水污染控制 第4章 活性污泥法1
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水污染控制工程 活性污泥
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 进水（SFAS）的工艺。
3 完全混合法
完全混合法（CMAS）出现于20世纪50年代后期，用来处理 高负荷工业废水，尤其是含有抑制性有机物的工业废水。进 水均匀分布于整个反应器中，使反应器内个点的可生物降解 有机物浓度比较低，即使进水中有机物有毒性，其毒性仍然 可以减低，生物降解也会得以进行。
推流 推流
鼓风或机械 鼓风
85-95 85-90
中等浓度，对冲击负荷敏 感
气量逐渐减小
完全混合（CMAS）
完全混合
鼓风或机械 85-90
抗冲击
分步曝气（SFAS）
推流
鼓风
85-95
使用性广
接触稳定（CSAS）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
推流
鼓风或机械 80-90
高悬浮固体废水
延时曝气（EAAS） 完全混合或推流 鼓风或机械 75-95
缺优点点：：
1. 1.
曝推气流池式池曝首气端池污应泥用负时荷间率比高较，长好，氧是速一度种快比，较所成以熟设的计运时行不方宜式采；用过高BOD 负荷率；
22.. 耗处氧理速效度果沿好池，长运逐行渐稳降定低；，但是供氧速度恒定，造成浪费；
33.. 抗BO负D荷5去率除冲率击较能高力，不可强达，9对0%水以质上、，水城量市变污化水是处应理性多较采差用。这种方式运行。
增值期
活性污泥微生物各增值期特点比较
F/M 微生物变化情况
活性污泥性能
第四章活性污泥法全解课件
鼓风机械曝气：采用鼓风装置将空气送入水下，用机械搅 拌的方法使空气和污水充分混合，本方法 适用于有机物浓度较高的污水。
机械曝气：①曝气装置的转动，把大量混合因为以液幕、 液滴抛向空中，增大接触面，液面呈剧烈的搅 动状，将空气卷入；②曝气器转动产生提升作 用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液 界面不断更新，将空气中的氧转移到液体内； ③曝气器转动，在其后侧形成负压区，吸入部 分空气。
dM / dt — 单位时间内通过界面扩散的物质数量； A — 界面面积。
曝气过程中的双膜理论基本论点： (1)膜两侧两相均处于紊流状态，紊流程度越高层流膜越薄。 (2)气液相主体的浓度是均匀的，所有的传质阻力只存在两层流
膜中。 (3)界面上不存在传质阻力。 (4)传质阻力主要存在于液膜上。
设液相主体体积为V(m3)，上式同除以V得：
微孔曝气设备
微孔曝气设备安装
2、机械曝气设备
（1）竖轴式曝气器
①泵型叶轮曝气机 a、叶轮外缘最佳线速度应在4.5~5.0 m/s的 范围内；b、叶轮在水中浸没深度应不大于40 mm，过深影响 曝气量，过浅易于引起脱水，运行不稳定；c、叶轮不能反转。
② K型叶轮曝气机 最佳运行线速度在4.0 m/s左右，浸没深度为 0~10 mm，叶轮直径与曝气池直径或正方形边长之比大致为1： 6~1：10.
推流式曝气池
平面布置 推流式曝气池的长宽比一般为5～10； 进水方式不限；出水用溢流堰。 横断面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。 根据横断面上的水流情况，可分为 平流推移式 旋流推移式 完全混合曝气池
池形：圆形、方形、矩形
（三）气体传递原理
在曝气过程中，空气中的氧从气相传递到液相，是个传质过 程，由于物质传递是借助于扩散作用从一相到另一相的，故传质 过程实质上是个扩散过程，主要是由于界面两侧物质存在着浓度 差值而产生。
机械曝气：①曝气装置的转动，把大量混合因为以液幕、 液滴抛向空中，增大接触面，液面呈剧烈的搅 动状，将空气卷入；②曝气器转动产生提升作 用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液 界面不断更新，将空气中的氧转移到液体内； ③曝气器转动，在其后侧形成负压区，吸入部 分空气。
dM / dt — 单位时间内通过界面扩散的物质数量； A — 界面面积。
曝气过程中的双膜理论基本论点： (1)膜两侧两相均处于紊流状态，紊流程度越高层流膜越薄。 (2)气液相主体的浓度是均匀的，所有的传质阻力只存在两层流
膜中。 (3)界面上不存在传质阻力。 (4)传质阻力主要存在于液膜上。
设液相主体体积为V(m3)，上式同除以V得：
微孔曝气设备
微孔曝气设备安装
2、机械曝气设备
（1）竖轴式曝气器
①泵型叶轮曝气机 a、叶轮外缘最佳线速度应在4.5~5.0 m/s的 范围内；b、叶轮在水中浸没深度应不大于40 mm，过深影响 曝气量，过浅易于引起脱水，运行不稳定；c、叶轮不能反转。
② K型叶轮曝气机 最佳运行线速度在4.0 m/s左右，浸没深度为 0~10 mm，叶轮直径与曝气池直径或正方形边长之比大致为1： 6~1：10.
推流式曝气池
平面布置 推流式曝气池的长宽比一般为5～10； 进水方式不限；出水用溢流堰。 横断面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。 根据横断面上的水流情况，可分为 平流推移式 旋流推移式 完全混合曝气池
池形：圆形、方形、矩形
（三）气体传递原理
在曝气过程中，空气中的氧从气相传递到液相，是个传质过 程，由于物质传递是借助于扩散作用从一相到另一相的，故传质 过程实质上是个扩散过程，主要是由于界面两侧物质存在着浓度 差值而产生。
水污染控制工程第章 活性污泥法课件 (一)
水污染控制工程第章活性污泥法课件 (一)水污染控制工程第一章的课件是关于“活性污泥法”的介绍。
活性污泥法是一种常见的污水处理方式，通过水处理系统中的微生物将有机物质降解成无害的物质。
活性污泥法是将含有污染物的污水与一种含有维生素、矿物质、氨氮、磷酸盐等的污泥混合，形成一种张力较大的混合物，称为“活性污泥”，并将其在一个容器内进行充分搅拌与节流，以实现水中污染物质的去除。
活性污泥法是一种常见的处理方式，其原理非常简单易懂。
活性污泥法中，厌氧反应区是一个首要考虑的地方。
由于有机物质在厌氧环境下更易降解，因此，为了效果更好，反应器需要加入一个厌氧区域，以助于分解污染物质。
此外，搅拌器是活性污泥法中的一个重要设备。
由于活性污泥是一种含有生物质的混合物，因此需要有机械器械将混合物进行充分搅拌，以确保生物质的充分分布，从而加强处理效果。
分污水处理中，过滤器是处理过程的最后一道工序。
过滤器是在搅拌器的基础上，在反应器内设置的一种过滤器，通过它可以去除过滤器内的残留物质，洗净活性污泥并回收。
活性污泥法需要专业的污水处理工程师设计和安装。
正确的设计和安装不仅能提高其处理效果，还能减少操作人员的投入。
活性污泥法虽然是一种比较成熟的技术，但保持良好的污泥养护、控制和监控而得以优化其处理效果。
在维护过程中，操作人员应该及时检查设备的工作状态，并清理淤泥和固体排放物。
综上所述，活性污泥法是一种常见的污水处理方式，其原理简单易懂。
对于正确的设计和安装，优化厌氧反应区、选择合适的搅拌器和过滤器，养护和监控非常重要，以保证其高效正常地运行。
水污染控制 第4章 活性污泥法1
活性污泥法又称曝气法，是以废水中的有机污染物作 为培养基（底物），在人工曝气充氧的条件下，对各 种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。 并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和 沉淀等作用，去除废水中的有机污染物的废水处理方 法。
一、 活性污泥 1、组成: ①具有活性的微生物群体(Ma)； ②微生物自身氧化的残留物(Me)； ③原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物 质(Mi)； ④原污水挟入的无机物质(Mii)
曝气装置
35
推流式曝气池动画
36
平行水流(并联)式和转折水流(串联)式曝气池
推流式曝气池示意图（平行水流式）
空气
曝 曝气池 气 池
进水
二次沉 淀池
出水
回流污泥
剩余污泥
37
推流式曝气池示意图 （转折水流式）
空气
曝 气 池
进水
二次沉 出水 淀池
回流污泥
剩余污泥
38
特征参数：
曝气池的池长可达100m。为了防止短流，廊道长度和宽 度之比应大于5，甚至大于10。 为了使水流更好的旋转前进，宽深比不大于2，常在1.5 －2之间。池深常在3－5m。 曝气池进水口一般淹没在水面以下，以免污水进入曝气 池后沿水面扩散，造成短流，影响处理效果。 曝气池出水设备可用溢流堰或出水孔。通过出水孔的水 流流速一般较小(0.1－0.2m/s)，以免污泥受到破坏。
1）生物相(organism culture)观察
主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微 型动物。
游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。
6
2）混合液悬浮固体(mixed liquor suspension solid, MLSS) 混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。 混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量， 单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓 度（一般用X表示）。 它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥 法中，MLSS浓度一般为2－4g/L。
水污染控制-4-1-2-3活性污泥法(课件模板)
《水污染控制工程》 第四章
2.横断面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。
《水污染控制工程》 第四章
根 据 横 断 面 上 的 水 流 情 况 ， 可 分 为
进水
平移推流式
推流式曝气池
《水污染控制工程》 第四章
《水污染控制工程》 第四章 推流式曝气池
完全混合曝气池
《水污染控制工程》 第四章
把入流的一部分从池端引入到池的中部分点进水。
分布曝气示意图
《水污染控制工程》 第四章
高负荷曝气
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3000～5000mg/L， 曝气时间比较短，约为1.5～3h，处理效率仅约 70%~75％左右，有别于传统的活性污泥法， 故常称变形曝气。
《水污染控制工程》 第四章
活性污泥的沉降浓缩性能评价 污泥沉降比：SV % 指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数。
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。
污泥沉降比可反映污泥的沉降性能，污泥浓度在 3000mg/L左右时，正常曝气池污泥沉降比在30％左 右。
圆形
池 形 方形
矩形
分建式
根据和沉淀池的关系
合建式
《水污染控制工程》 第四章
合建式圆形曝气沉淀池
《水污染控制工程》 第四章 机械曝气完全混合曝气池
《水污染控制工程》 第四章 鼓风曝气完全混合曝气池
《水污染控制工程》 第四章 局部完全混合推流式曝气池
封闭环流式反应池
《水污染控制工程》 第四章
《水污染控制工程》 第四章
武理工水污染控制原理案例课件第8案例 活性污泥法的应用
第一节 活性污泥法基本概念
水污染控制原理
2、基本的活性污泥法如下图（图1）所示，共有六个组成部分：
图1 活性污泥法基本流程图
第一节 活性污泥法基本概念
水污染控制原理
3、活性污泥性能的控制因素：
（1）底物的代谢速率。底物的代谢速率主要取决于系统的生物动力 学条件。 （2）生物絮体的沉降和浓缩性能。活性污泥系统要求产生沉降和浓 缩性能良好的生物絮体，以便保证有足够高浓度的回流污泥和满足要 求的低悬浮物含量的出水。 （3）传氧的限制。活性污泥系统是利用需氧微生物来处理废水的， 这些微生物需要有机底物、溶解氧和其它一些营养物以维持生命活动， 因此这些成分在微生物絮体中的扩散就显得很重要。
得
NHNO2
2
0.27mg / L
0.14 60 1
硝化反应器容积VN的公式如下：
VN
YNH
3
cN
Q
iNH 3
XN
NH3
以 YNH3 0.5, X N 1000 mg / L
以及其它数据代入得
VN
0.05 60d
1000m3
/d
50m3 / d 43.4mg / L 0.05mg / L
1 0.33cN
1
NO2
K NO2
Y K NO2 ONO2 cN
1
2 0.02 7.0cN
1
2 0.14cN
1
案例分析
水污染控制原理
式中已用表8-9中的常数值代入。从上式可看出，当θcN≤3d时， NH3 及 NO2均为负 值，说明它们保持了进入反应器的原来浓度，均未发生氧化反应。以=60d代入计算
第三节 硝化
水污染控制原理
2.两级系统
水污染控制工程 活性污泥法
内源代谢产 物残留物 ~20%
分解 CO2, H2O, NH3, SO42-, P43- + 能量
热
(1/3)
好氧生物处理过程有机物转化示意图 15
共一百九十三页
2.4. 好氧生物(shēngwù)处理过程 (con’d)
(1) 一般情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对(xiāngduì)
稳定的：
❖ 反应(fǎnyìng)温度
微生物可分为高温性（嗜热菌）、中温性、常温性 和低温性（嗜冷菌）四类。
最低温度 最适温度 最高温度
低温性 O℃
5～10℃
3O℃
常温性 5℃ 10～30℃
40℃
中温性 10℃ 30～40℃
50℃
高温性 30℃ 50～60℃ 70～80℃ 好氧：中温性微生物为主；
厌氧：中温性和高温性微生物为主。 27
❖ 按微生物对溶解氧的要求
好氧生物处理 厌氧生物处理 缺氧生物处理
6
共一百九十三页
按微生物生长(shēngzhǎng)方式分类
❖ 悬浮生长法（活性污泥法）
通过适当的混合方法使微生物在生物处理构筑物中
保持(bǎochí)悬浮状态，并与污水中的有机物充分接触， 完成对有机物的降解。
❖ 附着生长法（生物膜法）
第八章 活性污泥法
(Activated Sludge)
1
共一百九十三页
本章 内容 (běn zhānɡ)
❖ 第一节：污水生物处理的基本概念和生 化反应动力学基础(jīchǔ)
❖ 第二节：活性污泥法的基本概念
❖ 第三节：活性污泥法的发展
❖ 第四节、氧传递和曝气设备 ❖ 第五节、活性污泥系统工艺设计
❖ 第六节、二次沉淀池 ❖ 第七节、运行和管理
分解 CO2, H2O, NH3, SO42-, P43- + 能量
热
(1/3)
好氧生物处理过程有机物转化示意图 15
共一百九十三页
2.4. 好氧生物(shēngwù)处理过程 (con’d)
(1) 一般情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对(xiāngduì)
稳定的：
❖ 反应(fǎnyìng)温度
微生物可分为高温性（嗜热菌）、中温性、常温性 和低温性（嗜冷菌）四类。
最低温度 最适温度 最高温度
低温性 O℃
5～10℃
3O℃
常温性 5℃ 10～30℃
40℃
中温性 10℃ 30～40℃
50℃
高温性 30℃ 50～60℃ 70～80℃ 好氧：中温性微生物为主；
厌氧：中温性和高温性微生物为主。 27
❖ 按微生物对溶解氧的要求
好氧生物处理 厌氧生物处理 缺氧生物处理
6
共一百九十三页
按微生物生长(shēngzhǎng)方式分类
❖ 悬浮生长法（活性污泥法）
通过适当的混合方法使微生物在生物处理构筑物中
保持(bǎochí)悬浮状态，并与污水中的有机物充分接触， 完成对有机物的降解。
❖ 附着生长法（生物膜法）
第八章 活性污泥法
(Activated Sludge)
1
共一百九十三页
本章 内容 (běn zhānɡ)
❖ 第一节：污水生物处理的基本概念和生 化反应动力学基础(jīchǔ)
❖ 第二节：活性污泥法的基本概念
❖ 第三节：活性污泥法的发展
❖ 第四节、氧传递和曝气设备 ❖ 第五节、活性污泥系统工艺设计
❖ 第六节、二次沉淀池 ❖ 第七节、运行和管理
水污染控制工程之完全混合活性污泥法
合Байду номын сангаас式（曝气沉淀池）
分建式
完全混合活性污泥法抗冲击负荷能力强，处理 效果好，污泥自动回流，工艺简单，操作管理 方便。通过延长污泥龄，可实现延时曝气，则 具有剩余污泥量少、稳定性高、无需再进行厌 氧硝化处理的特点，而且可省去初次沉淀池。 完全混合（延时曝气）活性污泥法是一种典型 的流程简洁、处理效果好及管理方便的一体化 污水处理工艺。
主要特点：a.可以方便地通过对F/M的调 节，使反应器内的有机物降解反应控制在 最佳状态；b.进水一进入曝气池，就立即 被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有 一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度 的有机工业废水。d.问题：微生物对有机 物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理 水水质较差。
主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）：b.分建式
完全混合技术
完全混合技术
概念
原理
特点
结构
完全混合技术
污水与回流污泥进入曝气池后，立即与 池内的混合液充分混合，池内的混合液 是有待泥水分离的处理水。
污水已进入反应池，在曝气搅拌的作用下 立即和全池混合，曝气池内各点的底物浓 度、微生物浓度、需氧速率完全一样，不 像推流式的前后段有明显的区别，当入流 出现冲击负荷时，因为瞬时完全混合，曝 气池混合液的组成变化较小，故完全混合 法耐冲击负荷能力较大
第4章活性污泥法(1)16学时
b 第二基本方程式：
认同莫诺德模式：
S v vmax Ks S
rmax X S dS Ks S dt u
认为有机基质的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：
dS v r X dt u
dS KX V S e dt
4.1.4 活性污泥评价指标
有办法知道确切的生物量吗？
P102
有人曾企图通过直接测定污泥中细胞的DNA量、有机氮量、 三磷酸腺苷（ATP）量、脱氢酶的活力等指标去反映活性污泥的活 力，这种方法既复杂又不准确，而且微生物的含量不断变化。 按McKinney的分析： MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 式中：Ma——具备活性细胞成分；
51
X Qw X r (Q Qw ) X e
VX VX C X Qw X r (Q Qw ) X e
——求剩余污泥量
VX C Qw X r
X r max
10 SVI
6
SVI
SV（mL / L) MLSS（g / L)
100%
SV（%) 106 MLSS（m g / L) SVI（m L/ g )
SV的测定
15min 0min
30min
SV = 40%
污泥体积指数（SVI）（Sludge Volume Index） P182 SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们用单位干泥形成湿泥 时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。
1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL） SVI= 1升混合液中悬浮固体干重（g）
吸附阶段
（2000～10000m2/m3 活性污泥）
第四章 活性污泥法(精简版)
第4章 活性污泥法 Activated Sludge Processes
陈建军 副教授
云南农业大学资源与环境学院
1
活性污泥法 主要内容：
一、废水的生物处理方法简介 二、活性污泥法的基本原理 三、初次沉淀池及维护管理 四、曝气池及维护管理 五、二沉池及维护管理
一．废水的生物处理方法简介
问题:
• 什么是废水的生物处理?
厌 氧 生 物 法
固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化 床
二、活性污泥法的基本原理
• 废水的耗氧生物处理类型?
• 什么是活性污泥法?
起源?
11
• 活性污泥法定义：活性污泥法是污水生 物处理的一种方法。即在人工充氧的条 件下，对污水和各种微生物群体进行连 续混合培养，形成活性污泥。利用活性 污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以 分解去除污水中的有机污染物。然后使 污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝 气池，多余部分则排出活性污泥系统。 (P517)
46
（2）安全操作
• ①清捞沉淀池的浮渣和清扫沉淀池 堰口的污物时，应穿上救生衣或备 好救生圈，有专人负责监护，做好 安全防护工作。 • ②与排泥管道相连接的地方，应保 持良好通风。 • ③刮泥机在运行时，不得多人同时 上刮泥机。
47
（3）维护保养
• ①刮泥机的电刷、橡胶板等易磨损件， 应根据实际运行情况确定更换周期。 • ②斜板沉淀池要保证斜板的完好。应定 期进行检修，防止因斜板坍塌、折坏造 成排泥不畅或发生其他故障，降低沉淀 效果。
30
3、活性污泥法对水质的要求
１）营养物(nutrients) • 微生物的代谢需要一定比例的营养物， 包括：碳源（BOD）、氮、磷和其他微 量元素。 • 生活污水含有微生物所需要的各种元素， 某些工业废水可能缺乏氮、磷等重要元 素。 • 一般要求营养物比例满足： BOD:N:P=100:5:1。
陈建军 副教授
云南农业大学资源与环境学院
1
活性污泥法 主要内容：
一、废水的生物处理方法简介 二、活性污泥法的基本原理 三、初次沉淀池及维护管理 四、曝气池及维护管理 五、二沉池及维护管理
一．废水的生物处理方法简介
问题:
• 什么是废水的生物处理?
厌 氧 生 物 法
固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化 床
二、活性污泥法的基本原理
• 废水的耗氧生物处理类型?
• 什么是活性污泥法?
起源?
11
• 活性污泥法定义：活性污泥法是污水生 物处理的一种方法。即在人工充氧的条 件下，对污水和各种微生物群体进行连 续混合培养，形成活性污泥。利用活性 污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以 分解去除污水中的有机污染物。然后使 污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝 气池，多余部分则排出活性污泥系统。 (P517)
46
（2）安全操作
• ①清捞沉淀池的浮渣和清扫沉淀池 堰口的污物时，应穿上救生衣或备 好救生圈，有专人负责监护，做好 安全防护工作。 • ②与排泥管道相连接的地方，应保 持良好通风。 • ③刮泥机在运行时，不得多人同时 上刮泥机。
47
（3）维护保养
• ①刮泥机的电刷、橡胶板等易磨损件， 应根据实际运行情况确定更换周期。 • ②斜板沉淀池要保证斜板的完好。应定 期进行检修，防止因斜板坍塌、折坏造 成排泥不畅或发生其他故障，降低沉淀 效果。
30
3、活性污泥法对水质的要求
１）营养物(nutrients) • 微生物的代谢需要一定比例的营养物， 包括：碳源（BOD）、氮、磷和其他微 量元素。 • 生活污水含有微生物所需要的各种元素， 某些工业废水可能缺乏氮、磷等重要元 素。 • 一般要求营养物比例满足： BOD:N:P=100:5:1。
水污染控制-4-5去除有机污染物的活性污泥法过程设计(课件模板)
u d C u MAX S
u
1
K (1 K ) S (Yr K ) 1
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。
《水污染控制工程》 第四章
曝气池 二沉池 进水 Q,S0,X0 Se, X, V (1+R)Q, Se,X 出水 (Q-QW),Se,Xe
u C
u
1
d
d
1
C
μ:活性污泥的比增长速率，g（新细胞）/[g（细胞） · d] 通过控制污泥泥龄，可以控制微生物的比增长速率 及系统中微生物的生理状态。
《水污染控制工程》 第四章
1 dS Y ( ) K S d C X dt e dS S ( ) r C max d dt K S dS ( ) :底物利用速率，gBOD5/（m3 · d) dt rmax:最大比底物利用速率，gBOD5/（gVSS · d) KS:饱和常数，r=rmax/2时的底物浓度，gBOD5/m3
确定曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。已知下列条件： （1）污水温度为20℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）同混合液悬浮固 体（MLSS）之比为0.8； （3）回流污泥SS浓度为10000mg/L； （4）曝气池中MLSS为3500 mg/L； （5）设计的θc为10d； （6）出水中含有15mg/L生物固体，其中65％是可生化的； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素； （8）污水流量的总变化系数为1.5。
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
u
1
K (1 K ) S (Yr K ) 1
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。
《水污染控制工程》 第四章
曝气池 二沉池 进水 Q,S0,X0 Se, X, V (1+R)Q, Se,X 出水 (Q-QW),Se,Xe
u C
u
1
d
d
1
C
μ:活性污泥的比增长速率，g（新细胞）/[g（细胞） · d] 通过控制污泥泥龄，可以控制微生物的比增长速率 及系统中微生物的生理状态。
《水污染控制工程》 第四章
1 dS Y ( ) K S d C X dt e dS S ( ) r C max d dt K S dS ( ) :底物利用速率，gBOD5/（m3 · d) dt rmax:最大比底物利用速率，gBOD5/（gVSS · d) KS:饱和常数，r=rmax/2时的底物浓度，gBOD5/m3
确定曝气池的体积、剩余污泥量和需氧量。已知下列条件： （1）污水温度为20℃； （2）曝气池中混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）同混合液悬浮固 体（MLSS）之比为0.8； （3）回流污泥SS浓度为10000mg/L； （4）曝气池中MLSS为3500 mg/L； （5）设计的θc为10d； （6）出水中含有15mg/L生物固体，其中65％是可生化的； （7）污水中含有足够的生化反应所需的氧、磷和其他微量元素； （8）污水流量的总变化系数为1.5。
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处置。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
活性污泥法工艺控制
活性污泥法工艺控制第一章活性污泥法概述（1~12）废水处理方法分为物化处理和生化处理，在生化处理中又分为厌氧处理和好氧处理，而在好氧处理中又分为生物膜法和活性污泥法。
本书重点要介绍的是好氧处理中的活性污泥法。
这一大类的处理方法中，目前存在着众多的工艺变形，但是其本质、基本原理、控制参数和方法等不会改变。
所以，本书通过对传统活性污泥法工艺的各控制参数、运行故障等加以阐述、分析，以点带面的对活性污泥法处理工艺的本质进行阐述。
本书重点是对活性污泥法的概念理解、操作方法、故障改善等的阐述，其中涉及的曝气池、二沉池等传统活性污泥法的构筑物，虽然在有的活性污泥工艺变形中可能没有没置，但是其活性污泥法的运行及控制原理是共通的，我们需要理解的是原理本身，而不是具体的某个构筑物。
这是读者在阅读本书时需要注意的。
在活性污泥法的章节中力求展现活性污泥的基本原理，使读者具备整体分析活性污泥工艺故障的能力。
第一节活性污泥法的主体——微生物大家都知道，好氧处理的主体就是微生物，而微生物的主体则是各种细菌。
为什么使用以细菌为主体的微生物来作为好氧处理的主体呢?这还要从降解对象来加以说明。
利用好氧处理的主要目的是去除污水、废水中的有机物，也就是在污水、废水处理工艺中讲到的COD和BOD概念，通过微生物的代谢过程将有机物分解为生物能量和无机物而被去除掉。
而对于大量有机物的处理，以细菌为代表的微生物在处理效果和成本上具有明显的优势，所以众多的污水、废水处理厂皆运用生化系统来处理其中的有机污染物。
一、微生物的特征1．微生物的种类微生物，顾名思义是指形体微小，只有在显微镜下才能加以辨别的生物，通常指真菌、细菌、立克次体、衣原体、支原体、病毒等，但从广义上讲还包括原后生动物以及藻类等。
另外，本书也把部分环节动物、节肢动物列为微生物加以讨论。
从实践管理和操作的角度，我们更需要注意以细菌为代表的这一大类有机物处理主体，而没有必要对细菌这一大门类去探讨具体的单个种类及名称，这属于医学研究的范畴。
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1）生物相(organism culture)观察 主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微
型动物。 游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。
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2）混合液悬浮固体(mixed liquor suspension solid, MLSS) 混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。 混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量，
单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓 度（一般用X表示）。 它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥 法中，MLSS浓度一般为2－4g/L。
MLSS＝Ma＋Me＋Mi＋Mii
7
混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS)
10
SVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活 性和吸附力；
SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓 度降低，甚至出现污泥膨胀(sludge bulking)，导致污泥流 失等后果。
一般认为，处理生活污水时 SVI<100， 沉降性能良好； 100 <SVI<200，沉降性能一般； SVI>200， 沉降性能不好。
污水生物处理
第四章 活性污泥法
Activated Sludge Processes
4.1 基本概念
废水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢作用，对 废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处 理方法
活性污泥(activated sludge):通过向污水充分曝气供 氧，并持续一段时间以后，污水中即生成的一种絮凝 体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构 成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能。
指混合液悬浮固体中的有机物量，单位为：mg/L、g/L或 kg/m3。
把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分即是挥发 性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体 （MLNVSS）。
一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含 量。
MLVSS＝Ma＋Me＋Mi
8
3）污泥沉降比 (settling volume, sludge sedimentation ratio, SV) 污泥沉降比是指曝气池混合液在 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。所以也常称为30 min沉降比。
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4）污泥体积指数 (sludge volume index, SVI) 污泥体积指数也称污泥容积指数，是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，但一般不标出。
SVI=(SV×10)/X 式中：X的单位为g/L，SV以百分数代入。
水长期流经的河流淤泥经扩大培养后备用。
20
(2) 驯化 : 用间歇式曝气培养法驯化 进低浓度废水培养→曝气23h，沉淀1h，倾去上清夜 →再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养。每一浓度 运行3～7d →调高一个浓度，如同前一个浓度的操作 方法运行→逐级提高废水浓度，一直到原废水浓度为 止
21
尾柄交织粘集在一起和细菌凝聚成大的絮体。
17
18
19
➢好氧活性污泥的培养
1. 间歇式曝气培养—— 不同水质的活性污泥
(1)菌种来源： ① 取自污水处理厂的活性污泥； ② 取自不同水质废水处理厂的活性污泥； ③ 取自相同水质废水处理厂的活性污泥； ④ 取自本厂集水池或沉淀池的下脚污泥或本厂污
4
2、活性污泥的性状
① 绒粒大小0.02～0.2mm，比表面积20～100cm2/mL； ② 颜色各异，正常为黄褐色的絮绒颗粒状； ③ 含水率99％左右，密度1.002～1.006； ④ 具有沉降性能和生物活性，及吸附和氧化有机物的能力； ⑤ 有自我繁殖的能力； ⑥ 呈弱酸性(约6.7) 。
5
3.活性污泥的评价方法
活性污泥法又称曝气法，是以废水中的有机污染物作 为培养基（底物），在人工曝气充氧的条件下，对各 种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。 并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和 沉淀等作用，去除废水中的有机污染物的有活性的微生物群体(Ma)； ②微生物自身氧化的残留物(Me)； ③原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物 质(Mi)； ④原污水挟入的无机物质(Mii)
过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。
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2. 净化作用 腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中溶解性有
机物； 动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗粒和游离细
菌及其他微小生物； 3. 促进絮凝和沉淀作用 原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮凝作
用； 钟虫等固着型原生动物的尾柄周围分泌粘性物质，许多
14
➢原生动物及微型后生动物的作用
1. 指示作用
微生物出现的先后次序是：细菌→植物性鞭毛虫→肉足类(变 形虫)→动物性鞭毛虫→游泳型纤毛虫→固着型纤毛虫→轮 虫。
(1) 根据微生物的演替判断水质和污水处理程度及判断活 性污泥培养成熟程度
活性污泥培养初期 活性污泥培养中期 活性污泥培养成熟期
鞭毛虫
游泳型纤毛虫、鞭 钟虫等固着型纤毛虫、
毛虫
楯纤虫、轮虫
15
(2) 根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好 与坏
固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、 出水水质好；
草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散， 出水水质差；
线虫出现则说明缺氧。 (3) 根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化
一般控制SVI为50－150之间较好。
11
活性污泥的电镜扫描照片
13
➢菌胶团的作用
菌胶团：
菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用： 具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。 为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环 境、附着场所。 具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数 量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性 污泥的性能。
型动物。 游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征。
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2）混合液悬浮固体(mixed liquor suspension solid, MLSS) 混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。 混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量，
单位为mg/L或g/L，工程上还常用kg/m3，也称混合液污泥浓 度（一般用X表示）。 它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥 法中，MLSS浓度一般为2－4g/L。
MLSS＝Ma＋Me＋Mi＋Mii
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混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS)
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SVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活 性和吸附力；
SVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓 度降低，甚至出现污泥膨胀(sludge bulking)，导致污泥流 失等后果。
一般认为，处理生活污水时 SVI<100， 沉降性能良好； 100 <SVI<200，沉降性能一般； SVI>200， 沉降性能不好。
污水生物处理
第四章 活性污泥法
Activated Sludge Processes
4.1 基本概念
废水的生物处理方法是利用生物的新陈代谢作用，对 废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处 理方法
活性污泥(activated sludge):通过向污水充分曝气供 氧，并持续一段时间以后，污水中即生成的一种絮凝 体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构 成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能。
指混合液悬浮固体中的有机物量，单位为：mg/L、g/L或 kg/m3。
把混合液悬浮固体在600℃焙烧，能挥发的部分即是挥发 性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体 （MLNVSS）。
一般在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含 量。
MLVSS＝Ma＋Me＋Mi
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3）污泥沉降比 (settling volume, sludge sedimentation ratio, SV) 污泥沉降比是指曝气池混合液在 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。所以也常称为30 min沉降比。
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4）污泥体积指数 (sludge volume index, SVI) 污泥体积指数也称污泥容积指数，是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，但一般不标出。
SVI=(SV×10)/X 式中：X的单位为g/L，SV以百分数代入。
水长期流经的河流淤泥经扩大培养后备用。
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(2) 驯化 : 用间歇式曝气培养法驯化 进低浓度废水培养→曝气23h，沉淀1h，倾去上清夜 →再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养。每一浓度 运行3～7d →调高一个浓度，如同前一个浓度的操作 方法运行→逐级提高废水浓度，一直到原废水浓度为 止
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尾柄交织粘集在一起和细菌凝聚成大的絮体。
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➢好氧活性污泥的培养
1. 间歇式曝气培养—— 不同水质的活性污泥
(1)菌种来源： ① 取自污水处理厂的活性污泥； ② 取自不同水质废水处理厂的活性污泥； ③ 取自相同水质废水处理厂的活性污泥； ④ 取自本厂集水池或沉淀池的下脚污泥或本厂污
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2、活性污泥的性状
① 绒粒大小0.02～0.2mm，比表面积20～100cm2/mL； ② 颜色各异，正常为黄褐色的絮绒颗粒状； ③ 含水率99％左右，密度1.002～1.006； ④ 具有沉降性能和生物活性，及吸附和氧化有机物的能力； ⑤ 有自我繁殖的能力； ⑥ 呈弱酸性(约6.7) 。
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3.活性污泥的评价方法
活性污泥法又称曝气法，是以废水中的有机污染物作 为培养基（底物），在人工曝气充氧的条件下，对各 种微生物群体进行混合连续培养，使之形成活性污泥。 并利用活性污泥在水中的凝聚、吸附、氧化、分解和 沉淀等作用，去除废水中的有机污染物的有活性的微生物群体(Ma)； ②微生物自身氧化的残留物(Me)； ③原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物 质(Mi)； ④原污水挟入的无机物质(Mii)
过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。
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2. 净化作用 腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中溶解性有
机物； 动物性原生动物、微型后生动物吞食有机颗粒和游离细
菌及其他微小生物； 3. 促进絮凝和沉淀作用 原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮凝作
用； 钟虫等固着型原生动物的尾柄周围分泌粘性物质，许多
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➢原生动物及微型后生动物的作用
1. 指示作用
微生物出现的先后次序是：细菌→植物性鞭毛虫→肉足类(变 形虫)→动物性鞭毛虫→游泳型纤毛虫→固着型纤毛虫→轮 虫。
(1) 根据微生物的演替判断水质和污水处理程度及判断活 性污泥培养成熟程度
活性污泥培养初期 活性污泥培养中期 活性污泥培养成熟期
鞭毛虫
游泳型纤毛虫、鞭 钟虫等固着型纤毛虫、
毛虫
楯纤虫、轮虫
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(2) 根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好 与坏
固着型纤毛虫、轮虫等出现，说明活性污泥正常、 出水水质好；
草履虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散， 出水水质差；
线虫出现则说明缺氧。 (3) 根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化
一般控制SVI为50－150之间较好。
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活性污泥的电镜扫描照片
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➢菌胶团的作用
菌胶团：
菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用： 具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。 为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环 境、附着场所。 具有指示作用：通过菌胶团的颜色、透明度、数 量、颗粒大小及结构的松紧程度可衡量好氧活性 污泥的性能。