【精品水好氧生物處理工藝84

1、第一節(jié)第一節(jié) 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理第二節(jié)第二節(jié) 活性污泥法的運行方式活性污泥法的運行方式第三節(jié)第三節(jié) 活性污泥法的反應動力學活性污泥法的反應動力學第四節(jié)第四節(jié) 曝氣的原理、方法與設備曝氣的原理、方法與設備第五節(jié)第五節(jié) 活性污泥法的工藝設計活性污泥法的工藝設計第六節(jié)第六節(jié) 活性污泥法的運行管理活性污泥法的運行管理一、活性污泥法的工藝流程一、活性污泥法的工藝流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 ：反應的主體，有機物被降解，微生物得以增殖；反應的主體，有機物被降解，微生物得以增殖；：1 1）泥水分

2、離，保證出水水質；）泥水分離，保證出水水質； 2 2）濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池內的污泥濃度。）濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池內的污泥濃度。：1 1）維持曝氣池內的污泥濃度；）維持曝氣池內的污泥濃度； 2 2）回流比的改變，可調整曝氣池的運行工況。）回流比的改變，可調整曝氣池的運行工況。 ： 1 1）去除有機物的途徑之一；）去除有機物的途徑之一； 2 2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行 ：為微生物提供溶解氧為微生物提供溶解氧高碑店污水處理廠的工藝流程圖高碑店污水處理廠的工藝流程圖活性污泥系統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)高碑店污水處理廠的工藝流程與平面布置高碑店污水處理廠的工藝流程與平面布置

3、初沉池曝氣池二沉池二期曝氣池二沉池初沉池廢水中含有足夠的可溶性廢水中含有足夠的可溶性；混合液含有足夠的混合液含有足夠的；活性污泥在池內呈活性污泥在池內呈狀態(tài)；狀態(tài)；活性污泥連續(xù)活性污泥連續(xù)，及時排放，及時排放， 維持曝氣池內穩(wěn)定的活性污泥濃度；維持曝氣池內穩(wěn)定的活性污泥濃度；進水中不含有進水中不含有對微生物對微生物的物質的物質1、物理性質物理性質： “菌膠團菌膠團”“生物絮凝體生物絮凝體” 顏色：顏色：褐色褐色、（土）黃色（土）黃色、鐵紅色鐵紅色 氣味：泥土味（城市污水）氣味：泥土味（城市污水） 比重：略大于比重：略大于1 （1.002 1.006） 粒徑：粒徑：0.02 0.2 mm 比表面

4、積：比表面積：20 100cm2/ml2、生化性能生化性能： 活性污泥的含水率活性污泥的含水率： 99.2 99.8% 其中其中固體物質的組成：固體物質的組成： 1）活細胞（）活細胞（ma）：）： 2）微生物內源代謝的殘留物（）微生物內源代謝的殘留物（me）：）： 3）吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（）吸附的原廢水中難于生物降解的有機物（mi）：）： 4）無機物質（）無機物質（mii）：有機物有機物7585% 3、活性污泥中的微生物：、活性污泥中的微生物： a細菌細菌： 是活性污泥凈化功能最活躍的成分是活性污泥凈化功能最活躍的成分 主要菌種有：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌主要菌

5、種有：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產堿桿菌屬、無色桿菌屬等屬、芽胞桿菌屬、產堿桿菌屬、無色桿菌屬等特征：特征： 1）絕大多數是）絕大多數是好氧好氧和和兼性兼性異養(yǎng)型的異養(yǎng)型的原核細菌原核細菌； 2）在）在好氧好氧條件下，具有很強的條件下，具有很強的分解分解有機物的功能；有機物的功能； 3）具有很高的）具有很高的增殖速率增殖速率，其世代時間僅為，其世代時間僅為20 30分鐘；分鐘； 4）動膠桿菌具有將大量細菌結成為）動膠桿菌具有將大量細菌結成為“菌膠團菌膠團”的功能。的功能。0.1mmb、原生動物原生動物-在活性污泥中大約為在活性污泥中大約為103個個/ml鐘蟲小口鐘

6、蟲草履蟲蓋纖蟲腎形蟲變形蟲c、后生動物后生動物線蟲輪蟲數數量量（1）混合液懸浮固體濃度（mlss）（mixed liquor suspended solids） mlss = ma + me + mi + mii 單位： mg/l 或或 g/m3 （2）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（mlvss） （mixed liquor volatile suspended solids） mlvss = ma + me + mi 單位： mg/l 或或 g/m3ssvssmlssmlvss在條件一定時， 較穩(wěn)定；對于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.750.85（3）污泥沉降比（污泥沉降比（sv） （sl

7、udge volume）定義：將曝氣池中的定義：將曝氣池中的混合液混合液在量筒中靜置在量筒中靜置30分鐘分鐘，其沉淀污，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以泥與原混合液的體積比，一般以%表示；表示；功能：能相對地反映污泥數量以及污泥的凝聚、沉降性能，功能：能相對地反映污泥數量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的可用以控制排泥量和及時發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹污泥膨脹；正常范圍：正常范圍： 20 30%0min15min30minsv = 40%（4）污泥體積指數（污泥體積指數（svi） （sludge volume index）定義：曝氣池出口處混合液經定義：曝氣池出口處混合液經

8、30分鐘靜沉后，分鐘靜沉后，1g干污泥所形干污泥所形成的污泥體積，成的污泥體積，( ml/g) )/()/(lgmlsslmlsvsvi 功能：能更準確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能，功能：能更準確地評價污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值過低，說明泥粒小，密實，無機成分多；其值過低，說明泥粒小，密實，無機成分多； 其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經發(fā)生膨脹；其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經發(fā)生膨脹；正常范圍：正常范圍： 50 150 ml/g（處理城市污水時）（處理城市污水時）)/()/(%)lgmlsslmlsvsvi101、曝氣池的有機容積負荷：、曝氣池的有機容積負荷： 1）進

9、水進水cod（bod5）容積）容積負荷負荷： vcqlivcodvccqleivcod)(vbqlivbod5vbbqleivbod)(5)(3dmkgcod)(3dmkgcod)(35dmkgbod)(35dmkgbod2）cod（ bod5 ）去除去除容積容積負荷負荷：2、 曝氣池的有機污泥負荷：曝氣池的有機污泥負荷：1）進水）進水cod（bod5）污泥負荷：）污泥負荷：vmlsscqliscoddkgmlsskgcodvmlssbqlisbod5dkgmlsskgbod5vmlssccqleiscod)(vmlssbbqleisbod)(5dkgmlsskgcoddkgmlsskgbod

10、5vmlvssbqlisbod5dkgmlvsskgbod52）cod（bod5）去除污泥負荷：）去除污泥負荷：3、曝氣池的、曝氣池的水力停留時間水力停留時間（hrt、hydraulic retention time） 4、曝氣池的、曝氣池的污泥停留時間污泥停留時間（srt，sludge retention time、 c）qvhrt （h）rwewrwxqxvxqqxqxvxxvsrt)(（d）svixr6max10)(mg/l)l活性污泥中活性污泥中微生物的增殖微生物的增殖是活性污泥在曝是活性污泥在曝氣池內發(fā)生反應、有機物被降解的必然結氣池內發(fā)生反應、有機物被降解的必然結果，而微生物增殖的

11、結果則是活性污泥的果，而微生物增殖的結果則是活性污泥的增殖。增殖。l活性污泥的活性污泥的增殖曲線增殖曲線微生物量微生物量時間時間注意：1）間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2）底物是一次投加對數增殖期對數增殖期減速增殖期減速增殖期內源呼吸期內源呼吸期氧利用速率曲線氧利用速率曲線微生物增殖曲線微生物增殖曲線(m)bod變化曲線變化曲線(f)適應期適應期f/m值值: 在溫度適宜、在溫度適宜、do充足、且不存在抑制物質的條件下，活充足、且不存在抑制物質的條件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機基質的相性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機基質的相對數量，即有機基質對數量，即有機基質(food)與微生

12、物與微生物(microorganism)的比值，的比值，即即f/m值。值。 f/m值是影響有機物去除速率、氧利用速率的重要因素。值是影響有機物去除速率、氧利用速率的重要因素。)(55dkgvsskgbodxvbqlmfvisbod實際上，實際上，f/m值就是以值就是以bod5表示的表示的進水污泥負荷進水污泥負荷，即：，即： 可將增殖曲線分為四個時期：可將增殖曲線分為四個時期： 1)適應期適應期 2)對數增殖期對數增殖期 3)減速增殖期減速增殖期 4)內源呼吸期內源呼吸期 1）定義：微生物對于新的環(huán)境條件、污水中不同種類的）定義：微生物對于新的環(huán)境條件、污水中不同種類的有機物污染物等的有機物污染

13、物等的短暫的適應過程短暫的適應過程； 2）活性污泥）活性污泥微生物的變化微生物的變化： 數量數量基本沒有變化；基本沒有變化； 菌體菌體體積體積增大；增大； 酶系統(tǒng)酶系統(tǒng)相應調整；相應調整； 新的新的變異變異；等。；等。 3）水質）水質指標指標基本無變化?；緹o變化。lf/m值高值高( 2.2 kgbod/kgvss.d)，有機物豐富，營養(yǎng)物質不是微生物增，有機物豐富，營養(yǎng)物質不是微生物增殖的控制因素；殖的控制因素；l微生物的增值速率與基質濃度無關，呈微生物的增值速率與基質濃度無關，呈零級反應零級反應，僅由微生物本身特有，僅由微生物本身特有的最小世代時間所控制，即只受微生物自身生理機能的限制；的

14、最小世代時間所控制，即只受微生物自身生理機能的限制；l微生物以最高速率對有機物進行攝取，以微生物以最高速率對有機物進行攝取，以最高速率增殖最高速率增殖，合成新細胞；，合成新細胞；l活性污泥具有高的能量水平，微生物的活動能力很強，污泥質地松散，活性污泥具有高的能量水平，微生物的活動能力很強，污泥質地松散，不易形成較好的絮凝體，不易形成較好的絮凝體，沉淀性能不佳沉淀性能不佳；l活性污泥的活性污泥的代謝速率極高代謝速率極高，需氧量大；，需氧量大；l一般不采用此階段作為運行工況。（但也有，如一般不采用此階段作為運行工況。（但也有，如高負荷活性污泥法高負荷活性污泥法）lf/m值下降到一定水平后，值下降到

15、一定水平后，有機物的濃度有機物的濃度成為微生物增殖的控制因素；成為微生物增殖的控制因素；l微生物的增殖速率與殘存的有機物呈正比，為微生物的增殖速率與殘存的有機物呈正比，為一級反應一級反應；l有機底物的有機底物的降解速率降解速率也開始下降；也開始下降；l微生物的微生物的增殖速率增殖速率在逐漸下降，直至最終下降為在逐漸下降，直至最終下降為零零，但活性污泥的量仍，但活性污泥的量仍持續(xù)增長并最終達到最高；持續(xù)增長并最終達到最高；l絮凝體開始形成絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；l出水水質出水水質有較大改善，且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定；有較大改善，

16、且整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定；l大多數污水廠曝氣池的大多數污水廠曝氣池的運行工況運行工況。微生物量微生物量時間時間對數增殖期對數增殖期減速增殖期減速增殖期內源呼吸期內源呼吸期氧利用速率曲線氧利用速率曲線微生物增殖曲線微生物增殖曲線(m)bod變化曲線變化曲線(f)適應期適應期l內源呼吸的速率在本期之初首次內源呼吸的速率在本期之初首次超過超過了合成速率，了合成速率，因此從整體上來說，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少活性污泥的量在減少，最終所，最終所有的活細胞將消亡，而僅殘留下內源呼吸的殘留物，有的活細胞將消亡，而僅殘留下內源呼吸的殘留物，而這些物質多是難于降解的細胞壁等；而這些物質多是難于降解的細胞壁

17、等；l污泥的無機化程度較高，污泥的無機化程度較高，沉降性能良好沉降性能良好，但凝聚性，但凝聚性較差；有機物基本消耗殆盡，較差；有機物基本消耗殆盡，處理水質良好處理水質良好；l一般不采用這一階段作為運行工況，但也有采用，一般不采用這一階段作為運行工況，但也有采用，如如延時曝氣法延時曝氣法。1）活性污泥的增殖狀況，主要是由）活性污泥的增殖狀況，主要是由f/m值值所控制；所控制；2）不同增殖期的活性污泥，性能不同，）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水質出水水質也不同；也不同；3）通過調整）通過調整f/m值，可值，可調控曝氣池的運行工況調控曝氣池的運行工況，以達到所，以達到所要求的出水水質和活性污

18、泥的良好性能；要求的出水水質和活性污泥的良好性能；4）推流式活性污泥法：）推流式活性污泥法： 一段線段一段線段； 完全混合式活性污泥法：完全混合式活性污泥法： 一個點一個點微生物量微生物量時間時間對數增殖對數增殖減速增殖減速增殖內源呼吸內源呼吸適應期適應期活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化( (內源呼吸內源呼吸) )兩項作用兩項作用的綜合結果，所以，微生物的的綜合結果，所以，微生物的凈增殖速率凈增殖速率為：為：esndtdxdtdxdtdx式中：式中：ndtdx活性污泥中微生物的凈增值速率（活性污泥中微生物的凈增值速率（kgvss/d）；）；usd

19、tdsadtdx活性污泥中微生物的合成速率（活性污泥中微生物的合成速率（kgvss/d）；）；其中：其中：a 降解降解1kgbod所產生的所產生的vss，即產率系數（，即產率系數（kgvss/kgbod.d）；）；vebxdtdx活性污泥中微生物的自身氧化速率（活性污泥中微生物的自身氧化速率（kgvss/d）；）；其中：其中：b 活性污泥的自身氧化系數（活性污泥的自身氧化系數（kgvss/kgvss.d，一般為，一般為d-1）；）； xv 系統(tǒng)中活性污泥的總量（系統(tǒng)中活性污泥的總量（kgvss）因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: : 積分后，得出活性污泥

20、微生物在曝氣池內每日的凈增長量為積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內每日的凈增長量為: : si進水進水bod濃度濃度(kgbod/m3)； se 出水濃度出水濃度(kgbod/m3)。式中式中: x每日的污泥增長量每日的污泥增長量(kgvss/d)；= qwxr q 每日處理廢水量每日處理廢水量(m3/d)；vugbxdtdsadtdxvrbvxaqsxeirsss (1) 對于對于生活污水生活污水或相近的工業(yè)廢水或相近的工業(yè)廢水: a = 0.50.65，b = 0.050.1； (2) 對于對于工業(yè)廢水工業(yè)廢水，則：，則： 合成纖維廢水合成纖維廢水0.380.10含酚廢水含酚廢水 0.5

21、5 0.13制漿與造紙廢水制漿與造紙廢水0.760.016制藥廢水制藥廢水 0.77 釀造廢水釀造廢水0.93 工業(yè)廢水工業(yè)廢水ab亞硫酸漿粕廢水亞硫酸漿粕廢水 0.55 0.13（3）通過小試獲得：bvxqsavxxvrvvrbvxaqsx可改寫為： a bqsr/vxv(kgbod/kgvss.d)x/vxv(1/d)氧在微生物代謝過程中的用途：氧在微生物代謝過程中的用途：(1)氧化分解有機物；氧化分解有機物；(2)氧化分解自身的細胞物質。氧化分解自身的細胞物質。vrxvbsqao2式中：式中：o2曝氣池中混合液的需氧量，曝氣池中混合液的需氧量，kgo2/d; a代謝每代謝每kgbod所需

22、的氧量，所需的氧量， kgo2/kgbod.d; b每每kgvss每天進行自身氧化所需的氧量，每天進行自身氧化所需的氧量， kgo2/kgvss.d 。上式可改寫為：上式可改寫為：52blabxvsqaxvosrbodvrv522srbodrvrlbasqxvbasqoo或或式中：式中：o2/vxv單位質量污泥的需氧量單位質量污泥的需氧量，kgo2/kgvss.d; o2=o2/qsr去除每去除每kgbod所需的氧量所需的氧量， kgo2/kgbod.d; 思考題：思考題：如何解釋單位質量污泥的需氧量與負荷如何解釋單位質量污泥的需氧量與負荷成正比成正比，而去除單位，而去除單位質量質量bod的需

23、要量與負荷的需要量與負荷成反比成反比？l活性污泥法處理城市污水：活性污泥法處理城市污水： 運行方式運行方式 o2ab完全混合式完全混合式0.7 1.10.420.11生物吸附法生物吸附法0.7 1.1 傳統(tǒng)曝氣法傳統(tǒng)曝氣法0.8 1.1 延時曝氣法延時曝氣法1.4 1.80.530.188l活性污泥法處理工業(yè)污水：活性污泥法處理工業(yè)污水： 廢水種類廢水種類ab石油化工廢水石油化工廢水0.750.16合成纖維廢水合成纖維廢水0.550.142含酚廢水含酚廢水0.56 制漿與造紙廢水制漿與造紙廢水0.380.092制藥廢水制藥廢水0.350.354釀造廢水釀造廢水0.93 漂染廢水漂染廢水0.5

24、0.60.065煉油廢水煉油廢水0.550.12亞硫酸漿粕廢水亞硫酸漿粕廢水0.400.185(3)試驗法:52blaxvosrbodv a blsrbod(kgbodr/kgvss.d)o2/vxv(kgo2/kgvss.d)1)傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法；2)完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法；3)階段曝氣活性污泥法；階段曝氣活性污泥法；4)吸附吸附再生活性污泥法再生活性污泥法；5)延時曝氣活性污泥法；延時曝氣活性污泥法；6)高負荷活性污泥法；高負荷活性污泥法；7)純氧曝氣活性污泥法純氧曝氣活性污泥法；8)淺層低壓曝氣活性污泥法；淺層低壓曝氣活性污泥法；9)深水曝氣活性污泥法；深水曝氣

25、活性污泥法；10)深井曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法?；亓魑勰嗷亓魑勰喽味纬恋沓爻恋沓貜U水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 qsi vx qwxse q-qwxese qrxrse q+qrxse 1)工藝流程:平面圖剖面圖 曝氣頭曝氣頭 曝氣設備曝氣設備 隔墻隔墻 空氣管溝空氣管溝l供氧速率與需氧速率曝氣池長度曝氣池長度 供氧速率供氧速率 需氧速率曲線需氧速率曲線需氧需氧量量l主要優(yōu)點：主要優(yōu)點： a. 處理效果好：處理效果好：bod5的去除率可達的去除率可達9095%； b. 對廢水的處理程度比較靈活，可根據要求進行調節(jié)。對廢水的處理程度比

26、較靈活，可根據要求進行調節(jié)。l4)主要問題：主要問題： a. 為了避免池為了避免池首端首端形成形成厭氧狀態(tài)厭氧狀態(tài)，不宜采用過高的有，不宜采用過高的有機負荷，因而池容較大，機負荷，因而池容較大，占地面積較大占地面積較大； b. 在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會會浪費了動力費用浪費了動力費用； c. 對沖擊負荷的適應性較弱。對沖擊負荷的適應性較弱。傳統(tǒng)活性污泥法設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod5/m3.d) 0.3 0.6mlss (mg/l) 1500 3000回流比回流比 (%) 25 50污泥負荷污泥負荷 (kgbod

27、5/kgmlss.d)0.2 0.4污泥齡污泥齡 c(d)5 15mlvss (mg/l)1200 2400曝氣時間曝氣時間hrt (h)4 8bod5去除率去除率 (%)85 95l工藝流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 完全混合曝氣池完全混合曝氣池l主要特點：主要特點：a. 可以方便地通過對可以方便地通過對f/m的調節(jié)，使反應器內的的調節(jié)，使反應器內的有機物降解反應控制在最佳狀態(tài)；有機物降解反應控制在最佳狀態(tài)；b. 進水一進入曝氣池，就立即被大量混合液所稀進水一進入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對

28、沖擊負荷有一定的抵抗能力；釋，所以對沖擊負荷有一定的抵抗能力；c. 適合于處理較高濃度的有機工業(yè)廢水適合于處理較高濃度的有機工業(yè)廢水 主要結構形式：a.合建式（曝氣沉淀池）b.分建式污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)污泥齡污泥齡 (d)mlvss (mg/l)曝氣時間曝氣時間hrt (h)bod5去除率去除率 (%)設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod5/m3.d)08 2.0mlss (mg/l) 3000 6000回流比回流比 (%) 25 1000.2 0.65 15 2400 4800 3 5 85 90l 工藝流程工藝流程多點進水活性污泥法的工藝流程多點進

29、水活性污泥法的工藝流程出水出水進水進水二沉池二沉池進水點進水點剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥出水出水進水點進水點進水進水剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池進水點進水點l主要特點：主要特點：a.廢水沿池長分段注入曝氣池，有機物負廢水沿池長分段注入曝氣池，有機物負荷分布較均衡，改善了供氧速率與需氧荷分布較均衡，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛盾，有利于降低能耗；速率之間的矛盾，有利于降低能耗；b.廢水分段注入，提高了曝氣池對沖擊負廢水分段注入，提高了曝氣池對沖擊負荷的適應能力；荷的適應能力；設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod5/m3.d)0.6 1.0mlss (mg/l)

30、2000 3500回流比回流比 (%)25 75污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)0.2 0.4污泥齡污泥齡 (d)5 15mlvss (mg/l)1600 2800曝氣時間曝氣時間hrt (h)3 8bod5去除率去除率 (%)85 90l主要特點：主要特點： 將將吸附吸附、降解降解兩個過程分別控制在不同的反應器內進行。兩個過程分別控制在不同的反應器內進行。l在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機底物從廢水中被去除的實在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機底物從廢水中被去除的實質就是有機底物作為營養(yǎng)物質被活性污泥微生物攝取、質就是有機底物作為營養(yǎng)物質被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程，這一過程

31、的結果是污水得到了凈化，代謝與利用的過程，這一過程的結果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細胞，活性污泥得到了增微生物獲得了能量而合成新的細胞，活性污泥得到了增長。長。l 一般將這整個凈化反應過程分為三個階段：一般將這整個凈化反應過程分為三個階段： 1）初期吸附；）初期吸附； 2）微生物代謝；）微生物代謝； 3）活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮）活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮曝氣過程曝氣過程降解降解初期吸附初期吸附bodl 在活性污泥系統(tǒng)內，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間在活性污泥系統(tǒng)內，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時間(10 30min)內，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強

32、的吸附內，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強的吸附能力，因此在這很短的時間內，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠能力，因此在這很短的時間內，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機污染物，使廢水的體狀態(tài)的有機污染物，使廢水的bod5值值(或或cod值值)大幅度下降。大幅度下降。l但不是真正的降解，隨著時間的推移，混合液的但不是真正的降解，隨著時間的推移，混合液的bod5值會回升，再值會回升，再之后，之后，bod5值才會逐漸下降。值才會逐漸下降。l活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關: 1）廢水的性質、特性：）廢水的性質、特性： 含有較高濃度呈懸浮或膠

33、體狀態(tài)的有機污染物。含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機污染物。 2）活性污泥的狀態(tài)：）活性污泥的狀態(tài)： 充分的再生曝氣，一般應使活性污泥微生物進入內源代謝期，才充分的再生曝氣，一般應使活性污泥微生物進入內源代謝期，才能使其吸附功能得到恢復和增強。能使其吸附功能得到恢復和增強。l工藝流程工藝流程回流污泥回流污泥進水進水出水出水吸附池吸附池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥再生池再生池回流污泥回流污泥出水出水進水進水剩余污泥剩余污泥吸附段吸附段再生段再生段二沉池二沉池l1)1)主要優(yōu)點：主要優(yōu)點：a.a.廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短，吸附池容廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短，吸附池容積較小，

34、再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積只此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積只和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費用較低；和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費用較低；b.b.具有一定的承受沖擊負荷的能力，當吸附池的活性污具有一定的承受沖擊負荷的能力，當吸附池的活性污泥遭到破壞時，可由再生池的污泥予以補充。泥遭到破壞時，可由再生池的污泥予以補充。l2)2)主要缺點：主要缺點： 對廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對溶解性有對廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對溶解性有機物含量較高的廢水，處理效果更差。機物含

35、量較高的廢水，處理效果更差。設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod5/m3.d)1.0 1.2mlss (mg/l)吸附池：吸附池：1000 3000再生池：再生池：4000 10000回流比回流比 (%)25 100污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)0.2 0.6污泥齡污泥齡 (d)5 15mlvss (mg/l)吸附池：吸附池：800 2400 再生池：再生池：3200 8000曝氣時間曝氣時間hrt (h)吸附池吸附池0.5 1.0；再生池再生池3 6bod5去除率去除率 (%)80 90l1)主要特點：主要特點： a. 有機負荷率非常低，污泥持續(xù)處于內源代謝狀

36、有機負荷率非常低，污泥持續(xù)處于內源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無需再進行處理；態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無需再進行處理； b. 處理出水出水水質穩(wěn)定性較好，對廢水沖擊負處理出水出水水質穩(wěn)定性較好，對廢水沖擊負荷有較強的適應性；荷有較強的適應性； c. 在某些情況下，可不設初沉池。在某些情況下，可不設初沉池。l2)主要缺點：主要缺點： 池容大、曝氣時間長，占地面積大；池容大、曝氣時間長，占地面積大； 建設費用和運行費用高；建設費用和運行費用高；l適用條件：適用條件： 出水水質高，小規(guī)模，水量一般在出水水質高，小規(guī)模，水量一般在1000m3/d以下。以下。設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod

37、5/m3.d) 0.1 0.4mlss (mg/l) 3000 6000回流比回流比 (%) 75 100污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)0.05 0.15污泥齡污泥齡 (d)20 30mlvss (mg/l)2400 4800曝氣時間曝氣時間hrt (h) 18 48bod5去除率去除率 (%) 95 l1)主要特點：主要特點：a. 有機負荷率高，曝氣時間短，對廢水的處理效果較低；有機負荷率高，曝氣時間短，對廢水的處理效果較低；b. 在系統(tǒng)和曝氣池的構造等方面與傳統(tǒng)法相同。在系統(tǒng)和曝氣池的構造等方面與傳統(tǒng)法相同。l主要設計參數：主要設計參數： 設計參數設計參數容積負荷容積

38、負荷 (kgbod5/m3.d) 1.22.4mlss (mg/l) 200500回流比回流比 (%) 515污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)1.55.0污泥齡污泥齡 (d) 0.252.5mlvss (mg/l) 160400曝氣時間曝氣時間hrt (h) 1.53.0bod5去除率去除率 (%) 6075l工藝流程工藝流程純氧純氧進水進水尾氣尾氣出水出水回流污泥回流污泥氣體循氣體循環(huán)泵環(huán)泵氣體分散及氣體分散及攪拌裝置攪拌裝置l1)主要特點：主要特點：a. 純氧中氧的分壓比空氣約高純氧中氧的分壓比空氣約高5倍，純氧曝氣可大倍，純氧曝氣可大大提高氧的轉移效率；大提高氧的轉移

39、效率；b. 氧的轉移率可提高到氧的轉移率可提高到80-90%，而一般的鼓風曝，而一般的鼓風曝氣僅為氣僅為525%左右；左右；c. 可使曝氣池內活性污泥濃度高達可使曝氣池內活性污泥濃度高達4000 7000mg/l，能夠大大提高曝氣池的容積負荷；能夠大大提高曝氣池的容積負荷；d. 剩余污泥產量少，剩余污泥產量少，svi值也低，污泥膨脹較少值也低，污泥膨脹較少發(fā)生。發(fā)生。設計參數設計參數容積負荷容積負荷 (kgbod5/m3.d) 2.0 3.2mlss (mg/l) 6000 10000回流比回流比 (%) 25 50污泥負荷污泥負荷 (kgbod5/kgmlss.d)0.4 1.0污泥齡污泥齡

40、 (d)5 15mlvss (mg/l)4000 6500曝氣時間曝氣時間hrt (h)1.5 3.0溶解氧濃度溶解氧濃度do (mg/l) 6 10svi (ml/g) 30 50bod5去除率去除率 (%) 75 95l理論基礎：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉理論基礎：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉移率最高，因此，沒有必要延長氣泡在水中的上升移率最高，因此，沒有必要延長氣泡在水中的上升距離。距離。l其曝氣裝置一般安裝在水下其曝氣裝置一般安裝在水下0.8 0.9米處，因此可以米處，因此可以采用風壓在采用風壓在1米以下的低壓風機，動力效率較高，米以下的低壓風機，動力效率較高，可達可達1

41、.80 2.60kgo2/kw.h；l其氧轉移率較低，一般只有其氧轉移率較低，一般只有2.5%；l池中設有導流板，可使混合液呈循環(huán)流動狀態(tài)。池中設有導流板，可使混合液呈循環(huán)流動狀態(tài)。 微孔板微孔板0.60.80.60.8導流板導流板1)主要特點：主要特點： a. 曝氣池水深在曝氣池水深在7 8m以上，以上， b. 由于水壓較大，氧的轉移率可以提高，由于水壓較大，氧的轉移率可以提高，相應也能加快有機物的降解速率；相應也能加快有機物的降解速率； c. 占地面積較小。占地面積較小。曝氣裝置曝氣裝置空氣空氣導流墻導流墻深水中層曝氣法的示意圖深水中層曝氣法的示意圖空氣空氣曝氣裝置曝氣裝置深水深層曝氣法的

42、示意圖深水深層曝氣法的示意圖l工藝流程：工藝流程： 一般平面呈圓形，一般平面呈圓形，直 徑 約直 徑 約 1 6 m ， 深 度 為， 深 度 為50 150m?；亓魑勰嗷亓魑勰噙M水進水出水出水空氣空氣l主要特點：主要特點： a.氧轉移率高，約為常規(guī)法的氧轉移率高，約為常規(guī)法的10倍以上；倍以上； b.動力效率高，占地少，易于維護運行；動力效率高，占地少，易于維護運行； c.耐沖擊負荷，產泥量少；耐沖擊負荷，產泥量少； d.一般可以不建初次沉淀池一般可以不建初次沉淀池 e.但受地質條件的限制。但受地質條件的限制。l設計參數設計參數設計參數容積負荷容積負荷(kgbod5/m3.d) 3.0 3.

43、6mlss(mg/l) 3000 5000回流比回流比(%) 40 80污泥負荷污泥負荷(kgbod5/kgmlss.d)1.0 1.2污泥齡污泥齡(d)5mlvss(mg/l) 2400 4000曝氣時間曝氣時間hrt(h) 1.0 2.0bod5去除率去除率(%) 85 90l8、()普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特普通活性污泥法、吸附再生法和完全混合法各有什么特點？在一般情況下，對于有機廢水點？在一般情況下，對于有機廢水bod5的去除率如何？根據的去除率如何？根據活性污泥增長曲線來看，這幾種運行方式的基本區(qū)別在什么地活性污泥增長曲線來看，這幾種運行方式的基本區(qū)別在什么地方

44、？各自的優(yōu)缺點是什么？方？各自的優(yōu)缺點是什么？ l11、()試指出污泥沉降比試指出污泥沉降比sv、污泥濃度、污泥濃度mlss和污泥指數和污泥指數svi的定義，以及其在水處理工程中的實際意義以及一般的正常數的定義，以及其在水處理工程中的實際意義以及一般的正常數值范圍。值范圍。 l5、()普通活性污泥法曝氣池中的普通活性污泥法曝氣池中的mlss為為3700mg/l，svi為為80ml/g，求其，求其sv和回流污泥中的懸浮固體濃度。和回流污泥中的懸浮固體濃度。 l7、()某造紙廠采用活性污泥法處理廢水，廢水量為某造紙廠采用活性污泥法處理廢水，廢水量為24000m3/d，曝氣池容積，曝氣池容積v為為8

45、000m3。經初次沉淀，廢水的。經初次沉淀，廢水的bod5為為300mg/l，曝氣池對，曝氣池對bod5的去除率為的去除率為90%，曝氣池混，曝氣池混合液懸浮液固體濃度為合液懸浮液固體濃度為4000mg/l，其中揮發(fā)性懸浮固體占，其中揮發(fā)性懸浮固體占75%。試求：試求：f/m、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥齡。、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥齡。（已知：（已知：a = 0.76kgvss/kgbod5.d，b = 0.016d-1；a = 0.38kgo2/kgbod5，b = 0.092kgo2/kgvss.d） 什么是活性污泥法反應動力學活性污泥法反應動力學？可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)

46、內有機物有機物降解降解、污泥增長污泥增長、氧氣的消耗氧氣的消耗等與各項設設計計參數、運行運行參數及環(huán)境因素之間的關系；(1)基質降解基質降解的動力學，涉及基質降解與基質濃度、的動力學，涉及基質降解與基質濃度、生物量等因素的關系；生物量等因素的關系； (2)微生物增長動力學微生物增長動力學，涉及微生物增長與基質，涉及微生物增長與基質濃度、生物量、增長常數等因素的關系；濃度、生物量、增長常數等因素的關系； (3)還研究底物降解與生物量增長、底物降解與還研究底物降解與生物量增長、底物降解與需氧、營養(yǎng)要求等的關系。需氧、營養(yǎng)要求等的關系。 (1) 反應器處于反應器處于完全混合狀態(tài)完全混合狀態(tài)， 對于推

47、流式曝氣池系統(tǒng)，需加以修正；對于推流式曝氣池系統(tǒng)，需加以修正； (2)活性污泥系統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)的運行運行條件條件絕對穩(wěn)定絕對穩(wěn)定； (3)二沉池內二沉池內無微生物活動無微生物活動，也無污泥累積，且泥水分離，也無污泥累積，且泥水分離效果良好；效果良好； (4)進水有機物均為溶解性有機物，且濃度恒定，進水有機物均為溶解性有機物，且濃度恒定，不含微不含微生物生物； (5)進水中不含對微生物具有毒性或抑制性的物質。進水中不含對微生物具有毒性或抑制性的物質。勞倫斯麥卡蒂（lawrencemccarty）模式酶促反應動力學公式（米門公式）（michaelismenton）莫諾德（monod）模式 a米門

48、公式 michaelismenton提出酶的“中間產物中間產物”學說，通過理論推導和實驗驗證，提出了含單一基質單一反應的酶促反應動力學酶促反應動力學公式，即米門公式：sksvmmax 其中：km飽和常數，或半速常數； 1/km基質親和力 e + s es e + pvmaxkmv = vmax/2s0v 1942年和年和1950年，年，monod單一基質、純菌種培養(yǎng)實驗，單一基質、純菌種培養(yǎng)實驗，微生物比增殖速率與基質濃度微生物比增殖速率與基質濃度與酶促反應類似的規(guī)律，與酶促反應類似的規(guī)律，提出活性污泥法的動力學公式，即莫諾德模式：提出活性污泥法的動力學公式，即莫諾德模式：skssmax式中：

49、式中： 微生物的比增殖速率，微生物的比增殖速率，kgvss/kgvss.d； max基質濃度飽和時，微生物的最大比增殖速率基質濃度飽和時，微生物的最大比增殖速率, kgvss/kgvss.d; s反應器內的基質濃度，反應器內的基質濃度，mg/l； ks飽和常數，也稱半速常數。飽和常數，也稱半速常數。隨后發(fā)現(xiàn)，用由混合微生物群體組成的活性污隨后發(fā)現(xiàn)，用由混合微生物群體組成的活性污泥對多種基質進行微生物增殖實驗，也取得了泥對多種基質進行微生物增殖實驗，也取得了符合這種關系的結果。符合這種關系的結果。 在微生物比增殖速率與底物的比降解速率之間在微生物比增殖速率與底物的比降解速率之間存在下列比例關系：

50、存在下列比例關系：vxdtdx/dkgvsskgvss/xdtdsv)(dkgvsskgbod5則與比增殖速率比增殖速率相對應的比底物降解速比底物降解速率率也可以用類似公式表示，即： skssmax 式中：式中：s 限制性底物的濃度；對于廢水處理來說，有機物的降解是其基本目的，因此上式的實際意義更大。 一級反應區(qū)一級反應區(qū)過渡區(qū)過渡區(qū) 零級反應區(qū)零級反應區(qū)(1) 在高底物濃度的條件下，即sks，呈零級反應零級反應，則有： ， maxmaxxkxdtds1max （2）在低底物濃度的條件下，即s ks，則：skks2maxxskdtds2maxvk 1skvkmax2l【例【例1】如何用】如何用

51、動力學解釋動力學解釋ph值對氨氮氧化速值對氨氮氧化速率的影響？率的影響？l【思考題【思考題1】推流式與完全混合式的比較：推流式與完全混合式的比較：l19、(4)進水條件和出水水質要求相同時，如果進水條件和出水水質要求相同時，如果單從反應動力學的角度來考慮，采用推流式曝單從反應動力學的角度來考慮，采用推流式曝氣池和完全混合式曝氣池，那種所需要的池容氣池和完全混合式曝氣池，那種所需要的池容較??？較??？ 例例1：在一個硝化反應器中，氨氮濃度為在一個硝化反應器中，氨氮濃度為130mg/l，t=35 c，請通過計算給出當，請通過計算給出當反應器內的反應器內的ph值分別為值分別為6.0和和8.0時的氨時的

52、氨氧化速率的比值。氧化速率的比值。l亞硝化的反應方程式：亞硝化的反應方程式：hohnoonh25 . 12224l 亞硝化反應是由氨氧化細菌在好氧、亞硝化反應是由氨氧化細菌在好氧、ph值中性偏堿值中性偏堿的條件下完成的；的條件下完成的；l 研究表明，亞硝化過程受研究表明，亞硝化過程受ph值的影響很大；值的影響很大；l 最近的研究表明，氨氧化細菌的直接底物是游離態(tài)最近的研究表明，氨氧化細菌的直接底物是游離態(tài)的的nh3，而不是離子態(tài)的，而不是離子態(tài)的nh4+；l 但水質監(jiān)測中所測得的氨氮濃度，實際上是總氨氮但水質監(jiān)測中所測得的氨氮濃度，實際上是總氨氮濃度，即濃度，即tnh3，其中包括，其中包括nh

53、3和和nh4+；lmonod方程認為，廢水中的生化反應速率為：方程認為，廢水中的生化反應速率為：sksvvsmaxl 上式中的上式中的s指的是生化反應過程中的限制性基質的指的是生化反應過程中的限制性基質的濃度，即氨氧化過程中的游離氨濃度；濃度，即氨氧化過程中的游離氨濃度；l 因此，需要計算出不同因此，需要計算出不同ph值下反應器中實際的游值下反應器中實際的游離氨的濃度，即離氨的濃度，即nh3：（1）聯(lián)合式（聯(lián)合式（2）和式（）和式（3），可得：），可得：ohnhohnh4232343ohnhohnhknhbnhkk氨的離解常數，相當于3ohhoh22ohohhkw433nhnhtnh（2）（3

54、）10343nhknhkphwnhwnhphphkktnhnh3101033再加上：再加上：最后可得：最后可得：（4）l1825 c時，時，14105 . 1wk51079. 13nhkl 假定假定30 c時，時，51079. 13nhkl 30 c時，時，l 30 c時，氨氧化細菌的時，氨氧化細菌的ks = 7.0mgn/llph6時，利用式（時，利用式（4），可計算出：），可計算出：lmgnhph/078.1083lmgnhph/109. 063l 同樣，同樣，ph8時：時：l 再利用式（再利用式（1），可計算出：），可計算出：l ph6時：時：l ph8時：時：max6015. 0vvp

55、hmax8590. 0vvph34.3968phphvvl 所以：所以：lmg /078.10lmg /109. 0max015. 0vmax590. 0vlmg /0 . 7maxvmax5 . 0 vv3nhl有關基本概念：有關基本概念：a、微生物比增殖速率、微生物比增殖速率 xdtdx)( b、單位基質利用率：、單位基質利用率： xdtdsqu)(c、污泥停留時間（、污泥停留時間（srt）、平均細胞停留時間）、平均細胞停留時間（mcrt）、）、污泥齡污泥齡( c)：iewrwcxqxqqxqxv)(rwcxqxv 3) 與與 c的關系：的關系：xdtdx / ttctxx/1cc1所以有

56、：1. 第一基本方程式：第一基本方程式：前面已有：前面已有：xkdtdsydtdxdu式中：式中：y微生物的產率系數，微生物的產率系數，kgvss/kgbod； kd 自身氧化系數，或衰減常數，自身氧化系數，或衰減常數，d-1，（，（kgvss/kgvss.d）；）；經整理后：經整理后： dckyq 1表示的是表示的是污泥齡污泥齡（ c ）與）與產率系數產率系數y、基質比利用速率基質比利用速率（q）及）及自身自身氧化系數氧化系數(kd)之間的關系。之間的關系。 認同莫諾德模式：認同莫諾德模式： 認為有機基質的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：認為有機基質的降解速率等于其被微生物的利用速率，

57、即：sksvvsmaxxdtdsqvusksxqdtdssumax式中：式中：s 反應器內的基質濃度；反應器內的基質濃度； qmax單位生物量的最大基質利用速率；單位生物量的最大基質利用速率； ks半速常數。半速常數。表示的是基質利用速率與反應器內微生物濃度和基質濃度之間的關系。表示的是基質利用速率與反應器內微生物濃度和基質濃度之間的關系。a.第一導出方程第一導出方程出水水質出水水質(se)與污泥齡與污泥齡( c)之間的關系：之間的關系：seeukssvxdtdsqmax)/(dckqy1代入：代入：則有：則有：dseeckkssvymax11)()1 (maxdccdsekyvkks 能否有

58、更簡便的計算方法？能否有更簡便的計算方法？ 傳統(tǒng)排泥方式：傳統(tǒng)排泥方式： iewrwcxqxqqxqxv)( 簡化后，則：簡化后，則：rwcxqxv兩種排泥方式：兩種排泥方式：i. 剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出；剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出； ii. 剩余污泥從曝氣池直接排出。剩余污泥從曝氣池直接排出。 回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 qsi vxse ii. qwx i. qwx q-qwxesi qrxrse 從曝氣池直接排泥從曝氣池直接排泥，則：，則： iewwcqxxqqxqvx)(簡化后簡化后: : w

59、cqv 1 1）減輕了二沉池的負擔；）減輕了二沉池的負擔； 2 2）可將剩余污泥單獨濃縮處理；）可將剩余污泥單獨濃縮處理； 3 3）便于控制曝氣池的運行。）便于控制曝氣池的運行。b. 第二導出方程第二導出方程曝氣池內微生物濃度（曝氣池內微生物濃度（x）與污泥齡）與污泥齡( c)的關系的關系對曝氣池作有機底物的物料衡算：對曝氣池作有機底物的物料衡算：底物的底物的凈變化率凈變化率=底物進入曝氣池底物進入曝氣池中的速率中的速率底物從曝氣池底物從曝氣池中消失的速率中消失的速率eueitqsrvdtdsrqsqsdtdsv)()/()/(10vssqdtdseiu)(回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池

60、廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥代入第一基本方程有：代入第一基本方程有： cdeickvssqyx1 由于qvhrtt/cdeickssytx1所以：所以：說明：曝氣池中微生物濃度與有機物濃度、污泥齡和曝氣時間等有關。說明：曝氣池中微生物濃度與有機物濃度、污泥齡和曝氣時間等有關。式中式中 = = c c / /t t，稱為污泥循環(huán)因子，稱為污泥循環(huán)因子，物理意義為：活性污泥從生長到被排出系統(tǒng)期間與廢水接觸的平均次數。物理意義為：活性污泥從生長到被排出系統(tǒng)期間與廢水接觸的平均次數。c.第三導出方程回流比r與 c之間的關系 對曝氣池的生物量進行物料衡