第四章 活性污泥法
活性污泥法
2 活性污泥法有效运行的基本条件
① 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； ② 混合液含有足够的溶解氧； ③活性污泥连续回流，使混合液保持一定浓度的活 性污泥，及时排除剩余污泥； ④ 活性污泥在池内呈悬浮状态； ⑤ 无有毒有害的物质流入。
3 活性污泥的基本性质
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（1.0021.006）； 粒径：0.020.2 mm； 比表面积：20100cm2/ml； 含水率：99.299.8%。
活性污泥微生物增长曲线
内源呼吸期
量
污泥浓度 氧利用率
BOD浓度
对数增长期 减速增长期
时间
四个生长阶段特点
(1)迟缓期：表示细菌适应新环境需要的时间， (2)对数增长期：由于营养物浓度超过细菌的需 要量，生长不受限制，生物量以对数速度增加， (3)减速增长期：由于营养物浓度随细菌的消 耗逐渐下降，细菌繁殖世代时间增长，毒性代 谢产物逐渐增高，当营养物浓度达到生长限度 时，细菌即进入减速生长期。 (4)内源呼吸期：串长阶段到内源呼吸期时， 营养物耗尽，迫使细菌代谢自身的原生质，生 物量逐渐减少。
活性污泥净化反应过程
活性污泥去除水中有机物，主要经历三 个阶段： 吸附阶段 氧化阶段 絮凝体形成与凝聚沉淀阶段
吸附阶段：
污水与活性污泥接触后的很短时间内水中有 机物(BOD)迅速降低，这主要是吸附作用引 起的。 由于絮状的活性污泥表面积很大(约200010000m2/m3混合液)，表面具有多糖类粘液 层，污水中悬浮的和胶体的物质被絮凝和吸 附迅速去除。活性污泥的初期吸附性能取决 于污泥的活性。
4 活性污泥中的微生物
第四章活性污泥法全解课件
机械曝气：①曝气装置的转动，把大量混合因为以液幕、 液滴抛向空中，增大接触面，液面呈剧烈的搅 动状，将空气卷入；②曝气器转动产生提升作 用，使混合液连续地上、下循环流动，气、液 界面不断更新，将空气中的氧转移到液体内； ③曝气器转动，在其后侧形成负压区，吸入部 分空气。
dM / dt — 单位时间内通过界面扩散的物质数量； A — 界面面积。
曝气过程中的双膜理论基本论点： (1)膜两侧两相均处于紊流状态，紊流程度越高层流膜越薄。 (2)气液相主体的浓度是均匀的，所有的传质阻力只存在两层流
膜中。 (3)界面上不存在传质阻力。 (4)传质阻力主要存在于液膜上。
设液相主体体积为V(m3)，上式同除以V得：
微孔曝气设备
微孔曝气设备安装
2、机械曝气设备
（1）竖轴式曝气器
①泵型叶轮曝气机 a、叶轮外缘最佳线速度应在4.5~5.0 m/s的 范围内；b、叶轮在水中浸没深度应不大于40 mm，过深影响 曝气量，过浅易于引起脱水，运行不稳定；c、叶轮不能反转。
② K型叶轮曝气机 最佳运行线速度在4.0 m/s左右，浸没深度为 0~10 mm，叶轮直径与曝气池直径或正方形边长之比大致为1： 6~1：10.
推流式曝气池
平面布置 推流式曝气池的长宽比一般为5～10； 进水方式不限；出水用溢流堰。 横断面布置 推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为1～2。 根据横断面上的水流情况，可分为 平流推移式 旋流推移式 完全混合曝气池
池形：圆形、方形、矩形
（三）气体传递原理
在曝气过程中，空气中的氧从气相传递到液相，是个传质过 程，由于物质传递是借助于扩散作用从一相到另一相的，故传质 过程实质上是个扩散过程，主要是由于界面两侧物质存在着浓度 差值而产生。
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
第4章活性污泥法 共185页
混合液悬浮固体：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 式中：Ma——有活性的微生物；
Me——微生物自身氧化残留物，即内源代谢残留的微生物
有机体;
Mi——有机污染物，吸附在污泥上未被降解； Mii——无机悬浮固体，吸附在污泥上。
有活性的微生物存在形态——菌胶团： 由细菌分泌的多糖类物质将细菌等包覆成的粘性团块。
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污泥体积指数：SVI(污泥指数、污泥容积指数
曝气池出口处出混合液，经30分钟静沉后，每g干泥所形成的 湿污泥的体积，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） SV(mL/L)
SVI=
=
1升混合液中悬浮固体干重（g）
MLSS(g/L)
反映污泥的凝聚、沉降性能。 SVI应在100～150（有说70～100）。 影响SVI的最重要的因素是微生物群体所在的增殖期。 太高，沉降性能差，可能膨胀； 太低，可能处在内源呼吸期，泥粒细小而紧密，易沉降，活 性差，无机物多。 实际运行中，一般用SV了解SVI，因为曝气池MLSS变化不大。
• 深井曝气法中，活性污泥经受压力变化较大，实践表明这时 微生物的活性和代谢能力并无异常变化，但合成和能量分配有 一定的变化。
活性污泥中细菌含量一般在107～108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物 中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等 枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良 好。
2、干固体和水分
含水98％~99％ 干固体1％~2%
MLSS
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3、 活性污泥的组成：
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序批式活性污泥法（SBR法）
第四章活性污泥法
（三）活性污泥法对进水水质的要求
（c）溶微生物可生存（耐受）， 故以此为标准进行稀释处理可解决问题。
盐浓度高，丝状菌成块状，沉降性显著改善； 钙离子浓度高，与代谢产物CO2生成CaCO3，增
• ⑤水量、水质变化；
• 有机负荷高，使出水残留量增加；引起AS系统污泥膨 胀；
• 水量过大，二沉池表面负荷增大，沉降分离效果 差；
• 水量波动大，影响二沉池污泥分离。
解决方法： 设置均化调节池。
（三）活性污泥法对进水水质的要求
• ⑥其它：
（a）悬浮物质：
✓ 过高使剩余活性污泥量增大，Biofilm异常增殖，且 MLVSS/MLSS降低；
（三）活性污泥法对进水水质的要求
③水温
• 过高：40C，蛋白变质，微生物失去活性；
• 过低：降低微生物的活性；设计时使处理装置充分适 应低温处理的要求。
④进水浓度：
对于高浓度、危害微生物活性的有机物；采用先稀 释、驯化，或多点进水；
Biofilm法采用处理水循环，以稀释原水。
（三）活性污泥法对进水水质的要求
3、初级沉淀池的运行管理
(3)正常管理 ①水面监视
监视水面可以很容易地发现异常污水的流入；
②设备的维护
检查除渣设备、刮泥机、污泥计量装置、污泥泵、 自控装置等是否正常；
③刮泥机
应根据构造、控制方法、污泥发生量等决定运行方法； ④排泥
排泥量（m³/d)=进水量（m³/d)/10000·(进水SS-出水SS） mg/L
③操作人员应经常检查初次沉淀池浮渣斗和排渣管道的排渣 情况，并及时清除浮渣。清捞出的浮渣应妥善处理；
④刮泥机待修或长期停机时，应将池内污泥放空；
第四章 活性污泥法
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6.吸附再生法（又称接触稳定法，P112)
进水
进水 吸附池 再生池
二沉池 剩余 污泥
回流污泥
再生段 吸附段
二沉池
剩余 污泥
回流污泥
分建式
合建式
图12-13 吸附再生法活性污泥法系统
吸附池：快速去除有机物,容积较小； 再生池：使回流污泥恢复活性。 处理效果低，适用于含有机悬浮物和胶体较多的污水。
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第三节 气体传递原理和曝气设备
一、气体传质原理(P128)
1.菲克定律：
dc
vd
D
d
vd―物质的扩散速率,以单位时间通过单位截面积的物 质数量表示，kmoL/m2.s；
D―扩散系数,与扩散物质和介质的特性及温度有关;
dc
d
－浓度梯度;
表明物质在静止或层流状态下分子扩散的规律。
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0.21―氧在空气中所占体积百分数； 1.331―20℃时氧气的密度，kg/m3；
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9.纯氧曝气法（P115):
图12-18 纯氧曝气池结构简图
纯氧代替空气，曝气时间短，MLSS较高；设备需密 封，结构要求高。
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11.吸附-生物降解工艺（AB法,P116）
进水 格栅
沉砂池 吸附池
A级 沉淀池
B级 曝气池 沉淀池 出水
回流 污泥
剩余 污泥
图12-20AB法工艺流程图
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旋转推流式示意图 9
2.完全混合曝气池（P108)
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池内各点 的底物浓 度、微生 物浓度、 需氧速率 一致，耐 冲击负荷。
水处理技术 活性污泥法
第四章活性污泥法一、重点与难点本章是全部教学的另一个重点，是水处理技术的核心部分，特别是好氧活性污泥工艺的相关知识与操作。
重点：基本工艺流程、活性污泥法的机理与各控制参数、曝气的运行管理与维护。
难点：曝气的运行管理与维护、各类控制参数的测量。
二、基本内容与要求1 活性污泥法概述（A）（1）掌握活性污泥法基本工艺流程（2）掌握活性污泥主要生物种类（3）掌握活性污泥法对进水的要求2 初次沉淀池（A）掌握池形、个数、构造、刮泥机、排泥设备，维护和管理的一般要求3 曝气池该部分内容是教学的重点，授课时应以经验讲授为主。
对理论部分视学员情况，不要过多讲授，应对非掌握内容进行大量删减。
（1）活性污泥法的净化机理（C）掌握活性污泥对有机物的吸附、被吸附有机物的氧化和同化、活性污泥絮体的沉淀分离、生物硝化、生物脱氮、生物除磷。
（157-167页的理论部分只做重点介绍）（2）活性污泥法主要设计和运行参数（A）掌握生物固体停留时间SHR、有机物负荷Ns和Vs、水力停留时间HRT、活性污泥微生物浓度MLSS（混合液悬浮固体浓度）、剩余活性污泥量、混合液溶解氧浓度DO、污泥沉降比SV、污泥容积指数SVI。
相关参数的测量方法和意义，参数的一般控制范围。
（3）熟悉活性污泥法的分类设计运行参数（B）熟悉各类曝气池的特点。
（4）鼓风曝气池（A）掌握池形、构造、曝气器、供风量与供风压力、供风管、回流设备、附属设备、沉淀装置（5）垂直轴机械曝气沉淀池（B）熟悉容积与形状、构造、曝气器、污泥回流设备、附属设备（6）水平轴式机械曝气池（B）熟悉池形、构造、曝气器、回流设备、附属设备、沉淀装置（7）完全混合曝气池（A）掌握容积、形状、池数、构造、停留时间、曝气器、附属设备（8）曝气池维护管理（A）掌握曝气池维护管理一般要求、运行管理、安全管理、维护保养、技术指标、鼓风曝气池日常运行管理掌握曝气池的水质管理：水质管理的监测项目、水质管理控制指标、水质异常时的管理；掌握垂直轴机械曝气池的运行管理：管理要点、正常时的管理、垂直曝气机的管理；掌握水平轴式机械曝气池日常运行管理；掌握完全混合曝气沉淀池的运行管理：曝气池的调节、正常管理、运转开始时应注意事项4 鼓风机房（C）。
第四章___活性污泥法全解
将上式取倒数的得：
上式中V /Q为水力停留时间，用t表示，则上式变为：
气体传递原理和曝气设备
（一）曝气方式及原理
曝气类型：鼓风曝气、机械曝气（表面曝气、潜水曝气、 卧轴式曝气）、鼓风机械曝气 鼓风曝气：将鼓风机提供的压缩空气，通过管道系统送入 曝气池中空气扩散装置上，并以气泡形式扩散 到混合液中。（例如：微气泡扩散器） 鼓风机械曝气：采用鼓风装置将空气送入水下，用机械搅 拌的方法使空气和污水充分混合，本方法 适用于有机物浓度较高的污水。
（2）推导曝气池内微生物浓度与污泥泥龄的关系： 在稳态条件下，根据曝气池底物的物料平衡，有：
整理得：
将式③代入式②可得：
从上式解出X并整理得：
V /Q=t，上式中Q /V可替换成1/t 从上式可以看出，曝气池中的活性污泥浓度与进出 水水质、污泥泥龄和曝气时间等都相关。
（3）推导回流比R与污泥泥龄θc的关系： 对曝气池内生物量进行物料衡算⑥⑤：
（1）推导出水水质与污泥泥龄的关系 在稳态条件下，由系统活性污泥的物料守恒，有：
X0 — 进水中微生物浓度，gVSS /m3；
Xe — 出水中的污泥浓度，g/m3; XR — 排出的剩余污泥中的污泥浓度，g/m3； X — 曝气池中污泥浓度，gVSS /m3; V — 曝气池容积，m3; Q — 进水流量，m3/d；长、有机物降解、污泥沉淀性能 以及需氧量的重要因素，也是进行工艺设计的主要参数。 污泥膨胀与污泥 负荷有重要关系，一 般在低负荷和高负荷 都不会出现污泥膨胀， 而在1.0左右的中间负 荷时SVI值很高，属 于污泥膨胀区，在设 计或运行时避免采用 这一区域的负荷值。
（2）水温
一般二沉池沉淀效果良好时，出水中的SS小于15 mg/L,因 此，随出水排出的污泥量对污泥泥龄的影响相比剩余污泥对污 泥泥龄的影响小很多，一般可以忽略，因而污泥泥龄可简化为：
活性污泥法
第 4 章污水的生物处理（一）---活性污泥法(Biological Treatment of Wastewater:The Activated Sludge Process)水体自净，氧化塘自然条件下土壤自净，土地处理好氧处理人工条件下活性污泥法生物处理生物膜法厌氧处理自然条件下：高温堆肥、厌氧塘人工条件下厌氧处理技术污泥消化(Aerobic/AnaerobicSuspended-Growth Treatment ProcessesAttached-Growth Treatment Processes)4.1.1. 活性污泥处理法的基本概念与流程Excess sludge4.1.2 活性污泥的形态与活性污泥微生物1．活性污泥的形态: 颜色，味，形状，比重，含水率表面积20-100cm2/ml；有机（75-85%）/无机成分，活性污泥组成：Ma +Me+Mi+Mii微生物惰性有机物无机物自身氧化残留物2．活性污泥微生物（Ma）及其在活性污泥反应中作用细菌：产碱干菌属，芽胞干菌属，动胶杆菌属，假单胞菌属，大肠杆菌属，无色杆菌属等（增殖世代时间20-30min）；数量：107-108个/mL 真菌：丝状菌，霉菌；净化能力与不利影响原生动物：肉足虫类：如变形虫、滴虫，鞭毛虫类，：豆形虫、肾形虫、草履虫；纤毛虫类：钟虫、等枝虫、盖纤虫原生动物------ 细菌的捕食者后生动物：轮虫；水质良好的标志微生物量图：原生动物在活性污泥反应过程中数量和种类的增长与递变模式3．活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长多种属的活性污泥微生物增殖规律与纯种微生物增殖规律相似微生物增殖==活性污泥增殖活性污泥的增殖受活性污泥能含量的控制F/M—有机物量/活性污泥量---有机负荷量适应期X静态培养条件下，活性污泥增长曲线、有机物降解和氧利用速率4．活性污泥絮体的形成意义与作用活性污泥絮凝体形成的骨干---菌胶团活性污泥形成机制：能含量---F/M；电斥力与范德华引力细菌种类：分泌粘着物的细菌：动胶杆菌、黄杆菌、蜡状芽孢杆菌等4.1.3 活性污泥净化反应过程有机物污染物净化---有机物被微生物摄取、代谢与利用1、 初期吸附去除初期：5-10 min 30min 内BOD 去除率达到70% 活性污泥强吸附能力的产生源：1） 具有很大的表面积：2000-10000m 2/m 3混合液2） 多糖类粘质层吸附能力影响因素：1）微生物的生理状态 处于饥饿状态的微生物具有最强吸附能力2）反应器中流态吸附不等于降解，吸附能力是有限的，提高吸附能力—污泥曝气2、 微生物代谢小分子有机物---细胞壁—微生物体内—内酶—代谢大分子有机物—水解酶—小分子—细胞壁—微生物体内… 有机物的氧化方程：H O H y x C O O z y x O H C z y x ∆++→-++2222)24(新细胞的合成：H O H y n CO x n NO H C O z y x n nNH O H nC n z y x ∆--+-+→--+++2227523)4(2)5()()524(微生物自身氧化：H O nH nCO nO NO H C n ∆++→+222275255)(分解代谢与合成代谢模式图：，NH有机物 +O 2 +能量 20%4.2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数4.2.1 活性污泥净化反应影响因素1. 营养物质平衡：C ：N ：P= 100：5：1其他微量元素：钠、钾、钙、镁、铁…2. 溶解氧含量： DO ≥2mg/L3. PH 值 6.5-8.54. 水温 适宜：10-450C 最佳：15-350C5. 有毒物质：重金属、酚类、甲醛经过培养驯化后， 微生物对有毒物质有适应与降解能力 （表4-4 p105）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 使活性污泥系统正常、高效运行的基本条件：∙适当的污水水质、水量∙具有活性和足够量的活性污泥生物量∙满足微生物需要的溶解氧∙良好的流态，气、液、固充分接触控制指标（设计、运行操作参数）1、 表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标(1)Mixed liquor suspended solids (MLSS)(2)Mixed liquor volatile suspended solids (MLVSS) f=MLVSS/MLSS 0.752、 活性污泥的沉降性能及其评价指标（1） 30min 污泥沉降比（%） ~30%Settling Velocity / Sludge （settling ） Volume （SV ）（2）污泥容积指数，Sludge Volume Index （SVI ） 定义：曝气池出口处混合液经过30min 沉降后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积（mL/g ）：）（）（）悬浮固体干重（）静沉形成的污泥容积（L g MLSS SV L g L mL SVI /10%//min 30⨯==♣SVI 的意义：SVI ↓沉降性能↑；SVI ↑沉降性能↓♣SVI 正常范围：SVI=70-100（120） 城市和生活污水 SVI <100 沉降性能好；100<SVI <200 一般；SVI >200，不好♣SVI与BOD-污泥负荷的关系（城市污水）：300100BOD-污泥负荷（kgBOD/kgMLSS.d） BOD-污泥负荷（kgBOD/kg.d）BOD-污泥负荷与SVI之间的关系3.污泥龄（Sludge age，Mean cell—residence time）污泥增长与剩余污泥的产生与排出剩余污泥产量：∆X=Q W X r+（Q-Q W）X e（g/d）污泥龄：曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比XVX∆=θ（d）rWewrWXQVXXQQXQVX≈-+=)(θ当二沉池处于最佳沉淀状态下：10001000/110)(6max⨯==⇒=LmgmLggmLSVIXr污泥龄的重要性：系统控制参数，生物种类控制4.BOD-污泥负荷F/M —Food-to-microorganism ratioXVQS N M F a s == kgBOD/kgMLSS.d X=MLSS ； Q=进水流量； S a =BOD in ；V=曝气池体积 ♣BOD 容积负荷VQS N a v = kgBOD/m 3.d ♣BOD 负荷对有机物降解与活性污泥增长以及污泥沉降性能的影响（生物处理过程中的两个重要关系）：5.有机物降解与活性污泥增长活性污泥的增殖⇐有机物的降解活性污泥的增殖=合成反应-内源代谢活性污泥增长基本方程：污泥净增长速率=合成速率-内源代谢速率es g dt dX dt dX dt dX ⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛ 合成速率与有机物利用有关：us dt dS Y dt dX ⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛ Y-产率系数 内源代谢速率与生物量有关：v d e X K dt dX =⎪⎭⎫ ⎝⎛ K d-衰减系数d -1v d ug X K dt dS Y dt dX -⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛ （霍克来金 Heukelekian 方程）净增长速率以天（d ）计时：v d e a VX K Q S S Y X --=∆)(S a -BODin ；S e -BODout ；X v -MLVSSOr ： bVX Q aS X r -=∆ S r =S a -S e ；X=MLSS ♦a ，b---Y ， K d （Y=0.5-0.65；K d =0.05-0.1） ♦污泥泥龄与BOD 污泥去除负荷的关系的推导： 由：v d e a VX K Q S S Y X --=∆)(两边同以X V V 除： d v r VK V X YQS V X X -=∆ 令：V X S S Q V X QS N ve a v r rs )(-== BOD 污泥去除负荷（kg/kg.d ） 而根据泥龄的定义：X VX ∆=θ ⇒cv V X X θ1=∆则推导出：d rs c K YN -=θ1思考题：推导出水BOD 浓度与污泥泥龄的关系 （城市污水20O C ：Y=0.4-0.8 mgVSS/mgBOD ；0.25-0.4mgVSS/mgCOD K d =0.04-0.075 d -1） 6. 有机物降解与需氧v r VX b QS a O ''2+=kg O 2/d ；a '- kg O 2/kgBOD去除 ；b '- kg O 2/kg 污泥自身氧化由以上式子也可导出两个重要关系：☞单位重量活性污泥需氧量与BOD 污泥去除负荷： v r VX b QS a O ''2+=''''2b N a b VX QS a V X O rs v r V +=+= ☞每降解1kgBOD 的需氧量与BOD 污泥去除负荷：rs r v r N b a QS V X b aQS O 1''''2+=+=a '=0.42-0.53；b '=0.188-0.11 (生活污水)系数 Y ，K d ，a ，b ，；a '，b ' 的确定：d v r V K V X YQS V X X -=∆ ∆X/X Vb VX aQS XV X r -=∆ K O 2/X V●''2b VX QS a V X O v r V += QS r /X V V4.3 活性污泥反应动力学基础♑活性污泥反应：活性污泥对有机物的代谢；活性污泥的增长；活性污泥微生物对氧的利用等生化反应♑活性污泥反应动力学主要研究活性污泥生化反应速率及其影响因素.主要内容：☜有机物降解速率与有机物浓度、活性污泥生物量☜活性污泥增殖速率与有机物浓度、活性污泥生物量 4.3.2 Monod 方程式1.基本方程由描述酶（纯酶）促反应的米-门公式----描述纯种微生物在单一基质上增殖速率的Monod方程μMAXμ=μMAXSS S=KS米-门关系曲线 Monod 曲线E + S ES E+ P μ--微生物比增殖速度，t-1酶基质复合物酶产物μmax--微生物最大比增殖速度，t-1[][]mK S S V V +=max V-基质降解速度 s K S S +=max μμ K m 饱和常数 进一步应用到污水处理过程（混合的活性污泥菌群）中： − 因为微生物的比增殖速度（μ）与有机物的比降解速度（v ）成正比： μ∝ v则有机物比降解速度也可以用米门公式描述：sK S Sv v +=max v max-有机物的最大比降解速度，t -1有机物比降解速度的定义：Xdt S S d dt dS X v )(10-=-= S 0，S 进出水有机物浓度t 反应时间所以： s K S Sv dt dS X v +=-=max 1 s K S XS v dt dS +=-max有机物降解速度X=MLVSS当 2max v v = ； 2max max max2212v v s s s s S K S K S K S SK S S v v ==⇒+=⇒+=⇒+=2. Monod 方程式的两点推论（在两种极限有机物浓度下，Monod 方程式的两种简化表示式） （1） S >> K S⇒+=-s K S XS v dt dS max 忽略K S X k X v SXS v dt dS 1max max ===-零级反应（2） S << K S⇒+=-s K S XSv dt dS max 分母中S 忽略不计 XSk XS K v K XS v dt dS ss 2max max ===- 一级反应 VV maxS 在大多数污水生物处理中，用一级反应动力学表示有机物的降解速率是适当的。
污废水处理第四章-活性污泥法
污废水处理第四章-活性污泥法第四章1、简述活性污泥处理系统的主要组成及各部分作用（P140）2、活性污泥系统工艺流程（P140）3、参与废水生物处理的生物种类主要有：细菌类、原生动物、藻类、后生动物。
4、活性污泥对进水水质的要求：(140)营养源：所必需的氮、磷等营养盐的比例为BOD:N:P=100:5:15、初沉池设计运行参数：表面水力负荷以1.5~3.0 m3/m2·h为标准；有效水深以2.5~4.0m为标准；沉淀时间以1.0~2.0h为标准出水堰最大负荷不宜大于2.9L/（m·s）超高以50cm为标准。
6、初沉池排泥设备考虑各项（设计考虑项）（P147）7、初沉池运行管理：（P147）1)操作人员根据池组设置、进水量的变化，应调节各池进水量，使各池均匀配水初次沉淀池应及时排泥，并应间歇进行；；2) 初次沉淀池应及时排泥，并宜间歇进行；3) 操作人员应经常检查初次沉淀池浮渣斗和排渣管道的排渣情况，并及时清除浮渣。
清捞出的浮渣应妥善处理；4) 刮泥机待修或长期停机时，应将池内污泥放空；5)采用泵房排泥工艺时，可按有关规定执行；6)当剩余活性污泥排入初沉池时，在正常运转情况下，应控制其回流比小于2%。
8、初次沉淀池出水异常的分析初次沉淀池出水异常主要表现为：颜色的变化、产生臭气、透明度下降以及SS升高等，这些异常可能是由于回流水导致过负荷，各池进水量不均、污泥排放不足等引起污泥堆积、池构造上存在缺盐等内部原因造成，也可能是由于工业废水、地下水、河水、海水等外部原因引起。
9、初沉池异常现象：（选）污泥上浮、污泥流出、池水发黑发臭10、刮泥机应经常检查腐蚀、磨损情况，对于水中部分，每年一次定期排空初次沉淀池进行检查，腐蚀、磨损部分及时更换，金属部分进行防腐处理。
（判）11、曝气池作用：使污水与回流污泥有足够的溶解氧，并使活性污泥与水充分接触，污水中的胶体状和溶解性有机物被活性污泥吸附，氧化分解，从而得到净化。
污染控制第四章1活性污泥法
运行阶段
进水期： 反应器开始进水至达到最大体积阶段，生化降解反应同时进行；
反应期： 进水停止，废水处理逐渐达到预期效果；
运行阶段
沉降期： 活性污泥沉降，固液分离；
排水期： 上清液排放；
闲置期： 活性污泥进行内源呼吸，反硝化菌利用内源碳进行反硝化脱 氮；
SBR主要特点：
构造简单、投资省 曝气、沉淀在同一池内，省略二沉池、回流装置和调蓄池等，基建费低；
2 活性污泥的性能指标
（1）形态
外观呈黄褐色的絮绒颗粒状;
粒径：0.02～0.2mm,有较大表面积;
含水率在99%以上;
密度：1.002～1.006g/ml。
（2）组成
活性微生物群体(Ma)
微生物自身代谢残留物(Me)
污泥吸附的惰性有机物(Mi)
污水中的无机物(Mii)
（3）混合液悬浮固体浓度(MLSS)
9)氧化沟
活性污泥法的改进型，属特殊形式的延时曝气法。
主要特点：
由于曝气装置只设置在氧化沟局部区段，故在曝气机不同距离处形成好氧、 缺氧和厌氧区段，具有硝化－反硝化脱氮功能。
曝气
曝气目的： 氧的转移（从空气－活性污泥混合液）； 搅拌作用，保持污泥悬浮状态与有机物充分接触。
曝气分类
城市污水：SV=15～30%。 可反映曝气池运行时的污泥量，用于控制剩余污泥的排放，还可 及早发现污泥膨胀等异常现象的发生。
（5）污泥体积指数(SVI) 指曝气池混合液经30min沉淀后，每克干污泥所占的体积。
SVI SV (ml / l) MLSS (g / l)
城市污水：SVI=50～150ml/g。 该数值反映活性污泥的疏散程度 和凝聚沉降性能。
统负荷高，占地省；
活性污泥法
θc =
VX ΔX
(4-1)
(2)污泥负荷 (2)污泥负荷 NS = 污泥容积负荷 NV =
QSa VX QSa V
(4-2)
(4-3)
NS——BOD污泥负荷，kg/kg·d 污泥负荷， 污泥负荷 NV——BOD容积负荷, kg/m3·d 容积负荷 Sa——原污水中 原污水中BOD浓度，mg/L 浓度， 原污水中 浓度
再生段 吸附段
二沉池
污水
出水
回流污泥
剩余污泥
活性污泥法运行参数
运行方式 污泥负荷 NS (kg/kg.d) 0.2~ 0.4 0.2~ 0.4 0.2~ 0.4 0.05~0.1 1.5~ 3.0 0.25~0.5 1.0~ 1.2 0.4~ 0.8 污泥负荷 Nv (kg/m3.d) 0.4~ 0.9 0.4~ 1.2 0.9~ 1.8 0.15~0.3 1.5~ 3.0 0.5~ 1.8 5.0~ 10 2.0~ 3.2 污泥龄 θc (d) 5~15 5~15 5~15 20~30 0.2~2.5 5~15 5 5~15 混合液浓度 (mg/L) MLSS 1500~3000 2000~3500 1000~3000 4000~10000 3000~6000 200~ 500 3000~6000 5000~10000 MLVSS 1500~2500 1500~2500 800~2400 3200~8000 2500~5000 500~1500 2000~4000 污泥回 流比 （%） ） 25~75 25~95 50~100 60~200 10~30 100~400 50~150 > 0.5 曝气时间 T (h) 4~ 8 3~ 5 0.5~ 1.0 3.0~ 6.0 20~36 ~48 1.5~ 3.0 总去除率 η (%) 90~95 85~95 80~90 95以上 以上 65~75 80~90
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
活性污泥法
优点： （1）曝气时间长，负荷低，控制微生物生长在内源呼吸排泥量少； （2）处理效果好，高于90—95%； （3）自动化程度高，管理方便。 缺点： （1）曝气时间长，能耗高； （2）自动化程度高，基建投资大。
4.5.6 多阶段活性污泥法系统
4.5.7 深井曝气活性污泥法系统
4.5.8 浅层曝气活性污泥法系统 4.5.9 纯氧曝气活性污泥法系统 4.5.10 具有脱氮除磷功能的活性污泥法处理工艺 A-B法处理工艺 A2/O工艺 SBR工艺 CASS工艺
4.5.3 吸附再生法系统 进水 出水
吸附池
二沉池 污泥回流
再生池
剩余污泥
优点： （1）吸附和污泥活化（再生）分别在两个系统中进行，省去初沉 池，有利于提高吸附氧化有机物的能力。有利于活性污泥的活 化，缩短吸附和活化时间，吸附的曝气时间短（10—30分）。 （2）回流污泥量大，对废水适应性大，调济平衡能力强，回流比 大50—100%。 缺点： （1）吸附时间短，对溶解性有机物处理效率低； （2）污泥回流量多，增加回流污泥泵的容量。
4.2 活性污泥法基本原理
4.2.1 基本概念
1912年英国人Clark and Cage发现。 1916年英国建成第一座污水处理厂。
活性污泥法：利用培养、驯化的活性污泥微生物对污 水中的有机 污染物进行降解去除，从而使污水得以净化的一种 生物处理方法。
4.2.2 活性污泥 形态：黄褐色絮凝颗粒，粒径0.02~0.2mm 含水率：99%以上
5、 有机污染物降解与活性污泥增长
活性污泥微生物的增殖 = 微生物合成—内源代谢
X Y (Sa Se )Q KdVX v
生活污水取0.5～0.65
Sa、Se——曝气池进水BOD和残留的BOD（有机物）量； Kd——污泥衰减系数，活性污泥微生物自身氧化率，d－1
第四章 活性污泥法2
第一节 活性污泥法的基本原理
1. 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：人工强化下的微生物的新陈代谢(包括分解和合成)
第一节 活性污泥法的基本原理
活性污泥的基本工艺流程图如下：
预处理
第一节 活性污泥法的基本原理
（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 NH4+或正磷酸盐、大分子变成小分子，同时去除部分有机 物。（注：此操作系统不是所有活性污泥系统都有的） （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。
第一节 活性污泥法的基本原理
（2）微生物组成及其作用 组成：包括细菌、真菌、原生动物、后生动物及其食物链。 细菌：以异养型原核生物(细菌)为主，数量107～108个/ml，自 养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质 的主体，具有分解有机物的能力。 真菌：由细小的腐生或寄生(丝状)菌组成，具分解碳水化合物， 脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。 原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕食游离细菌。其出 现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去 除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质 良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、 盖纤虫等。 后生动物(主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定 的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质 量。
第四章42活性污泥法影响因素即运行参数
二、主要设计—运行参数 1.表示混合液中活性污泥数量的指标（曝气池）
（1） MLSS浓度——混合液悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉： mg/L混合液；g/L混合液；g/m3混合液； kg/m3混合液
（2） MLVSS浓度——混合液挥发性悬浮固体浓度
fMLVX SvS对于生：活 f污 0.7 水 ；5 MLSSX
Q(Sa Se)——每日有机物 ，k降 g/解 d 量 VXv ——曝气池内混合悬 液浮 挥固 发体 性 kg， 总量
Xv MLVSS
将（4-21）式各项除以VXv得
Xv VXv
YV QXSrv Kd
（4-22）
剩余污泥量，可按下列公式计算(规范)： 1、按污泥泥龄计算
V ·X ΔX=
C
（6.10.3－1） 2、按污泥产率系数、衰减系数及不可生物降解 和惰性悬浮物计算
还有K、Ca、F e 、S等无机元素 （2）微量无机元素 （3）对于生活污水，BOD5:N:P的比值为100:5:1，但经沉淀池
处理后比值提高，能达到BOD5:N:P=100:20:25
3．DO——溶解氧 1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr 即需氧速率）
＝曝气器的供氧速率 dc ，其池中的溶解氧DO不变。
Xv——MLVSS
2）活性污泥微生物净增殖的基本方程式：
dx dtg
Yds dtu
KdXv
(4-20)
在曝气池稳，定 dx运 、d行 s 均 时为常数 dtg dtu
3）在曝气池中MLVSS的净增殖量ΔXv
X v Y(S Q a S e) K dVvX
（4-21）
式中： X v— — 每日 （排 ） 增 的 放 V， 长 S kg S/d
第四章 活性污泥法(精简版)
陈建军 副教授
云南农业大学资源与环境学院
1
活性污泥法 主要内容：
一、废水的生物处理方法简介 二、活性污泥法的基本原理 三、初次沉淀池及维护管理 四、曝气池及维护管理 五、二沉池及维护管理
一．废水的生物处理方法简介
问题:
• 什么是废水的生物处理?
厌 氧 生 物 法
固着生物法－厌氧滤池、厌氧流化 床
二、活性污泥法的基本原理
• 废水的耗氧生物处理类型?
• 什么是活性污泥法?
起源?
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• 活性污泥法定义：活性污泥法是污水生 物处理的一种方法。即在人工充氧的条 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。 (P517)
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（2）安全操作
• ①清捞沉淀池的浮渣和清扫沉淀池 堰口的污物时，应穿上救生衣或备 好救生圈，有专人负责监护，做好 安全防护工作。 • ②与排泥管道相连接的地方，应保 持良好通风。 • ③刮泥机在运行时，不得多人同时 上刮泥机。
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（3）维护保养
• ①刮泥机的电刷、橡胶板等易磨损件， 应根据实际运行情况确定更换周期。 • ②斜板沉淀池要保证斜板的完好。应定 期进行检修，防止因斜板坍塌、折坏造 成排泥不畅或发生其他故障，降低沉淀 效果。
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3、活性污泥法对水质的要求
１）营养物(nutrients) • 微生物的代谢需要一定比例的营养物， 包括：碳源（BOD）、氮、磷和其他微 量元素。 • 生活污水含有微生物所需要的各种元素， 某些工业废水可能缺乏氮、磷等重要元 素。 • 一般要求营养物比例满足： BOD:N:P=100:5:1。
SBR工艺调试
三、调试前的准备工作
1、仪器设备： 1600倍显微镜 1台； DO、 pH、温度快速测定仪 1台； 采样器 1个；100ml量筒 2个； 玻璃棒 2支； 500ml烧杯 2 个； 试管刷 1个；移液管10ml、2ml 各1个 ； 吸球 1个； PH广泛试纸 2包；定时钟： 1个； 弹簧秤 1个 （如现场 监测CODMn需另加： 250ml锥形瓶 3个； 1000ml棕色容量瓶 3个；沸水浴装置 1套 ； 50ml酸式滴定管 2个； 1＋3硫酸 200ml；0.01mol/L KMnO4 标液 1000ml； 0.01mol/L Na2C2O4 标液 1000ml；）（如有物化处理单元，仅需增加相应混、絮凝 剂即可。） 2、人员配备：2人。 1人晚上操作，1人化验兼白天操作。 3、处理单元试压、试漏；管道系统通水、通气。 4、测定原水水质（CODCr、BOD5、N、P、PH、SS、水温） 水量，制定调试方案。
二、SBR调试程序
（二） 试运行 活性污泥培养驯化成熟后，就开始试运行。试运行的 目的使确定最佳的运行条件。 在活性污泥系统的运行中，影响因素很多，混合液污泥浓 度、空气量、污水量、污水的营养情况等。活性污泥法要 求在曝气池内保持适宜的营养物与微生物的比值，供给所 需要的氧，使微生物很好的和有机物相接触，全体均匀的 保持适当的接触时间。 对SBR处理工艺而言，运行周期的确定还与沉淀、排 水排泥时间及闲置时间有关，还和处理工艺中所设计的 SBR反应器数量有关。运行周期的确定除了要保证处理过 程中运行的稳定性和处理效果外，还要保证每个池充水的 顺序连续性，即合理的运行周期应满足运行过程中避免两 个或两个以上的池子同时进水或第一个池子和最后一个池 子进水脱节的现象。同时通过改变曝气时间和排水时间， 对污水进行不同的反应测试，确定最佳的运行模式，达到 最佳的出水水质、最经济的运行方式。
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
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。