3-2-1好氧生物处理工艺-活性污泥法

(2)氧化分解自身的细胞物质。
O 2a'Q Srb'VX v
式中：O2——曝气池中混合液的需氧量，kgO2/d;
a’——代谢每kgBOD所需的氧量， kgO2/kgBOD;
b’—— 每 kgVSS 每 天 进 行 自 身 氧 化 所 需 的 氧 量 ，
09.0k3.g20O212/kgVSS.d 。
A．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
特征：
1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌；
2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；
3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟；
4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能
bxv
——活性污泥中微生物的自身氧化速率（kgVSS/d）；
其中：b ——活性污泥的自身氧化系数（kgVSS/kgVSS.d，一般为d-1）；
xv ——系统中活性污泥的总量（kgVSS）
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环境工程学
有机物降解与微生物增殖：
因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式:
dx dtg
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3)减速增殖期
4)内源呼吸期
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环境工程学
适应期
1）定义：微生物对于新的环境条件、污水中不 同种类的有机物污染物等的短暂的适应过程；
2）活性污泥微生物的变化： 数量基本没有变化； 菌体体积增大； 酶系统相应调整； 新的变异；
09.303）.2021水质指标基本无变化。
28
2）COD（BOD5）去除污泥负荷： LsCO D Q(C i C e)MLVSS
kgCOkD gMLdSS
LsBO 5 D Q(Bi Be)MLVSS kgBO 5 kDgMLdSS
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环境工程学
三、活性污泥法的基本工艺参数
3、曝气池的水力停留时间（HRT)
HRTVQ （h） 4、曝气池的污泥停留时间（SRT、c）
MLVSS = Ma + Me + Mi
单位： mg/L 或 g/m3
计量曝气池中活性污泥数量的指标。
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环境工程学
4、活性污泥的性能指标：
（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）
定义：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；
3-2-1好氧生物处理工艺-活性污泥法
环境工程学
3.2.1 活性污泥法的基本原理 3.2.2 活性污泥法的运行方式
3.2.3 活性污泥法的反应动力学
3.2.4 曝气的原理、方法与设备 3.2.5 活性污泥法的工艺设计 3.2.6 活性污泥法的运行管理
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2
环境工程学
3.2.1 活性污泥法的基本原理
内源呼吸期 微生物增殖曲线(M)
氧利用速率曲线
BOD变化曲线(F)
时间
注意：1）间歇静态培养；2）底物是一次投加
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环境工程学
有关概念
F/M值:在温度适宜、DO充足、且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微生物 与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物 (Microorganism)的比值，即F/M值。
0.13
37
环境工程学
a、b经验值的获得：
（3）通过小试获得：
xaQr SbVvX可 改 写 为 ：
x aQSr b
VXv
VXv
x/VXv( /d)
1
b
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a
＋
＋
＋
＋
＋
QSr/VXv(kgBOD/kgVSS.源自文库) 38
环境工程学
有机物降解与需氧： 氧在微生物代谢过程中的用途：
(1)氧化分解有机物；
(kgB5OmD 3d) 20
环境工程学
2、 曝气池的有机污泥负荷：
1）进水COD（BOD5）污泥负荷：
LsCO DQCi MLV SS
kgCOkD gMLdSS
LsBO 5 DQBi MLV SS
kgBO 5 kDgMLdSS
LsBO 5 DQBi MLVVSS
kgBO 5 kDgMLV dSS
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环境工程学
四、活性污泥的增殖规律及应用
u 活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在 曝气池内发生反应、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 的增殖。
u 活性污泥的增殖曲线
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环境工程学
活性污泥的增殖曲线
对数增殖期 减速增殖期 适应期
微 生 物 量
ads dtu
bxv
积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:
xaQr SbVvX
式中: x——每日的污泥增长量(kgVSS/d)；= Qw·Xr Q ——每日处理废水量(m3/d)；
Sr Si Se
Si——进水BOD浓度(kgBOD/m3)；
09.03.2021 Se ——出水浓度(kgBOD/m3)。
dx dx dx dtn dts dte
式中： dx ——活性污泥中微生物的净增值速率（kgVSS/d）；
dt n
dx ads dts dtu
——活性污泥中微生物的合成速率（kgVSS/d）；
其中：a ——降解1kgBOD所产生的VSS，即产率系数（kgVSS/kgBOD.d）；
dx dte
一、活性污泥法的工艺流程
空气
废水
初次 沉淀池
曝气池
二次 沉淀池
出水
回流污泥
剩余活性污泥
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环境工程学
活性污泥系统的主要组成
曝气池： 反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；
二沉池： 1）泥水分离，保证出水水质；
2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥 浓度。
回流系统： 1）维持曝气池内的污泥浓度； 2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。
u 一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用， 如延时曝气法。
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环境工程学
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）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也 不同；
3）通过调整F/M值，可调控曝气池的运行工况，以达 到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；
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环境工程学
内源呼吸期
u 内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，而仅残留下内源呼吸的残留物 ，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；
u 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；
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环境工程学
有机物降解与需氧:
上式可改写为：
V O X 2va'V Q X Srvb'a'L srB 5 ObD '
或
O 2Q O 2 Sr a'b'V Q X Srva'Lsb r'B 5OD
式中：O2/VXv——单位质量污泥的需氧量，kgO2/kgVSS.d;
O2=O2/QSr——去除每kgBOD所需的氧量， kgO2/kgBOD.d;
SVI SV(m/ll) MLS(gS/l)
功能：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；
正09常.03.2范021 围： 50150 ml/g（处理城市污水时）
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环三境 工、程 学活性污泥法的基本工艺参数
F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素
实际上，F/M值就是以BOD5表示的进水污泥负荷，即：
FM L sB5O Q D B iV X v(kg5 B kO gV d D ) S
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环境工程学
活性污泥的增殖曲线的分区
可将增殖曲线分为四个时期：
1)适应期
2)对数增殖期
。 09.03.2021
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环境工程学
B、原生动物----在活性污泥中大约为103个/ml
钟虫 小口钟虫
肾形虫
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草履虫 盖纤虫 变形虫
0.1mm
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环境工程学
C、后生动物
线虫
轮虫
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环境工程学
原（后）生动物作为“指示性生物”
数 量
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环境工程学
u 微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反 应；
u 有机底物的降解速率也开始下降；
u 微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零， 但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；
u 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；
u 出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；
u 大多数污水厂曝气池的运行工况。
SR V X T V X V X （d） x Q w X r (Q Q w )X e Q w X r
(Xr
)max
106 SVI
(mg/l)
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环境工程学
c
是指曝气池中工作的活性污泥总量与每 日排放的剩余污泥量的比值。单位（d）
表示新增长的污泥在曝气池中的平均停 留时间。
剩余污泥： 1）去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行
供氧系统： 为微生物提供溶解氧
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环境工程学
生活污水或城市废水的处理流程
高碑店污水处理厂的工艺流程图
活性污泥系统
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环境工程学
环境工程学
环境工程学
环境工程学
环境工程学
环境工程学
二、活性污泥的性质及性能指标
4）推流式活性污泥法： 一段线段； 完全混合式活性污泥法： 一个点
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环境工程学
活性污泥的增殖曲线
适应期 对数增殖
减速增殖
内源呼吸
微 生 物 量
时间
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环境工程学
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(内源呼吸)两项 作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：
1、曝气池的有机容积负荷：
1）进水COD（BOD5）容积负荷：
LvCO DQCi V
(kgCOmD 3d)
LvBO 5 D QBi V
(kgB5OmD 3d)
2）COD（ BOD5 ）去除容积负荷：
LvCO D Q (C i C e)V
(kgCOmD 3d)
0L 9.0v3.2B 0215 O D Q (B i B e)V
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环境工程学
a、b经验值的获得：
(1) 对于生活污水或相近的工业废水: a = 0.5~0.65，b = 0.05~0.1；
(2) 对于工业废水，则：
工业废水
a
合成纤维废水
0.38
含酚废水
0.55
制浆与造纸废水
0.76
制药废水
0.77
酿造废水
0.93
亚硫酸浆粕废水
0.55
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b 0.10 0.13 0.016
功能：反映曝气池正常运行时的污泥量，可用以控制 剩余污泥排放和及时发现早期的污泥膨胀；
正常范围： 2030%
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环境工程学
SV的测定
0min
15min
SV = 40%
30min
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环 境 工 程 学 4、活性污泥的性能指标：
（4）污泥体积指数（SVI）
定义：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，( ml/g)
4、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 = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/m3
（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）
（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids）
环境工程学
对数增殖期
u F/M值高(2.2 kgBOD/kgVSS.d)，有机物丰富，营 养物质不是微生物增殖的控制因素；
u 微生物的增值速率与基质浓度无关，呈零级反应， 仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只 受微生物自身生理机能的限制；
u 微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率 增殖，合成新细胞；
2、生化性能：
活性污泥的含水率： 99.299.8%
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）：
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有机物 75~85%
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环境工程学
二、活性污泥的性质及性能指标
3、活性污泥中的微生物：
u 活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很 强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀 性能不佳；
u 活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；
u 一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如高
0负9.03荷.202活1 性污泥法）
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环境工程学
减速增长期
u F/M值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物 增殖的控制因素；