【环境课件】第8章 污水的好氧生物处理
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废水好氧生物处理工艺 教学PPT课件
► 曝气池与二沉池是活性污泥法的基本组成。
25
活
二沉池
性
污
泥
法
的
基
本
流
程
活性污泥法的流程图
废水 初沉池
空气 曝气池
二沉池 处理水
污 泥
回流污泥 剩余污泥
废水在曝气池一般停留3-5小时，能去除水中的
BOD为90％左右。
27
活性污泥工艺在污水工艺中的位置
进厂污水 粗格栅
污水泵房
细格栅
沉砂池 活性污泥反应池
► 好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较 短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的 臭气较少。
► 目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小 于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理 法。
► 在废水处理工程中，常用的好氧生物处理法有
活性污泥法； 生物膜法。
4
好氧生物处理
剩余污泥
鼓风机房
污泥脱水车间
泥饼外运
UV 消毒 排放
28
曝气池
29
曝气池
曝气池出水堰
二沉池
32
活性污泥降解有机物的过程
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，而表面上含有黏 性物质，导致污水中的有机 物转移到活性污泥上去。
► 可以降低曝气池前端的耗氧速率，避免缺氧 情况，提高空气利用率。
40
阶段曝气法
进水
曝气池 回流污泥
沉淀池 出水 剩余污泥
阶段曝气法流程
41
吸附生物降解法（AB法）
► 70年代，德国Boehnke教授提出了AB （absorption biodegradation）法工艺。
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活
二沉池
性
污
泥
法
的
基
本
流
程
活性污泥法的流程图
废水 初沉池
空气 曝气池
二沉池 处理水
污 泥
回流污泥 剩余污泥
废水在曝气池一般停留3-5小时，能去除水中的
BOD为90％左右。
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活性污泥工艺在污水工艺中的位置
进厂污水 粗格栅
污水泵房
细格栅
沉砂池 活性污泥反应池
► 好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较 短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的 臭气较少。
► 目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小 于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理 法。
► 在废水处理工程中，常用的好氧生物处理法有
活性污泥法； 生物膜法。
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好氧生物处理
剩余污泥
鼓风机房
污泥脱水车间
泥饼外运
UV 消毒 排放
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曝气池
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曝气池
曝气池出水堰
二沉池
32
活性污泥降解有机物的过程
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，而表面上含有黏 性物质，导致污水中的有机 物转移到活性污泥上去。
► 可以降低曝气池前端的耗氧速率，避免缺氧 情况，提高空气利用率。
40
阶段曝气法
进水
曝气池 回流污泥
沉淀池 出水 剩余污泥
阶段曝气法流程
41
吸附生物降解法（AB法）
► 70年代，德国Boehnke教授提出了AB （absorption biodegradation）法工艺。
污水处理培训厌氧好氧PPT课件
厌氧处理
第19页/共63页
低PH值的有害影响是由未解离的挥发脂肪酸 和硫化氢浓度的增而引起的。与解离的形式 相反，未解离的挥发脂肪酸和硫化氢能穿透 细胞膜并在细胞内解离造成毁灭性的PH下降 。
厌氧处理
第20页/共63页
• PH缓冲和碱度： 溶液的缓冲能力是指溶液缓解PH变化的能力 。厌氧反应器内的ＰＨ就取决于这种缓冲能 力。缓冲能力决定于水中存在的弱酸（诸如 二氧化碳，碳酸，挥发性脂肪酸和硫化氢） ，弱碱（氨和碳酸盐）以及各种酸碱的盐的 量。当ＰＨ＝６．３时，污水的缓冲能力最 大．
厌氧处理
第31页/共63页
挥发酸VFA及碱度：
厌氧处理
发酸和碱度需要在以下各点来取样来分析:厌氧进水
、厌氧一层、厌氧出口。
１．厌氧进水：控制挥发酸主要根据预酸化度来控
制，预酸化度=挥发酸*69/SCOD所得到的%数就时预
酸化度，一般情况下，预酸化度控制在30-50%范围
内，确切值主要依据此时厌氧装置的SCOD的去除率
第1页/共63页
厌氧处理
• 酸化细菌完成厌氧消化过程的前两个步骤，即水 解和酸化。它们通过胞外酶将聚合物如蛋白质，脂 肪和碳水化合物水解为能进入细胞内部的小分子物 质，在细胞内部氧化降解而形成二氧化碳（CO2）， 氢（H2）和主要产物—挥发性脂肪酸（VFA）。 水解:不溶于水的基质被微生物转化为较小的 可溶于水的基质的过程,最佳PH=6。 酸化：在酸化过程中，溶解性有机物被主要转化为 挥发性脂肪酸
污泥的活性是直线下降的。所以最佳的温度控制范围在35-36
度间，最高不能超过40度。关键控制点在厌氧进水，通过冷
却塔或蒸汽加热的方式，控制温度
第28页/共63页
厌氧处理
第八章污水的生物处理活性污泥法PPT课件
4、吸附-生物降解工艺 特点：将曝气池分为A（缺氧）、B两段（好氧），不但可处理高浓度有机废水，
而且还可以节省动力消耗和提高出水的水质。
第30页/共32页
5、氧 化 沟
Orbal氧化沟水处理工艺起源于南非。城市污水由管道集中后，水流首先经 过粗格栅，将粗的垃圾去除，然后由提升泵将污水提高水头（后面工艺要求有高 水头），再经过细格栅及旋流沉砂池，进一步去除小的垃圾和泥砂，污水进入水 处理主体结构——氧化沟，污水在“O”型的氧化沟中经过曝气机调节曝气，使得 污水得到缺氧、氧化、硝化、反硝化等反应，在该过程中完成BOD（生物耗氧 量）、COD（化学耗氧量）的去除及污水脱氮的功能，并为下一步水的沉淀作好 准备，经过氧化沟处理的水流入终沉池，加入Fe3+、或Al3+ 使得水中的（PO4）3得以沉淀，充分沉淀后，清水最后经二氧化氯消毒后排入长江。沉淀的污泥经脱 水机滤干后焚烧处理。
城市污水由管道集中后水流首先经过粗格栅将粗的垃圾去除然后由提升泵将污水提高水头后面工艺要求有高水头再经过细格栅及旋流沉砂池进一步去除小的垃圾和泥砂污水进入水处理主体结构氧化沟污水在o型的氧化沟中经过曝气机调节曝气使得污水得到缺氧氧化硝化反硝化等反应在该过程中完成bod生物耗氧量cod化学耗氧量的去除及污水脱氮的功能并为下一步水的沉淀作好准备经过氧化沟处理的水流入终沉池加入fe得以沉淀充分沉淀后清水最后经二氧化氯消毒后排入长江
第9页/共32页
（一）、活性污泥的微生物群落: 活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团。在 其上面生长有其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线 菌、藻类、原生动物及微型后生动物等。
第10页/共32页
菌胶团的作用和形态
作用： • 加强生物吸菌附胶能团力：和起氧絮化凝分作解用有的机细物的菌能形力成；的细菌团块。
污水的好氧生物处理—活性污泥法ppt
长短）
一、气体传递原理
双膜理论
氧的传递速率通常正比于溶液中的饱和浓 度差
重要系数及测定：总传质系数KLa、气体 饱和浓度ρsO
修正系数：αβ——清水与污水之差别 影响因素：温度、有机物亲水性（联系气
浮）、溶解的无机物（怎样影响，值得 研究）
二、曝气设备:鼓风和机械
1. 鼓风：罗茨和离心式，通常用罗茨（虽然噪 音大）
3. MLVSS：Mixed Liquid Volatilized
Suspended Solid
混合液挥发性悬浮固体即混合液内 有机物含量，更精确代表活性污泥 中微生物的数量mg/L，一般当二沉 池入流固体量严重超负荷时，考虑 从曝气池中直接排放剩余活性污泥 的浓度即为此。
4. MCRT：Microbial Counterpoise Reserving Time / SRT Solid Reserving Time
年VIP
月VIP
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3. 性能指标
条件：清水，标准状态：20摄氏度水温、 标准大气压，如果污水，怎么办？？系 数αβ
氧转移率——mgO2/L h，单位体积单位 时间充氧的浓度；主要是扩散器指标；
充氧能力（氧动力效率、氧传递效率）—— kgO2/kW h单位耗能传递的氧量；
氧利用率——％，鼓风曝气系统（包括鼓 风机和曝气器）转移氧量占总供氧百分比。
一、气体传递原理
双膜理论
氧的传递速率通常正比于溶液中的饱和浓 度差
重要系数及测定：总传质系数KLa、气体 饱和浓度ρsO
修正系数：αβ——清水与污水之差别 影响因素：温度、有机物亲水性（联系气
浮）、溶解的无机物（怎样影响，值得 研究）
二、曝气设备:鼓风和机械
1. 鼓风：罗茨和离心式，通常用罗茨（虽然噪 音大）
3. MLVSS：Mixed Liquid Volatilized
Suspended Solid
混合液挥发性悬浮固体即混合液内 有机物含量，更精确代表活性污泥 中微生物的数量mg/L，一般当二沉 池入流固体量严重超负荷时，考虑 从曝气池中直接排放剩余活性污泥 的浓度即为此。
4. MCRT：Microbial Counterpoise Reserving Time / SRT Solid Reserving Time
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3. 性能指标
条件：清水，标准状态：20摄氏度水温、 标准大气压，如果污水，怎么办？？系 数αβ
氧转移率——mgO2/L h，单位体积单位 时间充氧的浓度；主要是扩散器指标；
充氧能力（氧动力效率、氧传递效率）—— kgO2/kW h单位耗能传递的氧量；
氧利用率——％，鼓风曝气系统（包括鼓 风机和曝气器）转移氧量占总供氧百分比。
第八章 污水的好氧生物处理
公式11-21——14-17 两个极端时得到14-18，19 据霍克莱金方程11-24 微生物增长和基质去除关系：76页，公式11-
24——14-20
11-25——14-21 注意：三个假定（75-76页） 即：微生物和底物浓度均匀，为常数，O供应
充分
例题中：总变化系数未用
已知部分参数，选择常数，求得出水 溶解性BOD5，计算体积和需氧量
深度、曝气或布气变化与否、变化方式等 （空间：产生、传递；时间：长短） 池型——推流、完全混合（分建与合建）、二 池结合
池深1/2处设排液管，为什么？—— 投产时驯化活性污泥
二沉池：
水力停留时间 水力表面负荷 堰板溢流负荷 污泥层深度（沉降性能指标） 固体表面负荷
整个工艺系统参数
水质水量 回流污泥量 回流比 回流污泥浓度 剩余污泥排放量 泥龄
四、曝气运行：
曝气时间（水力停留时间）、曝气深度、曝气或 布气变化与否、变化方式等（空间：产生、传 递；时间：长短）
加上——某些其他工艺参数的改变——活性污泥 法的发展和演变
渐减曝气——推流，布气距离 分步曝气——进水分配，布水
完全混合——更加均匀，缓冲能力更强（水、气、 污泥）
浅层曝气、深层曝气（深井曝气）——曝气深度
延时曝气、氧化沟——偏低，无剩余活性 污泥，内源呼吸
变型曝气、克劳斯法、纯氧曝气、AB中A 段——偏高，为什么可以？？
2. 泥龄
至少大于三天，为什么？一般微生物生长 世代期为3天
脱氮除磷（见后）分别需要低负荷高泥 龄；高负荷低泥龄
F/M越高，泥龄越小，活性越高 （SOUR——生物活性），分解能力越 强，沉降差
可变微孔曝气器——可调整曝气量， 节约能源；
射流曝气器——省掉鼓风机。
24——14-20
11-25——14-21 注意：三个假定（75-76页） 即：微生物和底物浓度均匀，为常数，O供应
充分
例题中：总变化系数未用
已知部分参数，选择常数，求得出水 溶解性BOD5，计算体积和需氧量
深度、曝气或布气变化与否、变化方式等 （空间：产生、传递；时间：长短） 池型——推流、完全混合（分建与合建）、二 池结合
池深1/2处设排液管，为什么？—— 投产时驯化活性污泥
二沉池：
水力停留时间 水力表面负荷 堰板溢流负荷 污泥层深度（沉降性能指标） 固体表面负荷
整个工艺系统参数
水质水量 回流污泥量 回流比 回流污泥浓度 剩余污泥排放量 泥龄
四、曝气运行：
曝气时间（水力停留时间）、曝气深度、曝气或 布气变化与否、变化方式等（空间：产生、传 递；时间：长短）
加上——某些其他工艺参数的改变——活性污泥 法的发展和演变
渐减曝气——推流，布气距离 分步曝气——进水分配，布水
完全混合——更加均匀，缓冲能力更强（水、气、 污泥）
浅层曝气、深层曝气（深井曝气）——曝气深度
延时曝气、氧化沟——偏低，无剩余活性 污泥，内源呼吸
变型曝气、克劳斯法、纯氧曝气、AB中A 段——偏高，为什么可以？？
2. 泥龄
至少大于三天，为什么？一般微生物生长 世代期为3天
脱氮除磷（见后）分别需要低负荷高泥 龄；高负荷低泥龄
F/M越高，泥龄越小，活性越高 （SOUR——生物活性），分解能力越 强，沉降差
可变微孔曝气器——可调整曝气量， 节约能源；
射流曝气器——省掉鼓风机。
第8章 污水的好氧生物处理
含水率在99%以上;
密度：1.002～1.006g/ml。
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水污染控制工程
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（2）组成 活性微生物群体(Ma) 微生物自身代谢残留物(Me) 污泥吸附的惰性有机物(Mi) 污水中的无机物(Mii)
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水污染控制工程
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（3）混合液悬浮固体浓度(MLSS) 即污泥浓度
态的有机物。
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水污染控制工程
3
1 微生物的代谢作用
2 影响好氧处理的主要因素：
（1）溶解氧(DO)
DO=2~4ml/l 为宜;
DO保持一定水平，使好氧微生物正 常生长，维持较好的出水水质，使活性 污泥和生物膜结构正常，沉降和絮凝性 能良好。
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4
（2）水温
适应期
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微生物生长曲线
水污染控制工程
时间
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活性污泥增长受营养物质(food)和微 生物量(microorganism)的影响，即F/M 值。
F/M=QS0/XV 式中：Q: 污水流量
S0: 污水起始浓度 X: MLSS浓度
V: 反应器体积
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水污染控制工程
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（1）对数增长期
1914年，英国曼切斯特建成了第一座活性 污泥水处理厂。
特别在近20~30年，对生物反应的净化机理 进行了深入研究，出现了多种工艺流程。
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一 基本原理： 1 基本流程：
进水 初沉池
曝气池
出水 二沉池
回流污泥
剩余污泥
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水污染控制工程
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有 机 物 浓 度
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有机物降解曲线
水污染控制工程
反应时间
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（2）稳定阶段
有机物 透膜酶 细胞内 胞内酶 合成与分解代谢
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二 活性污泥反应动力学 1 劳伦斯-麦卡蒂模式 微生物的增长与底物降解的关系：
dX dt
kd
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出水浓度：Se
Ks 1 kdc c Yqmax kd 1
反应器中活性污泥浓度：X
cY S0 Se t1 kdc
回流污泥浓度：X r
10 6 SVI
1.2
回流比： X 106 1.2r
SVI 1 r
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水污染控制工程
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三 活性污泥法的运行方式 1 普通活性污泥法
第八章 污水的好氧生物 处理
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水污染控制工程
1
第一节 概述
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水污染控制工程
2
污水的生物处理是现代生物工程的一个重要
组成部分。
根据参与代谢的微生物种类不同可分为：好
氧生物处理和厌氧生物处理
好氧生物处理：
活性污泥法：水体自净的人工强化
生物膜法：土壤净化的强化
生物处理主要去除水中的溶解状态和胶体状
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8 纯氧曝气法
纯氧代替空气，氧气利用率提高， 污水处理效果好，污泥性能良好；
剩余污泥少；
设备复杂，管理烦琐；
应不断调节pH值。
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水污染控制工程
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水污染控制工程
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9 吸附－生物降解工艺（ AB法） （1） 工艺流程及特点 不设初沉池；
A、B两段各自拥有独立的回流系统，有 各自独立的微生物群体，处理效果稳定。
36
需氧曲线
供氧曲线
供氧和需氧率曲线
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水污染控制工程
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（2）该法处理效果好，BOD5去除率达 90～95%。
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水污染控制工程
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（3）运行参数： 污泥浓度：MLSS=2～3g/l 污泥负荷：
F/M=0.2～0. 4 KgBOD5/KgMLVSS·d 污泥回流比：r=25～50% 曝气时间：t=4～8h
水污染控制工程
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初沉池：去除悬浮固体，减轻生物处 理负荷；
曝气池：废水、微生物和氧气在此 充分混合和反应；
二沉池：使泥水分离，去除剩余污 泥；
回流系统：保持曝气池中一定的污 泥浓度；
曝气系统：供氧，使污泥呈悬浮态。
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水污染控制工程
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2 活性污泥的性能指标
（1）形态
外观呈黄褐色的絮绒颗粒状;
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（4）污泥沉降比(SV)
指曝气池混合液沉淀30min后，形成 的沉淀污泥和原混合液体积之比。
城市污水：SV=15～30%。
可反映曝气池运行时的污泥量，用于 控制剩余污泥的排放，还可及早发现污 泥膨胀等异常现象的发生。
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（5）污泥体积指数(SVI) 指曝气池混合液经30min沉淀后，每
当然，它们对微生物的毒害作用是相 对而言的，在一定浓度范围内是没有影响 的。若微生物经驯化后，可能承受较高浓 度的有毒物质。
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第二节 活性污泥法
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水污染控制工程
9
目前，活性污泥法是废水生物处理应用最 为广泛的一种方法，该法已成为污水处理的主 体技术。
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水污染控制工程
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水污染控制工程
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7 接触稳定法
（生物吸附活性污泥法或吸附-再生活性 污泥法）
活性污泥的净化分成二个阶段：吸附 阶段和稳定阶段。使这二个阶段在不同 的池中进行，即为接触稳定法。
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水污染控制工程
Y
dS dt
kd X
或
dX
dS
dt Yobs dt
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水污染控制工程
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式中：dX/dt: 微生物净增长速度 Y: 理论合成系数 kd: 内源呼吸代谢系数 Yobs: 可检合成系数
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水污染控制工程
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活性污泥每日净增长量：
△X=Y(S0-Se)Q-kdVXv 式中：S0: 进水有机物浓度
态的有机物。
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1 微生物的代谢作用
2 影响好氧处理的主要因素：
（1）溶解氧(DO)
DO=2~4ml/l 为宜;
DO保持一定水平，使好氧微生物正 常生长，维持较好的出水水质，使活性 污泥和生物膜结构正常，沉降和絮凝性 能良好。
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水污染控制工程
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（2）水温
即与池中的混合液完全混合。 池中微生物的种类和数量相等； 对冲击负荷有较强的适应能力； 池中有机物浓度相同，需氧均匀； 出水水质不及传统法。
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水污染控制工程
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5 高负荷活性污泥法 （短时曝气活性污泥法或不完全处理活
性污泥法）
负荷高：
曝气时间长：t=18～36h 负荷低：
F/M=0.05～0.15 kgBOD5/kgMLVSS·d MLSS浓度高：3000～6000mg/l 污泥量少且稳定，不需另行处理可排
放
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出水水质好
池容大
适用于对处理水质要求高，且又不宜 处理污泥的小城镇污水和工业污水，水 量不宜超过1000m3/d。
水污染控制工程
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（4）营养平衡
BOD5:N:P=100:5:1 废水生物处理时要考虑C、N、P的配 比。当N、P 不足时，应投加氮源和磷源。 生活污水：营养丰富，是最佳营养源。
工业污水：宜与生活污水合并后处理。
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（5）有毒物质
废水中含有一些物质如重金属离子、 酚……对微生物有毒害作用或抑制作用。
进水 初沉池
曝气池
出水 二沉池
回流污泥
剩余污泥
废水和回流污泥从池首端流入，以 推流形式到末端。
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水污染控制工程
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说明：
（1）氧气的供应与消耗
在前1/3阶段，有机物较多 ，氧气不 足，利用率高；后1/3阶段，氧气供大于 求，利用率低。（见Fig.14-23)
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代谢自身的细胞物质，污泥减少；
污泥活性弱；
污泥凝聚性能差，沉降性能好；
出水水质好。
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4 活性污泥净化反应过程 该过程分成二个阶段：
（1）初期吸附阶段 活性污泥有很大的表面积，且表面上
的微生物分泌较多的粘性物质，在与水 相接触时可吸附大量的有机物。
该过程进行较快， 10～30min 即可 完成，BOD5去除率达85～90%。
的时间” “生物固体平均停留时间”等
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水污染控制工程
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污泥龄θ可由下式计算：
曝气池中微生物总量
每日污泥排放量
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（7）水力停留时间(HRT)
HRT=V/Q 式中：V: 曝气池容积
Q: 污水流量
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3 活性污泥增长规律
2020/5/26பைடு நூலகம்
水污染控制工程
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供氧曲线 需氧曲线
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水污染控制工程
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水污染控制工程
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3 阶段曝气活性污泥法 （分步进水活性污泥法或多点进水活性 污泥法）
污水沿池长度分散进入，并不集中进 入；
污水分段进入，提高了反应器对水质、 水量的冲击负荷的适应能力；
F/M=1.5～5.0 kgBOD5/KgMLVSS·d 曝气时间短：t=1.5～3.0h
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水污染控制工程
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处理效果低：70～75% MLSS浓度低：200～500mg/l 适宜于处理对出水水质要求不高的污水。
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6 延时曝气法 （完全氧化活性污泥法）
易于由普通活性污泥法改建，使用较 普遍。
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运行参数：
MLSS=2～3.5g/l F/M=0.2～0.4kgBOD5/kgMLVSS·d r=0.25～0.75 t=3～5h
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4 完全混合活性污泥法 污水与回流污泥在进入曝气池后，立
1912年，英国人克拉克和盖奇的废水曝气 试验。
1914年，英国曼切斯特建成了第一座活性 污泥水处理厂。
特别在近20~30年，对生物反应的净化机理 进行了深入研究，出现了多种工艺流程。
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一 基本原理： 1 基本流程：
进水 初沉池
曝气池
出水 二沉池