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
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。
什么是活性污泥--活性污泥法的基本流程是怎样的
什么是活性污泥?活性污泥法的基本流程是怎样的?
活性污泥是一种污泥状的絮凝物，是在向废水中连续通入空气，经过一定时间后，因好氧微生物的繁殖而形成的，其上栖息着菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附和氧化有机物的能力，这种污泥状絮凝物称为活性污泥。
活性污泥法，也称活性污泥处理系统。
其核心单元是曝气池。
此外，还有二次沉淀池、污泥回流、剩余污泥排放以及曝气等系统，如图6-5-1所示。
其基本流程是：废水经初沉池(初次沉淀池)后和从二沉池(二次沉淀池)回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。
曝气池是一个生物反应器，通过曝气装置通入空气，一方面由曝气向活性污泥混合液供氧，保证活性污泥中的微生物正常代谢。
另一方面使混合液得到足够的搅拌，使活性污泥处于悬浮状态，废水与活性污泥得到充分接触。
废水中的有机物在曝气池内被活性污泥吸附，亦被活性污泥中的微生物利用而得到降解，使废水得到净化。
然后，混合液流入二沉池，进行固液分离，活性污泥沉淀下来，与水分离。
而水从二沉池溢出，为
净化处理出水。
二沉池底部污泥浓缩，一部分回流至曝气池，另一部分作为剩余污泥排出系统外，再另行妥善处理。
活性污泥法系统有效运行是：废水中含有足够的可溶性的、易降解的有机物作为微生物的营养物质；混合液中含有足够的溶解氧；要使活性污泥在曝气池中呈悬浮状态与废水充分接触；活性污泥要有足量连续回流；剩余污泥亦需及时排出；保持曝气池中稳定的活性污泥浓度；防止对微生物有毒的物质流入。
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。
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。
活性污泥法介绍
局限性
能耗较高
活性污泥法的曝气、混合、沉淀等过程需要消耗 大量能源，增加了运行成本。
对温度和pH值有要求
活性污泥法的最佳运行温度和pH值范围有限， 需根据实际情况调整。
ABCD
对有毒物质敏感
活性污泥法对有毒物质较为敏感，少量有毒物质 可能导致活性污泥死亡或性能下降。
占地面积较大
活性污泥法需要较大的构筑物和沉淀池，占地面活性污泥法的发展趋势与研究方向
活性污泥法的发展趋势
高效低耗
资源化利用
通过优化工艺参数、改进反应器结构和加 强过程控制，提高活性污泥法的处理效率 ，降低能耗和运行成本。
将活性污泥中的有机物和营养元素进行回 收利用，如制作肥料、生物质能等，实现 资源循环利用。
低碳环保
智能化控制
减少温室气体排放，降低对环境的影响， 同时加强污泥处理和处置过程中的环境监 测和监管。
利用物联网、大数据、人工智能等技术手 段，实现对活性污泥法的智能化控制，提 高处理过程的稳定性和可靠性。
活性污泥法的研究方向
微生物种群与代谢机制 深入研究活性污泥中微生物的种 群结构、代谢机制及其与环境因 素的相互作用关系，为优化工艺 提供理论支持。
过程控制与智能化 研究活性污泥法的智能化控制策 略，开发高效的过程控制算法和 监测技术，提高处理过程的稳定 性和可靠性。
有机物降解
通过微生物的代谢作用， 将污水中的有机物转化为 二氧化碳和水等无机物。
氧气供应
通过曝气设备向池内提供 足够的溶解氧，支持微生 物的呼吸作用。
沉淀池
泥水分离
出水排放
通过沉淀作用将活性污泥与处理后的 水分离，使出水清澈。
经过沉淀后的清洁水可进行排放或再 利用。
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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（1）、生物固体停留时间（solid retention time,SRT ） 活性污泥在曝气池、二沉池和污泥回流系统内的停留时间称为生物固体停留时间。
可用下式表示： SRT=)//(/d kg kg 污泥量每天从系统排出的活性系统内活性污泥量 （2）有机物负荷 有机物（BOD 5）负荷分为污泥负荷(Ls)和容积负荷(Lv)，用公式表示如下： Ls=XVQ O S Lv=V QS 0×103 式中：Ls ——BOD-SS 负荷，kgBOD/(kgMLSS.d)；Lv ——BOD 容积负荷，kgBOD/(m 3.d)；S 0——反应器进水BOD 浓度，mg/L ；X ——污泥浓度，mg/L 。
（3）水力停留时间 水力停留时间（HRT ）表示污水在反应池内的反应时间，用下式表示： t=QV 式中：t ——曝气池水力停留时间，h ；V ——曝气池有效容积，m 3；Q ——进水流量，m 3/hBOD-SS 负荷和生物固体停留时间都是活性污泥法设计和污水处理厂运行管理的重要参数。
（4）污泥浓度 污泥浓度是指曝气池中1L 混合液内所含的悬浮固体（常表示为MLSS ，mixed liquor suspended solids ）或挥发性悬浮固体（MLVSS ）的浓度，单位是g/L 或mg/L 。
污泥浓度的大小可间接地反映曝气池中所含微生物的浓度。
对于普通活性污泥法而言，曝气池中污泥浓度一般在1.5~3g/L 之间。
（5）污泥沉降比和污泥容积指数 污泥沉降比(settling velocity,SV)指曝气池混合液在量筒中静置30min 后，所得的沉淀污泥体积与混合液总体积的比（用百分数表示），即： 污泥沉降比=混合液经30min 静置沉淀后的污泥体积/混合液体积污泥容积指数(sludge volume index ，SVI)指曝气池的污泥浓度与污泥沉降比的比值。
即1g 干污泥所相当的沉淀污泥体积数，单位为mL/g ，但一般不标注。
SVI 计算式为：SVI=SV 的百分数×10/MLSSSVI 通常反应了活性污泥的沉降性好坏。
如果SVI 较高，表示SV 值较大，则表明沉降性较差；如果SVI 较小，污泥颗粒密实，则表明沉降性较好。
但是，如果SVI 过低，则可能反映出污泥中泥的成分过多，微生物量太少。
通常，当SVI>100时，污泥的沉降性能良好；当SVI=100~200时，沉降性一般；而当SVI>200时，沉降性较差，污泥可能处在膨胀状态。
二、活性污泥法工艺的运行与管理活性污泥法工艺 的运行与管理工作主要包括活性污泥的培养与驯化、系统运行状态的监察与相关检测、异常现象的预防及处理等。
活性污泥是降解水中污染物的工作主体，曝气池中存在足够数量性能良好的活性污泥，是活性污泥法工艺有效运行的重要前提之一。
活性污泥需要经过培养与驯化方可用于处理过程。
（1）活性污泥的培养选取菌源是培养活性污泥的首要问题。
除采用纯菌种作为菌源外，可选取粪便水、城市污水或性质相近的工业废水处理厂二次沉淀池的剩余污泥作为菌源。
活性污泥可采用粪便水通过曝气进行培养。
粪便水经过滤后投入曝气池，然后用生活污水或自来水稀释至BOD5浓度在200~300mg/L范围，再进行连续曝气。
首次投料时可多投一些粪便，以提供较高浓度的有机物，为微生物的大量繁殖创造营养条件。
启动的头几天可先进行静态（闷曝），在水温为15~20℃的条件下，一般经过7d左右就会出现活性污泥絮体。
应当及时换水，以补充营养和排除微生物的代谢产物。
换水方法分为间歇换水和连续换水。
（1）间歇换水间歇换水是指在首次加料曝气后出现活性污泥絮体时，即停止曝气，使混合液静止沉淀1.0~1.5h，然后排放占总体积60%左右的澄清液，再补充粪便水、生活污水或自来水，之后继续曝气，直至污泥沉降比大于30%，停止补充粪便水，此时曝气池中混合液的污泥浓度已满足处理要求。
在每次换水时，停止曝气到重新曝气的间隔时间，以不超过2h为宜，这样可以防止池内发生厌氧发酵。
在首次换水之后，每天进行一次换水，必要时按比例投加淘米水、尿素、磷酸盐等营养。
在20℃左右的温度下，一般经过2周左右时间，污泥即可培养成熟。
（2）连续换水当曝气池容积较大，采用间歇换水困难时，可采用连续换水方法。
即在首次投料后出现活性污泥絮体时，就连续地向曝气池中投加生活污水，并不断地出水和回流（回流的污泥量一般为曝气池进水量的50%）。
生活污水投加量应控制在曝气池内的水每天可更换一次的程度。
随着培养时间的延长，应逐渐加大进水量，以致在培养后期可以每天换水两次。
当采用连续操作时，在20℃左右的水温条件下，同样需要两星期左右的时间污水才能培养成熟。
（2）活性污泥的驯化采用粪便水培养的活性污泥仅适于降解生活污水中的有机物，尚不适应水质特征与生活污水相差较大的工业废水环境。
因此必须对活性污泥进行必要的驯化，以使污泥中的微生物逐渐形成具有处理特定工业废水能力的酶系统。
活性污泥的驯化方法是，在进水中逐渐增加工业废水的比例，逐渐提高进水的在机负荷。
开始驯化时，工业废水的比例可控制在曝气池设计负荷的20%~40%，取得较好的处理效果后，再逐步增加负荷，直至满负荷为止。
一般每次增加设计负荷的10%~20%，每次增加负荷后，必须在微生物已经适应且系统稳定一段时间后再继续增加。
在驯化过程中，对某特定工业废水有处理能力的微生物得以增殖，无处理能力的微生物逐渐淘汰，从而使驯化后的活性污泥对该废水具有较强的处理能力。
根据培养和驯化的程序，活性污泥的装着与驯化过程可分为异步法、同步法和接种法三种。
异步法是指先进行培养，当细菌增殖到足够数量后再用工业废水驯化；同步法指的是培养和驯化同时进行或交替进行的方法；接种法则指利用现成的、与本厂水质相似的其它污水处理厂的活性污泥作菌种，进行适当的培养和驯化过程。
2、活性污泥处理系统运行状态的监察：为了保证系统正常运转，需要对系统的运行状态进行例行监察，对污泥性能和水质等相关指标进行日常检测。
除了对动力系统、污泥处理系统、处理构筑物等进行日常管理外，尚需检测以下项目：（1）反映处理效果的项目：进出水BOD、COD、SS，要每天或隔天分析一次；有毒物含量，应不定期进行分析。
（2）反映污泥性状的项目：污泥生物相，经常观察；污泥沉降比（SV），每班分析一次；混合液污泥浓度（MLSS或MLVSS），每周测定2次；污泥容积指数（SVI），每周测定2次。
（3）反映污泥营养状况和环境条件的项目：氨氮，每天分析一次；出水氨氮含量小于1mg/L；磷，每周分析一次；出水含量小于1mg/L；DO，每两小时测定一次，控制在1~4 mg/L范围；pH值，每班分析1~2次，控制在中性范围；水温，每班测量3~4次，不超过35℃。
3、异常现象及控制对策：活性污泥法工艺处理过程中的异常现象主要有污泥膨胀、污泥上浮、污泥解体和出现泡沫等。
（1）污泥膨胀污泥膨胀的定义：由于某种原因，活性污泥的凝聚性能和沉降性能恶化，污泥的结构松散，体积膨胀，含水率上升，澄清液稀少，SVI值不断增高，二次沉淀池内污泥面不断上升，造成污泥流失，曝气池的MLSS浓度降低，处理效果下降，正常的处理工艺操作受到破坏，这各现象即污泥膨胀。
通常采用SVI作为衡量污泥沉降性能优劣的指标，SVI在200mL/g以下为正常活性污泥，一般在50~150mL/g，SVI在100mL/g左右为最佳状态；一般SVI在200mL/g以上标志着活性污泥发生膨胀。
污泥膨胀的成因：引起污泥膨胀的主要原因：一是丝状菌（特别是球衣细菌）和真菌的过度繁殖引起的丝状膨胀；二是由于污泥中结合水异常增多导致的非丝状菌污泥膨胀。
当污水中碳水化合物较多，缺乏氮、磷、铁等营养，溶解氧浓度低，水温较高或者pH 值较低等因素均可导致丝状细菌大量繁殖，引起污泥膨胀。
非丝状菌膨胀是在水温较低且污泥负荷过高时，由于菌胶团细细过多地吸附有机物而来不及代谢，分泌出大量高粘性多糖类物质积储在胞外，高粘性物质吸附大量结合水（结合水高达380%），造成污泥比重减轻，形成膨胀。
污泥膨胀的控制对策：解决活性污泥膨胀问题，要从根本上控制引起膨胀的环境因子，主要控制对策有：控制溶解氧浓度在2mg/L；控制污泥负荷在0.2~0.3kgBOD/kgMLSS.d范围；调整pH值至中性范围；按照BOD5:N:P=100:5:1的原则，调解营养比例；投加化学药剂，如投加硅藻土、粉末活性炭、铁盐凝聚剂、有机阳离子絮凝剂以及杀菌剂（如ClO2、Cl2、HClO）等；短期间歇曝气（闷曝）；改革工艺，例如在曝气池中投加填料，将活性污泥法改为生物膜法；将二次沉淀池改造为气浮池；采用A/O工艺或SBR工艺等均可控制污泥膨胀。
（2）污泥上浮污泥上浮的原因：污泥破碎上浮，例如因表面曝气机转速过大，污泥絮体被打碎导致污泥上浮；污泥颗粒挟带气体或油滴，导致密度减小而上浮；污泥腐化上浮，因曝气量过小，二次沉淀池可能因缺氧而发生污泥腐化，池底污泥厌氧分解产生大量H2S、CH4等气体，促使污泥上浮；污泥脱氮上浮，当曝气量过大或曝气时间过长时，在曝气池中即发生高度硝化作用，如果混合液在二次沉淀池中经历较长时间的缺氧状态（DO<0.5mg/L），则反硝化细菌会使硝酸盐转化为氨气和氮气，气泡附着在泥粒上，导致污泥上浮；若废水温度较高，则在二次沉淀池中可形成温差异重流，导致污泥上浮。
污泥上浮的控制措施：若出现污泥上浮现象，应暂时停止进水，快速清除浮泥，立即查找原因，采取相应措施。
如因污泥破碎颗粒细小导致上浮，可适当降低表面曝气机转速，以减小剪切力；如发现在二次沉淀池中存在反硝化作用，应减小曝气量，适当增加污泥回流量或排泥量；如因污泥腐化造成的污泥上浮，可加大曝气量，加大池底坡度或改进池底刮泥设备，尽量不使污泥在池底滞留，并消除沉淀池的死角区域，采取及时排泥和疏通堵塞等措施；如因进水有机负荷过大造成污泥上浮，则应适当减少进水量或加大回流量，当污泥沉降性能变差时，可投加适量的无机混凝剂或者硅藻土、黄泥等物质，以改善污泥沉淀性能，克服污泥上浮现象。
（3）污泥解体污泥絮凝体微细化，处理水浑浊，处理效果下降等均属污泥解体现象。
导致这种异常现象的原因既可能是由于运行不当的问题，也可能是由于废水中混入有毒物质的问题。
如果废水中有机物含量少，污泥营养比例失调，或曝气量过在，会引起污泥“过氧化”而使微生物量减少，污泥活性降低，吸附能力下降，絮凝体缩小而致密，SVI值减小，致使出水浑浊。
另外，微生物会因有毒物质的存在而受到抑制或伤害，导致净化能力下降并使污泥失去活性。
控制措施：通过控制回流污泥量、曝气量或调节营养比例改变污泥絮凝体微细化和污泥量减少的状况；减少废水中有毒物的冲击负荷；投加凝聚剂，提高沉淀效果，防止污泥流失。