第3章第一節(jié) 活性污泥課件

1、第二節(jié)第二節(jié) 生物膜及其反應(yīng)器處理技術(shù)生物膜及其反應(yīng)器處理技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法第三節(jié)第三節(jié) 廢水厭氧生物處理廢水厭氧生物處理第四節(jié)第四節(jié) 廢水脫氮除磷廢水脫氮除磷第一節(jié)第一節(jié) 傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法 廢水生物處理廢水生物處理：是指利用微生物的代謝作用去除廢水是指利用微生物的代謝作用去除廢水 中有機(jī)污染物的一種方法；中有機(jī)污染物的一種方法； 在廢水生物處理裝置中微生物主要以在廢水生物處理裝置中微生物主要以活性污泥活性污泥（ activated sludge）和）和生物膜生物膜（biomembrane）的形式）的形式 存在，在廢水厭氧生物處理的存在，在廢水厭氧生物處

2、理的升流式厭氧污泥床升流式厭氧污泥床（ upflow anaerobic sludge blanket，UASB）反應(yīng)器中）反應(yīng)器中 ，微生物還能以，微生物還能以顆粒污泥顆粒污泥（granular sludge）的形式）的形式 存在；存在； 廢水的廢水的好氧生物處理好氧生物處理按照微生物在水體中的生長(zhǎng)方式按照微生物在水體中的生長(zhǎng)方式 可分為可分為懸浮生長(zhǎng)懸浮生長(zhǎng)（活性污泥法活性污泥法）與）與固著生長(zhǎng)固著生長(zhǎng)（生物生物膜膜 法法）兩種類型；）兩種類型；一、廢水生物處理基本原理一、廢水生物處理基本原理 好氧條件好氧條件下廢水中污染物最終被分解成下廢水中污染物最終被分解成CO2和和H2O； 厭氧條件

3、厭氧條件下污染物最終形成下污染物最終形成CH4、CO2、H2S、N2、H2、H2O以及有機(jī)酸和醇等以及有機(jī)酸和醇等； 廢水生物處理過程可歸納為廢水生物處理過程可歸納為4個(gè)連續(xù)進(jìn)行的階段，即個(gè)連續(xù)進(jìn)行的階段，即絮凝作用絮凝作用、吸附作用吸附作用、氧化作用氧化作用、沉淀作用沉淀作用；1. 絮凝作用絮凝作用 廢水進(jìn)入反應(yīng)池后廢水中的產(chǎn)莢膜細(xì)菌可分泌出粘液廢水進(jìn)入反應(yīng)池后廢水中的產(chǎn)莢膜細(xì)菌可分泌出粘液性物質(zhì)，并相互粘連形成性物質(zhì)，并相互粘連形成菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)。菌膠團(tuán)又粘連在一。菌膠團(tuán)又粘連在一起，絮凝成活性污泥或粘附在載體上形成生物膜起，絮凝成活性污泥或粘附在載體上形成生物膜； 纖毛類原生動(dòng)物也可分泌出

4、纖毛類原生動(dòng)物也可分泌出多糖多糖及及粘蛋白粘蛋白促進(jìn)絮凝體促進(jìn)絮凝體的形成的形成；2. 吸附作用吸附作用 細(xì)菌表面一般帶有負(fù)電荷細(xì)菌表面一般帶有負(fù)電荷，而廢水中有機(jī)物顆粒常帶，而廢水中有機(jī)物顆粒常帶正電荷，它們之間有很大的吸引作用；正電荷，它們之間有很大的吸引作用； 活性污泥的表面積介于活性污泥的表面積介于2000-10000 m2/m3，其表面附其表面附有的粘性物質(zhì)對(duì)廢水中的有機(jī)物顆粒、膠體物質(zhì)有較有的粘性物質(zhì)對(duì)廢水中的有機(jī)物顆粒、膠體物質(zhì)有較強(qiáng)的吸附能力強(qiáng)的吸附能力； 廢水中的重金屬離子如銅、鐵、鎘、鉻、鉛等也可被廢水中的重金屬離子如銅、鐵、鎘、鉻、鉛等也可被活性污泥和生物膜吸附，活性污泥

5、和生物膜吸附，廢水中大約有廢水中大約有30%-90%的的重金屬離子可通過吸附作用去除重金屬離子可通過吸附作用去除； 總吸附量有一個(gè)極限總吸附量有一個(gè)極限，到達(dá)極限后，吸附作用停止。，到達(dá)極限后，吸附作用停止。根據(jù)活性污泥法的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在根據(jù)活性污泥法的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在充分混合曝氣充分混合曝氣的條件的條件下，大約經(jīng)過下，大約經(jīng)過20-40 min，即可完成吸附過程，即可完成吸附過程；3. 氧化作用氧化作用 大分子有機(jī)物被活性污泥和生物膜吸附后，在微生物大分子有機(jī)物被活性污泥和生物膜吸附后，在微生物胞外酶的作用下，水解為可溶性的有機(jī)小分子，然后胞外酶的作用下，水解為可溶性的有機(jī)小分子，然后透過細(xì)胞膜進(jìn)

6、入微生物細(xì)胞，經(jīng)過一系列生化途徑，透過細(xì)胞膜進(jìn)入微生物細(xì)胞，經(jīng)過一系列生化途徑，被氧化為無機(jī)物被氧化為無機(jī)物CO2和和H2O等，并釋放出能量；等，并釋放出能量； 微生物對(duì)吸附的有機(jī)物氧化分解需要較長(zhǎng)的時(shí)間微生物對(duì)吸附的有機(jī)物氧化分解需要較長(zhǎng)的時(shí)間，有，有的需要幾小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能完成；的需要幾小時(shí)甚至十幾個(gè)小時(shí)才能完成；4. 沉淀作用沉淀作用 廢水中有機(jī)物質(zhì)在活性污泥或生物膜的氧化分解作用廢水中有機(jī)物質(zhì)在活性污泥或生物膜的氧化分解作用下無機(jī)化后，下無機(jī)化后，處理后水在排放到自然水體前必須經(jīng)過處理后水在排放到自然水體前必須經(jīng)過泥水分離泥水分離； 活性污泥、生物膜均具有良好的沉降性能，使泥水分

7、活性污泥、生物膜均具有良好的沉降性能，使泥水分離，澄清水排走，污泥沉降至池底，這是廢水生化處離，澄清水排走，污泥沉降至池底，這是廢水生化處理必經(jīng)步驟；理必經(jīng)步驟； 廢水生化處理對(duì)微生物的要求主要有：廢水生化處理對(duì)微生物的要求主要有：（1）能夠代謝廢水中的有機(jī)物；）能夠代謝廢水中的有機(jī)物；（2）能與處理后的水徹底分離，）能與處理后的水徹底分離，尤其對(duì)于厭氧生物處尤其對(duì)于厭氧生物處 理更為重要，因既是保證出水水質(zhì)，又是使處理理更為重要，因既是保證出水水質(zhì)，又是使處理 能持續(xù)下去的必要條件；能持續(xù)下去的必要條件；二、好氧生物處理二、好氧生物處理 曝氣：曝氣：氧一般通過機(jī)械設(shè)備往曝氣池中連續(xù)不斷地充氧

8、一般通過機(jī)械設(shè)備往曝氣池中連續(xù)不斷地充入壓縮空氣，或采用氧氣發(fā)生設(shè)備提供純氧，并使氧入壓縮空氣，或采用氧氣發(fā)生設(shè)備提供純氧，并使氧溶解在廢水中。溶解在廢水中。 曝氣曝氣過程除供氧外，還起攪拌混合作用，使活性污泥過程除供氧外，還起攪拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸混合；在混合液中保持懸浮狀態(tài)，并與廢水充分接觸混合； 工業(yè)廢水處理過程中，微生物種類比較單純，只有少工業(yè)廢水處理過程中，微生物種類比較單純，只有少數(shù)種類可生長(zhǎng)，數(shù)種類可生長(zhǎng)，細(xì)菌占主要地位細(xì)菌占主要地位；微生物微生物+ +有機(jī)物有機(jī)物+ +O2細(xì)胞貯藏物細(xì)胞貯藏物合成細(xì)胞物合成細(xì)胞物質(zhì)，供微生質(zhì)，供微生物生

9、長(zhǎng)物生長(zhǎng)CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-+能量能量殘存物殘存物隨水排出隨水排出合成反應(yīng)合成反應(yīng)圖圖3-1 好氧生物處理微生物好氧生物處理微生物 代謝有機(jī)物的途徑代謝有機(jī)物的途徑1. .曝氣方式曝氣方式 通常采用的曝氣方式有通常采用的曝氣方式有鼓風(fēng)曝氣法鼓風(fēng)曝氣法、表面加速曝氣法表面加速曝氣法、射流曝氣法射流曝氣法；（1）鼓風(fēng)曝氣法）鼓風(fēng)曝氣法 利用空氣壓縮機(jī)（或鼓風(fēng)機(jī)）將空氣壓入池內(nèi)，通過利用空氣壓縮機(jī)（或鼓風(fēng)機(jī)）將空氣壓入池內(nèi)，通過池底擴(kuò)散裝置，如擴(kuò)散板、穿孔管，使空氣形成小氣池底擴(kuò)散裝置，如擴(kuò)散板、穿孔管，使空氣形成小氣泡與廢水混合，并將氧溶解于水中泡與廢水混合，并將氧溶解于

10、水中。 擴(kuò)散板曝氣擴(kuò)散板曝氣產(chǎn)生的氣泡細(xì)小，增加了空氣與廢氣的接產(chǎn)生的氣泡細(xì)小，增加了空氣與廢氣的接觸面積，氧轉(zhuǎn)移效率較高，布?xì)庖草^均勻；但由于板觸面積，氧轉(zhuǎn)移效率較高，布?xì)庖草^均勻；但由于板的孔隙小，空氣通過時(shí)壓力損失大，較容易堵塞；的孔隙小，空氣通過時(shí)壓力損失大，較容易堵塞； 穿孔管曝氣穿孔管曝氣產(chǎn)生的氣泡較大，氧轉(zhuǎn)移效率較低。根據(jù)產(chǎn)生的氣泡較大，氧轉(zhuǎn)移效率較低。根據(jù)曝氣強(qiáng)度要求，可安裝數(shù)組穿孔管；曝氣強(qiáng)度要求，可安裝數(shù)組穿孔管；（2）表面加速曝氣法）表面加速曝氣法 利用裝在曝氣池表面的機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)激烈攪動(dòng)水面利用裝在曝氣池表面的機(jī)械葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)激烈攪動(dòng)水面，通過水面不斷更新，增加液體與氧

11、的接觸面積，從，通過水面不斷更新，增加液體與氧的接觸面積，從而使氧溶于水中，這種充氧方式叫而使氧溶于水中，這種充氧方式叫表面曝氣表面曝氣。 表面加速曝氣葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)有如下作用：表面加速曝氣葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)有如下作用： A. 產(chǎn)生提水及輸水作用，使曝氣池內(nèi)液體不斷循環(huán)產(chǎn)生提水及輸水作用，使曝氣池內(nèi)液體不斷循環(huán) 流動(dòng)，使氣液接觸面不斷更新；流動(dòng)，使氣液接觸面不斷更新； B. 在葉輪邊緣造成水躍，液體迅速裹進(jìn)大量空氣；在葉輪邊緣造成水躍，液體迅速裹進(jìn)大量空氣； C. 在葉片后側(cè)形成負(fù)壓吸入空氣；在葉片后側(cè)形成負(fù)壓吸入空氣； 表面曝氣葉輪的充氧是表面曝氣葉輪的充氧是3個(gè)過程的總和，其中液面更個(gè)過程的總和，其中

12、液面更新及水躍起主要作用；新及水躍起主要作用； 葉輪的充氧能力葉輪的充氧能力與葉輪構(gòu)造、葉輪旋轉(zhuǎn)速度和葉輪浸與葉輪構(gòu)造、葉輪旋轉(zhuǎn)速度和葉輪浸沒深度有關(guān)；沒深度有關(guān)； 當(dāng)葉輪構(gòu)造一定時(shí)，葉輪旋轉(zhuǎn)的速度大，充氧能力強(qiáng)當(dāng)葉輪構(gòu)造一定時(shí)，葉輪旋轉(zhuǎn)的速度大，充氧能力強(qiáng)，但動(dòng)力消耗亦大，污泥也易被打碎。，但動(dòng)力消耗亦大，污泥也易被打碎。一般認(rèn)為葉輪一般認(rèn)為葉輪線速度以線速度以2.5-5 m/s 為宜為宜； 葉輪浸沒深度適當(dāng)時(shí)，充氧效率高；葉輪浸沒深度適當(dāng)時(shí)，充氧效率高；（3）射流曝氣）射流曝氣 是一種負(fù)壓吸氣裝置，通過廢水泵將有壓力的水即高是一種負(fù)壓吸氣裝置，通過廢水泵將有壓力的水即高速流體在射流器的喉管

13、處與吸入的空氣混合，發(fā)生激速流體在射流器的喉管處與吸入的空氣混合，發(fā)生激烈的充氧和傳質(zhì)烈的充氧和傳質(zhì)。 由于氣、泥、水混合液在喉管中強(qiáng)烈混合攪動(dòng)，使氣由于氣、泥、水混合液在喉管中強(qiáng)烈混合攪動(dòng)，使氣泡粉碎成霧狀，氧迅速轉(zhuǎn)移到混合液中，從而強(qiáng)化了泡粉碎成霧狀，氧迅速轉(zhuǎn)移到混合液中，從而強(qiáng)化了氧的轉(zhuǎn)移過程，氧轉(zhuǎn)移效率提高氧的轉(zhuǎn)移過程，氧轉(zhuǎn)移效率提高20%-25%以上；以上；二、活性污泥法（二、活性污泥法（Activated Sludge Process） 1912年，英國的年，英國的Clark和和Gage首次發(fā)現(xiàn)污水長(zhǎng)時(shí)間曝首次發(fā)現(xiàn)污水長(zhǎng)時(shí)間曝氣后會(huì)產(chǎn)生污泥，且水質(zhì)有明顯的改善；氣后會(huì)產(chǎn)生污泥，且水

14、質(zhì)有明顯的改善； 1914年，英國人年，英國人Edward Arden和和W.T. Lockett在英國在英國的曼徹斯特市首創(chuàng)活性污泥法；的曼徹斯特市首創(chuàng)活性污泥法； 活性污泥法處理廢水效率高、效果好，處理后水的水活性污泥法處理廢水效率高、效果好，處理后水的水質(zhì)良好，因此使用廣泛，稱為處理廢水的主要方法。質(zhì)良好，因此使用廣泛，稱為處理廢水的主要方法。（1）定義）定義 活性污泥法：活性污泥法：是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體（是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物絮體（floc）處理有機(jī)廢水的一類好氧生物處理方法。處理有機(jī)廢水的一類好氧生物處理方法。 活性污泥：活性污泥：向生活污水中注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)向生活污水

15、中注入空氣進(jìn)行曝氣，并持續(xù)一段時(shí)間后，污水中形成一種黃褐色的絮凝體，主要一段時(shí)間后，污水中形成一種黃褐色的絮凝體，主要由大量繁殖的微生物群體構(gòu)成，具有巨大的表面積及由大量繁殖的微生物群體構(gòu)成，具有巨大的表面積及很強(qiáng)的吸附性能，這種絮凝體稱為很強(qiáng)的吸附性能，這種絮凝體稱為“活性污泥活性污泥”。 活性污泥的顆粒活性污泥的顆粒大小一般在大小一般在0.2-1 mm，具有較大的表，具有較大的表面積，每毫升活性污泥的表面積為面積，每毫升活性污泥的表面積為20-100 cm2； 活性污泥含水率一般都在活性污泥含水率一般都在99%以上，以上，固體物質(zhì)僅占固體物質(zhì)僅占1%以下以下，由有機(jī)物和無機(jī)物兩部分組成；，

16、由有機(jī)物和無機(jī)物兩部分組成； 城市生活污水的活性污泥中城市生活污水的活性污泥中有機(jī)物質(zhì)占總固體物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)占總固體物質(zhì)的75%-85%，無機(jī)物質(zhì)占，無機(jī)物質(zhì)占15%-25%； 活性污泥具有良好的沉降性能，曝氣池混合液相對(duì)密活性污泥具有良好的沉降性能，曝氣池混合液相對(duì)密度為度為1.002-1.003，回流污泥相對(duì)密度為，回流污泥相對(duì)密度為1.004-1.006； 曝氣池中的活性污泥一般呈曝氣池中的活性污泥一般呈茶褐色茶褐色，略顯酸性，稍具，略顯酸性，稍具土壤的氣味并夾帶一些霉臭味，供氧不足或出現(xiàn)厭氧土壤的氣味并夾帶一些霉臭味，供氧不足或出現(xiàn)厭氧狀態(tài)時(shí)活性污泥呈狀態(tài)時(shí)活性污泥呈黑色黑色，供氧過多

17、營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)污泥呈，供氧過多營(yíng)養(yǎng)不足時(shí)污泥呈灰白色灰白色；（2）活性污泥的組成）活性污泥的組成 通常，活性污泥主要包括通常，活性污泥主要包括4部分：部分： A. 具有代謝功能活性的具有代謝功能活性的微生物群體微生物群體（Ma）；）； B. 微生物（主要是細(xì)菌）微生物（主要是細(xì)菌）內(nèi)源代謝、自身氧化的殘內(nèi)源代謝、自身氧化的殘 留物留物（Me）；）； C. 由原污水挾入的由原污水挾入的難降解的有機(jī)物質(zhì)難降解的有機(jī)物質(zhì)（Mi）；）； D. 由原污水挾入的由原污水挾入的無機(jī)物質(zhì)無機(jī)物質(zhì)（Mii） 經(jīng)過近經(jīng)過近100年的發(fā)展與實(shí)踐，在供氧方式、運(yùn)轉(zhuǎn)條件年的發(fā)展與實(shí)踐，在供氧方式、運(yùn)轉(zhuǎn)條件、反應(yīng)器形式等方面

18、不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了許多種方法和、反應(yīng)器形式等方面不斷改進(jìn)，出現(xiàn)了許多種方法和工藝。而且，隨著對(duì)廢水處理要求的提高和廢水種類工藝。而且，隨著對(duì)廢水處理要求的提高和廢水種類的增加，新工藝和技術(shù)仍在不斷涌現(xiàn)；的增加，新工藝和技術(shù)仍在不斷涌現(xiàn)； 對(duì)活性污泥法進(jìn)行了廣泛深入的研究，包括凈化廢水對(duì)活性污泥法進(jìn)行了廣泛深入的研究，包括凈化廢水機(jī)理、新型工藝、活性污泥中的微生物及微型動(dòng)物、機(jī)理、新型工藝、活性污泥中的微生物及微型動(dòng)物、活性污泥膨脹現(xiàn)象等；活性污泥膨脹現(xiàn)象等；（3）活性污泥法的基本工藝流程）活性污泥法的基本工藝流程圖圖3-2 傳統(tǒng)活性污泥法基本工藝流程傳統(tǒng)活性污泥法基本工藝流程 初次沉淀池（初沉池

19、）初次沉淀池（初沉池） 廢水先進(jìn)入初沉池，去除原水中有機(jī)的和無機(jī)的懸浮廢水先進(jìn)入初沉池，去除原水中有機(jī)的和無機(jī)的懸浮固體、浮油。懸浮固體沉入池底，浮油上浮后經(jīng)隔油固體、浮油。懸浮固體沉入池底，浮油上浮后經(jīng)隔油回收。經(jīng)初次沉淀后的廢水水質(zhì)可達(dá)到一級(jí)處理排放回收。經(jīng)初次沉淀后的廢水水質(zhì)可達(dá)到一級(jí)處理排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，這一過程又稱為標(biāo)準(zhǔn)。因此，這一過程又稱為一級(jí)處理一級(jí)處理。 曝氣池曝氣池 廢水處理的核心部分；廢水處理的核心部分； 活性污泥來源于二次沉淀池，通過曝氣使曝氣池處于活性污泥來源于二次沉淀池，通過曝氣使曝氣池處于好氧狀態(tài)，并使有機(jī)污染物與活性污泥充分接觸，完好氧狀態(tài)，并使有機(jī)污染物與活性污泥

20、充分接觸，完成吸附和氧化分解過程。成吸附和氧化分解過程。 此時(shí)，由于微生物的大量繁殖，產(chǎn)生出過量的活性污此時(shí)，由于微生物的大量繁殖，產(chǎn)生出過量的活性污泥，稱為泥，稱為剩余污泥剩余污泥。 通常，將生物處理過程稱為通常，將生物處理過程稱為二級(jí)處理二級(jí)處理； 二次沉淀池二次沉淀池（二沉池）（二沉池） 廢水在曝氣池中經(jīng)過活性污泥吸附、氧化降解處理后廢水在曝氣池中經(jīng)過活性污泥吸附、氧化降解處理后，與活性污泥一起進(jìn)入二沉池。在其中活性污泥與水，與活性污泥一起進(jìn)入二沉池。在其中活性污泥與水分離，沉至池底，澄清水排放；分離，沉至池底，澄清水排放； 回流污泥回流污泥 二次沉淀池分離出的活性污泥經(jīng)污泥泵回流至曝氣

21、池二次沉淀池分離出的活性污泥經(jīng)污泥泵回流至曝氣池，從而循環(huán)利用，這部分活性污泥稱作，從而循環(huán)利用，這部分活性污泥稱作回流污泥回流污泥。 回流污泥的目的主要作為接種菌回流污泥的目的主要作為接種菌，使曝氣池中始終保，使曝氣池中始終保持一定濃度的活性污泥，活性污泥的濃度一般保持在持一定濃度的活性污泥，活性污泥的濃度一般保持在3-4 g/L； 回流比：回流比：回流到曝氣池的活性污泥體積和進(jìn)入曝氣池回流到曝氣池的活性污泥體積和進(jìn)入曝氣池的廢水體積之比的廢水體積之比。通常，回流比采用。通常，回流比采用30%-100%。 剩余污泥剩余污泥 沉入二次沉淀池底部的多余污泥要經(jīng)常排出，這部分沉入二次沉淀池底部的多

22、余污泥要經(jīng)常排出，這部分污泥叫污泥叫剩余污泥剩余污泥。 對(duì)剩余污泥進(jìn)行排放，不但可對(duì)剩余污泥進(jìn)行排放，不但可保持曝氣池內(nèi)污泥濃度保持曝氣池內(nèi)污泥濃度恒定恒定，而且可將老化污泥及內(nèi)源呼吸殘余物質(zhì)不斷排，而且可將老化污泥及內(nèi)源呼吸殘余物質(zhì)不斷排除，從而除，從而提高活性污泥的活性提高活性污泥的活性； 剩余污泥的處理常采用剩余污泥的處理常采用厭氧消化法厭氧消化法，應(yīng)妥善處理，否，應(yīng)妥善處理，否則將造成二次污染。則將造成二次污染。（4）活性污泥法的凈化原理）活性污泥法的凈化原理 活性污泥法的凈化過程比較復(fù)雜，涉及物理、化學(xué)、活性污泥法的凈化過程比較復(fù)雜，涉及物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)等過程，大致分

23、為三個(gè)階段：物理化學(xué)以及生物化學(xué)等過程，大致分為三個(gè)階段： A. 吸附階段吸附階段 在污水開始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間內(nèi)（在污水開始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間內(nèi)（5-10 min），污水中的有機(jī)污染物被大量去除，），污水中的有機(jī)污染物被大量去除，BOD去除去除率很高；率很高； 初期高速去除現(xiàn)象是由初期高速去除現(xiàn)象是由物理吸附物理吸附和和生物吸附生物吸附共同作用共同作用產(chǎn)生的，吸附速率取決于產(chǎn)生的，吸附速率取決于微生物活性程度微生物活性程度、反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)器內(nèi)的水力擴(kuò)散程度的水力擴(kuò)散程度及及水動(dòng)力學(xué)規(guī)律水動(dòng)力學(xué)規(guī)律； 初期吸附去除的有機(jī)物數(shù)量是有一定限度的，被吸附初期吸附去除的有機(jī)物數(shù)量是有一定

24、限度的，被吸附在微生物細(xì)胞表面的有機(jī)物經(jīng)過數(shù)小時(shí)的曝氣后，才在微生物細(xì)胞表面的有機(jī)物經(jīng)過數(shù)小時(shí)的曝氣后，才能被微生物攝入體內(nèi)；能被微生物攝入體內(nèi)； 回流污泥應(yīng)進(jìn)行足夠的曝氣回流污泥應(yīng)進(jìn)行足夠的曝氣，將貯存在細(xì)胞表面及體，將貯存在細(xì)胞表面及體內(nèi)的有機(jī)物充分代謝，使污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸，內(nèi)的有機(jī)物充分代謝，使污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源呼吸，再生，提高活性再生，提高活性；B. 氧化階段氧化階段 在微生物透膜酶的作用下，被吸附在微生物表面的有在微生物透膜酶的作用下，被吸附在微生物表面的有機(jī)污染物透過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，在各種胞內(nèi)酶的機(jī)污染物透過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，在各種胞內(nèi)酶的催化作用下，進(jìn)行代謝反應(yīng)；催化

25、作用下，進(jìn)行代謝反應(yīng)；C. 沉淀階段沉淀階段 多采用多采用重力沉降法重力沉降法進(jìn)行泥水分離，因此必須使菌體凝進(jìn)行泥水分離，因此必須使菌體凝聚成為易于沉淀的絮凝體；聚成為易于沉淀的絮凝體； 易于形成絮凝體的細(xì)菌有易于形成絮凝體的細(xì)菌有動(dòng)膠菌、產(chǎn)堿桿菌、假單胞動(dòng)膠菌、產(chǎn)堿桿菌、假單胞菌菌等。無論哪種細(xì)菌都需要在一定條件下才能凝聚；等。無論哪種細(xì)菌都需要在一定條件下才能凝聚；（5）常見活性污泥法的運(yùn)行方式）常見活性污泥法的運(yùn)行方式A）傳統(tǒng)活性污泥法）傳統(tǒng)活性污泥法 活性污泥法中最典型、最早使用的一種形式活性污泥法中最典型、最早使用的一種形式； 曝氣池長(zhǎng)條形，池的長(zhǎng)寬比大（一般為曝氣池長(zhǎng)條形，池的長(zhǎng)寬

26、比大（一般為5-10），水從），水從一端進(jìn)入，從另一端推流出去；一端進(jìn)入，從另一端推流出去； 曝氣方法：曝氣方法：沿池長(zhǎng)方向均衡等量地曝氣沿池長(zhǎng)方向均衡等量地曝氣； 特點(diǎn)：特點(diǎn)：曝氣池前端有機(jī)物濃度高，沿池長(zhǎng)有機(jī)物濃度曝氣池前端有機(jī)物濃度高，沿池長(zhǎng)有機(jī)物濃度逐漸降低；處理效果較好，逐漸降低；處理效果較好，BOD5去除率達(dá)去除率達(dá)95%； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷抵抗力差；對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷抵抗力差； 供氧不能合理使用，往往前端供氧不足，后端供氧不能合理使用，往往前端供氧不足，后端 供供氧有余，造成供氧不合理和浪費(fèi)；氧有余，造成供氧不合理和浪費(fèi)； 體積龐大，占地面積大，基建費(fèi)用高；體

27、積龐大，占地面積大，基建費(fèi)用高； 適用范圍：適用范圍：適用于處理適用于處理水質(zhì)變化不太大水質(zhì)變化不太大的城市廢水；的城市廢水；B）漸減曝氣法）漸減曝氣法 針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法對(duì)氧的供求不合理而改進(jìn)的方法針對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法對(duì)氧的供求不合理而改進(jìn)的方法 主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：曝氣量沿進(jìn)水池池長(zhǎng)方向遞減，使供氧量曝氣量沿進(jìn)水池池長(zhǎng)方向遞減，使供氧量和活性污泥的需氧量相適應(yīng)；和活性污泥的需氧量相適應(yīng)；圖圖3-3 傳統(tǒng)活性污泥法（傳統(tǒng)活性污泥法（A）和漸減曝氣法（）和漸減曝氣法（B） 需氧率和供氧率需氧率和供氧率ABC）階段曝氣法（分段曝氣法，）階段曝氣法（分段曝氣法，SAAS） 1939年開始在美國紐約市

28、使用；年開始在美國紐約市使用； 廢水廢水沿曝氣池池長(zhǎng)方向沿曝氣池池長(zhǎng)方向分段多點(diǎn)分段多點(diǎn)進(jìn)入曝氣池，沿池長(zhǎng)進(jìn)入曝氣池，沿池長(zhǎng)方向方向均衡等量地曝氣均衡等量地曝氣，有機(jī)物在曝氣池內(nèi)分布也比較，有機(jī)物在曝氣池內(nèi)分布也比較均衡；均衡； 流程特點(diǎn)：流程特點(diǎn)：對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷抵抗力較強(qiáng)；對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷抵抗力較強(qiáng)；圖圖3-4 階段曝氣法工藝流程階段曝氣法工藝流程D）延時(shí)曝氣法（完全氧化法）延時(shí)曝氣法（完全氧化法） 實(shí)質(zhì)是傳統(tǒng)活性污泥法在低負(fù)荷下運(yùn)行（負(fù)荷為實(shí)質(zhì)是傳統(tǒng)活性污泥法在低負(fù)荷下運(yùn)行（負(fù)荷為0.05-0.15 kgBOD5/kgMLSSd，為傳統(tǒng)法的，為傳統(tǒng)法的1/6-1/2）；）； 曝氣

29、池容積大，水力停留時(shí)間長(zhǎng)；曝氣池容積大，水力停留時(shí)間長(zhǎng)； 流程特點(diǎn)：流程特點(diǎn)：活性污泥長(zhǎng)期處于內(nèi)源呼吸階段，出水水活性污泥長(zhǎng)期處于內(nèi)源呼吸階段，出水水質(zhì)穩(wěn)定；剩余污泥易處理；抗沖擊負(fù)荷；質(zhì)穩(wěn)定；剩余污泥易處理；抗沖擊負(fù)荷； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：占地大；負(fù)荷率低；曝氣池占地面積大，基建占地大；負(fù)荷率低；曝氣池占地面積大，基建費(fèi)和動(dòng)力費(fèi)用均較高；費(fèi)和動(dòng)力費(fèi)用均較高； 適用范圍：適用范圍：適用于出水水質(zhì)要求較高，而不便于處理適用于出水水質(zhì)要求較高，而不便于處理污泥的小型城鎮(zhèn)廢水或工業(yè)廢水的處理；污泥的小型城鎮(zhèn)廢水或工業(yè)廢水的處理；（6）活性污泥法的性能指標(biāo)）活性污泥法的性能指標(biāo)A）污泥濃度）污泥濃度l 曝氣

30、池中污水和活性污泥混合后的混合液中懸浮固曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液中懸浮固體體 的數(shù)量，即的數(shù)量，即1升曝氣池污泥混合液所含干污泥的重升曝氣池污泥混合液所含干污泥的重量，單位：量，單位：mg/Ll 污泥濃度的大小可間接反映混合液中所含微生物的污泥濃度的大小可間接反映混合液中所含微生物的濃度；濃度；l 包括包括混合液懸浮固體混合液懸浮固體（MLSS）和）和混合液揮發(fā)性懸浮混合液揮發(fā)性懸浮固體固體（MLVSS）兩種；）兩種； 混合液懸浮固體濃度混合液懸浮固體濃度 （Mixed liquor suspended solids，MLSS） ：曝氣池中單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的質(zhì)：曝氣

31、池中單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的質(zhì)量，包括量，包括Ma、Me、Mi及及Mii四者在內(nèi)的總量；四者在內(nèi)的總量； Ma具有代謝功能活性的微生物群體；Me微生物內(nèi)源代謝、自身氧化的殘留物；Mi由原污水帶入的難被微生物降解的惰性有機(jī)物質(zhì)；Mii由污水帶入的無機(jī)物質(zhì). 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 （Mixed liquor volatile suspended solids, MLVSS） ：活性污泥混合液中有機(jī)固體物質(zhì)的濃度，包括：活性污泥混合液中有機(jī)固體物質(zhì)的濃度，包括Ma、Me、Mi三者，不包括污泥中無機(jī)物質(zhì)；三者，不包括污泥中無機(jī)物質(zhì)； =MLVSS/MLSS MLV

32、SS比比MLSS更接近活性微生物的濃度，測(cè)定也更接近活性微生物的濃度，測(cè)定也較為方便，且對(duì)某一特定的污水處理系統(tǒng)，較為方便，且對(duì)某一特定的污水處理系統(tǒng)，MLVSS/MLSS 的比值相對(duì)穩(wěn)定；的比值相對(duì)穩(wěn)定； 在一般情況下，在一般情況下，f 值比較固定，對(duì)于生活污水和城市值比較固定，對(duì)于生活污水和城市污水，污水，值為值為0.75左右；左右；B）污泥沉降比（）污泥沉降比（SV） ：指曝氣池混合液在：指曝氣池混合液在100 mL量筒中靜置沉降量筒中靜置沉降30 min后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分后，沉降污泥所占的體積與混合液總體積之比的百分?jǐn)?shù)，常稱為數(shù)，常稱為30 min沉降比沉降

33、比。 正常的活性污泥沉降正常的活性污泥沉降30 min后，可以接近它的最大密后，可以接近它的最大密度，因此度，因此SV可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量，可以反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量，可用于控制剩余污泥的排放；可用于控制剩余污泥的排放； SV還能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早還能及時(shí)反映出污泥膨脹等異常情況，便于及早查明原因，采取措施；查明原因，采取措施；C）污泥體積指數(shù)（）污泥體積指數(shù)（SVI） ：指曝氣池出口處混合液經(jīng)：指曝氣池出口處混合液經(jīng)30 min靜置沉降后，沉降靜置沉降后，沉降污泥體積中，污泥體積中，1 g干污泥所占容積的毫升數(shù)，單位為干污泥所占容積的毫升數(shù)，單位為mL/

34、g。 SVI=混合液30min靜沉后污泥容積(ml)/污泥干重(g) ，即 SVI= SV30/MLSS SVI值是表示污泥沉降性能的參數(shù)值是表示污泥沉降性能的參數(shù)，能較好地反映出能較好地反映出活性污泥的松散程度、凝聚及沉降性能；活性污泥的松散程度、凝聚及沉降性能； SVI值過低值過低，表明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物多，缺乏，表明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物多，缺乏活性和吸附力；活性和吸附力； SVI值過高值過高，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的，說明污泥難于沉降分離，并使回流污泥的濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹（濃度降低，甚至出現(xiàn)污泥膨脹（sludge bulking），導(dǎo)），導(dǎo)致污泥流失等后果；

35、致污泥流失等后果； 一般認(rèn)為，處理生活污水，當(dāng)一般認(rèn)為，處理生活污水，當(dāng)SVI200時(shí)時(shí)，沉降性能不好，一般控制，沉降性能不好，一般控制SVI在在50-150D）污泥齡（細(xì)胞平均停留時(shí)間或污泥滯留時(shí)間）污泥齡（細(xì)胞平均停留時(shí)間或污泥滯留時(shí)間, c） ：每日新增長(zhǎng)的活性污泥在曝氣池的平均停留時(shí)間；：每日新增長(zhǎng)的活性污泥在曝氣池的平均停留時(shí)間； ：曝氣池全部活性污泥平均更新一次所需要的時(shí)間；：曝氣池全部活性污泥平均更新一次所需要的時(shí)間； ：曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放污泥量之比；：曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放污泥量之比； c=XV/X 式中：式中： c污泥泥齡，污泥泥齡，d； X混合液懸浮固體

36、濃度，混合液懸浮固體濃度，mg/L； V曝氣池容積，曝氣池容積，m3； X曝氣池每日增長(zhǎng)的活性污泥量，曝氣池每日增長(zhǎng)的活性污泥量，kg/d；E）污泥負(fù)荷）污泥負(fù)荷 污泥負(fù)荷反映了污水處理系統(tǒng)有機(jī)污染物量與活性污污泥負(fù)荷反映了污水處理系統(tǒng)有機(jī)污染物量與活性污泥量的比值（泥量的比值（F / M），是影響有機(jī)污染物降解、活），是影響有機(jī)污染物降解、活性污泥增長(zhǎng)的重要因素，因此是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)性污泥增長(zhǎng)的重要因素，因此是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的主要指標(biāo)；計(jì)、運(yùn)行的主要指標(biāo)； 采用較高的污泥負(fù)荷可加快有機(jī)污染物降解與污泥增采用較高的污泥負(fù)荷可加快有機(jī)污染物降解與污泥增長(zhǎng)的速率，減少曝氣池的容積，

37、降低城市污水處理廠長(zhǎng)的速率，減少曝氣池的容積，降低城市污水處理廠建設(shè)投資，但其處理的出水水質(zhì)未必能達(dá)到相應(yīng)的排建設(shè)投資，但其處理的出水水質(zhì)未必能達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)和接納水體的環(huán)保要求；放標(biāo)準(zhǔn)和接納水體的環(huán)保要求； 采用較低的污泥負(fù)荷效應(yīng)相反，因此，應(yīng)選擇適宜的采用較低的污泥負(fù)荷效應(yīng)相反，因此，應(yīng)選擇適宜的污泥負(fù)荷；污泥負(fù)荷； 在活性污泥系統(tǒng)中，在活性污泥系統(tǒng)中，有機(jī)污染物量與活性污泥量的比有機(jī)污染物量與活性污泥量的比值值F/M決定著有機(jī)污染物的降解速度、活性污泥增長(zhǎng)決定著有機(jī)污染物的降解速度、活性污泥增長(zhǎng)速度及溶解氧被利用的速度，是活性污泥處理系統(tǒng)設(shè)速度及溶解氧被利用的速度，是活性污泥處理系統(tǒng)

38、設(shè)計(jì)、運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)；計(jì)、運(yùn)行的一項(xiàng)重要參數(shù)； 在實(shí)際工程中用在實(shí)際工程中用BOD-污泥負(fù)荷（污泥負(fù)荷（Ns）表示）表示F/M值；值； BOD-污泥負(fù)荷（污泥負(fù)荷（Ns）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量活性污泥（活性污泥（kgMLSS）在單位時(shí)間（）在單位時(shí)間（d）內(nèi)所）內(nèi)所承受的有機(jī)物量（承受的有機(jī)物量（kgBOD）。）。Ns = F/M = QSa/(XV) 式中：式中： Q污水量，污水量，m3/d； Sa污水污水BOD濃度，濃度，mg/L； V曝氣池容積，曝氣池容積，m3； X混合液懸浮固體濃度，混合液懸浮固體濃度，mg/L； F有機(jī)污染物量，有機(jī)污染物量，kg； M活性污泥量，活性污泥量，kg

39、 BOD-容積負(fù)荷（容積負(fù)荷（Nv）：?jiǎn)挝惑w積：?jiǎn)挝惑w積曝氣池（曝氣池（m3）在單位時(shí)間（）在單位時(shí)間（d）內(nèi)所承受）內(nèi)所承受的有機(jī)物量（的有機(jī)物量（kgBOD）。）。Nv = QSa/V = NsX 式中：式中：Q污水量，污水量，m3/d； Sa污水污水BOD濃度，濃度，mg/L； V曝氣池容積，曝氣池容積，m3； X混合液懸浮固體濃度，混合液懸浮固體濃度，mg/L； 實(shí)踐表明在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)，隨著污泥負(fù)荷的升高實(shí)踐表明在一定的負(fù)荷范圍內(nèi)，隨著污泥負(fù)荷的升高，處理效率下降。一般來說，處理效率下降。一般來說，BOD負(fù)荷在負(fù)荷在0.4 kgBOD/(kgMLSS d)時(shí)，可取得時(shí)，可取得90%

40、以上去除率；以上去除率； 對(duì)于生物較易降解的有機(jī)物，即使污泥負(fù)荷升高，對(duì)于生物較易降解的有機(jī)物，即使污泥負(fù)荷升高，BOD去除率下降趨勢(shì)也較慢；對(duì)于難生物降解的有去除率下降趨勢(shì)也較慢；對(duì)于難生物降解的有機(jī)物，如醛類、酚類污染物等，當(dāng)污泥負(fù)荷超過某一機(jī)物，如醛類、酚類污染物等，當(dāng)污泥負(fù)荷超過某一值后，值后，BOD的去除率顯著下降；的去除率顯著下降；圖圖3-5 幾種廢水的污泥負(fù)荷與幾種廢水的污泥負(fù)荷與BOD去除率的關(guān)系去除率的關(guān)系三、菌膠團(tuán)形成機(jī)理三、菌膠團(tuán)形成機(jī)理1. 交替基質(zhì)學(xué)說交替基質(zhì)學(xué)說 認(rèn)為當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入老齡階段后，認(rèn)為當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入老齡階段后，氮氮成為培養(yǎng)液中的成為培養(yǎng)液中的限制限制因子因子，細(xì)胞外聚合物分泌增加，這種聚合物主要為細(xì)，細(xì)