好氧生物处理

活性污泥微生物的分类（Ma）
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）特征：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：鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的 种类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。原生 物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕食者。 4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中的不经常 出现，轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二 捕食者。
影响氧转移的因素
①污水水质
KLa值受污水水质的影响，将会降低，故把用于清水测出 的值用于污水，要采用修正系数α
②水温T 水温对氧转移的影响是两方面的。一是T升高，水的粘滞 系数降低， Kla增高；反之KLa降低。二是T升高，将会时Cs降 低。这两种作用效果不能相会抵消。总的说来，水温降低有利 于氧的转移。 ③氧分压
2、内源呼吸反应
微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量即 内源呼吸。内源呼吸反应式如下：
C5 H7O2 N n＋5nO2 5nCO2＋2nH2O＋nNH3＋H
三、影响好氧生物处理的因素
1、营养物质
好氧生物处理中对碳、氮、磷三种元素的营养比例要求一般 为BOD:N:P=100:5:1。
5、活性污泥法的基本流程
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
一组活性污泥图片
2、活性污泥的性质
颜色 黄褐色
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ味道
状态 相对密度 粒经 比表面积
土腥味
似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006 0.02～0.2mm 20～100cm2/mL
曝气池
曝气池出水堰
曝气池混合液配水进入二沉池
3、活性污泥组成
活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii
曝 气 设 备
鼓风曝气
机械曝气
空气净化器 鼓 风 机
表面曝气机
竖式曝气机
空气输配管系统
扩 散 器 卧式曝气机
1、鼓风曝气
鼓风曝气是传统的曝气方法，它由空气净化器、 鼓风机、空气扩散装置和风管组成。
扩散管示意图
曝气头布置
曝气池
鼓风曝气
空气净化器
空气净化器的目的是改善整 个曝气系统的运行状态和防止扩 散器阻塞。
3.鼓风+机械曝气系统
4.其他：富氧曝气、纯氧曝气
两种曝气示意图
鼓风曝气 机械曝气
（三）曝气设备 曝气设备的功能
① 产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消 耗氧气的情况下,保持水中一定的溶解氧浓度。 ② 在曝气池内产生足够的混合作用和水的循环流动。 ③ 维持液体的足够速度，以使水中的生物处于悬浮状。 除此之外，还要求充氧装置的动力效率和氧利用率尽可能 高；充氧装置容易维修、不易堵塞，出现故障时易于排除。
曝 气 设 备 性 能 指 标
比较各种曝气设备性能的主要指标 1、动力效率（Ep ）：即每消耗1kW· h动力能传递到水中的 氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/（kW· h）。 2、氧利用率(Ea):鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占 总供氧的比例，单位为％。 3、充氧能力（ El ）：通过机械曝气装置，在单位时间内 转移到清水中的氧量为kgO2/h计。 鼓风曝 气 设 备的 性 能按1、2两项指标评定，机械曝气 装置 1、3两项指标评定。
3、污水的好氧生物处理
好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下， 好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。 好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较短，故 处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以， 目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L 的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。
2、温度
微生物按其生长温度的不同，可分为低温微生物、中温微生 物和高温微生物。好氧生物处理一般在15－40℃内运行，温度低 于10 ℃ 或高于40℃，都会使微生物代谢活动降低或蛋白质变性 以及酶系统被破坏，从而使去除BOD的效率大为降低。因此废水 生物处理中进水温度一般控制在20－30℃。
类别
生长温度 最低 最适 最高 备注
授课内容
第一节 好氧生物处理的基本原理 第二节 活性污泥法 第三节 生物膜法
教学目标
1、理解好氧生物处理的基本原理及影响好氧生物处理的因素； 2、掌握活性污泥的性能指标、活性污泥的增长规律和曝气方法； 3、熟悉活性污泥法降解有机物的过程； 4、了解曝气池的构造、主要运行方式与几种新型活性污泥法； 5、理解生物膜法的作用机理； 6、熟悉生物膜法的类型； 7、掌握生物膜法的工艺流程和运行管理。
活性污泥的沉降浓缩性能评价指标 ① 污泥沉降比：SV 取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量 沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥 沉降比。对于城市污水的活性污泥介于15－30﹪之间。 ② 污泥体积指数：SVI 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。SVl一般在50－150之间。
4、活性污泥的评价指标
表示活性污泥数量的指标： ① 混合液悬浮固体浓度（MLSS） ② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS) 表示有机物含量 ③ MLNVSS，灼烧残量，表示无机物含量。
MLVSS: 70%
处理生活污水的活性污泥 NVSS: 30% MLVSS: 一般范围为55％~75％ NVSS: 一般范围为25％~45％
1） 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%）
二、 曝气设备和曝气池的构造
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。
（一）气 体 传 递 原 理
双膜理论的基点是认 为在气液界面存在着二层 膜（即气膜和液膜）这一 物理现象。 这两层薄膜使气体分 子从一相进入另一相时受 到了阻力。当气体分子从 气相向液相传递时，若气 体的溶解度低，则阻力主 要来自液膜。
低温微生物 -5-0 10-20 25-30 水中微生物 中温微生物 5-10 20-40 45-50 大多数腐生微生物 高温微生物 25-45 50-60 70-80 土壤、堆肥、温泉微生物
3、pH
废水生物处理中，保持微生物的最适pH 范围十分重要，当 反应器中pH偏离此范围时，对微生物的生长造成不良影响，反 应器不能正常运转。好氧生物处理中，系统在中心环境运行最 佳，一般在pH值6.5－9范围内最好。 4、溶解氧 好氧微生物的正常生长与水中溶解氧含量有密切关系，在 好氧生物反应器中，溶解氧一般为2－4mg/L。
活性污泥颗粒和 游离微生物等固 形物相互凝聚成 大颗粒絮体
7、活性污泥的增长规律
活性污泥的增长规律实质上就是活性污泥微生物的增殖 规律。活性污泥的增长过程可分为对数增长期、减速增长期 和内源呼吸期三个阶段。 控制活性污泥增长的决定因素是废水中可降解的有机物 量（F）和微生物的量（M）之间的比值，即F：M值。
5、有毒物质 主要指重金属及其化合物、酚、氰等物质。 微生物对有毒物质的承受力有一定的浓度范围。最好通过 实验确定。
第二节 活性污泥法
一、基本原理
1、什么是活性污泥？
由具有活性的微生物、微生物自身氧化的残留物、吸附在活 性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物组成、有一定活力 的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
第五章
水的好氧生物处理
• 水的生物处理技术是对自然界已存在的微生物代谢水中有 机物的生理机能进行人工强化，创造有利于微生物生长繁 殖的良好环境，使水中有机污染物得以降解去除的水处理 技术。
• 生物处理的目的是利用微生物的作用来去除污水中的有机 物和植物性营养物，以及通过生物絮凝去除胶体颗粒。广 泛应用于城市污水（90﹪以上）和各种工业有机废水处理。
教学重点
1、好氧生物处理的基本原理及影响好氧生物处理的因素； 2、活性污泥的性能指标、活性污泥的增长规律和曝气方法； 3、生物膜法的作用机理； 4、生物膜法的工艺流程和运行管理。
第一节 好氧生物处理的基 本原理
一、基本概念
1、微 生 物 的 新 陈 代 谢
新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通 过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和 交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得 能量。 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为 复杂的细胞成分。
SVI= 1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL） SV(mL/L) = 1升混合液中悬浮固体干重（g） MLSS(g/L)
例 题
测得曝气池出口处混合液中活性污泥浓度为 2500mg/L，1L混合液经30min沉淀后的污泥体积为 300ml，则该曝气池混合液的污泥沉降比和污泥指 数是多少？
③污泥龄（ θC ） 也称为微生物细胞平均停留时间（MCRT）或污泥滞留 时间（SRT），即每日新增长的活性污泥在曝气池的平均停 留时间，也就是曝气池内的活性污泥全部更新一次所用的 时间，在工程上，就是指曝气池内活性污泥的总量与每日 排出的污泥量的比值。单位为d。 污泥龄θC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以后进行稳定氧化的时间长短 。普通活性污泥法的泥龄一般采用5－15d。
液相（H2O）
4）物质转化过程：有机物降解→活性污泥增长
6、活性污泥法的净化过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物 的降解（去除）过程可分为：
吸附阶段 稳定阶段 混凝阶段
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。
主要是转移到活性 污泥上的有机物为 微生物所利用。
复杂物质分解为简单物质
分解代谢 (异化作用) 新陈代谢
释放能量 能量代谢 吸收能量 物质代谢
合成代谢 (同化作用)
简单物质合成为复杂物质
2、微生物的生长规律
微生物的生长规律一般是以生长曲线来反映。 按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期 停滞期（调整期） 对数期（生长旺盛期） 静止期（平衡期） 衰老期（衰亡期）
从常用污水处理流程看曝气系统
进厂污水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 剩余污泥 A2/O 反应池 鼓风机房 UV 消毒 排放
污泥脱水车间
泥饼外运
（二）曝气的作用与曝气方式
曝气作用 1.好氧微生物的需氧代谢 2.兼性微生物酶的好氧合成 3.混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器） 曝气方式： 1.鼓风曝气系统 2.机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器
在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：
dC/dt=Kla(Cs－C)
式中：dc/dt——单位体积清水中氧的转移速率 （氧进入水的速率）； Cs —清水中氧的饱和溶解度； C ——清水中氧的实际溶解度。 KLa ——液相总传质系数 上式中的（Cs－C）称为氧的不足量，或称为溶解氧 的饱和差，饱和差是氧不断溶解至水中的推动力，饱和差 越大，氧的转移速率越大。
二、
好氧生物处理的基本反应
1、氧化与合成反应
y y z Cx H yOz＋ x＋ － O2 xCO2＋ H 2O＋H 2 4 2 和化学方程式： n y z nCx H yOz＋nNH 3＋n x＋ － －5 O2 C5 H 7O2 N n ＋n x－5CO2＋ y－4H 2O－H 2 4 2