第四章 污水的生物处理——活性污泥法(一)
活性污泥法的基本原理
活性污泥法的基本原理活性污泥法是一种常用的污水处理方法，它通过利用微生物的活性污泥来降解有机物，去除污水中的污染物。
下面将详细介绍活性污泥法的基本原理。
1. 活性污泥法的原理活性污泥法是一种生物处理技术，主要通过微生物的代谢活动来降解污水中的有机物。
在活性污泥法中，将含有有机物的污水与活性污泥充分接触，通过微生物的降解作用，将有机物转化为二氧化碳、水和微生物细胞等无害物质。
2. 活性污泥的组成活性污泥主要由微生物、有机物和无机物组成。
微生物是活性污泥的核心，它们通过吸附、吸附和生物化学反应等方式将有机物降解为无机物。
有机物是活性污泥的营养来源，提供微生物进行代谢反应所需的能量和碳源。
无机物主要包括无机盐和微量元素，为微生物提供必要的营养元素。
3. 活性污泥的处理过程活性污泥法的处理过程主要包括曝气池、沉淀池和回流系统。
曝气池：曝气池是活性污泥法的核心设备，通过机械搅拌或气体曝气等方式，将含有有机物的污水与活性污泥充分接触。
在曝气池中，微生物利用有机物进行代谢反应，将有机物降解为无机物。
沉淀池：曝气池处理后的污水进入沉淀池，在沉淀池中，通过重力沉降将污泥与清水分离。
清水从沉淀池的上部流出，进一步处理或直接排放。
而污泥则沉积在沉淀池的底部，形成污泥层。
回流系统：为了保持活性污泥的稳定性和高效性，一部分污泥会通过回流系统返回到曝气池中。
回流系统可以提供适宜的微生物量和营养物质，保持活性污泥的活性和代谢能力。
4. 活性污泥法的优点活性污泥法具有以下优点：(1) 处理效果好：活性污泥法可以有效去除污水中的有机物和悬浮物，使水质得到明显改善。
(2) 投资和运营成本低：相比其他污水处理方法，活性污泥法的投资和运营成本较低，适合中小型污水处理厂使用。
(3) 工艺稳定性高：活性污泥法对进水水质的适应性较强，处理效果稳定可靠。
(4) 体积小：活性污泥法的处理设备相对较小，占地面积较小。
5. 活性污泥法的应用领域活性污泥法广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂、农村生活污水处理等领域。
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
常见的污水生物处理方法
常见的污水生物处理方法污水处理是指对污水中的有机物、无机物、悬浮物、微生物等进行处理，以达到排放标准或者再利用的要求。
生物处理方法是其中一种常见的污水处理方法，通过利用微生物的生长代谢作用，将有机物降解为无机物，从而净化污水。
以下是常见的污水生物处理方法：1. 活性污泥法活性污泥法是一种广泛应用的生物处理方法，主要包括接触氧化池、好氧池和厌氧池。
在接触氧化池中，污水与活性污泥接触，有机物被微生物降解。
好氧池中提供充足的氧气，进一步降解有机物。
厌氧池则用于去除氮和磷。
该方法具有处理效果好、适应性强等优点。
2. 人工湿地法人工湿地法利用湿地植物和微生物的作用，对污水进行处理。
通过植物的吸收、降解和微生物的降解作用，去除有机物、氮、磷等污染物。
人工湿地法具有处理效果稳定、造价低廉等特点，适合于小型污水处理厂和农村污水处理。
3. 曝气生物滤池法曝气生物滤池法是利用生物膜和微生物的作用，将污水中的有机物进行降解。
污水通过滤池，生物膜上的微生物利用有机物进行生长和降解。
曝气系统提供充足的氧气，促进微生物的降解作用。
该方法具有处理效果好、运行稳定等优点。
4. 厌氧消化法厌氧消化法是将污泥在无氧条件下进行降解，产生沼气。
厌氧消化池中的微生物通过厌氧呼吸将有机物降解为沼气和沉淀物。
沼气可以作为能源利用，沉淀物则可作为肥料利用。
该方法具有能源回收、减少污泥量等优点。
5. 膜生物反应器法膜生物反应器法是利用膜技术与生物处理相结合的方法。
通过膜的过滤作用，将污水中的悬浮物和微生物截留在膜上，达到净化的目的。
该方法具有处理效果好、占地面积小等优点。
6. 固定化生物法固定化生物法是将微生物固定在载体上，形成生物膜或者颗粒，利用其降解污水中的有机物。
固定化生物法具有降解效果好、抗冲击负荷能力强等特点。
以上是常见的污水生物处理方法，每种方法都有其适合的场景和优缺点。
在实际应用中，可以根据污水的性质、处理要求和经济条件选择合适的处理方法。
4.1活性污泥法(1)3版
三.活性污泥降解污水中有机物的过程
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，而表面上含有多 糖类的黏性物质，导致污水 中的有机物转移到活性污泥 上去。
稳定阶段
转移到活性污泥上的 有机物为微生物所利用。
活性污泥降解污水中有机物的过程
9.纯氧曝气
纯氧代替空气， 可以提高生物处 理的速度。纯氧 曝气池的构造见 右图。 在密闭的容器中，溶解氧的饱和度可提高，氧溶解的推 动力及氧传递速率也随之被提高，处理效果改善，污泥的 沉淀性也较好。 纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微 生物充分发挥了作用。 纯氧曝气的缺点是纯氧发生器容易出现故障，装臵复杂， 运转管理较麻烦。
一组活性似矾花絮绒颗粒——生物絮凝体 （菌胶团） • 颜色：茶褐色、（土）黄色、铁红色 • 气味：泥土味（城市污水） • 比重：略大于1 （1.0021.006） • 粒径：2001000 μm • 比表面积：20100cm2/ml • 含水率：99.299.8%
MLVSS = Ma + Me + Mi
在条件一定时， f ＝MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市 污水，一般是0.7～0.8。。
3. 污泥沉降比（SV——Settled Volume）
• ——是指将曝气池中的混合液在1000或100 毫升量筒中静臵30分钟，其沉淀污泥与原混 合液的体积的比值，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 2030%
二 活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥法的主要构成
曝气池：反应、供氧、搅拌混合。 二沉池： ①进行泥水分离，保证出水水质； ②浓缩回流污泥。 回流系统: ①保证曝气池内维持足够的污泥浓 度； ②通过改变回流比，改变曝气池的 运行工况 剩余污泥: ①是去除有机物的途径之一； ②维持系统的稳定运行。 供氧系统：提供足够的溶解氧。
污水的好氧生物处理—活性污泥法
活性污泥法的微生物种群丰富多样， 包括好氧细菌、原生动物和后生动物 等，这些微生物共同作用，使活性污 泥法具有较高的净化效率和稳定性。
去除大颗粒杂质 调节水质和水量 减轻后续处理负荷 提高污泥活性
曝气池中的微 生物通过曝气 设备获得足够
的溶解氧
微生物在曝气 池中降解有机 物，产生二氧
化碳和水
曝气池中的溶 解氧浓度需保 持在一定范围 内，以保证微 生物的正常生 长和降解效率
改进措施：采用 低能耗工艺，提 高设备效率；
应用实例：某城市 污水处理厂采用活 性污泥法处理污水， 取得了良好的效果。
序批式反应器（SBR）工艺：通过间 歇运行方式，实现反应池内混合液的 交替循环流动，提高处理效果和抗冲 击负荷能力。
膜生物反应器（MBR）工艺：结合膜 分离技术，实现悬浮固体和活性污泥 的有效分离，提高出水水质和容积负 荷。
活性污泥法是一种生物处理技术，通 过好氧微生物的代谢作用，将污水中 的有机物转化为稳定的无机物，从而 达到净化污水的目的。
活性污泥法的作用机制还包括沉淀和 固液分离过程，将微生物和污水中的 悬浮物从水中分离出来，使出水水质 得到改善。
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活性污泥中的微生物通过吸附和降解 有机物，将其转化为二氧化碳和水， 同时释放能量供微生物生长繁殖。
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氧化沟工艺：通过循环流动的水体 实现有机污染物的降解，具有较好 的脱氮除磷效果和稳定性。
移动床生物膜反应器（MBBR）工艺： 通过在反应器内投加悬浮填料，增加 生物膜附着表面积，提高处理效果和 抗冲击负荷能力。
活性污泥法与A2O工艺的联合应用 活性污泥法与氧化沟工艺的联合应用 活性污泥法与SBR工艺的联合应用 活性污泥法与MBR工艺的联合应用
污水的生物处理(一)活性污泥法
第四章污水的生物处理（一）——活性污泥法教学要求1)掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理；2)理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、θc、容积负荷、污泥产率等；3)理解活性污泥反应动力学基础及其应用；4)掌握活性污泥的工艺技术或运行方式；5)掌握曝气理论；6)熟练掌握活性污泥系统的计算与设计。
第一节活性污泥法的基本原理一、活性污泥处理法的基本概念与流程活性污泥：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体等交织在一起的呈黄褐色絮体。
活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。
实质：人工强化下微生物的新陈代谢(包括分解和合成)，活性污泥法的工艺流程：1)预处理设施：包括初次池、调节池和水解酸化池，主要作用是去除SS、调节水质，使有机氮和有机磷变成NH+4或正磷酸盐、大分子变成小分子，同时去除部分有机物。
2)曝气池：工艺主体，其通过充氧、搅拌、混合、传质实现有机物的降解和硝化反应、反硝化反应。
3)二次沉淀池：泥水分离，澄清净化、初步浓缩活性污泥。
生物处理系统：微生物或活性污泥降解有机物，使污水净化，但同时增殖。
为控制反应器微生物总量与活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是为了接种，排放剩余污泥是为了维持活性污泥系统的稳定或MLSS 恒定。
二、活性污泥的形态和活性污泥微生物1 活性污泥形态（1）特征1)形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。
2)颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。
3)理化性质：ρ=1.002~1.006，含水率99%，直径大小0.02~0.2mm，表面积20~100cm2/mL，pH值约6.7，有较强的缓冲能力。
其固相组分主要为有机物，约占75~85%。
4)生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。
（理解：自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。
第四章 污废水处理设施培训-活性污泥法
12. 污泥回流的目的主要是保持曝气池中一定的（ ） 浓度。 A.溶解氧 B.MLSS C.微生物 D.COD的浓度 13. 一般衡量污可生化的程度为BOD/COD为 ( )。 A.小于0.1 B.小于0.3 C.大于0.3 D.0.5~0.6 14. 在好氧的条件下，由好氧微生物降解污水中的 有机污染物最后产物主要是（ ） Ａ.CO2 Ｂ.H2O Ｃ.悬浮固体 Ｄ.CO2或H2O
4. 刮泥机的运行管理 （1）一般操作 （2）回转式刮泥机的维护保养 （3）链条刮板式刮泥机的维护保养 （4）桁车式刮泥机的维护保养 （5）刮泥板应及时更换新部件。
5. 刮泥设备的运行管理 6. 排水设备（溢流堰）及除渣设备的维护保养 7. 浮渣处理与处置
三、曝气池 （一）活性污泥法处理工艺 1. 活性污泥法的净化机理 ① 活性污泥对有机物的吸附； ② 被吸附有机物的氧化和同化； ③ 活性污泥絮体的沉淀和分离； ④ 生物硝化； ⑤ 生物脱氮； ⑥ 生物除磷。
（二）活性污泥法主要设计和运行参数 ① 生物固体停留时间（SRT）； ② 有机物负荷、水力停留时间； ③ 活性污泥微生物浓度； ④ 剩余活性污泥量； ⑤ 混合液溶解氧浓度； ⑥ 污泥沉降比、污泥容积指数和污泥界面沉降 速度； ⑦ 需氧量与供风量。
3. 活性污泥法的分类和设计运行参数 ① 根据曝气池内混合液的流态分类（推 流式、完全混合）； ② 根据曝气方式分类（鼓风曝气、机械 曝气；鼓风－机械联合曝气）； ③ 根据去除的主要污染物分类（有机物、 脱氮、除磷）； ④ 活性污泥法设计和运行参数；
二、选择 1、生物处理方法的主要目的是去除水中（ ） A、悬浮状态的固体污染物质 B、溶解或胶体状 态的有机污染物质 C、密度较大的颗粒物质 D、所有污染物质 2．鼓风曝气池的有效水深一般为( ) A.2～3m B.4～6m C.6～8m D.8～9m
第四章好氧活性污泥法
第四章好氧活性污泥法第四章好氧活性污泥法001．细菌是活性污泥在组成和净化功能上的中心，在曝气池混合液中以菌胶团的形式存在。
1．微生物代谢的两方面，分解代谢与合成代谢都具有降解有机物净化废水的作用。
3．水温不仅影响微生物的活动，而且影响水中溶解氧的含量。
4．微生物代谢净化污水，要求BOD：N：P必须有适当的比例100：5：1。
5．完全混合活性污泥法比传统活性污泥法有较强的承受冲击负荷的能力。
6．曝气系统可分为鼓风曝气系统和机械曝气系统两大类。
7．污泥回流的目的是为维持曝气池内具有足够种类、数量和活性的微生物。
8．二次沉淀池除了进行泥水分离外还要浓缩和暂时贮存污泥。
9．好氧活性污泥法的三个基本要素是什么？答：好氧活性污泥法的三个基本要素是：有机营养物质、微生物、溶解氧。
10．污水的微生物处理法主要去除对象是什么？如何划分生物处理技术？答：污水的生物处理技术主要用于去除污水中呈溶解状态和胶体状态的有机性污染物，按参与代谢活动微生物的习性分为好氧法和厌氧法两大类，好氧法又分为活性污泥法和生物膜法。
11．活性污泥处理系统由哪些部分构成？答：由曝气池，二次沉淀池，曝气系统，污泥回流系统，剩余污泥排放系统构成。
12．简述活性污泥法净化有机污水的机理。
答：有机污染物从污水中去除的过程，实质就是污染物作为营养物质被活性污泥中的微生物摄取、代谢的过程，一般分为两个阶段，（1）初期吸附去除：污水与活性污泥接触的初期，污水中的有机污染物即被大量去除，主要靠物理和生物吸附完成，是被微生物外面的大量粘液质吸附到细胞表面的过程。
（2）吸附到细胞表面的污染物，经数小时后，小分子直接进入细胞，大分子被水解后进入，或通过透膜酶进入，被摄取到细胞体内的有机污染物，在各种酶的参与下进行生化反应，由微生物通过合成代谢、分解代谢和内源呼吸，被净化去除。
13．微生物生长繁殖曲线包含了哪几部分？答：微生物生长繁殖曲线，反映了随着时间的推移，微生物数量、需氧量、微生物特性与有机污染物数量之间的相互关系，该曲线包括四个阶段：适应期、对数增长期、减衰增长期、内源呼吸期（自身氧化期）。
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）
活性污泥法
活性污泥法
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，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。
活性污泥法是污水生物处理的一种方法。
该法是在人工充氧条件下，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。
影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。
工艺方法——活性污泥法处理污水
工艺方法——活性污泥法处理污水工艺简介城市污水一般属于低浓度有机废水，目前的主体工艺为活性污泥法，活性污泥法为好氧生物法的一种，活性污泥法是当前城市污水处理的各种技术中应用最为广泛的污水处理技术之一。
一、基本原理在利用活性污泥法对污水处理过程中，主要是利用活性污泥中的一些好氧细菌来氧化、吸附污中的有机物，并对污水中的有机物进行分解，使其转化为二氧化碳和水，实现对污水的净化。
活性污泥法作为生物化学污水处理方式的一种，需要在有氧条件来进行，主要是依靠好氧的细菌，利用细菌自身分泌的体外酶来分解水中的胶体性有机物，使其转变为能够溶解的有机物状态，同时借助于好氧细菌细胞膜使这些可以溶解的有机物参透到其他新的细胞内部，即将有机物氧化控制、分解和合并为新的细胞主体，并在细菌体内酶作用下将有机物分解为二氧化碳和水，使污水达到预期的净化效果。
二、常见问题1、污泥上浮在活性污泥法的二沉池中，比较容易产生污泥沉降性能不好，大部分污泥不沉淀而随水流出，或者成块从池下部浮起而随水漂走，极大地影响了出水的水质。
这种现象的产生既有管理上的原因，也有设计考虑不周的原因。
从操作管理方面考虑，二沉池污泥上浮的原因主要有3种：污泥膨胀、污泥脱氮上浮和污泥腐化。
（1）污泥膨胀正常的活性污泥沉降性能良好，含水率一般在99%左右。
当活性污泥变质时，污泥含水率上升，体积膨胀，不易沉淀，二沉池澄清液减少，此即污泥膨胀。
污泥膨胀主要是由于大量丝状细菌（特别是球衣细菌）在污泥内繁殖，使泥块松散，密度降低所致；也有由真菌的大量繁殖引起的污泥膨胀。
（2）污泥脱氮上浮当曝气时间较长或曝气量较大时，在曝气池中将会发生高度硝化作用而使混合液中含有较多的硝酸盐（尤其当进水中含有较多的氮化物时），此时，二沉池可能发生反硝化而使污泥上浮。
有试验表明，若使硝酸盐含量较高的混合液静止沉淀，在开始的22min-90min内污泥沉降较好，再以后则会发现由于反硝化作用而产生氮气，在污泥中形成小气泡，使污泥比重降低，整块上升，浮至水面。
活性污泥法生物处理
生物处理的情况：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。
(2) 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。
(3) 如果大量鞭毛虫出现，而着生固着型纤毛虫很少时，表明净化作用较差。
(4) 大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。
(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。
活性污泥良好时出现的生物活性污泥状态不好时出现的生物在活性污泥恢复时出现的生物活性污泥分散、解体时出现的生物污泥膨胀时出现的生物溶解氧不足出现的生物曝气过量出现的生物 废水浓度极低时出现的生物冲击负荷和毒物流入时出现的生物
活性污泥膨胀时出现的生物
球衣菌属、各种霉菌等丝状菌丝状微生物导致的污泥膨胀：BOD:N BOD:P比例高pH值低BOD负荷高流入废水的小分子化合物多水温低流入重金属等有毒物质
污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。丝状膨胀
（2）原生动物肉足纲鞭毛纲纤毛纲：游泳型、固着型（个体、群体）吸管纲
根据原生动物的细胞器和其他特点，将原生动物分为四个纲，即肉足纲、鞭毛纲和纤毛纲、孢子纲。其中孢子纲中原生动物专营寄生生活，其余三类存在于水体当中，重点介绍这三类原生动物
（3）微型后生动物
污水的生物处理--活性污泥法(PPT 84页)
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A段处理过程
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B段处理过程
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3.SBR的发展
在SBR基础上出现了一系列新工艺，ICEAS、CASS、 DAT-IAT、 MSBR、UNITANK。
在原有基础上增加连续进出水、生物选择器、循环混 合等功能。
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48Leabharlann 4950四、AB法污水处理工艺
1.AB法特点
①无初沉池 ②A，B段各拥有自己的回流系统，两段分开，有各自的微生物群体 ③由于A段的负荷高，有效好的抗冲击负荷能力 ④可以分期建设，条件成熟建二级。
2. AB法工艺
3、A段的效应、功能及设计运行参数 4、B段的效应、功能及设计运行参数
在原有基础上增加连续进出水、生物选择器、循环混 合等功能。
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五、二沉池 六、曝气沉淀池各部分尺寸计算 七、处理水的水质
4.10 活性污泥处理系统的维护管理
一、活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化 1、活性污泥的培养与驯化 同步培训法 异步培训法 接种培训法 2、试运行 混合液污泥浓度 空气量 运行方式
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、Xr
剩余污泥
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。
污水的好氧生物处理活性污泥法
§14-2 气体传递原理和曝气池
本节重点
❖双膜理论 ❖影响KLa的因素 ❖机械曝气与鼓风曝气
构成活性污泥法有3个基本要素:
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DO，没有充足的DO，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
EA
R0 S
100％
动力效率EP
EA
R0 S
100％
式 中 ： R0—— 温 度 20℃ ， 大 气 压 力 101.325kPa条件下，单位时间转移到无氧清 水中的总氧量（kgO2/h）；
S——供氧量(kg/h)，S＝GS×21％×1.33 ＝0.28GS；
GS——供空气量，（m3/h）；
21%——氧在空气中所占的体积百分数；
ρsO——液相中氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dm dt
Kg
A sO
O
由于dm＝V·dρO (V为液体的 体积)，则前式可改写为：
dO
dt
K
g
A V
sO
O
d O
dt
Kg
A V
sO
O
令
K La
Kg
A V
，则：
dO
dt
K La sO
O
式中：ddtO——液相中氧的变化速率，mg/(L·h)； KLa ——总的传质系数，1/h，是总阻力的倒数。当氧
气泡尺寸小，则接触界面A较大，将提 高KLa值，有利于氧的转移；但气泡小， 则不利于紊动，对氧转移也有不利影响。
第四章 污水的好氧生物处理--活性污泥法1
曝气池的类型
曝气池的分类：
根据曝气池内的运行方式，可分为连续运行与 间歇运行两种； 根据曝气池内的流态，可分为推流式、完全混 合式和封闭环流式三种； 根据曝气方式，可分为鼓风曝气池、机械曝气 池以及二者联合使用的机械-鼓风曝气池； 根据曝气池的形状，可分为长方廊道形、圆 形、方形以及环状跑道形等四种； 根据曝气池与二沉池之间的关系，可分为合建 式（即曝气沉淀池）和分建式两种。
4.1 基本概念
• 活性污泥的发现
1912年开始，污水曝气产生悬浮状态褐色絮状 污泥 活性污泥组成：细菌、真菌、原生动物和后生 动物 1916年第一个活性污泥法污水处理厂 城市污水处理最广泛应用的方法
• 活性污泥法的实质：天然水体自净作用的 人工化和强化
活性污泥中的微生物
A．细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分
活性污泥的增殖曲线
• ③ 稳定期： • F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生 物增殖的控制因素； • 微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级 反应； • 有机底物的降解速率也开始下降； • 微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的最后阶 段下降为零，但微生物的量还在增长； • 活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性 污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好； • 由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善， 并且整个系统运行稳定； • 一般来说，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行 工况控制在这一范围内的。
其中固体物质的组成：
1）活细胞（Ma）： 2）微生物内源代谢的残留物（Me）： 3）吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi） 4）无机物质（Mii）：
有机物 75~85%
活性污泥的性能指标：污泥浓度
3. 混合液悬浮固体浓度（MLSS）： （Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/m3
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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活性污泥微生物及其在活性污泥反应中的作用
• 活性污泥微生物是由细菌类、真菌类、 原生动物 后生动物等异种群体所组成 原生动物、后生动物等异种群体所组成 的混合培养体，这 微 物群体在活性 的混合培养体，这些微生物群体在活性 污泥上形成食物链和相对稳定的生态系。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
合成代谢 • 另一部分有机污染物为微生物用于合 成新细胞，所需能量取自分解代谢：
酶 y z nCx H y O z nNH 3 n x 5 O 2 4 2 n C5 H 7 NO 2 n n x 5 CO 2 + 2 y 4 H 2O H
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
适应期 对数增殖期 减速增殖期 内源呼吸期
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
活性污泥絮体的形成 • 活性污泥絮凝体，也称为生物絮凝体，骨干部分是由千 活性污泥絮凝体 也称为生物絮凝体 骨干部分是由千 万个细菌为主体结合形成的通称为“菌胶团”的团粒； • 菌胶团对活性污泥的形成及其各项功能的发挥，起着十 能 分重要的作用，只有在它发育正常的条件下，活性污泥 絮凝体才能很好的形成，其对周围的有机污染物的吸附 功能以及絮凝、沉降性能，才能够得到正常的发挥。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标： • 混合液悬浮固体浓度（MLSS，Mixed Liquor Suspended Solids） • MLSS=Ma+Me+Mi+Mii • 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS， Mixed Liquor Volatile Suspended Solids） • MLVSS=Ma+Me+Mi • 生活污水：MLVSS/MLSS=0.75 MLVSS/MLSS=0 75
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
微生物的代谢 • 污水中的有机污染物，首先被吸附在有大量微生物栖息 的活性污泥表面，并与微生物细胞表面接触，在微生物 透膜酶的催化作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内， 小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内， 而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶 —水解酶的作用下，被水解为小分子后再为微生物摄入 细胞体内。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
第四章 污水的生物处理 污水的生物处理—— ——活 活 性污泥法
4.1 活性污泥法的基本原理 4 2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数 4.2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计 运行参数 4.3 活性污泥反应动力学 4.4 活性污泥处理系统的运行方式与曝气池的工艺参数
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
固体物质含量：<1% • 有机成分：75%~85%，主要是栖息在活 性污泥上的微生物群体 难降解有机物质； 性污泥上的微生物群体、难降解有机物质； • 无机成分 无机成分：15%~25%，由原污水带入， 微生物体内存在的无机盐很少，可以忽略。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4 1 1 活性污泥处理法的基本概念与流程 4.1.1
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4 1 2 活性污泥的形态与活性污泥微生物 4.1.2
外观 颗粒尺寸 表面积 含水率 比重
• 黄褐色的絮绒颗粒状； • 0.02~0.2 0 02 0 2 mm； • 20~100 20 100 cm2/mL； • >99%； • 1.002 1.002~1.006 1.006。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
原生动物 • 肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等 肉足虫 鞭毛虫和纤毛虫等3类； 类 • 主要摄食对象为细菌； • 通过辨别原生动物的种属，能够判断处理水质的优劣， 因此将原生动物称之为活性污泥系统中的指示性生物； • 原生动物不断地摄食水中的游离细菌，可进一步净化 水质。
活性污泥处理系统中，净化污水的第一承担者，也是主要承担者是细菌；
摄食处理水中游离细菌，使污水进一步净化的原生动物是污水净化的第 二承担者，同时原生动物摄取细菌，是活性污泥生态系统的首次捕食者；
后生动物摄食原生动物，是生态系统的第二次捕食者。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长 • 增殖曲线：在某些关键性的环境因素， 如温度 定 溶解氧含量充足的条件下 如温度一定、溶解氧含量充足的条件下， 营养物质一次充分投加，微生物种群随 时间以量表示的增殖和衰减动态。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
细菌 • 以异养型的原核细菌为主，在正常成熟的活性污泥上的细菌 数量大致介于107~108个/(mL活性污泥)之间； • 具有较高的增殖速率，世代时间为20~30 min； 真菌 • 微小的腐生或寄生的丝状菌，这种真菌具有分解碳水化合物、 微小的腐生或寄生的丝状菌 这种真菌具有分解碳水化合物 脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能； • 丝状菌的异常增殖是活性污泥膨胀的主要诱因。 状菌的异常增殖是活性污泥膨胀的 要诱因。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
无论是分解代谢还是合成代谢，都能够去 除污水中的有机污染物 但产物有所不同 除污水中的有机污染物，但产物有所不同， 分解代谢的产物是CO2和H2O，可直接排 入环境，而合成代谢的产物则是新生的微 生物细胞 并以剩余污泥的方式排出活性 生物细胞，并以剩余污泥的方式排出活性 污泥处理系统。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
活性污泥的沉降性能及其评定指标 • 污泥沉降比（SV，Settling Velocity）：混合液在量简内静置30 min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分比，以%表示。 • 污泥容积指数（SVI，Sludge Volume Index）：曝气池出口处 的混合液 在经过30 min沉淀后，每 的混合液，在经过 沉淀后 每g干污泥所形成的沉淀污泥 所占有的容积。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4 1 活性污泥法的基本原理 4.1
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
活性污泥
• 向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀 向生 注 空气 行 气 每 淀 物，更换新鲜污水，在持续一段时间后，在污 水中形成一种呈黄褐色的絮凝体，这种絮凝体 主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易 于沉淀与水分离，并使污水得到净化、澄清， 这种絮凝体就是 活性污泥 。 这种絮凝体就是“活性污泥”
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4.2 活性污泥净化反应影响因 素与主要设计、运行参数
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4 2 1 活性污泥净化反应影响因素 4.2.1
营养物质平衡：碳源 氮源 无机盐类及某些生长素等 营养物质平衡：碳源、氮源、无机盐类及某些生长素等， BOD:N:P=100:5:1； 溶解氧含量≥2 mg/L /L（曝气池出口处）； （曝气池出口处） pH值：6.5~8.5 6 5 8 5； 水温：15~35℃； 有毒物质：对微生物生理活动具有抑制作用的无机及有机物 质。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
后生动物 • 主要为轮虫； 主要为轮虫 • 仅在处理水质优异的完全氧化型的活性 仅在处理水质优异的完全氧化 的活性 污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中 出现； • 轮虫出现是水质非常稳定的标志。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
内源代谢 • 在曝气池的末端，由于营养物质的匮乏， 微生物对其自身的细胞物质进行代谢反应： 微生物对其自身的细胞物质进行代谢反应
C5 H 7 NO 2 n 5nO2 5nCO 2 2nH 2O+nNH 3 H
酶
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
分解代谢 • 微生物对一部分有机物进行氧化分解，最终 微生物对 部分有机物进行氧化分解 最终 形成CO2和H2O等稳定的无机物质，并从中 获取合成新细胞物质所需要的能量；
酶 y z y Cx H y O z x O 2 xCO 2 + H 2O H 4 2 2
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
活性污泥由四部分物质所组成
• 具有代谢功能活性的微生物群体Ma； • 微生物（主要是细菌）内源代谢、自身氧化的 微生物（主要是细菌）内源代谢 自身氧化的 残留物Me； • 由原污水带入的难降解惰性有机物Mi； • 由污水带入的无机物质Mii。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
初期吸附去除
• 在污水开始与活性污泥接触后的较短时间（5~10 min）内，污水 中的有机物即被大量去除； • 活性污泥有着很大的表面积（2000~10000 m2/m3混合液），在 表面上富集着大量的微生物 在其外部覆盖着多糖类的粘质层 当 表面上富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层，当 其与污水接触时，污水中呈悬浮和胶体状态的有机污染物即被活性 污泥所凝聚和吸附而得到去除，这一现象就是“初期吸附去除”作 用； • 初期吸附过程进行较快，能够在30 min内完成，污水BOD的去除率 可达70%，它的速度取决于： • 微生物的活性程度； • 反应器内水力扩散程度与水动力学的规律。
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
水污染控制工程2——第四章 活性污泥法
4.2.2 活性污泥处理系统的控制指标与设 计、运行操作参数
通过人工强化 控制 使活性污泥处理系统能够达 通过人工强化、控制，使活性污泥处理系统能够达 到下列各项目标：
• 被处理的原污水的水质、水量得到控制，使其能够适应活性 污泥处理系统的要求； • 活性污泥微生物量，在系统中保持数量一定，并相对稳定具 有活性； • 在混合液中保持能够满足微生物需要的溶解氧浓度； • 在曝气池内，活性污泥、有机污染物、溶解氧三者能够充分 接触，以强化传质过程。