水處理考研復習資料

水處理考研復習資料

水處理筆記

1）水質：水和其中所含的雜質共同表現(xiàn)出來的物理學、化學和生物學的綜合特

性

（2）水質指標：水中雜質的種類、成分和數(shù)量，判斷水質的具體衡量標準懸浮

固體表示水中不溶解的固態(tài)物質的量，揮發(fā)性固體反映固體的有機成分量可生物

降解有機物——可降解有機物直接氧化

難生物降解有機物一可被化學氧化或被經(jīng)過馴化、篩選后的微生物氧化

共同點：最終被降解成無機物

不同點：氧化方式的不同

生活污水B0D570~250mg/L;綜合污水100?300mg/L;垃圾滲濾液2000?

30000mg/L

7第一階段（碳氧化階段）：在異養(yǎng)菌的作用下，含碳有機物被氧化（或

稱碳化）為CO2,H20,含氮有機物被氧化（或稱氨化）為NH3,所消耗的氧以0a

表示。與此同時，合成新細胞（異養(yǎng)型）

9合成的新細胞，在生活活動中，進行著新陳代謝，即自身氧化的過程,

產生CO2,H2O與NH3,并放出能量和氧化殘渣（殘存物質），這種過程叫做內源

呼吸，所消耗的氧量用0b表示

1耗氧量0a十0b稱為第一階段生化需氧量（或稱為總碳氧化需氧量、

總生化需氧量、完全生化需氧量）用La或BODu表示

2第二階段是硝化階段，即在自養(yǎng)菌（亞硝化菌）的作用下，NH3被氧化

為N02—和H20,所消耗的氧量用0c表示，再在自養(yǎng)菌（硝化菌）的作用下，N02

一被氧化為N03一,所消耗的氧量用0d表示。與此同時合成新細胞（自養(yǎng)型）。

1耗氧量0c十0d稱為第二階段生化需氧量（或稱為氮氧化需氧量、硝

化需氧量）用硝化BOD或NODu或LN表示。

BOD的定義中規(guī)定有機物質被氧化分解至無機物質，第一階段生物氧化中，有機

物中的C已經(jīng)氧化至C02,N氧化成NH3,都已經(jīng)無機化了。所以氨的繼續(xù)氧化

不在考慮之內，即不考慮第二階段生物氧化。

1.水體污染：排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質在水體中的本底含量和水體

的環(huán)境容量，從而導致水體的物理、化學、及微生物性質發(fā)生改變，使水體固有

的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到破壞。

2.環(huán)境容量：指自然環(huán)境對污染物具有一定的承載能力。

3.水體自凈

一概念：污染物隨河水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學的與生物化學

的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分或完全恢復原狀。

指有機污染物在水中污染物的作用下進行氧化分解，逐漸變成無機物，這一過程

稱為水體自凈

1河流中氧的消耗：

(1)天然和人工培養(yǎng)的細菌對排入河流的懸浮和溶解性有機物的氧化作用

(2)污泥和水底沉積物的分解需氧作用、水生植物夜間呼吸

2河流的復氧作用

(1)河水和廢水中原來含有的氧

(2)大氣中的氧向含氧不足的水體擴散溶解，直至水中DO達到飽和

(3)水生植物白天的光合作用放出氧氣，溶于水中，有時還可使水體中的氧達到

過飽和狀態(tài)

⑴有機物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；

降解有機物耗氧速率-----與有機物濃度成正比

⑵河流流動過程中，接受大氣復氧，使DO上升。

復氧速率----------與虧氧量成正比

兩種作用的結果-----形成氧垂曲線

1.物理處理法：沉淀法、篩濾法、上浮法、氣浮法、過濾法、和反滲透法；

2.化學處理法：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子

交換、和電滲析等；

3.生物處理法：主要通過微生物，分解溶解、或膠體狀態(tài)的有機物。

有氧環(huán)境(好氧環(huán)境)的活性污泥法和生物膜氧化法

無氧環(huán)境(又稱為厭氧)：主要用來處理污泥和工業(yè)廢水

污水處理方法按處理手段分類

1.分離處理：

(1)離子分離：離子交換、離子吸附、離子浮選、電解沉積、電滲析;

(2)分子分離：吹脫、汽提、萃取、吸附、浮選、結晶、蒸發(fā)；

(3)膠體分離：化學絮凝、生物絮凝、電泳、膠粒浮選；

(4)懸浮物分類：重力分離(沉淀、浮上)、離心分離(離心機、旋

流分流器)、阻力截留(篩網(wǎng)、濾池等)、磁力分離

2.轉化處理

（1）化學轉化：中和、氧化還原、化學沉淀等

（2）生物轉化：好氧、厭氧法。

三、污水處理方法按按處理程度分類

1.一級處理：主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質，調PH值等，以

減輕后續(xù)處理工藝的負荷。

BOD去除率在30%左右

方法：篩濾法、沉淀法、上浮法

12.二級處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質

2B0D去除率在90%左右

3.三級處理：是在一級、二級處理后進一步處理難降解的有機物、磷

和氮等能夠導致水體富營養(yǎng)化的可溶性無機物等。

2主要方法：生物脫氮除磷法、沉淀混凝、活性炭吸附、電滲

析、離子交換等。

3污水回用應滿足下列要求：

①對人體健康、環(huán)境質量和生態(tài)系統(tǒng)、產品質量不應產生不良影響；

②應符合應用對象對水質的要求或標準；

⑤應為使用者和公眾所接受；

⑥回用系統(tǒng)在技術上可行、操作簡便；

⑦價格應比自來水低廉；

⑧應有安全使用的保障

1污水的最終出路有：

①排放水體；

②工農業(yè)利用；

③處理后回用。

1.粗大顆粒物質>0.1-lmm

方法：篩濾、截留、重力沉降和離心分離等

設備：格柵、篩網(wǎng)、微濾機、沉砂池、離心機、旋風分離器等

自由沉淀：

廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和

穩(wěn)定有機物的生物處理方法。

在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物,

同時釋放能量

由于廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運行費用低。止匕外，它還具有剩余

污泥量少，可回收能量（CH4）等優(yōu)點。

其主要缺點是反應速度較慢，反應時間較長，處理構筑物容積大等。為維

持較高的反應速度，需維持較高的溫度，就要消耗能源。對于有機污泥和高濃度

有機廢水（-一般B0D522000mg/L）可采用厭氧生物

好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機物，

使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。

微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營

養(yǎng)源進行好氧代謝。這些高能位的有機物質經(jīng)過一系列的生化反應，逐級釋放能

量，最終以低能位的無機物質穩(wěn)定下來，達到無害化的要求，以便返回自然環(huán)境

或進一步處置。廢水好氧生物處理的最終過程可用圖示

5停滯期：如果活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中（營養(yǎng)

類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運行后再運行，則

可能出現(xiàn)停滯期。

對數(shù)起：特點：處于對數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較

多的游離細菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機物濃度較高，活性強沉淀不

易，用濾紙過濾時，濾速很慢

靜止期：特點：處于靜止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上層液清澈，以

濾紙過濾時濾速快。處理效果好的活性污泥法構筑物中，污泥處于靜止期

衰老期：特點：處于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈,

但有細小泥花，以濾紙過濾時，濾速快

區(qū)別：活性污泥法中的微生物在曝氣池內以活性污泥的形式呈懸浮狀態(tài)，屬于懸

浮生長系統(tǒng)

生物膜法中的微生物附著生長在填料或載體上，形成膜狀的活性污泥，屬于附著

生長系統(tǒng)或固定膜工藝。

生物膜凈化機理《細菌（好氧菌、厭氧菌和兼性菌）的菌膠團和大量的真菌菌絲

組成

污水與生物膜接觸，污水中的有機污染物作為營養(yǎng)物質，為生物膜上的微生物所

攝取，微生物自身得到繁衍增殖，同時污水得到凈化

特點一微生物停留時間長，生物類型豐富.種類繁多，食物鏈長而復雜

生物膜法中：1初沉池的作用是去除大部

分懸浮固體物質，防止生物膜反應器堵塞，尤其對孔隙小的填料是必要的

2二沉池的作用是去除脫落的生物膜，提高出水水質

3出水回流的主要作用是當進水濃度較大時，生物膜增長過快，采用出水回流，

以稀釋進水有機物濃度和提高生物膜反應器的水力負荷，加大水流對生物膜的沖

刷作用，更新生物膜，避免生物膜的過量累積，從而維持良好的生物膜活性和合

適的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。

掛膜污水通過布水設備連續(xù)地、均勻地噴灑到濾床表面上，在重力作用下，污

水以水滴的形式向下滲瀝，或以波狀薄膜的形式向下滲流。最后，污水到達排水

系統(tǒng)，流出濾池。

污水流過濾床時，有一部分污水、污染物和細菌附著在濾料表面上，微生物

便在濾料表面大量繁殖，不久，形成一層充滿微生物的粘膜，稱為生物膜。

凈化污水流過成熟濾床時，污水中的有機污染物被生物膜中的微生物吸附、降

解，從而得到凈化。

生物膜表層生長的是好氧和兼性微生物，其厚度約2mm。在這里，有機污染

物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點產物是H20、C02、NH3等

生物膜的再生

由于氧在生物膜表層已耗盡，生物膜內層的微生物處于厭氧狀態(tài)。在這里，進行

的是有機物的厭氧代謝，終點產物是有機酸，乙醇、醛和H2s等。由于微生物的

不斷繁殖，生物膜不斷加厚，超過一定厚度后，吸附有機物在傳遞到生物膜內層

的微生物以前，已被代謝掉。此時，內層微生物因得不到充分的營養(yǎng)而進入內源

代謝，失去其黏附在濾料上的性質，脫落下來隨水流出濾池，濾料表面再重新長

出新的生物膜。

比較理想的情況是：減緩生物膜的老化進程，不使厭氧層過分增長，加快好氧膜

的更新，并且盡量使生物膜不集中脫落

選擇生物膜載體的基本原則

足夠的機械強度，以抵抗強烈的水流剪切力的作用；

優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性和熱力學穩(wěn)定性；

親疏水性及良好的表面帶電特性，通常廢水pH在7左右時，微生物表面帶負電

荷，而載體為帶正電荷的材料時，有利于生物體與載體之間的結合程度；

無毒性或抑制性；

優(yōu)越的物理性狀，如載體的形態(tài)、相對密度、孔隙率和比表面積等；

就地取材、價格合理

生物的食物鏈長

在生物膜上形成的食物鏈要長于活性污泥上的食物鏈。正是這個原因，在生物膜

處理系統(tǒng)內產生的污泥量少于活性污泥處理系統(tǒng)

污泥產量低，是生物膜法各種工藝的共同特征

由于生物膜固著在惰性載體上，其生物固體平均停留時間（污泥齡）較長，因此在

生物膜上能夠生長世代時間較長、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此,

生物膜反應器不僅能有效地去除有機污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果

采取適當?shù)倪\行方式，還可能具有反硝化脫氮的功能

生物膜法多分段進行，在正常運行的條件下，每段都繁衍與進入本段污水水質相

適應的微生物，并形成優(yōu)勢菌屬，這種現(xiàn)象非常有利于微生物新陳代謝功能的充

分發(fā)揮和有機污染物的降解

處理工藝方面的特征

耐沖擊負荷，對水質、水量變動有較強的適應性

微生物量多，處理能力大、凈化功能強。微生物的附著生長使生物膜含水率低，

單位反應器容積內的生物量可高達活性污泥法的5?20倍，因而生物膜反應器具

有較大的處理能力，凈化功能顯著提高

污泥沉降性能良好，易于沉降分離。由生物膜上脫落下來的污泥，因所含動物成

分較多，比重較大，而且污泥顆粒個體較大，沉降性能良好，易于固液分離

能夠處理低濃度的污水。生物膜法處理低濃度污水，能夠取得較好的處理效果，

運行正常時可處理進水B0D5為20~30mg/L的污水，使其出水B0D5值降至5~

lOmg/L.而活性污泥法卻不適宜處理低濃度的污水，若原污水的B0D5值長期低于

50?60mg/L,將影響活性污泥絮凝體的形成和增長，凈化功能降低，處理水水質

低下

易于運行管理、節(jié)能，無污泥膨脹問題。生物膜反應器由于具有較高的生物量，

一-般不需要污泥回流，因而不需要經(jīng)常調整反應器內污泥量和剩余污泥排放量，

易于運行、維護與管理。如生物濾池、生物轉盤等工藝，節(jié)省能源，動力費用較

低，去除單位重量BOD的耗電量較少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨脹問題

而導致的固液分離困難和處理效果降低一直困擾著操作管理者，而生物膜反應器

由于微生物附著生長，即使絲狀菌大量繁殖，也不會導致污泥膨脹，相反還可以

利用絲狀菌較強的分解氧化能力，提高處理效果

生物膜法的不足

（1）需要較多的填料和支撐結構，在不少情況下基建投資超過活性污泥法；

（2）出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細小懸浮物分散在水中

使處理水的澄清度降低；

（3）活性生物量較難控制，在運行方面靈活性差；

（4）載體材料的比表面積小，BOD容積負荷有限；

（5）采用自然通風供氧，在生物膜內層往往形成厭氧層，從而縮小了具有凈化

功能的有效容積

生物濾池中同時發(fā)生著：

1有機物在污水和生物膜中的傳質過程；

2有機物的好氧和厭氧代謝過程；

3氧在污水和生物膜中的傳質過程

4生物膜的生長和脫落過程

影響這些過程的主要因素為濾池高度供氧負荷回流

回流多用于高負荷生物濾池的運行系統(tǒng)，對其性能有明顯的影響

3可稀釋污水，降低其有機負荷，并借以均化、穩(wěn)定進水水質

一般認為下述情況時考慮出水回流：

進水有機物濃度較高；水量很小，無法維持水力負荷在最小經(jīng)驗值以上時；廢

水中某種有機污染物在高濃度時有可能抑制微生物生長

影響濾池自然通風的主要因素是自然拔風和風力

適用范圍與優(yōu)缺點

普通生物濾池?般適用于處理每日污水量不高于1000m3的小城鎮(zhèn)污水或有機性

工業(yè)廢水

優(yōu)點：易于管理、節(jié)省能源、運行穩(wěn)定、剩余污泥少且易于沉降分離等

缺點：占地面積大、不適合處理水量大的污水；濾料易于堵塞；濾池表面生物膜

積累過多，易于產生濾池蠅，惡化環(huán)境衛(wèi)生；噴嘴噴灑污水，散發(fā)臭味。

高負荷生物濾池多使用旋轉布水器

高負荷生物濾池大幅度地提高了濾池的負荷率，其BOD容積負荷率高出普通生物

濾池6?8倍，高達0.5?2.5kg/[m3（濾池）?d]；水力負荷率則高出10倍，高

達5?40nl3/[m2（濾池）?d]

高負荷生物濾池實現(xiàn)高負荷率是通過限制進水的BOD5值和在運行上采取處理水

回流等技術措施而達到的。進入高負荷生物濾池的B0D5值必須低于200mg/L,

否則用處理水回流加以稀釋

高負荷率。塔式生物濾池內的生物膜能夠經(jīng)常保持較好的活性。但是，生物膜生

長過快，易于產生濾料的堵塞現(xiàn)象

濾層內部的分層。內部存在著明顯的分層現(xiàn)象，在各層生長繁育著種屬各異，但

適應流至該層污水特征的微生物群集。塔濾能夠承受較高的有機污染物的沖擊負

荷常用于作為高濃度工業(yè)廢水二級生物處理的第一級工藝，較大幅度地去除有機

污染物，以保證第二級處理技術保持良好的凈化效果。

采用新型濾料，革新流程，提出多種型式的高負荷生物濾池。負荷率高時，有機

物轉化較不徹底，排出的生物膜容易腐化

影響處理效果的因素有-負荷率，還有污水的濃度、水質、溫度、回流比，濾料

特性和濾床的高度。

生物轉盤是由盤片、接觸反應槽、轉軸及驅動裝置所組成

生物轉盤的凈化機理

微生物生長并形成一層生物膜附著在盤片表面，約40獷50%的盤面（轉軸以下的

部分）浸沒在廢水中，上半部敞露在大氣中

工作時，廢水流過水槽，電動機轉動轉盤，生物膜和大氣與廢水輪替接觸，浸沒

時吸附廢水中的有機物，敞露時吸收大氣中的氧氣。轉盤的轉動，帶進空氣，并

引起水槽內廢水紊動，使溶解氧均勻分布

生物膜的厚度約為0.5-2.0mm,隨著膜的增厚，內層的微生物呈厭氧狀態(tài)，失去

活性時使生物膜脫落，并隨同出水流至二次沉淀池

宜于采用多級處理。分為單級單軸、單軸多級和多軸多級等

1工作特點

21.不需曝氣和回流，運行時動力消耗和費用低；

32.運行管理簡單，技術要求不高；

43.工作穩(wěn)定，適應能力強；

54.適應不同濃度、不同水質的污水；

65.剩余污泥量少，易于沉淀脫水；

76.沒有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題;

85.可多層立體布置；

98.一般需加開孔防護罩保護、保溫

向生活污水注入空氣進行曝氣，持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種褐色絮凝

體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構成，它易于沉淀分離，并使

污水得到澄清，這種絮凝體就是“活性污泥”棲息著具有強大生命活力的微生物

群體。在微生物群體新陳代謝功能的作用下，活性污泥具，有將有機污染物轉化

為穩(wěn)定的無機物質的活力

活性污泥處理系統(tǒng)有效運行的基本條件是

污水中含有足夠的可溶性易降解有機物，作為微生物生理活動所必需的營養(yǎng)物

質；

混合液中含有足夠的溶解氧；

活性污泥在曝氣池中呈懸浮狀態(tài)，能夠與污水充分接觸；

活性污泥連續(xù)回流，同時，還要及時地排出剩余污泥，使混合液保持一定濃度的

活性污泥；

對微生物有毒有害作用的物質不超過其毒閾濃度

外觀上呈絮絨顆粒狀，又稱之為“生物絮凝體”

含水率很高，較大的表面積

實質就是有機污染物作為營養(yǎng)物質被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程

初期吸附去除：污水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機物在較短時間(5T0min)內被

活性污泥所凝聚和吸附而得到去除BOD去除率可達20%-70%,吸附速率與程度取

決于：微生物的活性；有機物的組成和物理形態(tài)。被“初期吸附去除”的有機物

的數(shù)量是有一定限度的

在透膜酶的作用下，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內

被攝入細胞體內的有機物，在各種胞內酶，如脫氫酶、氧化酶等的催化作用下，

微生物對其進行代謝反應

氧化分解過程反應方程式

微生物為了獲得合成細胞和維持其生命活動等所需的能量，將吸附的有機物進行

分解

CXHYOZ+(X+0.25Y-0.5Z)02——XC02+0.5YH20+能量

CxHyOz——近似地表示有機物的分子式

同化合成過程反應方程式

同化合成過程是微生物利用氧化所獲得的能量，將有機物合成新的細胞物質

nCXHYOZ+nNH3+(X+0.25Y-0.5Z-5)02+能量——

(C5H7NO2)n+n(X-5)C02+0.5n(Y-4)H20

C5H7N02——表示微生物細胞組織的化學式

內源呼吸過程反應方程式

當廢水中的有機物很少時，微生物就會氧化體內蓄積的有機物和自身細胞物質來

獲得維持生命活動所需的能量

(C5H7N02)n+502——nNH3+5nC02+2nH20+能量

活性污泥系統(tǒng)凈化污水的最后程序是泥水分離，這一過程是在二次沉淀池或沉淀

區(qū)內進行的。

污水中有機物在活性污泥的代謝作用下無機化后，經(jīng)過泥水分離，處理后

的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分離的好壞，直接影響到處理水水質以至

整個系統(tǒng)的正常運行。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好，由于活性污泥本身是有

機體，進入自然水體后將造成二次污染

營養(yǎng)物質

碳源

碳是構成微生物細胞的重要物質，參與活性污泥處理的微生物對碳源的需求量較

大，一般通過轉化污水中的有機物獲得。

氮源

氮是組成微生物細胞內蛋白質和核酸的重要元素，氮源可來自N2、NH3、N03-

等無機氮化物，也可來自蛋白質、氨基酸等有機含氮化合物

磷源

磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素，磷是微生物代謝和物質轉

化過程中需求量較多的無機元素之一。

其他營養(yǎng)

微生物還需要硫、鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等元素作為營養(yǎng)。但需要量甚微，一般污

水皆能滿足需要。

對于生活污水，微生物對氮和磷的需求量可按B0D5：N：P=100：5：1考慮，其

具體數(shù)量還與污泥負荷和污泥齡有關

活性污泥是微生物群體“聚居”的絮凝體，溶解氧必須擴散到活性污泥絮凝體的

內部深處

在曝氣池內溶解氧也不宜過高，溶解氧過高，過量耗能，在經(jīng)濟上是不適宜的

若使曝氣池內的微生物保持正常的生理活動，曝氣池混合液的溶解氧濃度一般宜

保持在不低于2mg/L的程度（以曝氣池出口處為準）

活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5?8.50但活性污泥微生物經(jīng)馴化后，

對酸堿度的適應范圍可進一步擴大。當污水（特別是工業(yè)廢水）的pH值過高或

過低時，應考慮設調節(jié)池，使污水的pH值調節(jié)到適宜范圍后再進入曝氣池。

pH值對微生物的生命活動的影響

引起細胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營養(yǎng)物質的吸收；

影響代謝過程中酶的活性；

改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質的可給性；

pH值的變化能改變有害物質的毒性；

高濃度的氫離子可導致菌體表面蛋白質和核酸水解而變性

微生物的最適溫度是指在這一溫度條件下，微生物的生理活動強勁、旺盛，表現(xiàn)

在增殖方面則是裂殖速率快，世代時間短。大腸桿菌的最適溫度段是37?40℃

世代時間短。

活性污泥微生物多屬嗜溫菌，其適宜溫度介于15?30℃之間。為安全計，一般

認為活性污泥處理廠能運行的最高與最低的溫度值分別在35c和10℃o

有毒物質：對微生物有毒害作用或抑制作用的物質很多，如重金屬、氟化物、H2S

等無機物質；酚、醇、醛、染料等有機化合物。

毒性機理：重金屬離子（鉛、鎘、銘、鐵、銅、鋅等）對微生物都產生毒害作用，

它們能夠和細胞的蛋白質相結合，而使其變性或沉淀。

酚類化合物對菌體細胞膜有損害作用，并能夠促使菌體蛋白凝固。

酚的許多衍生物如對位、偏位、鄰位甲酚、丙基酚、丁基酚都有很強的殺菌功能。

甲醛能夠與蛋白質的氨基相結合，而使蛋白質變性。

微生物通過培養(yǎng)和馴化，有可能承受濃度更高的有毒物質，甚至培養(yǎng)馴化出以有

毒物質作為營養(yǎng)的微生物

（1）混合液中活性污泥微生物量的指標

(2)混合液懸浮固體濃度(mixedliquorsuspendedsolids),簡寫為MLSSo

又稱混合液污泥濃度，它表示的是在曝氣池單位容積混合液內所含有的活性污泥

固體物的總量

即MLSS=Ma+Me+Mi+Mii不能精確地表示具有活性的活性污泥量，而

表示的是活性污泥的相對值

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(mixedliquorvolatilesuspendedsolids)簡

寫為MLVSS

表示的是混合液中活性污泥有機性固體物質部分的濃度即：MLVSS=Ma+Me+

Mi

也不能/=MLVSS/MLSS

精確地表示活性污泥微生物量，仍然是活性污泥量的相對值

f=MLVSS/MLSS/值為0.75左右

活性污泥的沉降性能及其評價指標

正常的活性污泥在30min內即可完成絮凝沉淀和成層沉淀過程，

污泥沉降比(SettlingVelocity)簡寫為SV30min沉降率以％表示

一定條件下能夠反映曝氣池運行過程的活性污泥量，可用以控制、調節(jié)剩余污泥

的排放量，還能通過它及時地發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異?，F(xiàn)象的發(fā)生。污泥沉降比的測

定方法簡單易行

污泥容積指數(shù)(sludgevolumeindex)簡寫為SVI

污泥指數(shù)。本項指標的物理意義是從曝氣池出口處取出的混合液，經(jīng)過30min

靜沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容積，以mL計。SVI值能夠反映

活性污泥的凝聚、沉降性能，對生活污水及城市污水，此值以介于70?100之間

為宜。

B0D污泥負荷率Ns

F/M比值一般是以B0D污泥負荷率(又稱B0D-SS負荷率)(Ns)表示的

kgBOD/(kgMLSS?d)QS/VX

意義：采用較高的BOD污泥負荷率，將加快有機物的降解速率與活性污泥增長速

率，降低曝氣池的容積，在經(jīng)濟上比較適宜，但處理水水質未必能夠達到預定的

要求。

采用較低的BOD污泥負荷率，有機物的降解速率和活性污泥的增長速率，都

將降低，曝氣池的容積加大，基建費用有所增高，但處理水的水質可提高。

BOD容積負荷率Nv=QS0/VkgBOD/（m3曝氣池?d）］

污泥齡0c：曝氣池內活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量之比

VX/AX在反應系統(tǒng)內，微生物從其生成到排出系統(tǒng)的平均停留時間，也就是反

應系統(tǒng)內的微生物全部更新一次所需要的時間

為了使反應器內保持具有高活性的活性污泥和恒定的生物量，每天都應從系統(tǒng)中

排出相當于增長量的活性污泥量AX=QWXr+（Q-QW）Xe

=Xe值極低，可忽略不計

污泥齡的意義：夠說明活性污泥微生物的狀況，世代時間長于污泥齡的微生物在

曝氣池內不可能繁衍成優(yōu)勢種屬

污泥回流比（R）是指從二沉池返回到曝氣池的回流污泥量QR與污水流量Q之

比，常用％表示。

曝氣時間t（或平均水力停留時間HRT）t=V/Q

應確定的主要參數(shù)

Ns、MLVSS、MLSS、SVKSV%、Y、Kd、污泥回流比

勞倫斯----麥卡蒂（Lawrence----MeCarty）方程式

Px

系統(tǒng)中微生物量的平衡式微生物流出量流入量可以省略+新生成的

旦

里

例題

處理水量為216000m3/d,經(jīng)沉淀后的B0D5為250mg/L,處理后的出水B0D5

為6.2mg/L,要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。

經(jīng)研究確定下列條件：

①污水溫度為20度

②衰減系數(shù)Kd=0.06d-l

④曝氣池中的MLSS為3500mg/L

⑤設計的污泥齡為10d

⑦污水中含有足夠的生化反應所需氮、磷和其它微量元素

⑧合成系數(shù)Y=0.5mg/mg

n氣液傳質過程通常遵循一定的傳質擴散理論，氣液傳質理論目前有：

雙膜理論

淺層理論

表面更新理論

?雙膜理論：

?氣、液兩相接觸的界面兩側存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜，在其外側

則分別為氣相主體和液相主體，兩個主體均處于紊流狀態(tài)。

?氣、液兩相的主體不存在濃度差和傳質阻力，氣體分子傳遞過程中，阻

力僅存在于氣、液兩層層流膜中。

?在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，它們是

氧轉移的推動力。

氧分子通過液膜是氧轉移過程的控制步驟。

?氧傳遞過程的基本方程

曝氣時推動氧分子通過液膜的動力是水中氧的飽和濃度Cs和實際濃度C的差

Cs決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動力是氧分壓，而C值由

微生物的耗氧速率確定。的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面

積難于估算，所以把它的影響包括在傳質系數(shù)內，故KLa叫總傳質系數(shù)

為了提高dc/dt值，可從多方面考慮：

0最重要的因素是增大曝氣量來增大氣液接觸面積；

0還可減小氣泡尺度，改為微孔曝氣更好；

0增加曝氣池深度來增大氣液接觸時間和面積，從而提高KLa值。

0加強液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣、

液界面的更新

0止匕外，還可提高氣相中的氧分壓，如采用純氧曝氣、避免水溫過高等來

提高Cs值。

鼓風曝氣系統(tǒng)是由空氣凈化器，鼓風機，空氣輸配管系統(tǒng)和浸沒于混合液中的擴

散器組成

n空氣凈化器的目的是改善整個曝氣系統(tǒng)的運行狀態(tài)和防止擴散器阻塞。

n擴散器是整個鼓風曝氣系統(tǒng)的關鍵部件，它的作用是將空氣分散成

空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。根據(jù)分

散氣泡的大小，擴散器又可分成兒種類型：

通常擴散器的氣泡愈大，氧的傳遞速率愈低，然而它的優(yōu)點是堵塞的可能性小，

空氣的凈化要求也低，養(yǎng)護管理比較方便。

微小氣泡擴散器由于氧的傳遞速率高，反應時間短，曝氣池的容積可以縮

小。因而選擇何種擴散器要因地制宜。

擴散器一般布置在曝氣池的一側和池底

1）擴散板、擴散管、擴散盤

缺點是板的孔隙小、空氣通過時壓力損失大、容易堵塞

機械曝氣裝置

按傳動軸的安裝方向，機械曝氣器分為豎軸（縱軸）和臥軸（橫軸）兩類。

n豎軸式機械曝氣裝置一一葉輪式

n臥軸式機械曝氣裝置一一曝氣轉刷

n豎式曝氣機

n當葉輪轉動時，使曝氣池表面產生水躍,把大量的混合液水滴和膜狀

水拋向空氣中，然后挾帶空氣形成水氣混合物回到曝氣池中，由于氣水接觸界面

大，從而使空氣中的氧很快溶入水中。隨著曝氣機的不斷轉動，表面水層不斷更

新，氧氣不斷地溶人，同時池底含氧量小的混合液向上環(huán)流和表面充氧區(qū)發(fā)生交

換，從而提高了整個曝氣池混合液的溶解氧含量

臥式曝氣刷

轉動時，鋼絲或板條把大量液滴拋向空中，并使液面劇烈波動，促進氧的溶解；

同時推動混合液在池內回流，促進溶解氧的擴散。

傳統(tǒng)活性污泥法又稱普通活性污泥法

工藝特征：

★有機物在曝氣池內吸附、降解的兩個階段全部完成。

★沿池長方向：

活性污泥的增長速率較快——很慢或達到內源呼吸期的過程。

有機物濃度高——低；

需氧速度高——低

溶解氧濃度低——高

優(yōu)點:

處理效果好，B0D5去除率可達90%以上，適于處理凈化程度和穩(wěn)定程度要求較高

的污水；對污水的處理程度比較靈活，根據(jù)需要可適當調整。

存在的問題：

①進水有機物負荷不宜過高；

②耗氧速度與供氧速度沿池長難于吻合。(在池前段可能出現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象,

池后段又可能出現(xiàn)溶解氧過剩的現(xiàn)象；)

③曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費用高；

④對進水水質、水量變化的適應性較低。

漸減曝氣活性污泥法供氧量沿池長逐步遞減，使其接近需氧量

階段進水活性污泥法

(Step-feedactivatedsludge,簡寫SFAS

污水沿池長度分段注入曝氣池，有機物負荷及需氧量得到均衡，一定程度地縮小

了需氧量與供氧量之間的差距，有助于降低能耗，又能夠比較充分地發(fā)揮活性污

泥微生物的降解功能：污水分散均衡注入，提高了曝氣池對水質、水量沖擊負荷

的適應能力。

吸附一再生活性污泥法

(Contactstabilizationactivatedsludge,簡寫CSAS

主要特點是將活性污泥對有機物降解的兩個過程——吸附與代謝穩(wěn)定，分別在各

自的反應器內進行

優(yōu)點：縮小池面積

對水質水量沖擊負荷有一定的承受能力

缺點處理效果低于傳統(tǒng)法；

不宜處理溶解性有機物含量較高的污水。

完全混合活性污泥法

(Completelymixedactivatedsludge,簡寫CMAS)

在分步曝氣的基礎上，進一步大大增加進水點，同時相應增加回流污泥并使其在

曝氣池中迅速混合

n①污水在曝氣池內分布均勻，各部位的水質、微生物群體的組成和數(shù)量

幾乎一致，各部位有機物降解工況相同，通過對F/M值的調整，可將整個曝氣池

的工況控制在良好的狀態(tài)。

n②池液里各個部分的需氧率比較均勻

優(yōu)點由于進入曝氣池的污水很快即被池內已存在的混合液所稀釋和均化，原污水

在水質、水量方面的變化，對活性污泥產生的影響將降到極小的程度，因此，這

種工藝對沖擊負荷有較強的適應能力，適用于處理工業(yè)廢水，特別是濃度較高的

有機廢水

缺點：在曝氣池混合液內，各部位的有機物濃度相同，活性污泥微生物質與量相

同，在這種情況下，微生物對有機物降解的推動力低，由于這個原因活性污泥易

于產生污泥膨脹。。

延時曝氣活性污泥法

(Extendedaerationactivatedsludge,簡寫EAAS)

優(yōu)點：負荷低，曝氣時間長(24h以上)，活性污泥處于內源呼吸期，剩余污泥

少且穩(wěn)定，污泥不需要消化處理，工藝也不需要設初沉池。

缺點：曝氣時間長，池容大，基建費和運行費用都較高，占用較大的土地面積等。

適用：處理對處理水質要求高而且又不宜采用污泥處理技術的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)

廢水，處理水量不宜過大。

高負荷活性污泥法

(High-RateActivatedSludge)

F/M負荷高，曝氣時間短，處理效果較差，一般B0D5的去除率不超過70%?75%,

因此，稱之為不完全處理活性污泥法

適用于處理對處理水水質要求不高的污水。

8、純氧曝氣活性污泥法

(High-purityoxygenactivatedsludge,簡寫HPOAS)

空氣中氧的含量僅為21%,而純氧中的含氧量為90%~95%,純氧氧分壓比空氣高

4.4?4.7倍，用純氧進行曝氣能夠提高氧向混合液中的傳遞能力。早在40年代

就有人設想用氧氣代替空氣進行曝氣，以提高曝氣池內的生化反應速率

活性污泥法運行方式

B0D5-污泥負荷率

NS(KgBOD5/

KgMLVSS*d)

B0D5-容積負荷率NV

(KgBOD5/

Kgm3*d)

污泥齡

0c(d)

混合液懸浮固體濃度(mg/L)

污泥回流比R(%)

曝氣時間

t(h)

MLSS

MLVSS

傳統(tǒng)活性污泥法

0.2?0.僚

0.4?0.你

5-15

1500—3000

1520?2500X

25?75X

4?8

階段曝氣活性污泥法

0.2?0.4派

0.4~1.2

5-15

2000~3500

1500~2500

25-95

3-5

吸附-再生活性污泥法

0.2?0.僚

0.9~1.8X

5-15

吸附池1000~3000

再生池4000~10000

吸附池

800—2400

再生池

3200~8000

50~100X

吸附池

0.5~1.0

再生池

3-6.0

延時曝氣活性污泥法

0.05?0.珠

0.15~0.3派

20-30

3000~6000

2500~5000

50~100X

20?36?48

(1)氧化溝乂稱連續(xù)循環(huán)反應器(ContinuousLoopReactor),

池體狹長，池身較淺，曝氣池一般呈封閉的環(huán)狀溝渠形，污水和活性污泥的混合

液在其中作不停的循環(huán)流動，水力停留時間長達10?40h。在曝氣池的溝槽中設

有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動，推動溝內液體迅速流動，取得曝氣和攪拌兩

個作用。

是延時曝氣法的一種特殊形式。

氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點，氧化溝內的流態(tài)是完全混合式的，但是

又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游，溶解氧濃度從高向低變動，甚

至可能出現(xiàn)缺氧段。

在控制適宜的條件下，溝內同時具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進行硝化和反

硝化反應，取得脫氮效果，同時使得活性污泥具有良好的沉降性能。

優(yōu)點

氧化溝工藝流程簡單，構筑物少，運行管理方便。

可考慮不設初沉池

可考慮不單設二次沉淀池，使氧化溝與二次沉淀池合建(如交替工作氧化溝)

可省去污泥回流裝置。

氧化溝的構造形式多樣化、運行靈活。氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓

形、圓形或馬蹄形

調節(jié)出水堰高度可改變氧化溝的水深，進而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧

量適應運行的需要，并可對水的流速起一定的調節(jié)作用。

氧化溝B0D負荷低，同活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)類似，對水溫、水質、水量的

變動有較強的適應性；污泥齡一般可達15?30d?？梢苑敝呈来鷷r間長、增殖速

度慢的微生物，如硝化菌，在氧化溝內可以發(fā)生硝化反應。如設計、運行得當，

氧化溝具有反硝化的效果

由于活性污泥在系統(tǒng)中的停留時間很長，排出的剩余污泥已趨于穩(wěn)定，因此一般

只需進行濃縮和脫水處理，可以省去污泥消化池

缺點：主要表現(xiàn)在占地及能耗方面。由于溝深的限制以及溝型方面的原因，使得

氧化溝工藝的占地面積大于其它活性污泥法；另外，由于采用機械曝氣，動力效

率較低，〈轉刷曝氣器〉能耗也較高

常用的氧化溝系統(tǒng)：

卡羅塞爾氧化溝系統(tǒng)在國外得到了廣泛應用。規(guī)模大小不等，從200m3/d到

650000m3/d,BOD去除率達95%?99%,脫氮效果可達90%以上

交替工作氧化溝系統(tǒng)有二溝(分為V-R型、D型)和三溝兩種系統(tǒng)

奧貝爾(Orbal)型氧化溝系統(tǒng)最主要特點是采用同心圓式的多溝串聯(lián)系統(tǒng)

最外環(huán)〈容積最大，約為總容積的60%?70%,主要的生物氧化和脫氮過程在

此完成〉

——依次進入下一層溝渠(中溝為20%?30%〉，

—由位于中心的溝渠流出進入二次沉淀池〈內溝則僅占10%左右〉

2)AB法吸附一生物降解(Adsorption—Biodegration)工藝

解決傳統(tǒng)的二級生物處理系統(tǒng)，即“預處理一初沉池一曝氣池一二沉池”存在的

去除難降解有機物和脫氮除磷效率低及投資運行費用高等問題

A段與B段各自擁有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，每段能夠培育出適于

本段污水水質的微生物種群

A段：特點：1.污水由排水系統(tǒng)經(jīng)格柵和沉砂池直接進入A段，該段為吸附段，

負荷較高，泥齡短，水力停留時間很短，約為30min,有利于增殖速度較快的

微生物生長繁殖，

2.而且在A段存活的只是抗沖擊負荷能力強的原核細菌，其他微生物不能存

活。廢水經(jīng)過A段處理后，80口去除40%~70%,可生化性有所提高，有利于B

段的工作；

3.A段污泥產率較高，吸附能力強，重金屬、難降解物質以及氮、磷等植

物性營養(yǎng)物質等，都可能通過污泥的吸附作用得以去除

B段；1、B段接受A段的處理水，以低負荷運行(污泥負荷一般為0.1-0.3

kgB0D5/kgMLSS?d),出水水質較好。

2、去除有機物是B段的主要凈化功能。B段的污泥齡較長，氮在A段得到了

部分的去除，BOD/N比值有所降低，因此，B段具有產生硝化反應的條件，有時

也可將B段設計成A/0工藝。B段承受的負荷為總負荷的40%—70%,較傳統(tǒng)

活性污泥法處理系統(tǒng)，曝氣池的容積可減少40%左右

3)SBR法間歇式活性污泥法(或序批式)活性污泥法(SequencingBatchReactor,

簡稱SBR法。

在時間上進行各種目的的不同操作，集調節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一?體，不需設

污泥回流系統(tǒng)

在流態(tài)上屬完全混合，在有機物降解上，卻是時間上的推流，有機物是隨著時間

的推移而被降解的

進水階段(Fill)-反應階段(React)-沉淀階段(Stettle)-排水階段(Draw)-閑置

階段(Idle)

進水階段很好的推流，推動力大。沉淀階段屬于靜止沉淀，沉淀效果好。

排水階段利用灌水器排水。

主要特點：采用集有機物降解與混合液沉淀于一體的反應器——間歇曝氣池

★與連續(xù)流式活性污泥法系統(tǒng)相比，不需要污泥回流及其設備和動力消耗，

不設二次沉淀池。

★工藝流程簡單，基建與運行費用低；

★生化反應推動力大，速率快、效率高，出水水質好；

★通過對運行方式的調節(jié)，在單一的曝氣池內能夠進行脫氮和除磷；

★耐沖擊負荷能力較強，處理有毒或高濃度有機廢水的能

力強;

★不易產生污泥膨脹現(xiàn)象，是防止污泥膨脹的最好工藝

活性污泥法系統(tǒng)運行中的一些重要問題

?一、污泥膨脹現(xiàn)象〈污泥體積膨脹，上層澄清液減少〉

正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)SVI在50~150之間；

一般認為，SVI超過200,就算污泥膨脹

,危害：

膨脹污泥不易沉淀，容易流失，既降低處理后的出水水質，又造成回

流污泥量的不足

?原因：

1、污泥中絲狀菌大量繁殖導致的絲狀菌性膨脹

2、并無大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹

?(1)絲狀菌性膨脹

?當污泥中有大量絲狀菌時，大量具有一定強度的絲狀體相互支撐、交

錯，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成污泥膨脹。

?造成污泥絲狀膨脹的主要因素大致為：

①污水水質。造成污泥膨脹的最主要因素

含溶解性碳水化合物高的污水往往發(fā)生由浮游球衣細菌引起的絲

狀膨脹，含硫化物高的污水往往發(fā)生由硫細菌引起的絲狀膨脹。

水溫和pH值

②運行條件。曝氣池的負荷和溶解氧濃度

③工藝方法。完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污

泥膨脹，而間歇運行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹；

(2)非絲狀菌性膨脹

非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細菌外面包有粘度極高的

粘性物質，這種粘性物質是由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脫氧核糖等

形成的多糖類。

起因：非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負荷太高時。

a.微生物的負荷高，細菌吸取了大量營養(yǎng)物，但由于溫度低，代謝速

度較慢，就積貯起大量高粘性的多糖類物質。這些多糖類物質的積貯，使活性污

泥的表面附著水大大增加，使污泥的SVI值很高，形成膨脹污泥

,措施：

?在運行中，如發(fā)生污泥膨脹，可針對膨脹的類型和絲狀菌的特性，采

取以下一些抑制的措施

①控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧(不低于1?2mg/L,不超過

4mg/L)；

②調整pH值；

③如氮、磷的比例失調，可適量投加氮化合物和磷化合物；

④投加一些化學藥劑

⑤城市污水廠的污水在經(jīng)過沉砂池后，跳越初沉池，直接進入曝氣池。

?在設計時，對于容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采取以下一些方法：

?①減小城市污水廠的初沉池或取消初沉池，增加進入曝氣池的污水中

懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯增加，污泥沉降性能改善；

?②兩級生物處理法，即采用沉砂池一一級曝氣池一中間沉淀池一二級

曝氣池一二次沉淀池的工藝，或是初次沉淀池一生物膜法處理一曝氣池一二次沉

淀池等工藝。

?③對于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴重膨脹的污水廠，可以在曝氣池的前面

部分補充設置足夠的填料。這樣，既降低了曝氣池的污泥負荷，又改變了進入后

面部分曝氣池的水質，可以有效地克服活性污泥膨脹；

④用氣浮法代替二次沉淀池。

?其他現(xiàn)象：

?一、污泥解體

現(xiàn)象：處理水質混濁，絮凝體微細化，水質變壞。

原因：運行不當，微生物失活，曝氣過量、導致營養(yǎng)失衡，污水中混有有毒物質。

解決：減少BOD負荷、增加溶解氧、檢查水質

二、污泥腐化

現(xiàn)象：二沉池污泥腐敗變黑、惡臭、上浮

原因：沉積在死角污泥長期滯留，厭氧發(fā)硝

三、污泥上浮

原因：曝氣池泥齡長，反硝化產生N2使污泥上浮。

措施：增加回流量或及時排泥。

廢水的厭氧處理TheAnaerobicProcesses

是有機廢水強有力的處理方法之一。厭氧生化法不僅可用于處理有機污泥和高濃

度有機廢水，也用于處理中、低濃度有機廢水，包括城市污水。

與好氧生物處理法比較厭氧生化法的優(yōu)勢和特點：

（1）應用范圍廣

?因供氧限制，好氧法一般只適用于中、低濃度有機廢水的處理，

而厭氧法既適用于高濃度有機廢水，又適用于中、低濃度有機廢水。

有些有機物對好氧生物處理法來說是難降解的，但對厭氧生物處理是可降解的，

如固體有機物、著色劑恿:醍和某些偶氮染料等

（2）能耗低

好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費用隨著有機物濃度的增加而增大，而厭氧

法不需要充氧，而且產生的沼氣可作為能源。（無須氧，還產甲烷氣體〉

廢水有機物達一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當原水B0D5

達到1500mg/L時，采用厭氧處理即有能量剩余。有機物濃度愈高，剩余能量愈

多。

一般厭氧法的動力消耗約為活性污泥法的l/10o

（3）負荷高

通常好氧法的有機容積負荷為2-4kgBOD/（m3?d）,而厭氧法為2-10

kgCOD/（m3?d）,高的可達50kgCOD/（m3,d）。

（4）剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好

好氧法每去除1kgCOD將產生0.4-0.6kg生物量，而厭氧出去除1kgCOD只產

生0.02-0.1kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5%-20%。

同時，消化污泥在衛(wèi)生學上和化學上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡

單、運行費用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。

（5）氮、磷營養(yǎng)需要量較少

好氧法一般要求BOD:N0為100:5:1,而厭氧法的BOD:N:P為100:2.5:0.5,對

氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。

（6）有殺菌作用

厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等。

（7）污泥易貯存

厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應器可以季節(jié)性或間歇性運轉。

（8）對水溫的適宜范圍較廣

好氧法——最佳水溫為20-30度，＞35度和＜10度時凈化效果降低，對高溫廢水

需降溫處里。

厭氧法——產甲烷菌最適宜生存條件分3類:

低溫菌生長溫度范圍：10-30度，最適宜20度左右；

中溫菌生長溫度范圍：30-40度，最適宜35-38度；

高溫菌生長溫度范圍：50-60度，最適宜52-55度；

大多數(shù)產甲烷菌屬中溫菌，盡量不采用加熱措施，常溫時處理非溶解性有機物比

較困難，高溫有利纖維素等的降解和滅菌。

(9)厭氧生物處理法也存在下列缺點：

(a)厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設備啟動和處理所需時間比好氧設備長；

(b)出水往往達不到排放標準，需要進一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好

氧處理；

(c)厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復雜。

(d)厭氧過程會產生氣味對空氣有污染。

厭氧生物法的基本原理：

1廢水厭氧生物處理——是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼氧微生

物)的作用，將廢水中的各種復雜有機物分解轉化成甲烷和二氧化碳等物質的過

程，也稱為厭氧消化。

2與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體〈電子受體)，而以化合

態(tài)氧、碳、硫、氮等作為受氫體。

3厭氧生物處理是一個復雜的微生物化學過程，微生物相：兼性菌和厭氧菌。

4三大主要類群的細菌，即水解產酸細菌、產氫產乙酸細菌和產甲烷細菌的聯(lián)合

作用完成。

四個連續(xù)的階段，即水解、酸化階段、乙酸化階段和甲烷化階段

含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制

〈慢〉步驟；

簡單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質均能被微生物迅速分解，對含這類有

機物為主的廢水，產甲烷易成為限速階段。

以甲烷發(fā)酵階段的要求作為控制條件。

?因為；①甲烷化階段是決定污染處理程度的關鍵。

?在酸化、乙酸化期間，COD、BOD值幾乎不減少，有時BOD值會增加;

在甲烷化期間，COD、B0值顯著下降，被去除有機物數(shù)量與形成的甲烷數(shù)量呈正

比。

?②產甲烷菌世代時間長，增殖速度慢;產酸和產氫產乙酸菌世代時間

短，增殖速度快；三種細菌要保持動態(tài)平衡，否則有機酸積累使系統(tǒng)pH值下降,

甲烷發(fā)酵受到抑制。

?③甲烷細菌對溫度、pH值、有毒物質等更為敏感。

?產酸細菌適宜的pH值范圍較廣，在4.5-8.0之間。

?產甲烷菌要求環(huán)境介質pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0-7.2,

PH6.6-7.4較為適宜。

厭氧法的影響因素：

控制厭氧處理效率的基本因素有兩類：

?一類是基礎因素，包括微生物量（污泥濃度）、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有

機負荷等；

■另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質等。

?經(jīng)驗和研究表明：PH值和溫度是影響甲烷細菌生長那個的兩個重要環(huán)境因

素。

?產甲烷細菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產甲烷階段是厭氧

過程速率的限制步驟。

溫度條件

?產甲烷菌的溫度范圍為5-60℃。

?在35℃和53℃上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度為40-45C時，厭

氧消化效率較低。

據(jù)產甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高

溫消化三種類型。

?溫度的急劇變化和上下波動不利于厭氧消化作用

?溫度的波動，不僅影響沼氣產量，還影響沼氣中甲烷的含量，尤其高溫消

化對溫度變化更為敏感。

?溫度的暫時性突然降低不會使厭氧消化系統(tǒng)遭受根本性的破壞，溫度一經(jīng)

恢復到原來水平時，處理效率和產氣量也隨之恢復

pH值（見上

?厭氧法處理廢水的應用中，由于產酸和產甲烷大多在同一構筑物內進行，

故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應器內的pH值在6.5-7.5（最好

在6.8-7.2）的范圍內

?產酸作用產物使有機酸的含量增加，會使pH值下降。含氮有機物分解產物

氨的增加，會引起pH值升高

?在厭氧處理中，pH值除受進水的pH影響外，主要取決于代謝過程中自然

建立的緩沖平衡，取決于揮發(fā)酸、堿度、C02、氨氮、氫之間的平衡

工藝和設備微生物生長狀態(tài)分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法；

?厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應

器等。

?厭氧生物濾池屬于厭氧生物膜法。

1.普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池

?消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進入池中，經(jīng)消化的污泥和

廢水分別由消化池底和上部排出，所產沼氣從頂部排出

為使進水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：（a）池內

機械攪拌；（b）沼氣攪拌；（c）循環(huán)消化液攪拌

高溫厭氧消化需要加溫，常用加熱方式有三種：

（a）廢水在消化池外先經(jīng)熱交換器預熱到規(guī)定溫度再進入消化池

（b）熱蒸汽直接在消化器內加熱;

(c)在消化池內部安裝熱交換管。

特點是:

?可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。

?厭氧消化反應與固液分離在同一個池內實現(xiàn)，結構較簡單。

?缺乏持留或補充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的

微生物細胞。

?對無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴重，微生物不能與料液

均勻接觸的問題。

?溫度不均勻，消化效率低

厭氧接觸法

在消化池后設沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法(anaerobic

contactprocess)

實質是厭氧的活性污泥法，不需要曝氣，需脫氣。

特點：

(a)消化池內污泥成懸浮狀態(tài)，濃度較高，一般為10T5g/L,回流量為進水量

2-3倍，耐沖擊能力強；

(b)可以直接處理懸浮固體含量較高的有機廢水，懸浮顆粒成為微生物的載體,

很容易在沉淀池中沉淀

(c)消化池的容積負荷較普通消化池高。

中溫消化時，一般為2-10kgC0D/m3?d,水力停留時間比普通消化池大大

縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；

(d)混合液經(jīng)沉降后，出水水質好，

(e)但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設備

(f)厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進行固液分離的缺點

存在的問題

1。排除混合液中污泥附著大量氣泡，在沉淀池中易上浮而被水帶走。

2o沉淀池中污泥仍有產甲烷菌在活動，并產沼氣，已下沉的污泥上翻，出水指

標增高，回流污泥濃度下降

措施：

lo真空脫氣法?！疵摎馀?

反應器+脫氣器+沉淀池，由消化池排出的混合液經(jīng)真空脫氣器(真空度為

0.005MPa),將污泥絮體上的氣泡除去，改善污泥的沉降性能；

2o熱交換器急冷法。

反應器+冷卻器+沉淀池，將從消化池排出的混合液進行急速冷卻，抑制

產甲烷菌活動。

上流式厭氧污泥床反應器

?污泥床反應器內沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器。

?工作過程：

反應器的底部有一個高濃度、高活性的污泥

層有機物。

CH4和C02攪動和氣泡粘附污泥，在污泥層之上形成一個污泥懸浮層。

反應器的上部設有三相分離器，完成氣、液、固三相，上流式厭氧污泥床

反應器的分離。

被分離的消化氣從上部導出，被分離的污泥則自動滑落到懸浮污泥層，出

水則從澄清區(qū)流出。

特點：

(a)反應器內污泥濃度高。

一般平均污泥濃度為30-40g/L,其中底部污泥床污泥濃度60-80g/L,污泥

懸浮層污泥濃度5-7g/L；

污泥床中的污泥由活性生物量占70-80%的高度發(fā)展的顆粒污泥組成，顆

粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應器的一個重要特征。

b)有機負荷高，水力停留時間短，中溫消化，C0D容