活性污泥法
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，
《水污染控制工程》第三章 活性污泥法
• 式中:
• Ma——具有代谢功能活性的微生物群体（细菌,真菌, 原生动物,后生动物）；
• Me——代谢产物； • Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物； • Mii——活性污泥吸附的无机物。
活性污泥的物质组成与性状是随环境而 变化的，对评价系统运行情况和处理功效具 有重要的意义。
活性污泥法基本概念：
根据（3-1）式得：
c
VX X
（3-2）
c
QW
Xr
VX （Q QW）X e
（3-3）
在一般条件下，Xe值极低可忽略不计，上式可简化为:
c
VX QW X r
（3-4）
Xr值是从二沉池底部流出,回流至曝气池的污泥浓度,即剩余污泥浓度:
（X
）
r max
10 6 SVI
（3-5）
活性污泥降解污水中有机物的过程
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；
二是废水中的有机物，它是处理对象，也 是微生物的食料；
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。
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥法的基本流程
初沉池
去除污水中大颗粒的悬浮物质，根据废水的特性不同，有 时可以省去。
普通活性污泥法城市污水：SV取30%； SV能够反映曝气池运行过程中的活性污 泥量，可以调节剩余污泥排放量； 是活性污泥处理系统重要的运行参数， 是评定活性污泥数量和质量的重要指标。
评价活性污泥的重要指标—污泥沉降性能
为什么用30min沉降时间？
正常的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层 沉淀，并进入压缩沉淀过程；
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
空气净化器--改善曝气系统运行状态, 防止扩散器阻塞. 鼓风机--供应压缩空气.
a.鼓风曝气
(水下曝气)
空气输配管系统—输送空气.
扩散器--将空气分散成空气泡，将 氧溶解于水中 .
扩散器
1.气泡大小 （1）小气泡扩散器 （2）中气泡扩散器 （3）大气泡扩散器 （4）微气泡扩散器 2.外形 (1)管式 (2)盘式
2.2.2 微生物生长动力学-----莫诺德方程
1.细胞反应速率的定义
微生物比增长速率μ 的提出？
当微生物生长不受外界条件限制（对数增长期）时，
μ表示每单位微生物的增长速度
1.细胞反应速率的定义
绝对速率---是单位时间 单位反应体积某一组分的 变化量。
细胞生长速率
比速率---是以单位浓度 细胞为基准而表示的各个 组分的变化速率。
废水的生物处理
-----活性污泥法
activated sludge process
1.基本概念
1.1 活性污泥及其组成
1.2 评价活性污泥数量和性能的指标
1.3 活性污泥净化反应过程 1.4 活性污泥的增殖规律
1.1 活性污泥及其组成
1.外观形态： 多为黄褐色絮体，含水率超过99％.
2.活性污泥组成 M =Ma + Me + Mi + Mii
污泥增长数率 N S V曝气池 Se 沉淀性能变好 有机物降解数率
3．DO溶解氧
(1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr 需氧速率）
dc ，其池中的溶解氧DO不变。 ＝曝气器的供氧速率时 dt
(2）曝气池中DO浓度大小将取决于： 1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高， DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求 DO浓度为2mg/L左右为好。
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
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。
活性污泥法工作原理
活性污泥法工作原理
活性污泥法是一种生物处理技术，主要用于处理废水中的有机物和氮的污染物。
其工作原理如下：
1. 污泥负载：将含有高浓度有机物的废水与活性污泥混合，使污泥中的微生物负载污染物。
活性污泥是由多种细菌和其他微生物组成的混合物，具有高度耐性和能力来降解有机物。
2. 暴露于空气中：将污泥置于暴露在空气中的容器中，以确保供氧和气体交换。
空气中的氧气提供给微生物进行呼吸作用，并促进细菌降解有机污染物的过程。
同时，活性污泥中的微生物通过呼吸作用释放出二氧化碳。
3. 分离固液：在活性污泥容器中，废水中的有机物被降解为二氧化碳和废水中的可溶性化合物。
此外，微生物合成新的细胞物质，因此为维持微生物群体的生长，需要一部分有机物。
4. 沉淀：处理后的废水进入沉淀器，通过重力作用使随废水进入的活性污泥颗粒沉降到底部，形成污泥混合物。
此时，可以将一部分活性污泥用于下一批废水的处理，使系统稳定。
5. 排放水体：处理后的废水经过后处理，满足排放标准后，可以安全地排放到水体中。
通过这一系列过程，活性污泥法能够高效地将有机物和氮的污染物降解为较低的水平，达到净化废水的目的。
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
一. 活性污泥法的基本概念和工艺流程
向生活污水中注入空气进行曝气 , 并持续一段 时间后,污水中即生成一种絮凝体,这种絮凝 Activated Sludge 体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成 , 它易于沉淀分离,并使污水得到澄清,这就是
活性污泥
“
活性污泥”.
（2）污泥龄 θc（或污泥停 留时间 SRT）
BOD污泥负荷率
在具体工程应用上，F/M比值一般是以BOD污泥负荷率 （又称BOD-SS负荷率）（Ns）表示的。即：
Q·a S d)］ Ns = F / M = X· ［kg BOD5 / (kgMLSS · V Q 污水流量 m3 / d Sa 原污水中BOD量 mg/L X MLSS mg/L
表示活性污泥数量的评价指标
1 混合液悬浮固体浓度 Mixed Liquor Suspended Solids
MLSS =Ma+Me+Mi+Mii
2
(mg/L)
混合液挥发性悬浮固体浓度 Mixed Liquor Volatile Suspended Solids
MLVSS = Ma+Me+Mi (mg/L)
c. SV与 SVI的关系
SV × 10 SVI = = MLSS MLSS
SV%
500
400
300
SVI
200
一般负荷
100 高负荷 0 2.5 2.0 1.5 0.5 2.5 0
低 负 荷
BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS·d)
活性污泥的活性评定指标
活性污泥的比耗氧速率 （Specific Oxygen Uptake Rate) 简称SOUR，也 称OUR
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。
活性污泥法
活性污泥法工艺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。
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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活性污泥法
活性污泥法是一种生物废水处理方法.处理过程中将废水与活性污泥的混合液搅拌并加以曝气.接下来经过沉淀把活性污泥从处理过的废水中分离开,根据需要活性污泥可以排掉或者回用.处理过的废水从沉淀池出水堰流出去.活性污泥就是废水经过一段时间自然曝气和搅拌之后沉淀下来的污泥.这种活性污泥含有许多细菌和其他微生物.当污泥与饱含氧的原废水混合时,利用污泥中的细菌可以氧化有机固体,提高混凝和絮凝效果,把胶体固体和悬浮固体转变为可降解的固体.
在活性污泥处理过程中,利用悬浮好氧微生物培养物处理流入的废水.当反应期结束时,从处理的废水中把微生物培养物分离出来.大部分微生物培养物返回到流入的废水中,并与之混合.在有活性污泥作用的条件下,微生物培养物成团状或絮状体生长，这些团状或絮状体含有大量的由聚集在它们荚膜上的分泌聚合物结合在一起的细菌。
一般絮状体可以电子扫描显微照片显示。
细菌细胞在絮状体内部分散开，实际上仅占絮状体体积的10%-25%左右，正如在电子显微照片中见到的一样。
反应器内的剪应力控制最大絮状体的尺寸；用于把细菌培养物与处理过的污水分开的重力沉淀法控制最小絮状体的尺寸。
除了细菌（真菌，原生动物等）以外的生物生活在絮状体内部或表面上，但是一般不大量出现。
在活性污泥中也发现一些游离生物，如线虫和轮虫。
原生动物和轮虫以游离细菌为食，因而有助于生产低浊度的出水。
由于很难测定实际的细菌种类，，所以将曝气池中的悬浮固体或挥发性悬浮固体的浓度作为细菌含量的估量。
废水和悬浮培养物的混合体称为混合液，悬浮固体浓度分别称为混合液悬浮固体（MLSS）和混合液挥发性悬浮固体(MLVSS). 【工艺构型】使用中的三种基本活性污泥工艺构型为标准式(PF)，连续流搅拌池(CFST)和间歇池。
标准推流式是最常见的。
反应器内的混合通常是
游曝气系统提供的。
最初活性污泥工艺构型是一个单元的间歇反应
器。
由于工作周期闲置阶段的水力问题导致了连续流系统的开发，
该系统利用分离池将培养物或液体分离出去。
知道20世纪50年
代，实际上所有的活性污泥法是带有一个单独沉淀池的标准推流。
沉降下来的细胞可再循环或必要时排掉。
在过去的30年中，尽管
大多数新处理工艺仍是标准推流，但连续流搅拌池活性污泥系统已
经十分普遍。
间歇法作为改进了的沉淀法已经重新出现。
【曝气方法】利用各种方法氧被传递到活性污泥反应器即曝气池的液体中，最常见的方法是通过曝气池底部的扩散器输入压缩空气。
位于水面或潜
如水中的机械涡轮也被广泛使用。
潜水涡轮经常与压缩空气系统接
合使用，以便在压缩空气气泡与液体之间形成紧密接触。
表面涡轮
起到泵的作用,它把液体向上吸，然后径向抛出，形成与空气接触
的小水珠。
用机械的方法破坏水体表面可达到机械曝气的目的。
靠
形成大面积汽水界面，提高大气中氧的转移量。
普遍使用竖轴和横
轴曝气器。
在竖轴曝气中，通过水珠与大气接触。
表面紊流和气体
夹带使水曝气。
在横轴曝气中，用转子或栅笼形成表面紊流和气体
夹带效果而使水曝气。
转子式曝气器除了有曝气作用，还会形成横
向轴吸。
涡轮充气器是包括使用涡轮式搅拌器和气源的一种混合系
统。
从转子的叶片下面排放出的空气分解成细气泡，并且靠叶片的
抽吸作用在曝气池中扩散。
【工艺过程模型】活性污泥法中总的生物反应：
有机物+O2+营养素→新细胞+CO2+H2O
在工艺设计中，有机物和氧的消耗速率与新细胞的合成速率非常重
要。
大多数情况下，假设曝气系统产生的混合能消除液相传质极限。
在常用的速率表达式中，从吸收直到代谢所有步骤都被归纳在一起。
【耗氧速率】在化学计算上耗氧速率与有机物去除速率和生长速率有关。
如果有机物浓度以最终生化需氧量（BOD U）给出，实见方程16.1所示
的转换需要氧气等于初始BOD U与所形成的细胞的氧当量之差。
挥
发性悬浮固体浓度与其氧当量之间的近似转换系数为每克挥发性
固体需氧1.42克。
1.42这个值是从考虑把细胞组织氧化成二氧化
碳、氨和水所需氧气量的角度得到的。
耗氧速率可表示为有机物去
除率与生长率之和，但重要的是记住r0*（以BOD U表示的有机物
去除速率）这项的符号是负的。
【污泥龄】活性污泥法中，混合液悬浮固体的循环使得废水和微生物培养物的平均停留时间分开.常常被称为固体停留时间(SRT)或细胞平均停留时
间(MCRT)的污泥龄可定义为系统内微生物培养物停留的平均时间,
它主要受排泥速率控制.一般按泥龄9-10天确定排泥速率.根据整个
系统的质量平衡可计算泥龄.在进行质量平衡过程中,当没有实际现场
资料时,可认为沉淀池内悬固体平均浓度等于曝气池中混合液悬浮固
体.
【活性污泥法的设计】活性污泥或任何生物废水处理法的目的是花费最少的时间和资金,将有机物质尽可能彻底的从原废水中除去.原废水的性质及其
流动特征确定了,便必须根据他们进行处理法的设计.仅在少数情况下,
工业废水可排放到调节池以平衡有机物浓度和流量.
常规活性污泥的基本问题之一是微生物的优势种群易于变化.原废水中的有机物促进曝气池中某些菌种的生长.当除去有机物质,微生物
进入内源期间时,原有的用于稳定有机物的微生物群衰减以致死亡.第
二批细菌利用原来的微生物死亡的产物并在曝气池的终端占据优势.党
污泥回到曝气池的首端时,原来的细菌群又必须从新生长起来.只有长
的曝气时间,原来的细菌数量才能减少到某一水平,股需要较长的恢复
期,来处理流量或浓度突然增加的废水.在以活性污泥处理不同的工业
废水中,这书很重要的,并且也是活性污泥对冲击负荷反应缓慢的原因
之一.
保持菌种均匀的唯一方法是保持有机物浓度的均匀.对于处理多变的废水来说,这是不可能的,但这种变化可保持在最小的限度.食料比
(F:M)是细菌生长的关键.业已证明,高的食料比使细菌迅速生长,而低的
食料比试细菌生长不明显.在常规活性污泥法中,食物(F)和微生物(M)
都在不断的变化,随着每一次循环, 食料比从最大值变到最小值.如果在
完全混合的情况下,原废水由曝气池所有废水稀释,该曝气就成了一个
巨大的调节池,减小食料(F)的波动范围.由于曝气池处于完全混合,食料
(F)变得最低,波动也最小,池中任何一点的微生物活动与任何其他点相
同.微生物在整个正常生长期内的变化趋近一点,而不象在常规活性污
泥法中那样是一条宽阔的生长带.因而,从微生物的观点看,完全混合系
统的优点最多,缺点最少.
在任何废水处理问题中,有机物负荷都是固定的,因此只有通过调节微生物数量才能改变食料比.通过调整食料比,在细菌生长曲线的任
何一点上进行处理都是可能的.现在已清楚,就废水处理而论,在生长曲线上的某些段,并不能满意的工作.对于完全混合系统来说,其处理范围将处于生长下降阶段的某一点上.
最近的改革之一是让完全混合系统在生长下降阶段的较低段进行工作，此处污泥增加最小。
剩余的污泥随出水排放，不致引起公害。
出水中的活性与非活性固体之比必须与混合液中的相同。
弱国不能定期地除去悬浮固体，那么完全氧化是否会大量用于处理生活污水，是值得怀疑的。
另一方面，含有可溶物质的工业废水形成惰性固体缓慢，其生物处理接近完全氧化。
出水中剩余的固体与所处理的有机物成正比。
约有10%-30%的有机物质作为惰性固体存在于出水中。
在多数情况下，活性污泥必须有固体分离和排除装置。
对于活性污泥法来说，仍需解决的主要问题之一是如何从液体中有效地除去和浓缩污泥。
现行的方法是依靠重力分离，但浓缩的能力有限。
如果污泥主要是活性的，就需要进一步稳定，才能最后进行处置。
在正常情况下，厌氧硝化用于污泥稳定，但近来在小系统中好氧硝化也已达到相同的目的。
决定采用何种方法，有经济因素决定。
因为两种方法都会产生可以经过过滤除去其水分的稳定物质。
如果污泥主要是非活性的，就不需要进一步稳定，污泥可以直接脱水。