4-水质工程Ⅱ第 4章 -1 活性污泥法

代入 c
1
Yq K d
Ks( Yq max
1 Kd ) c 1 ( kd ) c
( 4 18)
当Se＜＜Ks时，
(q qmax
Se ) K S Se
式中Se忽略不计，则， q qmax
Kd
YK
S KS KS
1 1 ( Kd ) Ks ( Kd ) c c Se YK Yq max
1）污泥龄θc

生物固体平均停留时间 污泥龄计算举例
VX 曝气池污泥总量 c (4 4) X 每天净增长污泥量
VX QW X r (4 5)
VX c QW X r (Q QW ) X e
LS F QS a M XV
2）BOD负荷

BOD-污泥负荷 BOD-容积负荷
( dX dX ) a V QX 0 ( ) g V [QW X r (Q QW ) X e ] dt dt (4 13)
稳态条件下，dX/dt=0, X0=0
dX ( ) g V [QW X r (Q QW ) X e ] dt (4 14)
2、微生物增长速率
4、水温：

5、毒物含量 (参见P377)
§4－2 活性污泥法影响因素与控制
指标
一、影响因素 二、活性污泥控制评价指标

1、生物量评价指标


2、污泥沉降性能指标
3、设计、运行控制评价指标 4、有机物降解与污泥增长指标 5、活性污泥需氧量指标 6、污泥的活性的评价指标
1、生物量评价指标
合建式曝气沉淀池的 工作原理
图4-5
曝气池进水、进泥方式
二、活性污泥组成
1、活性污泥的组成成分

Ma——活体微生物 Me——自身氧化残留物 Mi——难降解的有机物 Mii——无机物

f=0.75~0.85 含水率＞99%
2、污泥中微生物种类

细菌、真菌——分解者 原生动物——一次捕食者 后生动物——二次捕食者
一、活性污泥法的影响因素
1、营养物平衡


BOD5≮50mg/L（最佳 BOD5 ＝150～350mg/L） BOD5 :N:P＝100:5:1 其它无机营养元素 池内DO＝1~2mg/L (DO≮1mg/L)，出口DO＝2mg/L
2、溶解氧：

3、酸碱度

pH＝6.5~8.5 t＝15～35℃，最佳温度20~30℃
一、活性污泥法系统物料衡算 二、劳－麦（Lawrence-Mc Carty）方程的应用 三、活性污泥数学模型的发展
重点：



如何建立物料衡算方程 活性污泥反应动力学方程有哪些，其中动力学参数 有哪些？ 微生物比净增长速率方程 有机物比利用速率方程 有机物降解的需氧量方程
§4－3 活性污泥反应动力学公式 一、活性污泥法系统物料衡算
VX 曝气池污泥总量 X 每天净增长污泥量
(4 8)
c
VX VX X QW X r
求：

5ooom 3 / d 2000mg / L / 1000 25(d ) 400kg
2）水力停留时间HRT
HRT t m 8.6(小时) V 5000 0.36(d ) Q 14000
1、生物量评价指标—— MLSS、 MLVSS 2、污泥沉降性能指标——SV、 SVI 3、设计、运行控制评价指标——

污泥龄θc BOD-污泥负荷、BOD-容积负荷
4、有机物降解与污泥增长——△X 、 Y、kd 5、有机物降解与需氧量——O2、 6、污泥的活性评价指标
a、b
§4－3 活性污泥反应动力学公式
二、活性污泥组成
3、活性污泥混合液——指曝气池中泥水气

组成——

空气、污水、回流污泥、 污泥中微生物在有氧条件下分解污水中有机物

功能——

4、良好的活性污泥应具备2个条件——

分解有机物功能 絮凝沉降性能
三、活性污泥净化反应机理
对有机物去除过程

1、初期吸附去除——5～10min，吸附有机物作用

（一）曝气池形式

流态——

推流式、完全混合式、循环混合式 廊道、圆形、方形、环形 鼓风曝气池、机械曝气池 合建式、分建式

形状——


曝气方式——


功能——

（二）推流式曝气池的构造
1、池形——廊道式，
图4-2
基本构造——


池体、进水口、出水口、排空 管、溢流管 曝气设备、挡流板
图4-3
3）比降解速率： ( dS )
dt
u
X

S0 Se q HRT X
S0 Se Kd HRT X X
(4 22)
(4 23) Y (S0 Se ) HRT ( K d ) (4 24b)
4）X~关系：
X
1
c
Yq K d Y
(4 24a)

1）污泥沉降比 SV （%） 又称30分钟沉降率——

定义——

指混合液静置30min，沉淀的污泥容积占原混合液容积的%

意义——反映污泥沉降性能

2）污泥容积指数 SVI （mL/g）
SVI SV (ml / L) MLSS ( g / L) (4 3)

SVI=70~100,污泥沉降性能较好
（Ⅱ）第四章
第二篇 城市污水处理
第四章 污水的生物处理（一） ——活性污泥法 （4－1、2、3）
第四章 污水的活性污泥处理法
§4－1 活性污泥法的基本原理 §4－2 活性污泥法影响因素与控制指标 §4－3 活性污泥反应动力学
重点：
活性污泥法的工作原理 影响活性污泥法运行的主要因素及控制指标 有机物降解动力学的基本方程及动力学参数 如何求解曝气池设计参数Nrs？
单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量；

单位：mgO2/(gMLVSS· h),mgO2/(gMLSS· h)。
影响OUR的因素——

DO浓度；底物浓度；污泥龄；底物的降解性能；

测定温度：20℃
OUR值范围——

一般活性污泥的OUR值在8~20 mgO2/(gMLVSS· h)
活性污泥控制评价指标
1、物料衡算内容 2、微生物增长速率
3、出水底物浓度
4、曝气池污泥浓度 5、有机物降解的需氧量
一、活性污泥法系统物料衡算
1、物ห้องสมุดไป่ตู้衡算内容——

绘出物料衡算图
建立物料衡算方程的几点假设 列出物料衡算方程

一、活性污泥法系统物料衡算
2、微生物增长速率 生物量衡算关系 系统内生物累积量=进入系统的生物量 + 系统内生物净增长量 - 系统内生物排出量

吸附去除率可达70％， 吸附程度取决于污泥性质、污水性质（胶体有机物）

2、微生物代谢——

生物降解 三项代谢反应数量关系
活性污泥泥水分离

污泥絮凝作用 ——泥水分离
三、活性污泥净化反应机理
污水中有机物去除途径 微生物代谢模式
§4－2 活性污泥法影响因素与控制
指标
一、影响因素 二、活性污泥控制评价指标
k gBOD /( kgMLSS· ) d
(4 6)

F QS a LV V V
kgBOD /( m · ) d
3
( 4 7)
例4-2：污泥龄θc计算举例
已知：

解：1）污泥龄

c

污水流量14000m3/d， 曝气池容积5000m3， 曝气池混合液污泥浓度 MLSS=2000mg/L， 每天剩余污泥量400kg 1）该曝气池的污泥龄 （天）； 2）计算水力停留时间 （小时）
曝气方式——
表面叶轮机械曝气 合建式曝气池叶轮的作用 曝气沉淀池构造 曝气区 导流区 沉淀区 污泥回流区

合建式曝气沉淀池的工作 原理
图4-5
合建式曝气池叶轮的作用
1、供给氧气 2、混合搅拌 3、防止污泥沉淀 4、混合液提升作用， 便 于污泥回流
(三)合建式曝气沉淀池
曝气沉淀池构造 曝气区 导流区 沉淀区 污泥回流区

4、有机物降解与污泥增长
X Y (Sa Se )Q kdVXV (4 8)
1
c

YN r S k d
(4 9)
式中： 1）Y——产率系数
指分解1kg有机物产生的污 泥量
2）kd——衰减系数，d-1 3）Xv——MLVSS 4）△X——分解有机物时，
每天净增长的污泥量
重点：

一、基本概念
1、活性污泥法 2、活性污泥法三要素：

污水中有机物 微生物 氧气
3、基本构筑物:

曝气池、二次沉淀池
4、基本流程——两池两系统＃
曝气池
（一）曝气池形式 （二）推流式曝气池的构造 （三）合建式曝气沉淀池构造 重点：
推流式曝气池基本构造 合建式曝气沉淀池基本构造、功能分区和工 作原理
例题4-1
SVI值计算
已知：MLSS 2500mg / L 2.5 g / L, SV 30% 求：SVI值
解： SVI SV (ml / L) 30 10 120ml / g MLSS ( g / L) 2.5

SVI值反应污泥沉淀性能，其值过大或过小都不好。
3、设计、运行控制评价指标
1 dS Y ( )u K d Y q K d c X dt
1
(4 16)
微生物比净增长速率 Y q K d

1
(4 17a)
c
(4 17b)
3、出水底物浓度
推导Se～ θc关系——
将有机物比利用速率 整理得
Se
(q qmax Se ) K S Se
由物料平衡方程得曝气池中微生物增长量
( dX ) g V [QW X r (Q QW ) X e ] dt (4 15)
将微生物净增长率和污泥龄公式代入上式：
dX dS ( ) g Y ( )u kd X dt dt
c
VX QW X r (Q QW ) X e
整理：
5、活性污泥需氧量—— O2 、a、b
O2 aQS r bX V V
O2 aLs b X VV X V O2 V b a QS r QS r (4 11)
(4 10)
(4 12)
6、污泥的活性评价指标
活性污泥的比好氧速率指标——OUR
定义——

1）混合液污泥浓度：

MLSS——

Ma＋ Me ＋ Mi ＋ Mii (mg/L) (4-1)

用MLSS代表总的活性污泥量
2）混合液挥发性污泥浓度：


MLVSS——Ma＋ Me ＋ Mi 用MLVSS间接代表微生物量
(mg/L) (4-2)
生活污水中f=0.65~0.75
2、污泥沉降性能指标

第四章 污水的活性污泥处理法
§4－1 活性污泥法的基本原理
§4－1
活性污泥法的基本原理
一、基本概念 二、活性污泥组成
三、活性污泥净化反应机理 问题：

活性污泥为什么能净化污水，它能处理污水中哪类污染物质？
活性污泥法基本三要素 活性污泥法处理系统由哪两池两系统组成 良好的活性污泥应具备哪2个基本条件 活性污泥净化污水机理，包括哪3个净化过程 曝气池基本构造 合建式曝气沉淀池基本构造
Y ( S0 Se ) HRT ( 1 K d )
C
5、有机物降解需氧量—— O2 、 、b a
O2 aQ( S0 Se ) bX vV (4 10)
O2 aLs b X VV
(4 11)
X V O2 1 a V b a b Q( S 0 S e ) QS r LS

( 4 19)
式中Ks、K、Kd、Y、qmax为动力学参数。
4、曝气池污泥浓度
推导X～θc 1）列出底物物料衡算方程
( dS dS ) a V QS 0 ( )u V [(Q QW ) Se QW Se ] dt dt (4 20)
2）稳态条件下，dx/dt=0
QS 0 ( dS )u V QS e dt (4 21) ( S Se dS Q )u ( S0 Se ) 0 dt V HRT
2、曝气池构造

曝气池几何尺寸：

池长：50～70m 长宽比：L:B≥5～10 宽深比：B:H＝1～2，H＝3～5m 超高：0.5m 中部、下部、底部 进水——淹没人流 出水——溢流出水
图4-4

排空管设置——


进、出水口布置


池内设隔墙
曝气池进水、进泥方式
(三)合建式曝气沉淀池