活性污泥法的基本原理

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（城市污水）；

比重：略大于1，（1.002~1.006）；

粒径：0.02~0.2 mm ；

比表面积：20~100cm 2/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 ）、微生物源代的残留物（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： 剩余活性污泥

回流污泥 二次 沉淀池 废曝气池 初次 沉淀池 出水 空气

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 ）（Mixed Liquor Suspended Solids ）：

MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3

② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids ）：

MLVSS = M a + M e + M i ；

在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85

③ 污泥沉降比（SV ）（Sludge Volume ）：

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%。

④ 污泥体积指数（SVI ）（Sludge Volume Index ）：

曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g 干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g 。

)

/()/((%))/()/(l g MLSS l ml SV l g MLSS l ml SV SVI 10⨯==

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现象；

城市污水的SVI 一般为50~150 ml/g ；

三、活性污泥的增殖规律及其应用

活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。

1、活性污泥的增殖曲线

注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。

①适应期：

是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程；经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。

②对数增长期：

)，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控F/M值高(>2.2d

/

kgVSS

kgBOD⋅

5

制因素；微生物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制；微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代速率极高，需氧量大；一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。

③减速增长期：

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围的。

④源呼吸期：

源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；一般不用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。

2、活性污泥增殖规律的应用：

①活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；

②处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；

③通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥；

④活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。

3、有机物降解与微生物增殖：

活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(源呼吸)两项作用的综合结果，

活性污泥微生物在曝气池每日的净增长量为: