细菌细胞膜使这些可以溶解的有机物参透到其他新的细胞内部，即将有机物氧化控制、分解和合并为新的细胞主体，并在细菌体内酶作用下将有机物分解为二氧化碳和水，使污水达到预期的净化效果。
二、常见问题1、污泥上浮在活性污泥法的二沉池中，比较容易产生污泥沉降性能不好，大部分污泥不沉淀而随水流出，或者成块从池下部浮起而随水漂走，极大地影响了出水的水质。
这种现象的产生既有管理上的原因，也有设计考虑不周的原因。
从操作管理方面考虑，二沉池污泥上浮的原因主要有3种：污泥膨胀、污泥脱氮上浮和污泥腐化。
（1）污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率一般在99%左右。
当活性污泥变质时，污泥含水率上升，体积膨胀，不易沉淀，二沉池澄清液减少，此即污泥膨胀。
污泥膨胀主要是由于大量丝状细菌（特别是球衣细菌）在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致；也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨胀。
（2）污泥脱氮上浮当曝气时间较长或曝气量较大时，在曝气池中将会发生高度硝化作用而使混合液中含有较多的硝酸盐（尤其当进水中含有较多的氮化物时），此时，二沉池可能发生反硝化而使污泥上浮。
有试验表明，若使硝酸盐含量较高的混合液静止沉淀，在开始的22min-90min内污泥沉降较好，再以后则会发现由于反硝化作用而产生氮气，在污泥中形成小气泡，使污泥比重降低，整块上升，浮至水面。
第四章 活性污泥法
（4）污泥体积指数(SVI)：指曝气池混合液沉淀30min后， 每克干污泥形成的湿污泥体积，单位 mL/g。
沉淀污泥体积（ml / L) SV 10 SVI MLSS（g / L） MLSS( g / L)
如:SV=30%，MLSS=3000mg/ Nhomakorabea，SVI=?
城市污水：SVI=50～150mL/g，SVI反映污泥的沉降 性能和活性。
第四章 活性污泥法
第一节 基本概念
第二节 活性污泥法的发展
第三节 气体传质原理和曝气设备 第四节 去除有机污染物活性污泥法过程设计 第五节 脱氮、除磷活性污泥法工艺及设计 第六节 二沉池 第七节 活性污泥法处理系统运行管理
第一节 基本概念 一、概述 1、活性污泥法产生过程（P100)
2、活性污泥组成 活性微生物（Ma，主体，主要是细菌和真菌)、 自身氧化残留物(Me)、吸附的不能降解的有机物 (Mi)和无机悬浮物(Mii)。 3、活性污泥性状(P102) 粒径200～1000μm，比表面积20～100cm2/mL。 一般呈茶褐色，略显酸性，含水率99％左右，相对 密度1.002～1.006；具有凝聚沉降性能和生物活性。
4、活性污泥评价方法（P103) （1）生物相观察:观察污泥中微生物的种类、数 量、优势度及代谢情况。 (2)混合液悬浮固体浓度（MLSS，又称污泥浓度） 指曝气池中单位体积混合液中悬浮固体的质量， 包括Ma、Me、Mi、Mii。单位：mg/L或g/L。 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）：
指混合液悬浮固体中有机物的质量，包括Ma、Me、Mi。 MLSS、MLVSS都是微生物浓度近似值，MLVSS更接近 活性微生物的浓度。生活污水MLVSS/MLSS=0.7～0.8 （3）污泥沉降比（SV）：曝气池混合液静置30min后沉 淀污泥的体积分数，单位%。
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2 活性污泥法有效运行的基本条件
① 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； ② 混合液含有足够的溶解氧； ③活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活 性污泥，及时排除剩余污泥； ④ 活性污泥在池内呈悬浮状态； ⑤ 无有毒有害的物质流入。
3 活性污泥的基本性质
物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”； 颜色：褐色、（土）黄色、铁红色； 气味：泥土味（城市污水）； 比重：略大于1（1.0021.006）； 粒径：0.020.2 mm； 比表面积：20100cm2/ml； 含水率：99.299.8%。
活性污泥微生物增长曲线
内源呼吸期
量
污泥浓度 氧利用率
BOD浓度
对数增长期 减速增长期
时间
四个生长阶段特点
(1)迟缓期：表示细菌适应新环境需要的时间， (2)对数增长期：由于营养物浓度超过细菌的需 要量，生长不受限制，生物量以对数速度增加， (3)减速增长期：由于营养物浓度随细菌的消 耗逐渐下降，细菌繁殖世代时间增长，毒性代 谢产物逐渐增高，当营养物浓度达到生长限度 时，细菌即进入减速生长期。 (4)内源呼吸期：串长阶段到内源呼吸期时， 营养物耗尽，迫使细菌代谢自身的原生质，生 物量逐渐减少。
活性污泥净化反应过程
活性污泥去除水中有机物，主要经历三 个阶段： 吸附阶段 氧化阶段 絮凝体形成与凝聚沉淀阶段
吸附阶段：
污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有 机物(BOD)迅速降低，这主要是吸附作用引 起的。 由于絮状的活性污泥表面积很大(约200010000m2/m3混合液)，表面具有多糖类粘液 层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸 附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决 于污泥的活性。
4 活性污泥中的微生物
活性污泥由细菌、真菌、原生动物、后生动物 等微生物组成。 ① 细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分。 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微 球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌 属、无色杆菌属等。 ② 其它微生物----原生动物、后生动物----在活 性污泥中大约为103个/ml。
指曝气池混合液在100毫升量筒中静置沉淀
30分钟后，沉淀污泥占混合液的体积百分比。 污泥沉降比反映曝气池正常运行时的污泥量， 用以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。 可现场测定。
4 污泥指数(SVI) (Sludge Volume Index)
污泥指数是污泥容积指数的简称，是指曝气
池出口处混合液经30分钟沉淀后，1克干污 泥所占的容积，以毫升(mL/g)计。
混合液30 min 沉淀后污泥容积(mL ) SV % 10 SVI ＝ 污泥干重g / L MLSSg / L
SVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度
(活性)和凝聚、沉淀性能。 对于一般城市污水，SVI在50-150左右。 SVI值过低，说明泥粒细小紧密，无机物多， 缺乏活性和吸附能力； SVI值过高，说明污泥难于沉淀分离。
溶解氧
营养物 pH值 水温 有毒物质
1 溶解氧
活性污泥法是好氧的生物处理法。氧是好氧 微生物生存的必要条件，供氧不足会妨碍微 生物代谢过程，会造成丝状菌等耐低溶解氧 的微生物滋长，使污泥不易沉淀，这种现象 称为污泥膨胀。 活性污泥混合液中溶解氧浓度以2mg/L左右 为宜。
2 营养物
微生物的生长规律
一、微生物的生长曲线 停滞期、对数增殖期、减速增长期、衰减期。 一般分为以下三个阶段： 1.对数殖增期 （Log Growth Phase ） 2.减速增长期 （Declinning Growse Phase） 3.衰亡期，也可称为内源呼吸期。 （Decay Phase or Endogenous Respiration）
2 混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)
混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)：指混合液 悬浮固体中有机物的数量，由于不包括Mii， 能较好地表示活性污泥微生物的数量，但由 于包括了Me和Mi，也不是最理想的指标。 MLVSS= Ma+Me+Mi
3 污泥沉降比(SV％) （Settling Velocity）
NS =QSa/XV
(kgBOD/kgMLSS·d) (kgBOD/m3曝气池· d)
容积负荷
NV =QSa/V
三、有机污染物降解与活性污泥增长
X aSr bX Sr Sa Se
生活污水:
5 细菌的基本特征
1) 绝大多数细菌都是好氧或兼性化能异养型原核细菌； 2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为2030分钟； 4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团” 的功能。
废水处理微生物学基础
废水处理中的微生物 在废水生物处理过程中，净化污水的 微生物主要是细菌、真菌，藻类，原生 动物和一些小型的后生动物等。细菌等 各类微生物的种类与数量常与污水水质 及其处理工艺有密切关系。
藻类
藻类都是单细胞或多细胞的具有光合作用的
自养型微生物，其中较有代表性的是绿球藻 科、水网藻科、栅藻科和联球藻科。 藻类能通过光合作用放出氧气，对污水的净 化具有重要作用。
原生动物
原生动物是极微小的能运动的微生物，通常为单细胞，大多 属于好氧的异养型，少数为厌氧型。 原生动物形体比细菌大得多，多摄取细菌充作营养。 常见的原生动物有：肉足纲、鞭毛纲、纤毛纲和吸管纲。 原生动物不仅能吞食部分有机物、游离细菌，降低污水浑浊 度，一些原生动物还能分泌粘液，促进生物污泥絮凝。
3 pH值与有毒物质
混合液的pH值应控制在6.5-9.0，温度应以
20-30℃为宜。 应控制对生物处理有毒害作用的物质浓度。 (详见表4－4，p105)、(高廷耀编p65)
二、评价活性污泥的指标
混合液悬浮固体(MLSS) 混合液挥发性悬浮固体(MLVSS) 污泥沉降比(SV％) 污泥指数(SVI) 污泥龄(θC) 污泥负荷(NS、 NV)
空气
初次 沉淀池
废 水
曝气池
二次 沉淀池
出 水
回流污泥
剩余活性污泥
1 活性污泥法的基本组成
① 曝气池：反应主体。 ② 二沉池： a）进行泥水分离，保证出水水质；b）保证回流污 泥，维持曝气池内的污泥浓度。 ③ 回流系统：a）维持曝气池的污泥浓度；b）改变回流比，改 变曝气池的运行工况。 ④ 剩余污泥排放系统： a）是去除有机物的途径之一；b）维持 系统的稳定运行。 ⑤ 供氧系统： 提供足够的溶解氧 。
微生物要不断进行繁殖和正常活动，必 须拥有必要的能源、碳源和其他无机元 素。其中碳是构成微生物细胞的主要成 分，碳的主要来源是二氧化碳和有机物。 如果微生物由二氧化碳取得细胞碳，就 称为自养型微生物 如果微生物利用有机碳进行细胞合成， 则称为异养型微生物。 在废水处理中，起有机物分解作用的主 要是异养型微生物。
微生物按其利用氧的能力可分为好氧、 厌氧和兼性三类： 好氧微生物只能存在于有分子氧供 给的条件下。 厌氧微生物只能在无氧或缺氧的环 境中生存。 兼性微生物则既能在有分子氧也可 在无分子氧的环境中生存。
细菌
细菌是单细胞微生物，按它们的形态可分为球菌， 杆菌和螺旋菌三类。细菌个体的大小变化很大； 球菌直径约为0.5-1.0μ m，杆菌长约1.5-3.0μ m， 宽约0.5-1.0μ m，螺旋菌一般长为6-15μ m，宽为 0.5-5μ m。 对净化污水有重要作用的细菌有：无色杆菌属 (Achromobacter)，产碱杆菌属(Alcaligenes)， 芽孢杆菌属(Bacillus)、 黄杆菌属(Flavobacterium)， 微球菌属(Micrococcus) 假单孢菌属(Pseuclomonas)。
氧化阶段：
在有氧的条件下，微生物将吸附阶段吸附的
有机物一部分氧化分解获取能量，一部分则 合成新的细胞。 从污水处理的角度看，不论是氧化还是合成 都能从水中去除有机物，只是合成的细胞必 须易于絮凝沉淀而能从水中分离出来。 这一阶段比吸附阶段慢得多。
絮凝体形成与凝聚沉淀阶段：
氧化阶段合成的菌体有机体絮凝形成絮凝 体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得 到净化。
变形虫
鞭毛虫
草履虫
后生动物
后生动物在水处理设备中一般不常出现。轮虫是后生动物的 典型代表，因其头部有两支转动如轮的鞭毛而得名，它可非 常有效地消耗分散的和絮凝的细菌及颗粒较小的有机物。 轮虫是好氧生物净化过程高度有效的指示性生物。
在生物处理中，净化污水的第一和主要
承担者是细菌，其次出现原生动物，是 细菌的首次捕食者；继之出现后生动物 是细菌的第二次捕食者。 它们在食物链中互为利用。
5 污泥龄(θC) (sludge age)
是指曝气池中工作的活性污泥总量与每日排 放的剩余污泥量的比值，单位是天(d)。 它表示新增长的污泥在曝气池中的平均停留 时间。 污泥龄和细菌的增长处于什么阶段直接有关， 以它作为生物处理过程的主要参数是很有价 值的。
6 污泥负荷
决定有机污染物降解速度、活性污泥增长速度以及 溶解氧利用速度的最重要的因素，是有机污染物量 与活性污泥量的比值（F/M）。 比值F/M在工程应用中以污泥负荷NS 、NV表示。 污泥负荷
微生物生长繁殖必需一定的营养物。碳元素的需要 量一般以BOD5负荷率表示，它直接影响到污泥的增 长、有机物降解速率、需氧量和沉淀性能。 若以混合液悬浮固体MLSS表示活性污泥，则一般 活 性 污 泥 法 BOD5 负 荷 控 制 在 0.3kgBOD5/kg MLSS· 左 右 ， 高 负 荷 活 性 污 泥 法 可 达 2 ～ d 3kgBOD5/kgMLSS· d左右。 除碳外，一般还需氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁以 及各种微量元素。 一般对氮、磷的需要量应满足BOD5︰N︰P=100︰ 5︰1。