第五章 活性污泥法(1)

（四）BOD—污泥负荷与BOD—容积负荷 （2）BOD—容积负荷率（Nv） 指单位曝气池容积，在单位时间内能够接受，并 将其降解到预定程度的有机污染物量（BOD），kg （BOD）/m3· d。
QS a Nv V
则
Nv N s X
污泥容积系数（SVI）与污泥负荷的相关关系
污泥负荷过低时，可因 两种情况引起SVI升高：其 一是营养物不足时，比表面 积大的丝状菌生长快、占主 要优势，造成SVI升高；其 二是形成菌胶团的细胞外多 糖基质被细菌作为营养消耗， 絮粒小，SVI升高。 污泥负荷过高时，微生 物营养非常丰富，游离菌生 长有利，菌胶团细菌趋于解 絮成单体游离菌，以增加比 表面，也会使SVI升高。 避免BOD污泥负荷介于 0.5-1.5kg/(kgMLSS∙d)
营养物比例的某些研究结果 研究者 BOD:N:P Sawyer 100:4.3:1 Simpson 90:5.3:1 Mckinney 80:5.0:1 Eekenfelder 100:5.0:1
（2）溶解氧
活性污泥法是好氧生物处理技术。但对溶解氧的要求并不严格， 只要细菌能获得所需的溶解氧进行代谢，其代谢速率基本不受溶解 氧浓度的影响。如果溶解氧浓度过低，就会影响代谢活动，使净化 能力下降，还易于形成丝状菌占优，产生污泥膨胀现象。一般曝气 池内的溶解氧应保持在2mg/L以上。
（四）BOD—污泥负荷与BOD—容积负荷 （1） BOD—污泥负荷（Ns）
指单位时间内，单位重量的活性污泥所能够接受，并将其降解到 预定程度的有机污染物量，kg（BOD）/kg（MLSS）· d。 污泥负荷也可称为食物与微生物比值，即F/M，工程上用BOD污泥负荷（Ns）。Ns过高会引起污泥膨胀，一般Ns取值在0.3d-1～ 0.6d-1之间。
（2）污泥容积系数（SVI）
SVI又称污泥指数，指曝气池混合液经30min静 置沉降后污泥的体积与干重之比。
SV
SVI＝ MLSS(g/mL)
(mL/g)
习惯上只称数字 不带单位
它反映活性污泥的凝聚性和沉降性，一般SVI控 制在70～100之间为好。 SVI 过低，沉降性能虽好， 污泥活性差；SVI 过高，表明污泥已发生膨胀。
吸附阶段
生活污水处理中活性污 泥在10-30分钟内可因吸附作 用除去85％-90％的BOD; 废 污水与活性污泥混和曝气后BOD5值的变化情况 水中的金属离子，有大约30 ％-90％能被活性污泥通过吸 附除去。
（2）微生物代谢：微生物对有机物的氧化分解或代谢过程 1〉氧化分解
C x H y O z (x y z y )O 2 酶 xCO 2 H 2 O H 4 2 2
1. 活性污泥法的基本概念与流程
活性污泥法是利用某些微生物在wenku.baidu.com长繁殖过程中形 成表面积较大的菌胶团，大量絮凝和吸附废水中的污染 物，并将这些物质摄入细胞体内，在有氧条件下，将这 些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质氧化为二 氧化碳、水等物质。这种具有活性的微生物菌胶团或絮 状污泥颗粒的微生物群体即称为活性污泥。以活性污泥 为主体的污水生物处理技术就叫活性污泥法。
（二）沉降性指标
（1）污泥沉降比（SV）
SV是指一定量的混合液静置30min 以后，沉降的污泥体积与原混合液体积 之比，以百分数表示。正常的污泥在静 置30分钟后，可接近最大密度，所以SV 反映了曝气池正常运行的污泥量。 控制剩余污泥的排放量 及时反映污泥膨胀等异常现象
SV易测且便于说明问题，是评价活 性污泥特征的重要指标。一般城市污水 的SV值在15%～30%左右。 SV应用1000mL或100mL量筒测定。
第5章 活性污泥法
5-1 活性污泥法的基本概念 5-6 活性污泥法系统设计和 运行中的问题探讨 5-7 活性污泥法的设计计算★ 5-8 曝气系统与空气扩散装置
5-2 活性污泥净化反应影响因素
5-3 活性污泥反应动力学基础 5-4 气体传递原理和曝气池
5-5 活性污泥法类型
污水的生化处理法
按氧的利用方式不同：
物）
（2）活性污泥微生物及其作用
活性污泥的微生物有细菌、霉菌、真菌、原生动物和后 生动物等组成。细菌是活性污泥中最重要的成员，除一般的 球菌、杆菌、螺旋菌外，还有许多比较高级的丝状细菌。 活性污泥中的细菌以异养型的原核微生物——细菌为主。 正常成熟的活性污泥上的细菌数量大致介于107~108个/mL 在活性污泥处理系统中，有大量的原生动物和微型动物， 它们以游离的细菌和有机微粒作为食物，因此可以起到提高 出水水质的作用。原生动物和微型动物还可作为指示生物来 推测废水处理的效果和系统运行是否正常。如果活性污泥系 统运转不正常，出水水质差，则原生动物以游泳型的纤毛类 为主，如草履虫（Paramecium）。如果运转正常，出水良好， 原生动物则以固着的纤毛类为主，例如钟虫、累枝虫 （Epistylis）等，并有后生动物出现，如轮虫、甲壳虫和线虫。
5-2 活性污泥净化反应影响因素
1．活性污泥净化反应影响因素
2、 活性污泥法的工作参数
5-2 活性污泥净化反应影响因素
1．活性污泥净化反应影响因素 （1）营养物质
活性污泥微生物的近似化学式为C5H7O2N，考虑磷 的细胞分子式：C60H87O23N12P, 原生动物的近似化学式为 C7H14O3N。可按菌体的主要成分比例供给营养。
QS a F Ns M XV
F——
区别
Q(Sa -S e ) QS r N rs XV XV
指BOD 、COD（有机物或营养物）Sa——进水BOD，mg/L M—— 污泥，一般以MLVSS表示 Se——出水BOD，mg/L Q——污水流量，m3/d X ——MLSS，mg/L V——曝气池容积，m3 Sr——去除BOD，mg/L Ns——BOD-污泥负荷 Nrs——BOD-污泥去除负荷
按微生物在水中的集聚状态 不同： 悬浮生长系统 固定膜系统
好氧生物处理 厌氧生物处理
5-1 活性污泥法的基本概念
1.活性污泥法的基本概念与流程 2. 活性污泥的形态与活性污泥微生物 3. 活性污泥净化反应过程
5-1 活性污泥法的基本概念
当前应用最广泛的技术之一
已有90多年的历史
（2）微生物代谢：微生物对有机物的氧化分解或代谢过程
内源呼吸
微生物对有机物的分解代谢与合成代谢及其产物的模式图
可降解 有机物
氧化 1/3 2/3 合成
无机物＋能量 80％
新细胞物质 20％ 内源代谢 残留物质 无机物＋能量
微生物三项代谢活动之间的数量关系（麦金尼提出）
（3）凝聚沉淀 二沉池内的泥水分离
MLSS = Ma + Me + Mi + Mii
Ma: 活性污泥中具有活性的细胞部分
Me：微生物代谢残留物，这部分物质无活性难于生物降解。
Mi：难于降解的有机物 Mii:附着在活性污泥上的无机物
有机物
无机物
（2）混合液挥发性悬浮固体（MLVSS，Mixed Liquor Volatile Suspended Solids ） 为1L混合液中所含挥发性悬浮固体（指能被完全燃烧的物质）的重量， 单位用g/L表示，为MLSS 中的有机物部分。一般城市污水的MLVSS与 MLSS之比在0.75～0.85左右。
10 6 SVI
V—— 曝气池容积m3 Q ——废水流量 m3/d Xr——排放污泥浓度kg/ m3
X ——曝气池的MLSS浓度 kg/m3 Qw ——污泥排出量 m3/d Xe ——净化水的污泥浓度kg/ m3
（Xr）max——最大排放污泥浓度mg/ L
污泥龄值高，意味着F/M低、池容积大，效率低。但由于必须考虑细 菌世代时间、排放污泥量和出水质量，θc也不能过小。一般θc为3-10天， 为较好的除去可溶性有机物应采用较小的θc ，为使污泥有较好的沉降性应 采用中等大小的θc ，为减少污泥排放量应采用较长的θc 。
草履虫 パラメシウム（ゾウリムシ）
污泥性状不好时出现的一种原生动物
ボルティケラ 钟虫 污泥状态良好时常见到的一种原生动物
原生动物 称之为活性污泥系统中的 指示性生物。
活性污泥法水处理过程微生物的增殖与变迁
（3）活性污泥生长曲线
活性污泥是高度富集的有机体，只有将其分离处理才能达到净化目的。 活性污泥生长曲线与纯细菌生长曲线相似。比值F/M是重要参数。
（三）污泥龄（sludge age）
水力停留时间（HRT）
曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的（剩余）污泥量之比。 又称微生物/或细胞/或生物固体平均停留时间（SRT） ，单位: d θc = V· X (Q-Qw)Xe + Qw · r X ≈ V· X Qw · r X
( X r ) max
适应期 是微生物的细胞内各 种酶系统对环境的适应过程。
量 对数增长期
减速增殖期 内源呼吸期
对数增殖期 微生物不受基质限 S(BOD) 制，细菌趋于以最大表面积的游离 （污泥） 单体的形式存在于高浓度有机物废 c d 氧的利用速度 水中，污泥沉降性不好，不易分离， 导致出水水质不好。常见于高有机 b 负荷处理。 F a 2.2 X0 M 时间 减速增殖期（稳定期） 污泥 0 活性污泥增长曲线及其和有机污染物（BOD） 凝聚沉降性能好。 降解、氧利用速度的关系（有机污染物一次投加） F 0.1 2.2 M
（5）有毒物质
2．活性污泥的运行参数
(一)生物量指标
评价活性污泥的工作状态，除了根据其中微生物种类、数量来判断外， 还主要根据以下参数来分析控制活性污泥的处理过程。 （1）混合液悬浮固体（MLSS，Mixed Liquor Suspended Solids）
MLSS为1L曝气池混合液中所含悬浮固体的干重，单位为g/L或mg/L， 一般活性污泥的MLSS控制在2g/L～4g/L。
活性污泥法的基本流程
经预处理后的 污水
曝气池 二沉池 清水
空气
回流污泥 剩余污泥
活性污泥法的基本流程系统
活性污泥反应器——曝气池
核心
二次沉淀池
污泥回流系统
固液分离
补充微生物，接种 充氧、搅拌
曝气与空气扩散系统
2. 活性污泥的形态与活性污泥微生物
（1）活性污泥的性状特征
正常工作的活性污泥一般呈黄褐色絮状颗粒。 有机物占75%-85%，主要为微生物， 无机物占15-25% 供氧不足或出现厌氧状态时呈黑色，供氧过多营养不足时呈 灰白色。
（3）pH值
适宜pH值为6.5-8.5之间。当pH降到4.5以下，原生动物消失， 真菌优势，易产生污泥膨胀。pH超过8.5以后微生物代谢速率下降。 微生物代谢活动可调节改变环境的pH值。对于pH值过大或过 小的废水应作适当的预处理。
（4）水温
好氧处理的适宜温度为15 ℃-35℃。温度过高和过低时都可对 污泥活性产生不利影响、BOD去除率降低。另外应避免温度的突 然大幅度变化。一般应控制在±2 ℃以内。
粒径： 较大比表面积： 含水率较高： 比重： 固体物质： 0.02-0.2mm 20-100cm2/mL ＞99% 1.002-1.006(一般随含水率变化) ＜1%
活性污泥的物质组成
具有代谢功能活性的微生物群体（Ma） 微生物内源代谢和自身氧化的残留物Me（也属于难降解有机 由原污水挟入的难降解有机物Mi 由污水挟入的无机物Mii
（3）活性污泥生长曲线
内源呼吸阶段，微生物开 始代谢菌胶团多糖体或自身 原生质，处于饥饿状态，污 泥较松散。
量 对数增长期 S(BOD) （污泥） c b d 氧的利用速度
减速增殖期 内源呼吸期
F 0.1 M
活性污泥法废水处理， 主要运行于减速增殖期。为 了保证高稳定的出水，可适 当进行内源呼吸阶段运行。
2〉合成代谢（合成新细胞）
nC x H y O z nNH 3 n ( x y z 5)O 2 酶 4 2 (C 5 H 7 NO 2 ) n n n ( x 5)CO 2 ( y 4)H 2 O H 微生物细胞组织的化学 式 2
3〉内源代谢
(C 5 H 7 NO 2 ) n 5nO 2 酶 5nCO 2 2nH 2 O nNH 3 H
a X0 0
时间
活性污泥增长曲线及其和有机污染物（BOD） 降解、氧利用速度的关系（有机污染物一次投加）
3. 活性污泥净化反应过程
（1）初期吸附
活性污泥有很大的比表 面积，可以较高的速度吸附 悬浮或胶体状污染物。一般 在5-10min内，污水中的有机 物可被大量去除。物理吸附 与生物吸附的交织作用。