第四章 第一节-活性污泥法

曝气池混合液配水进入二沉池
活性污泥法主要构筑物
二次沉淀池
活性污泥法主要构筑物
二次沉淀池
活性污泥法主要构筑物
二次沉淀池出水堰
活性污泥法主要构筑物
鼓风机房
活性污泥法主要构筑物
污泥回流泵房
二、活性污泥的形态与微生物 1.活性污泥的形态
颜色 黄色或褐色
味道
状态 含水率 固体物质 相对密度 粒径
土腥味
氧化产物
活性污泥的沉淀分离
构筑物：二沉池 作用：实现泥水分离，使出水澄清，并使剩余污泥进入污泥 处理系统。
初沉池和二沉池的比较
处理对象不同： 初沉池：悬浮物和部分有机物； 二沉池：曝气池混合液，浓度高、有絮凝性、质轻，沉速较慢 沉淀原理不同 初沉池主要为自由沉淀； 二沉池主要为成层沉淀和压缩沉淀 设计参数不同 表面负荷、设计沉速、沉淀时间、堰上负荷
在废水生物处理中，微生物 是一个混合群体，它们也有一定 的生长规律。有机物多时,以有 机物为食料的细菌占优势,数量 最多；当细菌很多时，出现以细 菌为食料的原生动物;而后出现 以细菌及原生动物为食料的后生 动物，如右图所示。 在污水生物处理过程中，如果条件适宜，活性污泥的增长 过程与纯种单细胞微生物的增殖过程大体相仿。但由于活性污 泥是多种微生物的混合群体, 其生长受废水性质、浓度、水温、 pH、溶解氧等多种环境因素的影响，因此，在处理构筑物中通 常仅出现生长曲线中的某一两个阶段。处于不同阶段时的污泥， 其特性又有很大的区别。
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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
3.活性污泥微生物及其在活性污泥反应中的作用 1）微生物组成：
细菌（90％－95％，甚至100％）、真菌、原生动物、后生动物
2）活性污泥微生物及其作用
活性污泥中的有机物、细菌、真菌、原生动物与后生动物 组成了小型的相对稳定的生态系统和食物链。 活性污泥中的细菌以异养型原核细菌为主，107～108个/mL 活性污泥 。
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
矾花絮绒颗粒状 99%以上 1%以下 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
比表面积
2.活性污泥的组成： 活性污泥由四部分组成：
（1） Ma——活性污泥微生物； （2） Me——活性污泥代谢产物； （3） Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物； （4） Mii——活性污泥吸附的无机物。
菌胶团细菌－－构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的 吸附、氧化分解有机物能力。也可防止被微型动物所吞噬， 并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。 丝状菌－－ 形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的 净化效率，但是大量会引起污泥膨胀。 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
第五章 污水的生物处理
河北农业大学 资源与环境科学学院
本章重难点 重点：活性污泥法基本概念与流程，活性 污泥法降解有机物的规律、作用机理；生 物膜法的特点、工艺优越性及基本参数； 难点：活性污泥法的净化机理、活性污泥 和生物膜法两种处理技术的比较分析。
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本章内容
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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生物处理法的分类（是否需要氧气）
好氧生物处理 厌氧生物处理
•主要依赖好氧菌 和兼性菌的生化作 用完成处理过程的 工艺。 •适用于城市污水、 生活污水、中等以 下浓度的有机工业 废水
•主要依赖厌氧菌 和兼性菌的生化 作用来完成处理过 程的工艺。 •适用于：高浓度 的有机生产污水、 污泥等
在废水生物处理中，通过控制底物量(F)与微生物量(M)的 比值F/M，使微生物处于不同的生长状况，从而控制微生 物的活性和处理效果。 在微生物的对数期，微生物具有繁殖快、活性大、对底物降 解速度快的特点。在废水处理过程中，若控制微生物处于对 数增长期，虽然反应速度快，但污泥絮凝性和沉降性较差， 出水中有机物浓度高。显然，想要取得稳定的出水和较高的 处理效果是很难的。 通常控制F/M在较低范围内，利用平衡期和内源呼吸期的 微生物处理废水，能够获得理想的出水水质，并且污泥沉降 性能好。 考研常出问题：活性污泥法应该将微生物控制在哪一个时期？
3.减速增殖期
F/M减小（F/M小于2.2 ），有机 物量成为增殖的限制因素，微生物增 殖速率和有机物降解速率下降，氧的 利用速率下降。 污泥沉降性好，出水效果较好。
4.内源呼吸期
F/M最小（F/M小于0.1 ），(内 源呼吸期)微生物活动能力低，絮凝 体沉降性好，此时污泥量出现下降， 出水水质很好。
2）对数期

3）平衡期（静止期）

4）衰老期（内源呼吸期）

4.活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长
微生物的增殖规律一般是以增殖曲线来反映。 活性污泥微生物的增殖曲线
1.在温度适宜，溶解氧充足、营养物 质一次充分投加，微生物种群随时间以 量表示增殖和衰减动态。
2.在这样的环境下，不存在抑制物质 的条件下，活性污泥微生物的增殖速率 主要取决于有机物(F)与微生物量(M)的 比值，它也是有机物降解速率、氧利用 速率和活性污泥的凝聚、吸附性能的重 要影响因素
水 80％ 微生物 组成 有机物 90％ C 53.1%,O 28.3%, N 12.4%,H 6.2% P 50%,S 15%,Na 11%,Ca 9%,Mg 8%,K 6%,Fe 1%等
干物质 20％
无机质 10％
细胞分子式：C5H7O2N(有机部分)
细胞分子式：C60H87O23N12P(考虑磷) 一般估算营养比例： BOD∶N∶P ＝100 ∶5 ∶1
活性污泥增长曲线的四个阶段 1. 适应期:
在未充分适应基质条件时，开 始会经历一个适应、迟缓期或调整 期。长短取决于污水的主要成分和 微生物对它的适应。
2. 对数增殖期:
F/M较大（F/M大于2.2），营养 充分，氧利用最大，微生物增殖速 率和有机物降解速率最大。 污泥活动力强，污泥松散，不易 沉降。
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第一节 活性污泥法
活性污泥法的重要地位
1. 应用的普遍性：
95%以上的城市污水 35%以上工业废水
2. 高效性： SS，COD，BOD 90%以上 3. 灵活性： 大，中，小水厂
高，中，低负荷
4. 连续运行，可自动化 5. 工艺(运行方式)多样化，功能 多样性，可脱氮，除磷
活性污泥法历史及发展趋势
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生物处理理论与技术（导入）
微生物：分解者，具有降解有机物并将其转化
为无机物的巨大功能。
生物处理法：利用微生物的降解作用，并采取
一定的人工强化措施，创造有利于微生物生长、 繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生 物降解有机物效率的一种污水处理方法。 通过微生物的新陈代谢作用,将污水中有机物 的一部分转化为微生物的细胞物质,另一部分转化 为比较稳定物质，实现对污水的净化。
1. 污水中有足够的可溶解性易降解有机物
2. 混合液中含有足够的溶解氧
3. 活性污泥在曝气池中呈悬浮状态
4. 活性污泥连续回流
5. 及时排除剩余污泥
6. 没有对微生物有毒害作用的物质进入
活性污泥法主要构筑物
曝气池
活性污泥法主要构筑物
曝气池出水堰
活性污泥法主要构筑物
空气扩散装置
活性污泥法主要构筑物
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
什么是活性污泥？ 由细菌、菌胶团、真菌、原生动物、后生动物等微生 物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定 活力的、具有吸附、氧化分解有机物、并易于沉淀与水 分离，使污水得到净化的絮绒状污泥。
一组活性污泥图片
构成活性污泥法的三个要素
一是具有吸附和氧化分解作用的微生物，也 就是活性污泥；
一
基本概念与流程
水体自净→启示→人工强化
活性污泥法来源：
目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有机性工 业废水处理中最常用的工艺。
活性污泥：
污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主 体的褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，可氧化分解污水 中的有机物，并易于沉淀分离，使处理水澄清，这种污泥絮体就 是活性污泥。
微 生 物 生 长 曲 线
培养时间
总菌数
死细 菌数
活细 菌数 衰老期
适应期 对数期 平衡期
培养时间
1）适应期（停滞期）

微生物培养的初期阶段，微生物刚刚接入新鲜培养液时，对新的环境有 一个适应过程，所以在此时期微生物的数量基本不增加，生长速度接近 于零。 经过适应期的调整，微生物适应了新环境，在营养丰富的条件下，微生 物的生长繁殖不受底物限制，微生物的生长速度达到最大，细菌数量以 几何级数的速度增加。 微生物经过对数期大量繁殖后，使培养液中的底物逐渐被消耗，再加上 代谢产物的增加积累，从而造成不利于微生物生长繁殖的食物条件和环 境条件，增长速率下降死亡速率上升，微生物数量趋于稳定。 培养液中的底物几乎被消耗殆尽，营养物明显不足，微生物只能利用细 菌体内的物质或者以死细菌作为养料，进行内源呼吸。微生物数量急剧 减少。
四、活性污泥主要 影响因素与控制指标
1
活性污泥净化反应影响因素
微生物的营养 微生物要求的营养物质必须 包括组成细胞的各种原料和产生 能量的物质，主要有：水、碳素 营养源、氮素营养源、无机盐及 生长因素。
影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素
温 pH
度
溶 解 氧
有 毒 物 质
微生物的组成
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
原生动物----在活性污泥中大约为103个/ml
草履虫 钟虫 盖纤虫
小口钟虫
变形虫
肾形虫
0.1mm
后生动物
线虫
轮虫
4.活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长
微生物的生长规律（复习）
微 生 物 生 长 速 率 微 生 物 量 的 对 数
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生物处理法的分类（微生物存在状态）
活性污泥法 生物膜法
城市生活污水处理采用 的主要技术，主要依靠 悬浮存在于水中的具有 活性的生物絮体，有多 种运行方式。
目前该项技术发展活 跃，主要依靠附着于 载体上的活性生物膜， 填料种类繁多，反应 器形式灵活。
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三、 活性污泥净化污水反应过程
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：
初期吸附去除阶段
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。初 期接触的20～30min内，就可以 去除70%以上的BOD。
微生物代谢阶段
转移到活性污泥上的有机物 被微生物氧化分解所利用。
1914年：英国曼彻斯特建成实验厂 1916年：美国正式建立了第一座污 水处理厂 1921年：上海北区污水处理厂 1. 2. 3. 超大型化(集中化) 、 微型化 高效快速(高负荷，节省体积) 节能，减少运行费用
4.
5. 6.
深度净化功能，多功能化(N，P)
自动化控制管理 提高氧利用率
7.
减少占地面积