垃圾渗滤液应急处理服务垃圾渗滤液技术培训方案

第一节培训体系 2一、培训理念 2二、培训方式 2三、培训目的 4四、培训对象 6第二节培训计划 6一、技术培训 6二、操作维修培训 8三、培训要点 8第三节渗滤液处理系统的基本组成及功能 9一、基本组成 9二、调节池功能 11三、厌氧系统功能 14四、膜系统功能 25第四节好氧系统功能 43一、活性污泥法的概念与基本流程 43二、活性污泥净化污水的过程 45三、环境因素对活性污泥微生物的影响 46四、活性污泥的性能指标 48五、活性污泥法的设计与运行参数 51六、活性污泥法的各种演变及应用 56七、活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理 62八、活性污泥法的脱氮除磷原理及应用 72第一节培训体系一、培训理念培训特点是目的性、针对性、实效性和创新性：目的性：着眼于可以使用户逐步熟练使用渗滤液系统设备，掌握设备管理的基础知识和管理方法。针对性：我公司拥有多年的渗滤液系统设备经营销售经验，结合建设项目及实际状况，提供适合客户的、有针对性的培训方案。实效性：项目自始至终，我们都通过与客户组成共同的工作小组来完成培训方案的设计，从而保证方案为客户各层面管理层所接受，并得到有效实施。创新性：通过引进最前沿的信息化管理方法论与工具集，融合我公司项目经验和最新的网络技术，以增强客户对培训课程的适应性。二、培训方式1.讲授法：属于传统模式的培训方式，是指培训师通过语言表达，系统的向受训者传授知识，期望这些受训者能记住其中的重要观念与特定知识。2.工作轮换法：这是一种在职培训的方法，指让受训者在预定的时期内变换工作岗位，使其获得不同岗位的工作经验，一般主要用于新进员工。现在很多企业采用工作轮换则是为培养新入职企业的年轻管理人员或有管理潜力的未来的管理人员。3.工作指导法或教练/实习法：这种方法是由一位有经验的技术能手或直接主管人员在工作岗位上对受训者进行培训，如果是单个的一对一的现场个别培训则称为企业常用的师带徒培训。负责指导的教练的任务是交给受训者如何做，提出如何做好的建议，并对受训者进行鼓励。这种方法并一定要有详细、完整的教学计划，但应注意培训的要点：第一，关键工作环节的要求；第二，做好工作的原则和技巧；第三，须避免、防止的问题和错误。这种方法应用广泛，可用于基层生产工人。4.研讨法：研讨法培训的目的是为了提高能力，培养意识，交流信息，产生新知。比较适宜于管理人员的训练或用于解决某些有一定难度的管理问题。5.视听技术法：就是利用现代视听技术（如投影仪、录像、电视、电影、电脑等工具）对员工进行培训。6.案例研究法：指为参加培训的学员提供员工或组织如何处理棘手问题的书面描述，让学员分析和评价案例，提出解决问题的建议和方案的培训方法。7.角色扮演法：在一个模拟的工作环境中，制定参加者扮演某一种角色，借助角色的演练来理解角色的内容，模拟性的处理工作事务，从而提高处理各种问题的能力。8.企业内部电脑网络培训法：指企业通过内部网，将文字、图片及影音文件等培训资料放在网络上，形成一个网上资料馆，网上课堂供员工记性课程的学习。三、培训目的为了完全满足用户的培训需求，我司将安排优秀的培训人员、组织精良的培训教材、制定科学的培训计划，精心组织培训。此次培训将达到以下目标：1.保证项目的顺利进行本项目的顺利实施需要客户与我们的密切配合，客户技术人员对相关技术和方案的熟悉程度是项目能否顺利进行的重要影响因素。通过此次培训，我们将和客户的技术人员交流技术问题，提高他们的技术水平和对方案的熟悉程度，使他们能够顺利地承担起项目实施过程中的配合工作，保证项目的顺利进行。2.建立专业化的信息管理队伍，保障项目的正常运行为了保证渗滤液系统设备正常地运行，需要一支有经验、专业化的维护队伍。渗滤液系统设备的日常维护任务要求管理员必须具有较高的技术水平，因此有必要对用户技术人员进行专业化的培训。通过对用户技术人员的培训，使他们精通渗滤液系统设备的概念和知识，熟悉相关管理技术，掌握设备、软件的安装与调试方法，掌握设备的操作与日常维护。对技术人员的培训不仅包括技术理论，更重要的是，我司为他们提供全面、开放的实践交流环节，通过多种形式的技术交流与动手实践，掌握设备的安装与调试方法，更好地掌握系统建设中使用的设备与技术，顺利地承担本项目的维护管理工作。3.充分发挥设备软、硬件性能在保障本项目渗滤液系统设备正常运行的基础上，客户关注的要点是整个系统的运行效率，所以有必要结合实际工程经验对用户技术人员进行培训，使其掌握软件、硬件设备及系统整体的性能优化与调整方法，以便在设备运行过程中，针对业务特点，及时对设备进行优化工作，从而使设备及其服务发挥最大的效能。4.为用户渗滤液系统设备信息系统的发展奠定技术和人员基础一支高水平的技术人员队伍是客户进行信息系统建设的重要资源和有力保障。通过这次培训，我们将帮助客户建立起一支高水平、专业化的技术人员队伍，为其今后信息系统建设的发展奠定良好的技术和人员基础。四、培训对象为达到上述目标，公司将提供两个层次的培训。1.管理员的培训 着重于设备技术的原理、安装、调试，使之能够对设备进行日常管理；对发生的故障进行分析和确认；对设备进行保养和检测。 2.操作人员的培训 对操作人员的培训重点在操作和作用、常见问题的判断、误操作的处理等。 第二节培训计划一、技术培训及时优质的服务是保证设备良好使用的重要因素，但随着市场对服务的时效性以及设备的质量有了更高的要求，对使用人员及采购、运输人员的培训工作也显得越来越重要。为了更好的服务于用户，我公司特别提供以下免费培训方案：（一）培训导师安排我公司指派具有五年以上工作经验的技术骨干人员，对买方技术人员进行指导和培训，解释合同范围所有的技术问题。（二）培训时间、地点、人员安排培训时间：我方工作人员安装调试期间、项目验收期间、验收后根据用户方情况安排具体培训时间。培训地点：用户方指定地点、安装调试现场、厂家。培训人数：重点培训人数为5-7人，具体人数用户方决定。培训人员：操作人员、设备管理人员、维护维修人员、技术人员。（三）培训内容及安排1.合同设备的产品描述、技术规格参数、结构特点、工作原理、组装工艺及有关试验。2.合同设备的性能及有关试验方法。3.合同设备运输和使用时的组装注意事项，掌握各组件的组装、拆除及质量保证要点。4.合同设备的注意事项。5.合同设备的安全使用操作规程等。培训安排：培训项目培训要点时间设备使用的基本知识所供设备的参数、规格、工作原理、结构特点等1天设备结构、原理以及控制的操作等针对所供设备具体介绍使用性能及使用方法1天现场操作实习如何正确使用设备2天答疑答复培训人员提出各种问题1天实物培训如何正确使用设备1天二、操作维修培训为了更好地完成这个具有重大意义的项目，根据招标文件合同条款的要求，我们制订以下培训计划，以便设备使用和采购、运输人员能够对本公司提供的设备更加了解，并能正确地掌握操作方法及使用功能。1.我公司指派具有五年以上工作经验的技术骨干人员，对买方技术人员进行指导和培训，解释合同范围所有的技术问题。2.培训开始前一个月，我公司将事先准备并免费提供所有有关的培训技术资料。培训期间，我公司的培训工作将保证买方技术人员了解和掌握技术。买方技术人员将在培训之后保留并带走所有培训技术资料和笔记。培训期间，我公司将免费提供所有有关的工具、技术文件、图纸、参考资料和其他必需品。3.操作人员培训人数用户可根据实际需求调整。培训开始前一个月，我公司将提交初步培训计划给买方审阅。共同协商确定具体的详细培训计划。培训开始前，我公司将向买方技术人员详细阐明与工作有关的规定和注意事项。培训结束时，我公司将提供培训证书，以确定培训结束。三、培训要点在提供系统完整的技术文档、系统图纸以及操作使用说明资料的基础上，我公司还将为业主提供系统的培训服务，让业主的管理人员可以充分了解多媒体会议的构成及原理、能够处理应急事件，保证智能化多媒体渗滤液系统设备的正常运行。1.专业培训人员：公司将根据不同的子系统，有针对性的委派优秀的专业培训人员负责培训。2.培训地点：培训将根据不同的子系统，视具体情况安排在现场或业主会议室等地进行。3.培训时间：培训将在系统调试完毕竣工验收前后进行，具体时间视具体情况而定。4.培训设备：我公司将负责培训所需的软件、硬件和设备。第三节渗滤液处理系统的基本组成及功能一、基本组成1.调节池2.生化系统3.膜系统4.脱泥和辅助系统脱泥系统：辅助系统：二、调节池功能工业企业由于生产工艺的原因，在不同工段、不同时间所排放的污水差别很大，尤其是操作不正常或设备产生泄漏时，污水的水质就会急剧恶化，水量也大大增加，往往会超出污水处理设备的正常处理能力，这些问题会给处理操作带来很大的麻烦，使污水处理设施难以维持正常操作。因此，对于特征上波动比较大的污水，有必要在污水进入处理主体之前，先将污水导入调节池进行均和调节处理，使其水量和水质都比较稳定，这样就可为后续的水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件。（一）调节池的作用具体说来，调节的作用主要体现在以下几个方面：1.提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；2.减少进入处理系统污水流量的波动，使处理污水时所用化学品的a加料速率稳定，适合加料设备的能力；3.在控制污水的pH值、稳定水质方面，可利用不同污水自身的中和能力，减少中和作用中化学品的消耗量；4.防止高浓度的有毒物质直接进入生物化学处理系统；5.当工厂或其他系统暂时停止排放污水时，仍能对处理系统继续输入污水，保证系统的正常运行。（二）调节池的类型调节处理一般按其主要调节功能分为水量调节和水质调节两类。1.水量调节

水量调节比较简单，一般只需设置一简单的水池，保持必要的调节池容积并使出水均匀即可。

污水处理中单纯的水量调节有两种方式：一种为线内调节，进水一般采用重力流，出水用泵提升，池中最高水位不高于进水管的设计水位，最低水位为死水位，有效水深一般为2～3m。另一种为线外调节，调节池设在旁路上，当污水流量过高时，多余污水用泵打入调节池，当流量低于设计流量时，再从调节池回流至集水井，并送去后续处理。线外调节与线内调节相比，其调节池不受进水管高度限制，施工和排泥较方便，但被调节水量需要两次提升，消耗动力大。一般都设计成线内调节。

2.水质调节

水质调节的任务是对不同时间或不同来源的污水进行混合，使流出的水质比较均匀，以避免后续处理设施承受过大的冲击负荷。水质调节的基本方法有两类。（1）外加动力调节

外加动力就是在调节池内，采用外加叶轮搅拌、鼓风空气搅拌、水泵循环等设备对水质进行强制调节，它的设备比较简单，运行效果好，但运行费用高。（2）差流方式调节

采用差流方式进行强制调节，使不同时间和不同浓度的污水进行水质自身水力混合，这种方式基本上没有运行费用，但设备较复杂。

①对角线调节池

对角线调节池是常用的差流方式调节池的类型很多。对角线调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置，污水由左右两侧进入池内，经不同的时间流到出水槽，从而使先后过来的、不同浓度的废水混合，达到自动调节均和的目的。

为了防止污水在池内短路，可以在池内设置若干纵向隔板。污水中的悬浮物会在池内沉淀，对于小型调节池，可考虑设置沉渣斗，通过排渣管定期将污泥排出池外；如果调节池的容积很大，需要设置的沉渣斗过多，这样管理太麻烦，可考虑将调节池做成平底，用压缩空气搅拌，以防止沉淀，空气用量为1.5~3m3/(m2·h)

调节池的有效水深采取1.5~2m,

纵向隔板间距为1~1.5m

。

如果调节池采用堰顶溢流出水，则这种形式的调节池只能调节水质的变化，而不能调节水量和水量的波动。如果后续处理构筑物要求处理水量比较均匀和严格，可把对角线出水槽放在靠近池底处开孔，在调节池外设水泵吸水井，通过水泵把调节池出水抽送到后续处理构筑物中，水泵出水量可认为是稳定的。或者使出水槽能在调节池内随水位上下自由波动，以便贮存盈余水量，补充水量短缺。②同心圆调节池

在池内设置许多折流隔墙，控制污水1/3~1/4流量从调节池的起端流入，在池内来回折流，延迟时间，充分混合、均衡；剩余的流量通过设在调节池上的配水槽的各投配口等量地投入池内前后各个位置。从而使先后过来的、不同浓度的废水混合，达到自动调节均和的目的。

另外，利用部分水回流方式、沉淀池沿程进水方式，也可实现水质均和调节。

在实际生产中，可结合具体情况选择一种合适的调节方法。三、厌氧系统功能在废水的厌氧处理过程中，有机物经大量微生物的共同作用下，被最终转化为甲烷、二氧化碳、硫化氢和氮气等。在此过程中，不同微生物的代谢过程相互影响，相互制约，形成复杂的生态系统。（一）有机物的厌氧生物处理分为4个阶段：1.水解（hydrolysis）阶段；2.产酸发酵（acidogenicfermentation）阶段；3.产氢产乙酸（H2-producingacetogenesis）阶段；4.产甲烷（methanogenesis）阶段。厌氧代谢过程示意图：（二）水解阶段水解可以定义为复杂的非溶解性的有机物质在产酸细菌胞外水解酶的作用下被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。对于含有难降解或高分子有机物的废水，水解过程通常较缓慢，因此被认为是此类废水厌氧降解的限速步骤之一。多种因素可影响水解的速度和水解的过程，例如：温度；水力停留时间；有机物质的组成成分；有机质颗粒的大小；pH值；氨的浓度；水解产物的浓度。（三）产酸发酵阶段发酵被定义为有机物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程。产酸发酵过程中，产酸发酵细菌（acidogenicfermentationbacteria，简记AFB）将溶解性单体或二聚体有机物转化为以挥发性脂肪酸（volatilefatacid，简记VFA）和醇为主的末端产物，同时产生新的细胞物质。这一过程也称之为酸化。产酸发酵速率较快，末端产物主要有甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、乳酸等挥发性脂肪酸，乙醇等醇类，二氧化碳，氢气，以及氨、氮气、硫化氢等。因为发酵产物是产甲烷细菌的底物，所以，发酵产物的种类和产率对产甲烷过程影响较大。（四）产氢产乙酸阶段产氢产乙酸阶段是将产酸发酵阶段2C以上的有机酸（除乙酸）和醇转化为乙酸、氢气、二氧化碳的过程，并产生新的细胞物质。这类细菌称之为产氢产乙酸细菌（H2-producingacetogens，简记HPA）。在反应器中，各类菌群往往构成微生态系统，在此系统中，产氢产乙酸细菌靠近利用氢的细菌生长，因此氢可以很容易被消耗掉并使产乙酸过程顺利进行。除许多产甲烷细菌可以利用氢以外，硫酸盐还原菌和反硝化细菌等也能消耗氢。（五）产甲烷阶段1.产甲烷阶段是由严格专性厌氧的产甲烷细菌将乙酸、甲酸、甲醇、甲胺（三甲一乙）和CO2、H2等转化为CH4和CO2（沼气）的过程。2.利用厌氧生物处理工艺实现有机废水的无机化往往需达到产甲烷阶段，欲最大限度地发挥产甲烷细菌的功能和作用，不但应掌握工艺参数和操作运行的知识，而且应了解产甲烷细菌的生理、生态特性。由于产甲烷细菌对生态条件要求苛刻，并且对环境改变较敏感，因此，需要我们对废水厌氧生物处理的调试和运行不断积累经验。（六）影响厌氧反应的主要生态因子1.pH值产甲烷细菌对环境pH变化的适应性很差，具有一定的范围限度。一般来说，产甲烷细菌的最适pH值为6.5~7.5。当pH值为5.5或8.0时甲烷细菌也能生存，但活性会受到抑制。2.氧化还原电位无氧环境是严格厌氧的产甲烷细菌繁殖的最基本条件之一。对厌氧反应器介质中的氧浓度判断，可用氧化还原电位（ORP）表达。在厌氧发酵全过程中，非产甲烷阶段可在兼氧条件下完成，氧化还原电位在+100~-250mV；而产甲烷阶段最适氧化还原电位为-300~-500mV。氧化还原电位还受pH值的影响，pH越低，ORP高；pH值高，ORP低。因此，在初始富集产甲烷细菌阶段，应尽可能保持介质pH值接近中性，并应保持反应装置的密封性。3.温度厌氧生物适应的温度范围较宽（5~83℃），并且在5~35℃范围内，温度每升高10~15℃，生物代谢速率提高1~2倍。经过大量实验发现，在5~83℃范围内，最适温度有两个区。中温区在30~39℃之间，高温区在50~60℃范围内。在这两个区内厌氧产沼气量和有机物去除量均最高。而40~50℃不利于产甲烷细菌生长，因此厌氧很少采用此温度。4.污泥浓度在生物处理中，底物与微生物之间关系最为密切。生物反应器中的活性微生物保有量高。生物反应器中的活性微生物保有量高，反应器的转化率以及允许承受的有机负荷率就高。在连续流厌氧生物处理有机废水系统中，均以污泥保有量高为主要特点。如上流式厌氧污泥层反应器，平均污泥浓度可达30~50g/L，使厌氧生物处理效率显著提高。5.碱度水中碱度是中和酸能力的一个指标，主要来源于弱酸盐，在厌氧生物处理中主要形成碳酸氢盐碱度，而在pH值较低的体系（产酸反应器）中还存在乙酸盐碱度。在产酸发酵过程中，足够的碱度可保证系统具有良好的缓冲能力，避免pH迅速降低而导致某些厌氧细菌受到抑制。特别是对产甲烷菌有较大影响，而产甲烷菌的生存条件一般为pH在6以上。因此，碱度是厌氧生物处理中重要的控制参数。根据亨利定律，CO2（g）与CO2（aq）间的气-液平衡由下式给定：（式一）反应器内的分子态碳酸以CO2（aq）形态存在，而不是以H2CO3的形态存在。平衡如下：（式二）由式一和式二可得：根据亨德森-黑赛巴切（Henderson-Hasselbalch）公式，缓冲溶液的pH值为：可见，厌氧反应器CO2分压较高的体系中将形成二氧化碳-碳酸氢盐缓冲系统，缓冲强度最大值发生在pH等于6左右，介质的pH值主要取决于CO2分压和[HCO3-]的相对浓度平衡。如果系统中挥发酸浓度提高，可消耗HCO3-，CO2分压提高，使pH值下降。而在工程实践中，为提高碱度会投加碱（如石灰，氢氧化钠，碳酸氢钠，碳酸钠），以调节pH值。系统中pH值影响的各种因素因素变化对pH值得影响挥发性脂肪酸增加下降减少上升碳酸氢盐碱度增加上升减少下降产气中的CO2百分数增加下降减少上升含氮有机物增加上升减少下降6.沼气中硫化氢含量由于渗滤液中含有大量的硫酸根离子，硫酸根离子在厌氧过程中还原为硫化氢，而硫化氢易溶于水形成游离硫化氢，对产甲烷菌产生毒性抑制，因此沼气中硫化氢含量指标较为重要，当监测到沼气中硫化氢含量超过2000ppm时，应采取投加抑制药剂的措施降低沼气中的硫化氢。7.接触与搅拌在生物反应器中，底物首先需传质到细菌表面，进而被代谢，而传质速率将起到较重要的作用。搅拌是提高传质速率的重要因素之一，但对于产甲烷细菌来说，缓慢地混合与急剧搅拌对于不同的反应器形式可以产生不同的效果。在厌氧处理的连续流投配系统中，为了达到良好的传质效果，有必要注意布水系统对接触的影响，应避免出现短流现象。可采用连续式回流，保证一定的回流比量，以增加接触与搅拌时间。8.营养厌氧细菌由于生长速率低，对氮、磷等营养盐要求较少。一般来说，处理有机废水时不用投加营养盐。9.抑制物和激活剂任何一种物质对微生物的生长都有两方面的作用，既有激活作用又有抑制作用，关键在于它们的浓度界限，即毒阈浓度。氨氮对厌氧微生物的生长亦有刺激浓度和抑制浓度之分。氨氮浓度在50~200mg/L时，对厌氧反应器中的微生物有刺激作用，在1500~3000mg/L时则有明显的抑制作用。厌氧生物处理系统利用厌氧性微生物的代谢特性，在毋需提供外源能量的条件下，以被还原有机物作为受氢体，同时产生有能源价值的甲烷气体。厌氧生物处理法适用于高浓度有机废水，进水BOD最高浓度可达数万mg/l。厌氧生物处理过程能耗低；有机容积负荷高，一般为5-10kgCOD/m3.d，最高的可达30-50kgCOD/m3.d；剩余污泥量少；厌氧菌对营养需求低、耐毒性强、可降解的有机物分子量高；耐冲击负荷能力强；产出的沼气是一种清洁能源。目前厌氧罐常见类型有UASB，UBF和ABR。（1）UASB的工作原理UASB上升式厌氧污泥床（UpFlowAnaerobicSludgeBlanketk）反应器是荷兰Wageningen农业大学的Lettinga教授于1977年发明的第二代厌氧反应器。UASB反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器。UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。渗滤液从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解渗滤液中的有机物，产生沼气。三相分离器将沼气，污泥和处理后的出水分离：沼气以微小气泡形式不断发出，上升合并，在三相分离中与水和泥分离，集中在气室排出；污水中的污泥回到厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥；与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。（2）UASB工艺的优缺点①主要优点是：A.UASB内污泥浓度高，平均污泥浓度为20-40gVSS/l；B.有机负荷高，水力停留时间短，采用中温发酵时，容积负荷一般为10kgCOD/m3·d左右；C.无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；D.污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；E.UASB内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。②主要缺点是：A.进水中悬浮物不宜过高，一般控制在100mg/l以下；B.污泥床内有短流现象，影响处理能力；C.对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。（2）UBF的工作原理UBF上流式污泥床-过滤器(UpflowBlanketFilter)是加拿大人Guiot在厌氧滤器(AnaerobicFilter，简称AF)和上流式厌氧污泥床(UASB)的基础上开发的新型复合式厌氧流化床反应器。UBF具有很高的生物固体停留时间（SRT）并能有效降解有毒物质，是处理高浓度有机废水的一种有效的、经济的技术。全混型厌氧复合床反应器（UBF）下部为污泥悬浮层，而上部则装有特殊生物填料。当污水依次通过悬浮污泥层及填料层，有机物将与污泥层颗粒污泥及填料生物膜上的微生物接触并被分解掉。填料层既是厌氧微生物的载体，又可截留水流中的悬浮厌氧活性污泥碎片，从而保持较高的微生物量，使出水得到保证。①UBF工艺的优缺点主要优点是：A.UBF反应器结构紧凑‚集厌氧滤池（AF）与UASB的优势功能于一体；B.能形成颗粒污泥，并具有很高容积负荷，一般为10-20kgcod/(m3·d)；C.水力停留时间短，通常采用中温厌氧消化，有时可以在常温下运行；D.UBF设生物载体区，是一种悬浮系统和附着系统相结合的厌氧处理法；②主要缺点是：A.施工工艺较为复杂，造价较高；B.设计或运行不当时，出水带泥较为严重。（3）ABR工艺ABR厌氧折流板反应器（AnaerobicBaffLtedReactor简称ABR）工艺首先由美国stanford大学的McCarty等于1981年在总结了各种第二代厌氧反应器处理工艺特点性能的基础上开发和研制的一种高效新型的厌氧污水生物技术。ABR反应器由于在反应器中使用一系列垂直安装的折流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统，ABR反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统。四、膜系统功能（一）膜滤的定义膜广泛存在于自然界生物体内，实质上是一种分离介质，是两相分离和物质选择性传递的屏障。膜既可以是固态的，也可以是液态或气态的；既可以是均质的也可以是非均质的；既可以是中性的也可以是带电的；既可以是对称的也可以是非对称的。其厚度一般从几微米（甚至0.1µm）到几毫米。膜滤过程是以选择性透过膜为分离介质，在其两侧施力加某种推动力，使原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离或提纯的目的。这种推动力可以是压力差、温度差、浓度差或电位差。在水处理领域中，广泛使用的推动力为压力差和电位差，其中动膜滤工艺主要有微滤、超滤、纳滤、反渗透等；电位差驱动膜滤工艺主要有电渗析。压差驱动膜滤对水中的杂质去除范围如图所示，在允许压差范围内，去除能力随压差的升高而增大。（二）膜滤技术的分类膜滤的分类～般有以下几种：1.按膜的来源分类。主要有天然膜生物膜和人工合成膜。人工台成膜主要为有机膜和无机膜。有机膜材料主要有纤维素、聚酰胺、聚砜、芳香杂环、聚烯烃等。无机膜材料主要有陶瓷、玻璃和金属等。2.按膜的组件分类。主要有管式、毛细管式、中空纤维式、板框式和卷式等。膜的面积越大，单位时间透过量就越多，因此，在实际应用中，膜都被制成一定形式的组件作为膜滤装置的分离单元。管式、毛细管式、中空纤维式膜组件的区别是：膜管直径>10mm称为管式膜组件；直径在0.5~10mm之间称为毛细管式膜组件；直径<0.5mm称为中空纤维膜组件。一般情况下，板框式与管式组件处理量小，而中空纤维式和卷式膜处理量大。3.按分离机理分类。主要有多孔膜、无孔膜塑载体膜。多孔膜是根据颗粒的大小进行分离，主要应用于超滤和微滤。无孔膜利用分离体系中各组分的溶解度或扩散系数的差异进行分离，主要应用于渗析。载体膜是利用载体分子对溶液中某一成分的高度亲和性来实现不同组分的分离。目前在水处理行业中已工业化应用的膜滤分类及基本特征见表。（三）膜污染、劣化及其预防方法1.膜滤技术的核心部位是。一种性能良好的膜具有如下特点：（1）良好的渗透性；（2）高效的选择性；（3）一定的化学稳定性和机械强度；（4）耐污染且使用寿命长；（5）易制备和加工；（6）抗压性。然而所有的膜在使用过程中都不可避免地会受到污染和劣化，主要表现为出水水质变差或膜的渗透通量随时间而减少，从而使膜的使用寿命缩短，加大处理费用，所以有必要了解膜污染和劣化产生的原因，并掌握预防膜污染和劣化的技术。2.膜污染和劣化的定义膜污染是指膜在过滤过程中，水中的微粒、胶体粒子或溶质大分子与膜发生物理化学作用或机械作用而引起的在膜表面或膜孔内吸附、沉积造成膜孔径变小或堵囊等作用，使膜产生透过通量与分离特性不可逆变化的现象。膜的劣化是指膜自身的结构发生了不可逆变化。图概括地列出了造成膜性能下降的原因。对于膜污染来说，膜本身的结构并没有发生变化，只要通过适当的清洗就可以使膜的性能恢复或部分恢复到原来的状态。膜的劣化则使膜自身发生了不可逆的变化。因此要根据具体情况采用有效措施。在实际应用中，膜性能的变化常常是由两种或三种原因引起的。有时一种污染可以加快另一种污染的发生。对于这样复杂的实际应用体系应认真识别造成污染的原因，以便更好地消除影响，延长膜的使用寿命。3.膜污染、劣化对膜性能的影响下表列出了膜组件性能随膜劣化所发生的变化。一般化学性劣化或生物性劣化使膜孔径变大，膜的渗透通量增加，而截留率一般来说减少。当发生物理性劣化时，膜的渗透量减少，但截留率反而增加，这是因压密作用使膜的孔径减少而引起的。由于膜劣化引起的膜性能变化表列出了膜组件性能随着膜污染所发生的变化。所有类型的膜污染都使膜透过通量减少。其通量降低的主要原因有两个：一是浓差极化的影响，主要是膜表面局部溶质浓度增加引起边界层流体阻力增加（或局部渗透压增加），导致传质推动力下降而引起通量下降，这种影响是可逆的，通过降低料液浓度或改善膜面附近料液侧的流体力学条件，如提高流速、采用湍流促进器和设计合理的流通结构等方法，可以减轻已经产生的浓差极化现象，使膜的分离特性得以部分恢复；另一种是膜表面吸附溶质（尤其是大分子）形成的膜污染，包括膜的孔道被大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加；溶质在孔内壁吸附；膜面形成凝胶层增加传质阻力。由于膜污染引起的膜组件性能变化4.膜污染和劣化的预防方法（1）原料液预处理预处理是膜滤过程的一个重要环节，主要指在原料液过滤前向其中加入一种或几种物质，或去除一种或几种物质，使原料液的性质或溶质的特性发生变化。如通过调整料液的pH值或加入抗氧化刺等防止膜的化学性劣化；通过预先除去或杀死料液中的微生物等防止膜的生物性劣化；利用混凝、沉淀去除水中的大颗粒物质；添加阻垢剂，如HCl和六偏磷酸钠及其它新型阻垢剂等。不同的膜滤过程，对预处理的要求差别很大，例如，两种型式的反渗透膜滤对预处理后的水质要求，如下表。反渗透对进水水质的要求（2）膜组件的合理设计膜分离过程中，膜组件内流体力学条件对防止膜的污染有重要作用。为改善膜面附近的传递条件，可设计不同形状的组件结构来增加流体的雷诺数，增加传质。（3）操作方式的优化操作条件的优化可通过下列方式实现：控制初始渗透通量（先低压操作，然后逐渐增加到指定的压力）；增加进料流速以增大膜面料液流动速度；调节水温、加大分子速率、增加滤速等；采用反向操作模式；脉动流；鼓泡；振动膜组件；超声波照射等。（4）膜组件的清洗膜组件的清洗大致分为化学清洗和物理清洗两大类型。化学清洗通常根据膜表面的附着层性质不同，选择不同的清洗方法。一般常用的清洗剂有：酸碱液，如稀NaOH溶液；表面活性剂，如SDS、吐温80、Triton、X-100（一种非离子型表面活性剂）等；氧化剂，如用氯配制的200~400mg/L活性氯；酶等。物理清洗方法一般有：①水力清洗方法，降低操作压力，提高保留液循环量有利于增加其产生的剪切力从而提高渗透通量；②气—液脉冲，向膜过滤装置间隙中通入高压气体（空气或氮气）就形成气一液脉冲。气体脉冲使膜上的孔道膨胀，从而使污染物能被液体冲走；③反冲洗，用清洁的清洗液反向通过膜，除去沉积在纤维内壁上的污垢；四、循环清洗，关闭渗滤液出口，利用进料渡和渗滤液来清洗，由于料液在中空纤维内腔的流速高，因而流动压力较大。关闭渗滤液出口后，纤维间的压力大致等于纤维内压力的平均值，在中空纤维的进口段内压较高后，产生滤液；在纤维的出口段外压较高，滤液反向流入纤维内腔，渗滤液在中空纤维内外作循环流动。返回的滤液流加上高速的料液流可以清除沉积的污垢。（5）抗污染及劣化膜的制备膜的亲疏水性、荷电性会影响到膜与溶质间的相互作用大小。通常认为亲水膜及膜材料电荷与溶质荷电性相同的膜较耐污染，为了获得永久性耐污染膜，常在膜表面改性时引入亲水基团，或用复合膜手段复合一层亲水性分离层，或用阴极喷镀法在膜表面镀一层碳。（四）超滤超滤是在压差推动力作用下进行的筛孔分离过程。超滤的分离效果是分子级的，它可截留溶液中溶解的大分子溶质。1.基本原理超滤是在静压差的推动力作用下进行的液相分离过程，为筛孔分离过程。超滤的工作原理如图所示。在一定的压力差作用下，原料液中水和小的溶质粒子从高压侧透过膜到低压侧，产生透过液，而原料液中大粒子组分被膜截留，使剩余滤液中的浓度增大成为浓缩液。通常，能截留分子量在500~500000分子的膜分离过程称为超滤。2.超滤的操作模型由于膜结构和分离目的不同，超滤有三种操作模型：重过滤、间歇错流过滤和连续错流过滤。（1）重过滤重过滤主要用于大分子和小分子的分离，可分为连续式和间歇式两种。下图为连续式重过滤操作示意图，料液中含有不同分子量的溶质，通过不断地加入纯水以补充滤出液的体积，小分子组分逐渐地被滤出液带走，从而达到提纯大分子组分的目的。重过滤操作设备简单、能耗低，可克服高浓度料液渗透速率低的缺点，能更好地去除渗透组分，但浓差极化和膜污染严重，尤其是在间歇操作中，膜易污染。（2）间歇错流操作超滤膜的间歇错流操作如图所示。用泵将料液从贮罐送入超滤膜装置，通过此装置后再回到贮罐中。随着溶剂不断滤出，贮罐中料液的液面下降，溶液浓度升高。间歇错流操作具有操作简单、浓缩速度快、所需膜面积小等优点，但截留液循环时耗能较大。该种操作模型通常在实验室或小型处理工程中采用。（3）连续错流操作超滤膜的连续错流操作根据组件的配置分为单级和多级两类。图所示为多级连续错流操作配置示意图，此种操作形式有利于提高分离效率，因为除最后一级在高浓度下操作渗透速率较低外，其他级操作的浓度不高，渗透速率相应较高。采用多级操作所需膜总面积小于单级操作，接近于间歇操作，而停留时间、所需贮槽体积均小于相应的间歇操作。（五）反渗透与纳滤反渗透和纳滤用于将低分子量的溶质（如无机盐、葡萄糖、蔗糖等）从溶剂中分离出来。反渗透和纳滤的分离原理是相同的，其差别在于分离溶质的大小，反渗透需要使用流体阻力大的较致密性膜，因而需要较高的压力；纳滤所需的压力则介于反渗透与超滤之间，其膜孔径在纳米级范围内，有时也称纳滤膜为低压反渗透膜。能够让溶液中一种或几种组分通过而其它组分丕能通过的这种选择性膜称半透膜。用一选择性透过溶剂水的半透膜将纯水和咸水隔开，开始时两边液面等高，即两边等压、等温，则水分子将从纯水一侧通过膜向咸水一侧自发流动，结果使咸水一侧的液面上升，直至到达某一高度，这一现象叫渗透，如图（a）所示。渗透的自发过程可由热力学原理解释，即：式中：µ—在指定的温度、压力下咸水的化学位；µ0—在指定的温度、压力下纯水的化学位；x—咸水中水的摩尔分数；R—气体常数，等于8.314J/(mol·K)；T—热力学温度，K。由于x<l，Inx为负值，故μ0>μ，亦即纯水的化学位高于咸水中水的化学位，所以水分子便向化学位低的一侧渗透。由此可知，水的化学位的大小决定着质量的传递方向。当两边的化学位相等时，渗透即达到动态平衡状态，水不再流人咸水一侧，时半透膜两侧存在着-定的水位差或压力差，如图（b）所示，此即为在指定温度下的溶液（咸水）渗透压π。渗透压是溶液的一个性质，与膜无关，可由修正的范托夫(Van’tHoff)程式进行计算：式中c—溶液浓度，mol／m3；π—溶液渗透压，Pa；i—校正系数，对于海水，i约等于1.8。例如，含盐量为34.3‰的海水，浓度等于0.56×103mol/m3其渗透压(25℃)为：当在咸水一侧施加的压力P大于该溶液的且然渗透压π示，如图(c)所示，可迫使水反向渗透，此时，在高于渗透压的压力作用下，咸水中的水的化学位升高并超过纯水的化学位，水分子从咸水一侧反向地通过膜透过到纯水一侧，此即反渗透。由此可知，发生反渗透的两个必要条件是；①造择性透过溶液的膜；②膜两边的静压差必须大于其渗透压差。在实际的反渗透过程中膜两边静压差还要克服透过膜的阻力。因此，在实际应用中需要的压力比理论值大得多。将半透膜用于海水淡化就是基于反渗透原理。（六）反渗透膜及其分离机理目前用于水的淡化除盐的反渗透膜主要有醋酸纤维素(CA)膜和芳香族聚酰胺膜。CA膜具有良好的成膜性能、价廉、耐游离氯、不易污染和结垢等优点；其缺点是应用pH范围窄(4.0～6.5)、不抗压、易水解、性能衰减快。芳香族聚酰胺膜具有脱盐率高、通量大、应用pH范围广(4～11)、耐生物降解等优点，但是易受氯氧化，抗结垢和污染等性能差。目前反渗透膜的透过机理尚未见有一致公认的解释，主要有溶解一扩散模型和优先吸附一毛细孔流模型，其中优先吸附一毛细孔流模型常被引用。该理论以吉布斯吸附式为依据，认为膜表面优先吸附水分子而排斥盐分，因而在固一液界面上形成厚度为(5～10)×10-10m（1～2个水分子）的纯水层。在压力作用下，纯水层中的水分子便不断通过毛细管流过反渗透膜，形成脱盐过程。当毛细管孔径为纯水层的两倍时，可达到最大的纯水通过量，此时对应的毛细管孔径，称为膜的临界孔径。当孔隙大于临界孔径，透水性增大，但盐分容易从孔隙中透过，导致脱盐率下降。反之，若孔隙小于临界孔径，脱盐率增大，而透水性则下降。因此，在制膜时应获得最大数量的临界孔。（七）反渗透装置目前反渗透装置有板框式、管式、卷式和中空纤维式4种类型。板框式装置是由隔板、膜、支撑板板、膜的排列顺序多层交替重叠压紧制成的。隔板表面上有许多沟槽，在压力作用下，透过膜的淡化水在隔板内汇集并引出。板框式膜组件组装、操作较方便，但机械强度要求较高。管式装置是把膜（例如纤维素酯）浇铸在直径为0.32~2.54cm的多孔支撑管上制成。这些支撑管由玻璃纤维、陶瓷、炭、多孔塑料及不锈钢制成，支撑管必须有足够强度承受进料压力。这些管子被挤压或铸人每一端的管板内，整个管束外围一个低压套管收集透过液。当高压进料进入管内腔，透过液通过膜和支撑管进入套管，通过透过液出口而流出。卷式装置由片状膜围绕一开孔的聚氯乙烯或聚丙烯中心管卷绕制成。把导流隔网、膜和多孔支撑材料依次叠合，用粘合剂沿三边把两层膜粘结密封，另一开放边与中间淡水集水管联接，再卷绕一起构成膜组件。含盐水由一端流人导流隔网，从另一端流出，透过膜的淡化水沿多孔支撑材料流动，由中间集水管引出。中空纤维式装置是把纤维定向平行放置于开孔的中心管上而成。纤维用一种特殊的环氧树脂封装，在其一端形成一管板。该管板被机械加工成中空纤维的开口端。透过纤维管壁的淡化水沿中心通道从开口端引出。该装置特点是，膜的装填密度最大而且不需外加支撑材料。（八）反渗透布置系统及工艺流程反渗透布置系统的合理性对膜的寿命影响很大，如果布置不合理，则有可能造成某一组件的水通量很大，而另一组件的水通量很小．这样水通量大的膜污染速度加快，清洗频繁，造成经济损失。通常反渗透布置系统有：单程式、循环式，多段式等，如图所示。在单程式系统中，原水一次经过反渗透器处理，水的回收率（淡化水流量与进水流最的比值）不高，工业上应用较少。循环式系统是让一部分浓水回流重新处理，因此产水量增大，但淡水水质有所降低。多段式系统是将第一级浓缩液作为第二级的原料液，而第二级的浓缩液再作为下一级原料液，浓缩液逐渐减少，这样可充分提高水的回收率，增大脱盐率。此方法用于产水量大的场合。另外，为了保证液体的一定流速，同时控制浓差极化，膜组件数目应逐渐减少。反渗透的工艺流程一般由三部分组成：预处理、膜滤和后处理。其系统组成部分由图表示。反渗透的预处理是保证反渗透膜长期工作的关键。顸处理旨在防止进料水对膜的破坏，除去水中的悬浮物及胶体，阻止水中过量溶解盐沉淀结垢，以及防止微生物滋长。预处理通常有混凝沉淀、过滤、吸附、氧化、消毒等。对于不同的水源，不同的膜组件应根据具体情况采用不同的预处理方法。根据生产的需要，后处理一般包括离子交换树脂除盐和紫外线消毒。对于城市应用还要附加pH调节、脱气及用氯消毒。第四节好氧系统功能好氧系统也就是活性污泥法。一、活性污泥法的概念与基本流程往污水中通入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体。该絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水，这种絮凝体就是“活性污泥”。（一）活性污泥法处理系统有效运行的基本条件是：1.污水中含有足够的可溶解性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；2.混合液中含有足够的溶解氧；3.活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够与污水充分接触；4.活性污泥连续回流，同时，还要及时地排除剩余污泥，使曝气池中保持恒定的活性污泥浓度；5.没有对微生物有毒害作用的物质进入。（二）活性污泥的形态与组成1.活性污泥是活性污泥法处理系统中的主体作用物质。它不是一般的污泥，其上栖息着具有强大生命活力的微生物群体。在微生物群里新陈代谢功能的作用下，活性污泥具有将有机物转化为稳定的无机物的活力，故此称之为“活性污泥”。2.活性污泥在外观上呈絮绒颗粒状，又称之为“生物絮凝体”。静止时，活性污泥立即凝聚成较大的绒粒而下沉。活性污泥略带土壤的气味，其颜色根据污水水质不同而不同，一般为黄色或褐色。活性污泥含水率很高，一般都在99%以上，其比重则因含水率不同而异，介于1.002~1.006之间活性污泥具有较大的比表面积，每毫升活性污泥的表面积大体介于20~100cm2之间。3.活性污泥由下列四部分物质组成：（1）具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）；（2）微生物自身氧化的残留物（Me）；（3）由污水挟入的并被微生物所吸附的有机物质（Mi）；（4）由污水挟入的无机物质（Mii）。二、活性污泥净化污水的过程在活性污泥法处理系统中，有机物从污水中去除过程的实质就是有机物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程。这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量并合成新的细胞，使活性污泥得到增长。这一过程是比较复杂的，它由物理、化学、物理化学以及生物化学等反应过程所组成。该过程大致上由下列几个净化阶段所组成。1.初期吸附去除在活性污泥系统内，污水开始与活性污泥接触后的较短时间内，污水中的有机物即被大量去除，出现很高的BOD去除率。这种初期高速去除现象是有物理吸附和生物吸附交织在一起的吸附作用所产生的。2.微生物的代谢污水中的有机物，首先被吸附在有大量微生物栖息的活性污泥表面，并与微生物表面接触，在透膜酶的作用下，透过细胞壁进入微生物细胞体内，小分子的有机物能够直接透过细胞壁进入微生物体内，而如淀粉、蛋白质等大分子有机物，则必须在细胞外酶——水解酶的作用下，被水解为小分子后再被微生物摄入细胞体内。微生物通过各种胞内酶，如脱氢酶和氧化酶的催化作用，对摄入细胞体内的有机物进行代谢反应。3.活性污泥的沉淀分离活性污泥系统净化污水的最后程序是泥水分离，这一过程是在二沉淀池或沉淀区内进行的。而在渗滤液处理中，由于污泥负荷较高，曝气强度大，与一般的污水处理不同，污泥很难沉淀分离，因此目前普遍采用膜过滤，以达到泥水分离的目的。三、环境因素对活性污泥微生物的影响1.营养物质活性污泥微生物，在其生命活动中，必须不断地从其周围环境的污水中摄取所需要的一定比例的营养物质，包括：碳、氮、磷、无机盐类及某些生长素等。碳是构成微生物细胞的重要物质。氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素。磷是合成核蛋白、卵磷脂及其磷化合物的重要元素。2.溶解氧活性污泥法是需氧的代谢过程，供氧多少一般用混合液中溶解氧的浓度控制。根据活性污泥法大量的运行经验数据，若使曝气池内的微生物保持正常的生理活动，曝气池混合液的溶解氧浓度一般宜保持在不低于2mg/L的程度。3.pHpH值对微生物的生命活动影响很大，主要作用在于：（1）引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收；（2）影响代谢过程中酶的活性；（3）改变生长环境中营养物质的可给性。不同种属的微生物都有各自的适宜生理活动pH值范围。活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5~8.5。4.温度温度是影响微生物正常生理活动的重因素之一。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动，温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。温度不适宜还能导致微生物形态和生理特性的改变，甚至可能使微生物死亡。活性污泥最适宜温度是指在这一温度条件下，微生物的生理活动强劲、旺盛，裂殖速率快，世代时间短。而活性污泥微生物多属嗜温菌，其适宜温度介于15~30℃之间。5.有毒物质（抑制物质）对微生物有毒害作用或抑制作用的物质很多，如重金属、氰化物、H2S等无机物质和酚、醛、醇、染料等有机化合物。重金属离子（铅、铬、镉、铁、铜、锌等）对微生物都产生毒害作用，它们能够和细胞的蛋白质相结合，而使其变性或沉淀。汞、银、砷的离子对微生物的亲和力较大，能与微生物酶蛋白的-SH基结合，而抑制其正常的代谢功能。酚类化合物对菌体细胞膜有损害作用，并能够促使菌体蛋白凝固。此外，酚又能对某些酶系统，如脱氨酶和氧化酶产生抑制作用，破坏了细胞的正常代谢作用。但是，有毒物质对微生物的毒害作用，有一个量的概念，即只有当有毒物质在环境中达到某一浓度时，毒害与抑制作用才显露出来，这一浓度称之为有毒物质极限允许浓度。有毒物质的毒害作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒害物质、微生物的数量以及是否经过驯化等因素有关。四、活性污泥的性能指标1.混合液中活性污泥微生物量的指标活性污泥微生物是活性污泥法处理系统的核心。在混合液内保持一定数量的活性污泥微生物是保证活性污泥法处理系统正常运行的必要条件。（1）混合液悬浮固体浓度（MixedLiquorSuspendedSolids），简写为MLSS。表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量，即其包含Me、Mi两项非活性物质，也包括Mii无机物质，不能较精确地表示具有活性的活性污泥量，而表示的是活性污泥的相对值。（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MixedLiquorVolatileSuspendedSolids），简写为MLVSS。MLVSS，其表示活性污泥活性部分的数量上，更精确了一点，但只是相对于MLSS而言，其仍然是活性污泥量的相对值。MLSS及MLVSS两项指标，虽然在表示混合液生物量方面，仍不够精确，但由于测定方法简单易行，且能够在一定程度上表示相对的生物量，因此，广泛地用于活性污泥法处理系统的设计与运行。2.活性污泥的沉降性能及其评价指标活性污泥的沉降要经历絮凝沉淀、成层沉淀和压缩等全部过程，最后能够形浓度很高的浓缩污泥层。常的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程，并进入压缩。压缩（浓缩）的进程比较缓慢，需时较长。根据活性污泥在沉降——浓缩方面所具有的上述特性，建立了以活性污泥静置沉淀30min为基础的两项指标以表示其沉降——浓缩性能。（1）污泥沉降比（SettlingVelocity），简写为SV。又称30min沉降率。混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率，以%表示。污泥沉降比在一定条件下能够反映曝气池运行过程的活性污泥量，可用以控制、调节剩余污泥的排放量，还能通过它及时地发现污泥膨胀等异常现象的发生。污泥沉降比的测定方法简单易行，是评定活性污泥数量和质量的重要指标，也是活性污泥法处理系统重要的运行参。（2）污泥容积指数（SludgeVolumeIndex），简写为SVI。简称污泥指数。本项指标的物理意义是从曝气池出口处取出的混合液，经过30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积，以mL计。其计算式为：SVI值能够反映活性污泥的凝聚、沉降性能，对生活污水及城市污水，此值以介于70~100之间为宜。SVI值过低，说明泥粒细小，无机质含量高，缺乏活性；过高，说明污泥的沉降性能不好，并且已有产生污泥膨胀的可能。由于SVI值的测定受到所用容器直径，污泥初始浓度和搅拌等情况的影响，有人建议采用稀释污泥指数做为测定指标，用DSVI表示。DSVI是指将污泥稀释至1500mg/L测得的污泥指数。3.活性污泥的活性评定指标活性污泥的比耗氧速率(SpecificOxygenUptakeRate，简称SOUR，一般称OUR)是衡量活性污泥生物活性的一个重要指标。OUR是指单位重量的活性污泥，在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位为mgO2/(gMLVSS·h）或mgO2/（gMLSS·h）。OUR的数值与DO浓度、底物浓度、污泥龄以及污水中有机物的生物氧化难易程度等许多因素有关。OUR在运行管理中的重要作用在于反映有机物降解速率，以及活性污泥是否中毒。一般说，当污水中难降解物质增多或活性污泥系统中毒物浓度突然增加时，OUR值会迅速下降，可将其用于系统的自动报警装置。活性污泥的OUR一般为8~20mgO2/（gMLVSS·h）。有很多专门测定OUR的仪器，但应注意保持测定时活性污泥的温度。温度对OUR的影响很大，不同温度下测得的OUR是没有可比性的。一般应在20℃测OUR值。五、活性污泥法的设计与运行参数活性污泥法是一个复杂的工程化的生物系统，除了前述的污泥性能指标外，还有很多可以描述这个系统的工艺参数，下面介绍主要的几种。（一）BOD污泥负荷率与BOD容积负荷率活性污泥微生物所处的生长期，主要由F/M比值所控制。另外，处于不同增殖期的活性污泥，其性能不同，处理水质也不同。通过控制F/M比值，能够使曝气池内的活性污泥处于所要求达到的增殖期。F/M比值是活性污泥法处理系统设计和运行中一项非常重要的参数。在具体工程应用上，F/M比值是以BOD污泥负荷率（又称BOD-SS负荷率，渗滤液通常用COD负荷率）（NS）表示的，其量纲为[质量]-1[时间]-1，一般kgBOD/(kgMLSS.d)表示，即：

式中Q－污水流量，m3/d；S0－原污水中有机物的浓度，mg/L或kgBOD/m3；V－曝气池有效容积，m3；X－曝气池中活性污泥浓度，mg/L或kg-MLSS/m3。BOD污泥负荷率所表示的是曝气池内单位重量（kg）的活性污泥，在单位时间（d）内接受的有机物量（kgBOD）。有时也可以COD表示有机物的量，以MLVSS表示活性污泥的量。在活性污泥法处理系统的设计于运行中，还使用另一种负荷值-容积负荷率（NV）,其量纲：[质量][体积]-1[时间]-1，kgBOD/(m3·d)表示。其表示式为：BOD容积负荷率为单位曝气池容积（m3），单位时间（d）内接受的有机物量。NS值与NV值之间关系为：NV=NSX式中θc－污泥龄（生物固体平均停留时间），用d表示；ΔX－曝气池内每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量，用kg/d表示。在活性污泥反应器内，微生物连续增殖，不断有新的微生物细胞生成，又不断有部分微生物老化，活性衰退。为了使反应器内经常保持高度活性的活性污泥和保持恒定的生物量，每天都应从系统中排出相当于增长量的活性污泥量。因此，每日排出系统外的活性污泥量，其表示式为：式中QW－作为剩余污泥排放的污泥量，用m3/d表示；Xr－剩余污泥浓度，用kg/m3表示；Xe－排放处理水中悬浮固体浓度，kg/m3表示。于是θc值为：在一般条件下，Xe值极低，可忽略不计，上式可简化为：Xr值是剩余污泥浓度，回流至曝气池的回流污泥浓度也同此值，在一般情况下，它是活性污泥特性和二次沉淀池沉淀效果的函数，可由下式求定其近似值：式中SVI－污泥容积指数，用mL/g表示；r－修正系数，与污泥在二次沉淀池中的停留时间、池深等有关，一般取1.2左右。污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重要参数，在理论上也有重要意义。这一参数还能够说明活性污泥微生物的状况，世代时间长于污泥龄的微生物在曝气池内不可能繁衍成优势种属，如硝化菌在20℃时，其世代时间为3d，当θc<3d时，硝化菌就不可能在曝气池内大量增殖，不能成为优势种属，不能在曝气池内产生硝化反应。（二）污泥回流比污泥回流比（R）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量QR与污水流量Q之比，常用%表示。曝气池内混合液污泥浓度X与污泥回流比R和回流污泥浓度Xr之间的关系是：保持污泥回流比R的相对稳定，是活性污泥法处理系统的一种重要运行发放。回流比R也可根据实际运行需要加以调整。（三）曝气时间曝气时间（t）是在污水进入曝气池后，在曝气池中的平均停留时间，也称水力停留时间（HRT）或停留时间，常以小时（h）计。实际上，通过曝气池的流量应是入流的污水和回流污泥的总量，所以，有人又称用上式所得的时间为名义停留时间；而称包括回流污泥量得到的时间为实际停留时间。但是，从平均停留时间意义上来说，实际停留时间和名义停留时间的数值是相等的。六、活性污泥法的各种演变及应用1.传统活性污泥法传统活性污泥法，又称普通活性污泥法(ConventionalActivatedSludge，简写CAS)，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式。其工艺系统如图所示。从图可见，原污水从曝气池首端进入池内，污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流形式流动至池的末端，然后进入沉淀池，经沉淀池处理后的污水与活性污泥分离，剩余污泥排出系统，回流污泥回流至曝气池。有机物在曝气池内的降解，经历了吸附和代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的增长速率较快到池末端的增长速率很慢或达到内源呼吸期的过程。由于有机物浓度沿池长逐渐降低，需氧速率也是沿池长逐渐降低。因此，溶解氧浓度在池首端和前端混合中较低，甚至可能不足，但其沿池长逐渐增高，在池末端溶解氧含量就已经很充足了，一般都能够达到规定的2mg/L以上。优点：处理效果好，BOD去除率高，处理比较灵活。缺点：曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率高，进水有机物负荷不宜过高；易造成前端溶氧不足，后端溶氧过程现象；池容较大，占用土地较多；岁进水水质、水量变化适应性较低。2.分段进水活性污泥法分段进水活性污泥法又称阶段曝气活性污泥法或多段进水活性污泥法（Step-feedActivatedSludge，简写SFAS）。其工艺流程图如图所示。分段进水活性污泥法具有如下特点：污水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷及需氧量得到均衡，一定程度低缩小了需氧量与供氧量之间的差距，有助于降低能耗，又能够比较充分地发挥活性污泥微生物的降解功能；污水分撒均衡注入，提高了曝气池对水质、水量冲击负荷的适应性能力。阶段曝气法工艺流程3.吸附-再生活性污泥法此法又称生物吸附活性污泥法系统或接触稳定法（ContactStabilizationActivatedSludge，简写CSAS）。其工艺流程如图所示。其主要特点是将活性污泥对有机物降解的两个过程——吸附与代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。（a）分建式吸附—再生活性污泥处理系统；（b）合建式吸附—再生活性污泥处理系统为了说明这种运行方式的原理，首先介绍史密斯（Smith）是试验。史密斯曾将含有溶解性和非溶解性混合有机物的污水和活性污泥一起进行曝气，发现混合液中的BOD5浓度沿曝气时间的变化呈下图所示的状态。BOD5浓度在5~15mjin内急剧下降，然后又有所回升，随后才缓慢下降，经过分析研究，史密斯对这种现象作了如下解释：BOD5浓度的第一次急剧下降是活性较强的活性污泥对污水中有机物吸附的结果，这一现象称之为“初期吸附去除”，随后略微升起是由于胞外水解酶将吸附的非溶解性状态的有机物水解成为溶解性小分子后，部分有机物又进入污水中使BOD5浓度上升。此时，活性污泥微生物进入营养过剩的对数增殖期，能量水平很高，微生物处于分散状态，污水中存活着大量的游离细菌，也进一步促使BOD5浓度上升，随着反应的持续进行，有机物浓度下降，活性污泥微生物进入减速增殖期和内源呼吸期，BOD5浓度又缓慢下降。污水与活性污泥混合曝气后BOD值变化情况吸附—再生活性污泥法就是以上述现象作为基础而开创的。如上图（a）、（b）所示，污水和经过在再生池充分且活性很强的活性污泥同步进入吸附池，在这里充分接触30~60min，使大部分呈悬浮、胶体和部分溶解性状态的有机物为活性污泥所吸附，使污水中有机物浓度大幅度降低。混合液继之流入沉淀池，进行泥水分离，澄清清水排放，污泥则从底部进入再生池。与传统活性污泥法相比，吸附—再生系统有如下特点：污水与活性污泥在吸附池内接触时间较短，因此，吸附池的容积一般较小，吸附池与再生池的容积之和，仍低于传统活性污泥法曝气池的容积，基建费用较低；本工艺对水质、水量的冲击负荷具有一定的承受能力。当在吸附池内的污泥遭到破坏时，可由再生池内的污泥予以补数。本工艺不宜处理溶解性有机物含量较高的污水。4.完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法（CompletelyMixedActivatedSludge，简写CMAS）的主要特征是应用完全混合式曝气池（见图）。污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，池内混合液水质与处理水相同。完全混合活性污泥法系统：进入曝气池的污水很快即被池内已存在的混合液所稀释和均化，原污水在水质、水量方面的变化，对活性污泥产生的影响将降到极小的程度，因此，这种工艺对冲击负荷有较强的适应能力，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的有机废水。污水在曝气池内分布均匀，各部位的水质相同，微生物群体的组成和数量几乎一致，各部位有机物降解工况相同，因此，通过对F/M值得调整，可将整个曝气池的工况控制在良好的状态。主要问题：曝气池内有机物浓度相同，微生物对有机物降解的推动力低，易于产生污泥膨胀。5.纯氧曝气活性污泥法又名富氧曝气活性污泥法（High-PurityOxygenActivatedSludge，简写HPOAS）。空气中氧的含量为21%，而纯氧中的含氧量为90%~95%，纯氧氧分压比空气高4.4~4.7倍，用纯氧进行曝气能够提高氧向混合液中的传递能力，以提高曝气池内的生化反应速率。主要优点：氧利用率可达80%~90%，而鼓风曝气系统仅为10%左右；曝气池内混合液MLSS高，能提高曝气池的容积负荷；曝气池内混合液的SVI值较低，一般都低于100，污泥膨胀现象发生的较少；产生的剩余污泥量少。6.选择器活性污泥法选择器（SelectorActivatedSludge，简写SAS）是用于防止与控制丝状菌型污泥膨胀的活性污泥处理工艺。该工艺是在曝气池前加一个水力停留时间很短的小反应器，如图所示。全部污水和回流污泥进入选择器，形成高负荷区。这种有机物浓度较高的环境有利于菌胶团的优先生长而抑制丝状菌的过量生长，从而改善了污泥的沉降性能。几种活性污泥系统设计与运行参数（城市污水）七、活性污泥法污水处理系统的过程控制与运行管理1.活性污泥的培养驯化在处理系统准备投产运行时，运行管理人员不仅要熟悉处理设备的构造和功能，还要深入掌握设计内容与设计意图。对于城市污水和性质与其相类似的工业废水，投产前的首要工作是培养活性污泥，对于其他工业废水，除培养污泥外，还需要使活性污泥应所处理废水的特点，对其进行驯化。活性污泥的培训和驯化可归纳为异步培训法、同步培训法和接种培训法。异步法即先培训后驯化，工业废水或以工业废水为主的城市污水常用该法。由于该类废水缺乏专性菌种和足够的营养，因此在投产是可先用含有多菌种及充足营养物质的粪便水或生活污水培养出足量的活性污泥，然后对所培养的活性污泥进行驯化。为了缩短培训和驯化的时间，也可以把培训和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，是活性污泥在增长的过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力，这就是所谓“同步培训法”。生活污水或以生活污水为主的城市污水一般都采用同步培训法。这种做法的缺点是，在缺乏经验的情况下不够稳妥可靠，出现问题时不易确定是培养上的问题还是驯化上的问题。在有条件的地方，可直接从附近污水处理厂引入剩余污泥，作为种泥进行曝气培养，这就是所谓的接种培训法。该法能提高驯化效果，缩短时间。培养活性污泥需要有菌种和菌种所需要的营养物质。为补充营养和排除对微生物增长有害的代谢产物，要及时换水。换水方式分为连续换水和间歇换水两种。对工业废水，如缺乏氮、磷等营养物质，还有及时的将这些物质投加入曝气池。下面介绍几种常用的污泥培养方法。（1）间歇培养。将曝气池注满污水，然后停止进水，开始曝气。只曝气而不进水称为“闷曝”。闷曝2～3d后，停止曝气，静沉1h，排走部分上清液；然后进入部分新鲜污水，这部分污水约占池容的1/5即可。以后循环进行闷曝、静沉和进水三个过程，但每次进水量应比上次有所增加，每次闷曝时间应比上次缩短，即进水次数增加。当污水的温度为15～20℃时，采用该种方法，经过15d左右即可使曝气池中的MLSS超过1000mg/L。此时可停止闷曝，连续进水连续曝气，并开始污泥回流。最初的回流比不要太大，可取25%，随着MLSS的升高，逐渐将回流比增至设计值。（2）低负荷连续培养。将曝气池注满污水，停止进水，闷曝1d。然后连续进水连续曝气，进水量控制在设计水量的1/5或更低，同时开始回流，取回流比25%左后，逐步增加进水量。至MLSS超过1000mg/L时，开始按设计流量进水，MLSS至设计值时，开始以设计回流比回流，并开始排放剩余污泥。（3）接种培养。将曝气池注满污水，然后大量投入其它处理厂的正常污泥，开始满负荷连续陪养。该种方法能大大缩短污泥培养时间，但受实际情况的制约，例如其它处理厂离该厂的距离、运输工具等。该法一般仅适于小处理厂，大型处理厂需要的接种量非常大，运输费用高，经济上不合算。当混合液30min沉降比达到15%～20%，污泥具有良好的凝聚沉淀性能，污泥内含有大量的菌胶团和纤毛虫原生动物，如钟虫、等枝虫。盖纤虫等，并可使BOD的去除率达90%左右，即可认为活性污泥已培养正常。2.活性污泥泥法系统的主控制方法与控制参数（1）试运行活性污泥培驯成熟后，就开始试运行。试运行的目的是确定最佳的运行条件。在活性污泥系统的运行中，作变量考虑的因素有混合液污泥浓度（MLSS）、空气量、污水注入的方式等；如采用生物吸附法，则还有污泥再生时间之比值；如工业废水养料不足，还应确定氮、磷的投量等。将这些变量组合成几种运行条件分阶段进行试验，观察各种条件的处理效果，并确定最佳的运行条件。活性污泥法处理系统有多种运行方式，在设计中应予以充分考虑，各种运行方式的处理效果，应通过试运行阶段加以比较观察，并从中确定出最佳的运行方式及其各项参数。应当说明的是，在正式运行过程中，还可以对各种运行方式的效果进行验证。（2）正常运行试运行确定最佳条件后，即可转入正常运行。在正常运行过程中需要对活性污泥系统采取控制措施，使系统内的活性污泥保持较高的活性及稳定合理的数量，从而达到所需的处理水水质。常用的工艺控制措施主要有：曝气系统的控制、污泥回流系统的控制、剩余污泥排放系统的控制。①对供气量（曝气量）的调节供气电耗占整个废水处理厂电耗的大部分（50%~60%），因此，应极其慎重地对待这一参数。对供气量的控制可分为定供气量控制、与流入污水量成比例控制、DO控制、最优供气量控制。曝气池出口处的溶解氧浓度即使在夏季也应当控制在1.5mg/L左右；其次要满足混合液混合搅拌的要求，搅拌程度应通过测定曝气池表面、中间和池底各点的污泥浓度是否均匀而定。②回流污泥量的调节调节回流污泥量的目的是使曝气池内的悬浮固体（MLSS）浓度保持相对稳定。污泥回流量的控制方法有：定回流污泥量控制、与进水量成比例控制（即保持回流比R恒定）、定MLSS浓度控制、定F/M控制等。③剩余污泥排放量的调节曝气池内的活性污泥不断增长，MLSS值在增高，SV值也上升。因此，为了保证在曝气池内保持比较稳定的MLSS值，应当将增长的污泥量作为剩余污泥量而排出，排放的剩余污泥应大致等于污泥增长量，过大或过小，都能使曝气池内的MLSS值变动。（3）活性污泥法处理系统运行效果的检测为了经常保持良好的处理效果，积累经验，需要对曝气池和二次沉淀池处理情况定期进行检测。检测项目有：①反映处理效果的项目：进出水总的和溶解性的BOD、COD，进出水总的和挥发性的SS，进出水的有毒物质（对应工业废水）；②反映污泥情况的项目：污泥沉降比（SV%）、MLSS、MLVSS、SVI、微生物镜检观察等；③反映微生物的营养和环境条件的项目：氮、磷、pH、溶解氧、水温等。一般SV%和溶解氧最好2~4h测定一次，至少每班一次，以便及时调节回流污泥量和空气量。微生物观察最好每班一次，以预示污泥异常现象。除氮、磷、MLSS、MLVSS、SVI可定期测定外，其他各项应每天测一次。水样均取混合水样，溶解氧的检测应采用仪器进行在线检测。3.活性污泥法处理系统运行中的异常情况活性污泥法处理系统在运行过程中，有时会出现种种异常情况，导致处理效果降低，污泥流失。下面将在运行中可能出现的几种主要的异常现象和采取的相应措施加以简要阐述。（1）污泥膨胀活性污泥膨胀是活性污泥工艺运行中的主要问题，随着污泥膨胀的发生，污泥的沉降性能发生恶化。发生污泥膨胀以后，如不立即采取控制措施，污泥继续流失会使曝气池的微生物量锐减，不能满足分解污染物的需要，从而最终导致出水水质恶化。活性污泥的SVI值在100左右时，其沉降性能最佳，当SVI值超过150时，预示着活性污泥即将或已经处于膨胀状态，应立即予以重视。污泥膨胀总体上分两大类：丝状菌膨胀和非丝状菌膨胀。前者系活性污泥絮体中的丝状菌过度繁殖导致的膨胀；后者系菌胶团细菌本身生理活动异常。致使细菌大量积累高粘性多糖类物质，污泥中结合水异常增多，比重减轻，压缩性能恶化而引起的膨胀。在实际中，污水处理厂发生的污泥膨胀绝大部分为丝状菌污泥膨胀。工业废水厂比城市污水厂更容易发生膨胀。完全混合活性污泥法比推流式活性污泥法易发生污泥膨胀。大量的运行经验表明，以下情况容易发生污泥膨胀：①碳水化合物含量高或可溶性有机物含量多的污水；②腐化或早期消化废水，硫化氢含量高的废水；③氮、磷含量不平衡的废水；④含有有毒物质的废水；⑤高pH值或低PH值废水；⑥混合液中溶解氧浓度太低；⑦缺乏一些微量元素的废水；⑧曝气池混合液受到冲击负荷；⑨污泥龄过长及有机负荷过低，营养物不足；⑩高有机负荷，且缺氧的情况下；⑪水温过高或过低。污泥膨胀的控制大体可分成三类：一类是临时控制措施；另一类是工艺运行调节控制措施，第三类是环境调控控制法。临时控制措施包括污泥助沉法和灭菌法二类。污泥助沉法系指向发生膨胀的污泥中加入有机或无机混凝剂或助凝剂，增大活性污泥的比重。常用的药剂有聚合氯化铁、硫酸铁、硫酸铝和聚丙烯酰胺等有机高分子絮凝剂。有的小处理厂还投加黏土或硅藻土作为助凝剂。助凝剂投加量不可太多，否则易破坏细菌的生物活性，降低处理效果。灭菌法系指向发生膨胀的污泥中投加