活性污泥法

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。

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。
源自文库
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。
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。
第四章 废水生物处理(一) -------活性污泥法

生物化学处理法主要去除对象
－－去除污水中溶解性和胶体性有机物， 降低水中氮磷等营养物的含量。
生物化学处理法分类：
好氧和厌氧两大类，分别利用好氧微生 物和厌氧微生物分解有机物。
生物化学处理特点：
投资省，运转费用低，处理效果好，操 作简单等优点，在城市污水和工业废水的处 理中得到广泛的应用。
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 。
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

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。
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。
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)
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%。


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)。
真菌
真菌构造复杂，种类繁多。 污水处理中分离出的真菌主要是霉菌。 霉菌是微小的腐生成寄生的丝状真菌，能够分解碳 水化合物、脂肪，蛋白质及其它含氮化合物。 大多数真菌都是好氧菌，它们具有在温度较低的环 境条件下生长繁殖的能力，适宜生存的pH值范围为 2-9。 真菌对氮素营养要求较低，约为细菌需氮量的一半。
活性污泥的特征：
具有很强的吸附能力；
具有很强的分解、氧化有机物能力－异化作
用和同化作用； 具有良好的沉降性能－絮状结构。
第二节 影响活性污泥增长的因素
活性污泥法是水体自净过程的人工强化。要
充分发挥活性污泥微生物的代谢作用，必须 创造有利于微生物生长繁殖的良好条件。
一、影响活性污泥增长的主要因素有：
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）
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。
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）

1 混合液悬浮固体(MLSS)
MLSS指曝气池中污水和活性污泥混合后的混合 液悬浮固体数量，单位为mg/L，也称混合液污 泥浓度，是计量曝气池中活性污泥数量的指标。 MLSS包括具有活性的微生物(Ma)，微生物自身 氧化的残留物(Me)，吸附在污泥上不能为生物降 解的有机物(Mi)和无机物(Mii)四者的总量。 MLSS= Ma+Me+Mi+Mii

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:
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。
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
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。
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。
第一节 活性污泥法的基本原理
活性污泥法的基本原理
向生活污水中不断地注入空气，维持水中 有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水中即 生成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的 微生物构成，易于沉淀分离，使污水到澄清， 这就是“活性污泥”。


活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主 体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充 分接触，使污水净化的一种方法。 活性污泥法主要构筑物是曝气池和二次沉淀池， 基本流程如下图：
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。