二、活性污泥法的基本原理与概念

相对密度 状态
曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006 似矾花絮绒颗粒
二、活性污泥的性质及性能指标
2、活性污泥微生物：
真菌在活性污泥中不占优势
组成： 好氧菌、真菌、原生动物以及后生动物
A．好氧菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分 曝气池混合液细菌总数1×108个/mL。
Q
R Qr Q
曝气池 V、X
Q+Qr
X
二沉池
Q-Qw Xe Qw、Xr
Qr、Xr
根据泥量平衡关系：（假定 X Q Q Q X r r r
曝气池进水中不含悬浮固体）
X X rR 1 R
R 10 6
X
r

10
6
(m g / L )
SVI (m L / g )
10 6 1 11 R
有机物 75~85%
废水好氧生物处理中异养微生物的代谢途径
无机代谢产物，随水排出 少量能量
代谢产物 O2
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
＋ 能量
(1/3) 分解代谢
污水中的可 降解有机物
+ 异养微生物
(2/3) 合成代谢
～80%
内源呼吸产物
+ 能量
摄取
新细胞物质
（C5H7NO2）
内源呼吸
～20%
活性污泥降解有机物分为两个阶段：吸附稳定理论 1. 吸附阶段： 废水中有机物转移到活性污泥上
活性污泥具有巨大的比表面积； 表面上含有多糖类粘性物质。 吸附阶段较短：10～30min左右
微生物对吸附其上的有机物进行氧化分解 利用有机物合成细胞自身物质，进行细胞的更新、繁殖。 稳定阶段持续时间较长，需数小时。
混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度
MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或 g/m3
MLVSS表示活性污泥中有机固体物质的浓度，更能反映活性污泥的
活性。城市污水的活性污泥系统 ， M L V S S
M LSS
一般为0.75～ 0.85
MLVSS/MLSS
4、活性污泥的性能指标：
混合液污泥浓度，曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥 固体物的总重量。 MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/L 普通活性污泥法，曝气池内悬浮固体浓度常控制在2～3g/L。 （2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） （Mixed Liquor Volatile Suspended Solids）
2）BOD ——去除容积负荷： 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有机污染物的去除量（BOD）。
Q ( Si Se ) ' Nv V
( kgBOD
5
m d)
3
2、 曝气池的BOD ——污泥负荷：
1） BOD ——进水污泥负荷 指曝气池内，单位重量（kg）活性污泥，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 机物量（BOD） 。
B、原生动物---在活性污泥中大约为5×103～2×104个/ml
肉足虫 鞭毛虫 原生动物中以纤 草履虫 毛虫居多数，固 着型纤毛虫可作 纤毛虫 为指示生物，固 盖纤虫 着型纤毛虫如钟 虫、等枝虫、盖 纤虫、独缩虫、 变形虫 聚缩虫等出现且 数量较多时，说 明培养成熟且活 性良好。
0.1mm
纤毛虫
不同形式的有机物被微生物降解的历程
有机物的形态：
结构简单、可溶性小分子物质，直接进入细胞内；
结构复杂、胶体状或颗粒状的大分子物质，则首先被微生 物吸附，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机 物，再进入细胞内。 有机物的化学结构： 有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同：
如： 糖类 脂类
… …
TCA循环
蛋白质
…
二、活性污泥的性质及性能指标
1、物理性质：
——“菌胶团”——“生物絮凝体” 细菌之间按一定的排列方式互相粘 集在一起，被一个公共荚膜包围形 成一定形状的细菌集团。

颜色：褐色、（土）黄色、铁红色


气味：土腥味（城市污水）
粒径：0.020.2 mm 比表面积：20100cm2/ml
正常范围： 50150 ml/g（城市污水）
（4）污泥体积指数（SVI）
V \ X
Q+Qr\X\Se
空气
Q-Qw\Xe\Se
废水
初次 沉淀池
曝气池
二次 沉淀池
出水
回流污泥
剩余活性污泥
Q\Si
Qr\Xr\Se
Qw\Xr\Se
有污泥回流并在二沉池底部排泥的活性污泥系统流程示意图
曝气池混合液污泥浓度为X（mg/L），回流污泥浓度Xr （mg/L），处理水量Q，回流污泥量Qr，回流污泥比R
2. 稳定阶段：

活性污泥的初期吸附作用
BOD5
初期吸附
降解
曝气过程
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：
残留在废 水中的有 机物
微生物不能利用的有机物
废 水 中 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 氧化产物
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
SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形 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。
4、活性污泥的性能指标：
（4）污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index） 定义：曝气池混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的沉 淀后的污泥体积，( ml/g)
钟虫
来自百度文库小口钟虫
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）
X
1
R
SVI
或
X
SVI
如果活性污泥的SVI值增高，它在二次沉淀池内的浓缩浓度会 降低，即Xr降低，为了使在曝气池内混合液的活性污泥浓度保 持一定，就需要加大污泥的回流量。
在MLSS一定的条件下，SVI 值越高，所应采用的污泥回 流比也越大。
4、活性污泥的性能指标：
（5）泥龄（θc）
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
内源呼吸残留物
O2 净增细胞物质
即废水生物处理中的活性污 泥或生物膜的增长部分，称 为剩余污泥。
剩余污泥
多糖、脂蛋白组成 的细胞壁组分和壁 外的粘液层
二、活性污泥的性质及性能指标
4、活性污泥的性能指标：
（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）（污泥浓度） （Mixed Liquor Suspended Solids）
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
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
SVI= 1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL） SV(mL/L) 1L混合液中悬浮固体干重（g） MLSS(g/L)
SV (%) 10 ( ml / l )
功能：
SVI
MLSS ( g / l )
能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；
其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；
② 二次沉淀池：
1）活性污泥和水分离，保证净化水的出水水质； 2）得到浓缩污泥，一部分保证污泥回流；另一部分作为 剩余污泥排出系统。
③ 污泥回流系统：
1）维持曝气池内的污泥浓度，活性污泥需要回流；
2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 基本运行参数：（城市污水） 回流污泥浓度（Xr）：8000--12000mg/L
指曝气池全部活性污泥平均更新一次所需的时间，活性污泥在曝 气池内的平均停留时间，故又称细胞平均停留时间：曝气池内活 性污泥的总量与每日排放污泥量（出水+剩余污泥）之比，d。
c
XV X rQw Q Qw X e
当Xe≈0时， c

XV X rQw
污泥龄是活性污泥系统设计与运行管理的重要参数，反映了活 性污泥吸附有机物后进行稳定氧化的时间长短。污泥龄不能太 长，否则污泥会老化，影响处理效果；污泥龄不能短于活性污 泥中微生物的世代时间，否则在曝气池中不能大量增殖。
代谢产物 O2
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
＋ 能量
(1/3) 分解代谢
废水中的可 降解有机物
+ 异养微生物
(2/3) 合成代谢
～80%
内源呼吸产物
+ 能量
摄取
新细胞物质
（C5H7NO2）
内源呼吸
～20%
(CO2、H2O、NH3、SO42-…)
内源呼吸残留物
O2 净增细胞物质
即废水生物处理中的活性污 泥的增长部分，称为剩余污泥。
第三章 废水好氧生物处理工艺(1) ——活性污泥法
第一节 活性污泥法的基本原理
活性污泥法：
通过人工强化措施，使反应器中保持一定溶解氧及悬浮微生 物浓度，利用好氧微生物的代谢作用，去除水中有机污染物 的一种生物方法。
活性污泥：
向生活污水中注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新 鲜污水。这样持续一段时间后，在污水中即将形成一种呈黄褐 色絮状体，这种絮状体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成， 它易于沉淀和水分离，并使污水得到净化、澄清。污水曝气后 产生的这种絮状体污泥具有去除水中有机物的活性，因此称为 “活性污泥” 。 在显微镜下观察这些褐色絮状污泥，可见到大量的细菌、真 菌、原生动物及后生动物。
Ns Q Si X V
kgBOD
5
kgMLSS
d
2） BOD ——去除污泥负荷 指曝气池内，单位重量（kg）活性污泥，在单位时间 （1d）内能够接受，并将其降解到预定程度的有机污 染物的去除量（BOD） 。
Q ( Si S e ) ' Ns X V
kgBOD
5
kgMLSS d
BOD—污泥负荷和BOD—容积负荷的关系式 N V N s X 注意：以上公式中活性污泥是以悬浮固体浓度表示的，也可以 以挥发性悬浮固体浓度表示。
F/M值:
活性污泥系统中参与反应的物质有：
作为活性污泥微生物载体的活性污泥； 作为活性污泥微生物营养物质的有机污染物 保证活性污泥微生物正常生理活动的溶解氧
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
特征： 1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌； 2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟； 4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。
活性污泥的沉降性能及其评定指标
（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）
定义：取一定量曝气池中悬浮状态的混合液，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：相对地反映污泥量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排
泥量和及时发现早期的污泥膨胀（丝状菌的大量滋生）； 正常范围： 2030%
第三节 好氧活性污泥法工艺
3.1
3.2
二沉池
3.1
3.2
供氧系统
① 曝气池
1）反应的主体，有机物被去除，同时伴随活性污泥微生物的增殖。 2）基本设计参数：（城市污水） 悬浮固体量（X）：2000--3000mg/L; 溶解氧（DO）：1--2mg/L BOD-污泥负荷率：0.3—0.5kgBOD5/kgMLSS· d
在正常的活性污泥反应进程中，三种物质在数量上产生变化：有机污染物被降解 而含量降低；由于微生物的增殖，而使活性污泥得到增长；溶解氧为微生物所利 用，必须连续加以补充。