污水的生物处理（一）活性污泥法

1、第四章 污水的生物处理（一）活性污泥法 教学要求1) 掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理； 2) 理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、c、容积负荷、污泥产率等；3) 理解活性污泥反应动力学基础及其应用；4) 掌握活性污泥的工艺技术或运行方式；5) 掌握曝气理论；6) 熟练掌握活性污泥系统的计算与设计。第一节 活性污泥法的基本原理一、活性污泥处理法的基本概念与流程活性污泥：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体等交织在一起的呈黄褐色絮体。活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。实质：人工强化下微生物

2、的新陈代谢(包括分解和合成)，活性污泥法的工艺流程：1) 预处理设施：包括初次池、调节池和水解酸化池，主要作用是去除SS、调节水质，使有机氮和有机磷变成NH+4或正磷酸盐、大分子变成小分子，同时去除部分有机物。2) 曝气池：工艺主体，其通过充氧、搅拌、混合、传质实现有机物的降解和硝化反应、反硝化反应。3) 二次沉淀池：泥水分离，澄清净化、初步浓缩活性污泥。生物处理系统：微生物或活性污泥降解有机物，使污水净化，但同时增殖。为控制反应器微生物总量与活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是为了接种，排放剩余污泥是为了维持活性污泥系统的稳定或MLSS恒定。二、活性污泥的形态和活性污泥微

3、生物1 活性污泥形态（1）特征1) 形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。2) 颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。3) 理化性质：=1.0021.006，含水率99%，直径大小0.020.2mm，表面积20100cm2/mL，pH值约6.7，有较强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物，约占7585%。4) 生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。（2）组成由微生物群体Ma，微生物残体Me，难降解有机物Mi，无机物Mii四部分组成。 2 微生物组成及其作用1) 细菌：以异养型原核生物(细菌)为主

4、，数量107108个/ml，自养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的能力。2) 真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。3) 原生动物：肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫3类，捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型。4) 纤毛虫：当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。 5) 后生动物(主要指轮虫）：捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。3 微

5、生物增殖与活性污泥的增长（1）微生物增值：在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期，静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。（2）从时间上看1) 停滞期：污泥驯化培养的最初阶段，即细胞内各种酶系统的适应期。此时菌体不裂殖、菌数不增加。2) 对数期：细胞以最快速度进行裂殖，细菌生长速度最大，此时微生物的营养物质丰富，生物生长繁殖不受底物或基质限制。如A段；在此阶段微生物增长的对数值与时间呈直线关系。其微生物数量大，但个体小，其净化速度快，但效果较差，只能用于前段处理 （相当于生物一级强化工艺）。3) 减速增殖期：由于营养物质被大量耗消，此时

6、细胞增殖速度与死亡速度相当。活菌数量多且超于稳定，个体趋于成熟。如B段（相当于二级处理）。4) 衰亡期：营养物基本耗尽，微生物只能利用菌体内贮存物质，大多数细胞出现自溶现象，细菌死亡多，增殖少，但细胞个体最大、净化效果强（对有机物而言）。同时，自养菌比例上升，硝化作用加强。如氧化沟或硝化段（相当于二级半或延时曝气工艺）。 可见不同增殖期对应于不同微生物组合，对应于不同生物处理工艺。（3）从空间看： 由前至后污染物浓度不断降低，微生物数量由对数期逐步过渡至衰亡期，微生物组成由细菌逐步过度为轮虫等，水质逐步变好类似于水体自净这一污水处理的原型。4 絮体形成活性污泥的核心菌胶团，它是成千上万细菌相互

7、粘附形成的生物絮体。其在对数增长期，个体处于旺盛生长，其运动活性大于范德华力，菌体不能结合；但到了衰亡期，动能低微，范德华力大，菌体相互粘附，形成生物絮体，因此静止期与衰亡期个体是活性污泥的重要微生物。三、活性污泥净化反应过程1 初期吸附去除污水与活性污泥接触510min，污水中大部分有机物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。吸附速度取决于： 微生物的活性程度饥饿程度，衰亡期最强； 水动力学条件：泥水接触或混合越迅速、越均匀、液膜更新越快，接触时间越长则越好

8、；泥水接触水力学状态以湍流或紊流为好，但过大会击碎絮体。2 微生物的代射被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下或者被降解，或者被同化成细胞本身。a、分解代谢：CXHYOZ(X0.25Y0.5Z）O2XCO20.5H2OQb、合成代谢：nCXHYOZnNH3n(X0.25Y0.5Z)O2(C5H7NO2 )nn(X5)CO20.5n(Y4)H2O其代谢产物的模式如下图：具体代谢产物的数量关系如下图：即1/3被氧化分解，80×2/3=53%左右通过内源呼吸降解，14%左右变成了残物。从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、

9、衰亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化(仅33)。第二节 活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数 一、影响因素1 营养物组分有机物、N、P、以及Na、K、Ca、Mg、Fe、Co、Ni等（营养物和污染物只是以数量及其比例相对而言）。 比例：进水BOD：N：P100:5:1；初次池出水，100:20:2.5 (为什么？）；对工业废水，上述营养比例一般不满足，甚至缺乏某些微量元素，此时需补充相应组分，尤其是在做小试研究中。2 DO据研究当DO高于0.10.3mg/L时，单个悬浮细菌的好氧化谢不受DO影响，但对成千上万个细菌粘结而成的絮体，要使其内部DO达到0.10.3mg/L时，其混合

10、液中DO浓度应保持不低于2mg/L。3 pH值pH值在6.57.5最适宜，经驯化后，以6.58.5为宜。4 t（水温）以2030为宜，超过35或低于10时，处理效果下降。故宜控制在1535，对北方温度低，应考虑将曝气池建于室内。5 有毒物质重金属、酚、氰等对微生物有抑制作用，（前面已述）。 Na、Al盐，氨等含量超过一定浓度也会有抑制作用。二、活性污泥处理系统的控制指标与设计，运行操作参数 活性污泥处理系统是一个人工强化与控制的系统，其必须控制进水水量，水质，维持池内活性污泥泥量稳定，保持足够的DO，并充分混合与传质，以维持其稳定运行。1 微生物量的指标混合液悬浮固体浓度（MLSS）：在曝气池

11、单位容积混合液内所含有的活性污泥固体的总重量，由Ma+Me+Mi+Mii组成。混合液挥发固体浓度（MLVSS）：混合液活性污泥中有机性固体物质部分的浓度，由MLVSS=Ma+Me+Mi组成。MLVSS/MLSS在0.70左右，过高过低能反映其好氧程度，但不同工艺有所差异。如吸附再生工艺0.70.75，而A/O工艺0.670.70。2 活性污泥的沉降性能及其评定指标污泥沉降比SV（%）：混合液在量筒内静置30mm后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分比。污泥容积指数SVI：SVI=SV/MLSS。对于生活污水处理厂，一般介于70100之间。当SVI值过低时，说明絮体细小，无机质含量高，缺乏活

12、性；反之污泥沉降性能不好。为使曝气池混合液污泥浓度和SVI保持在一定范围，需要控制污泥的回流比。此外，活性污泥法SVI值还与BOD污泥负荷有关。当BOD污泥负荷处于0.51.5kg/（kg MSSd）之间时，污泥SVI值过高，沉降性能不好，此时应注意避免。3 泥龄（Sludge age）c生物固体平均停留时间或活性污泥在曝气池的平均停留时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，用公式表示：cVX/XVX/QwXr。：其中：X为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥量。 Qw为排放的剩余污泥体积。 Xr为剩余污泥浓度，与SVI的关系为(Xr) max106 /SVIc是活性污混

13、处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也具重要意义。因为不同泥龄代表不同微生物的组成，泥龄越长，微生物世代长，则微生物增殖慢，但其个体大；反之，增长速度快，个体小，出水水质相对差。c长短与工艺组合密切相关，不同的工艺微生物的组合、比例、个体特征有所不同。污水处理就是通过控制泥龄或排泥，优选或驯化微生物的组合，实现污染物的降解和转化。4 负荷BOD污泥负荷：单位重量活性污泥在单位时间内降解到预定程度的有机物量。NsQSa/XV=F/M BOD容积负荷：指单位曝气池容积在单位时间内降解到预定程度的有机物量。NvQSa/VBOD污泥负荷是活性污泥法设计、运行的一个重要参数。因为负荷与污水处理的技术经

14、济性有关。负荷高则有机物降解速度与污泥增殖量加大，曝气池容积小，投资省，但其泥龄短，处理出水水质不高，难以满足环境要求；反之若过低则曝气池容积加大，投资加大，曝气量加大，经济性能降低。故应选择适宜的负荷，同时还要避开0.51.5kgBOD/kgMLSSd负荷区间。思考题 能否通过增加污泥浓度，减少构筑物的体积，节省投资？5 污泥产率（1）实际测试污水中有机污染物的降解带来微生物的增殖与活性污泥的增长，活性污泥微生物的增殖是生物合成与内源呼吸的差值，即X=aSabX。 其中：X为活性污泥微生物净增殖量，kg/d； Sr为在活性污泥微生物作用下，污水中被降解、去除的有机污染物量SrSaSe； Sa

15、为进入曝气池污水含有的有机污染物量，kgBOD/d。 Se为经活性污泥处理后出水的有机污染物量，kgBOD/d。 X为混合液活性污泥量，kg。 a为污泥产率（降解单位有机污染物的污染量）。 b为微生物内源代谢的自力氧化率。（2）理论推导（由试验配水研究）由于细胞合成与内源代谢同步进行，单位曝气池内活性污泥净增殖速度为： (dx/dt)g(dx/dt)s(dx/dt)e 其中：(dx/dt)g为净增殖速度； (dx/dt)s为合成速度； (dx/dt)e为微生物内源代谢速度。(dx/dt)sY (dx/dt)u 其中：Y为产率系数，每代谢1kgBOD合成的MLVSS量。 (dx/dt)u为微生物

16、对有机物的降解速度。(dx/dt)eKdXv 其中：Kd微生物自身氧化率d-1，并称衰减系数； Xv为MLVSS含量。代入得： (dx/dt)gY(dx/dt)uKdXvXY(SaSe)QKdVXv 其中：X为日污泥排放量； (SaSe)Q为日有机物降解量； Kd VXv 为 池内总MLVSS量。 等式两边除以VXv得X/ VXv = Y(SaSe)Q / VXvKd 由于X/ VXv = 1/ Qc； (SaSe)Q / VXv Ns （书中写成NrS） 1/ Qc Y Ns Kd 二者的区别：从物理意义上讲，a与Y、b与Kd是一回事，但前者是实测值（a、b）。由于进水水质和进水SS多变，因

17、此a、b是一个实测的经验值。而Y、Kd为理论研究或配水研究的结果，配水试验不仅水质可以恒定，且无SS，当控制c和NS进行同时多组实验时，可以通过作图求出Y、Kd（P112图4-9）。6 有机污染物降解与需氧 微生物对有机污染物的降解包括1/3的直接氧化分解，2/3×80%需合成后再内源呼吸降解，故其需氧量为：O2aQSabVXv 其中：a为微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量。 b为每kg活性污染自身氧化所需要的氧量。 两边同除以VXv得：O2/ VXv = aNsb 两边同除以QSa得 O2/ QSaab1/ Ns从式中可以看出：1) 上式为单位容积曝气池的需氧量或单位微生物量的好

18、氧量，其只与NS有关。NS高则单位容积或污泥量需氧量大。2) 下式为降解1kgBOD的需氧量，其与NS的倒数有关。NS负荷越高，泥龄越短，则降解单位BOD需氧量就越低(未被降解就作为污泥排出)。式中a、b可以通过一组试验结果作图求得(P113图410)。 a值：对生活污水为 0.40.53，b值：介于0.11 0.188之间。第三节 活性污泥反应动力学基础一、概述从前面介绍可以看出，微生物的增殖、代谢与有机底物浓度、Qc以及生化反应速度等密切相关。反应动力学则是从生化角度来研究彼此的关系，以提高我们理论认识水平，并指导我们优化工艺与设备。二、莫诺特(Monod)方程式法国学者Monod于194

19、2年采用纯菌种在培养基稀溶液中进行了微生物生长的实验研究，并提出了微生物生长速度和底物浓度间的关系式：=maxS/Ks+S微生物在对数期和静止期的典型生长模式。式中：µ为微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度. µmax为微生物最大比增长速度； Ks：饱和常数，为=1/2max底物浓度，故又称半速度常数。 S：底物浓度。 讨论：（1）当底物过量存在时，微生物生长不受底物限制。处于对数增长期，速度达到最大值,为一常数。S>>Ks、Ks+SS =umax。 此时反应速度和底物浓度无关，呈零级反应，即n=0。（2）当底物浓度较小时，微生物生长受到限制，处于静止增长期

20、，微生物增长速度与底物浓度成正比。SKs、Ks+SKs =maxS/Ks=K.S此时，S，与底物浓度呈一级反应。（3）随着底物浓度逐步增加，微生物增长速度和底物浓度呈=maxS/Ks+S关系，即不成正比关系，此时0n1为混合反应区的生化反应。上述研究结果，与米门方程式十分相近。米门方程式为：VVmaxS/Ks+Smonod方程的结论使米一门方程式引入了废水工程的理论中。具体推导如下： Ydx/ds=(dx/dt)/(ds/dt)=r/q=(r/x)/(q/x)= µ/V。 式中：dx为微生物增长量； dx/dt为微生物增长速率（即r）； r/xµ，即微生物比增长速度； ds

21、为底物消耗量； qds/dt，为底物降解速度； vq/x，为底物比降解速度。 µYVµmaxYVmax；带入=maxS/Ks+S 得：VVmaxS/Ks+S即米一门方程式。V(ds/dt)/X， ds/dt= VmaxSX/Ks+S，即p115432式。将monod方程倒装得：1/µ1/µmax ( ks/S+1)= ks/µmax(1/S)+1/µmax。根据monod方程与米一门方程的相关性，前面已推导µYV；µmaxYVmax。代入得：1/V= ks/Vmax (1/S)+1/VmaxV=(ds/dt)/X1

22、/V=Xdt/ds=Xt/(Sa-Se)即：Xt/(Sa-Se)= ks/Vmax(1/S)+1/Vmax 即p11844式 以1/V为纵坐标，以1/Se为横坐标，对一组实验结果进行统计(p118图4-15)则可求出1/Vmax和ks/Vmax。 三、劳伦斯麦卡蒂方程式1 基础概念微生物比增殖速率：=(dx/dt)/X单位基质利用率：单位微生物量的底物利用率，q=(ds/dt)/X生物固体平均停留时间：单位重量的微生物在活性污泥反应系统中c=VX/X；2 基本方程第1方程：dx/dt=Y(ds/dt)u-KdXa1/ c=YqKd第2方程：VVmaxS/(Ks+S) 有机质降解速率等于其被微生

23、物利用速率，即V=q，Vmax=qmax (ds/dt)u = VmaxSXa/(Ks+S)3 方程的应用（1）确立处理水有机底物浓度（Se）与生物固体平均停留时间（c）之间的关系对完全混合式SeKs(1/ c+Kd)/Y (Sa-Se)-(1/ c+Kd)对推流式1/ c= YVmax(Sa-Se)/(Sa-Se)+ KsSa/SeKd上式表示Se=f(c)，欲提高处理效果，降低Se值，就必须适当提高c。（2）确立微生物浓度（X）与c间的关系。对完全混合式： XcY(Sa-Se)/t(1+Kdc)对推流式： XcY(Sa-Se)/t(1+KdQc) 说明反应器内微生物浓度(X)是c的函数。（

24、3）确立了污泥回流比(R)与Qc的关系。1/c=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中：Xr为回流污泥浓度，(Xr)max=106/SVI 。（4）总产率系数（Y）与表观产率系数（Yobs）间的关系.YobsY/(1+KdQc)即实测污泥产率系数较理论总降低。（5）确立了污泥回流比(R)与Qc的关系。1/c=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中：Xr为回流污泥浓度(Xr)max=106/SVI（6）总产率系数（Y）与表观产率系数（Yobs）间的关系YobsY/(1+KdQc) 即实测污泥产率系数较理论总降低。（7）在污水处理系统中（低基质浓度）中，对VVmaxS/(Ks+S) 的推论：VVmax

25、S/(Ks+S)，VqqVmaxS/(Ks+S)由于KsS（低基质浓度），qVmaxS/KsK.Sv。V(ds/dt)u/Xa=Ks (ds/dt)u =(Ks)max(ds/dt)u(Sa-Se)/tQ(Sa-Se)/VKSeQ(Sa-Se)/XaV由此可以求定曝气池体积。第四节 活性污泥处理系统的运行方式与曝气池的工艺参数一、传统活性污泥法1 工艺特征1) 经历了起端的吸附和不断的代谢过程。 2) 微生物经历了由对数期至内源呼吸期。3) 有机物，迅速降低，但之后变化不大，总去除率90左右。4) 需氧量由大逐步减少。2 存在不足曝气池首端有机负荷大，需氧量大，而实际供氧难于满足此要求（平均供

26、氧）。使首端供氧不足，末端供氧出现富裕，需采用渐减试供氧。3 工艺流程二、阶段曝气活性污泥法（分阶段进水或多阶段进水）1 工艺特点1) 污水均匀分散地进入，使负荷及需氧趋于均衡，利于生物降解，降低能耗。2) 混合液中Xa浓度逐步降低，减轻二次池负荷，利于固液分离。3) 污水均匀分散地进入，增强了系统对水质、水量冲击负荷的适应能力。2 工艺流程三、再生曝气活性污泥法（即传统活性污泥法的前端先设置污泥再生）1 工艺特点1) 提高污泥活性，使其充分代谢。2) 再生池不另行设置，而是将曝气池的一部分作为再生池。曝气池一般3或6廊道，将其中的1/3或1/6作再生段。3) 处理效果与传统活性污泥法相近，B

27、OD去除率90以上。2 工艺流程四、吸附再生活性污泥法1 工艺特点1) 将吸附与代谢过程分二个池或二段。其初期吸附现象见p125126及图4-22。2) 由于再生池只对活性污泥曝气，减小了池容。3) 由于吸附段池容较小（部分为再生池容积），泥水接触时间短（3060min），出水BOD去除率一般小于90。2 工艺流程五、延时曝气活性污泥法 适宜对出水水质要求高的场合。如氧化沟、A/O法和A2/O工艺等。负荷低，曝气时间长（24h以上），活性污泥处于内源呼吸期，剩余污泥少且稳定，污泥不需要消化处理，工艺也不需要设初沉池。不足：池容大、负荷小、曝气量大、投资与运行费用高。六、高负荷活性污泥法（又叫短

28、时曝气活性污泥法）构筑物与普通活性污泥法以及吸附再生工艺相同，但其停留时间短，BOD负荷高、曝气时间短。不足：BOD去除率不高（7075%），出水水质不达标。七、完全混合活性污泥法1 工艺特点1) 污水进入曝气池后迅速被稀释混匀，水质水量变化对系统影响小。2) 由于水质在各处相同，因而各处微生物群体与组成相同，降解工况相同。3) 需氧速度均衡，动力消耗略省。4) 不足：池内未有污染物浓度、微生物浓度与种群的梯度或链群，导致微生物的有机物降解动力低下，易出现污泥膨胀。类型：按构筑物形状分合建式与分建式。2 工艺流程八、AB法1 工艺特点1) 不设初沉池，A段由曝气吸附池和中沉池组成，B段由曝气池

29、和二沉池组成，A、B段由独自的污泥回流系统，因此二段由各自独特的微生物群体，故处理效果稳定。2) A段污泥负荷率高达26 KgBOD5/KgMLSS·d 约为普通活性污泥的1020倍，因此它具有很强的抗冲击负荷的能力和具有对pH、有毒物影响的缓冲击能力。水力停留时间短（约3min），污泥龄短（0.30.5）d，细菌是活性污泥微生物的主体。3) A段活性污泥吸附能力强，能吸附污水中某些重金属、难降解有机物以及N、P等植物性营养物质，这些物质通过剩余污泥的排除而得到去除。4) AB工艺对BOD5、COD、SS、N、P的去除率一般高于普通活性污泥法。5) 由于A段对有机物的高效絮凝吸附作用

30、，使AB工艺中通过絮凝吸附由排放剩余污泥途径去除的BOD量大大提高，从而使AB工艺比普通活性污泥法节省投资20%，降低运行费用15%。6) AB工艺很适合分步建设，首先可建设A段，然后建设B段。7) 主要缺点是产泥量高，有两个污泥回流系统。2 工艺流程九、间歇式活性污泥法1 工艺特点1) 工艺简单，调节池容积小或可不设调节池，不设二次沉淀池，无污泥回流；2) 投资省，占地少，运行费用低；3) 反应过程基质浓度梯度大，反应推动力大，处理效果高；4) 耐有机负荷和有毒物负荷冲击能力强，运行方式灵活，静止沉淀，出水水质好；5) 厌氧（缺氧）和好氧过程交替发生，泥龄短且活性高，同时脱氮除磷。 2 运行

31、方式SBR的工作过程通常包括五个阶段，依次为：进水阶段加入基质；反应阶段基质降解；沉淀阶段泥水分离；排放阶段排上清液；闲置阶段活性恢复。从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。 十、氧化沟1 氧化沟工作原理与特征（1）可考虑不设初沉他，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。（2）可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置（2）BOD负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统，对此，具有下列各项效益：1) 对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；2) 污泥龄(生物固体平均停留时间)：一般可达1530d，为传统活性污泥系统的36倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖

32、速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化沟内可能产生硝化反应。如运行得当，氧化沟能够具有反硝化脱氮的效应。3) 污泥产率低，且多已达到稳定的程度，勿需再进行消化处理。2 工艺布置十一、多级活性污泥法当进水有机污染浓度很高时采用此工艺。1 工艺特点1) 污水处理单元串联。2) 负荷高（一级），且耐冲击负荷，二级负荷低。3) 各级污泥Qc不同，微生物种群各异. 4) 不足：投资与运行费用高，管理麻烦（各种设备多）。 2 工艺流程十二、深水曝气活性污泥法1 工艺特点1) 由于水压加大，提高了饱和溶解氧浓度以及降低气泡直径，提高气泡的表面积，进而提高了氧的传递速率，从而利于微生物的增殖与有机污染物的降解。2)

33、 向深部发展，节省占地。3) 按机械（曝气）设备的利用情况，分中层曝气和底层曝气，前者可以利用常用风机（5m风机），对10m深井曝气；后者需用高压风机（10m风机）。2 工艺流程十三、深井曝气活性污泥法1 工艺特点1) 由于水压很大（井深50-100m） ，明显提高了饱和溶解氧浓度以及降低气泡直径，提高气泡的表面积，进而显著提高氧的传递速率，从而利于微生物的增殖与有机污染物的降解。2) 向深部发展，节省占地，并利用进出水位差以及曝气提升力循环。 3) 不足之处：施工难度大，对地质条件和防渗要求高。十四、浅层曝气活性污泥法理论基础：气泡只是在形成与破碎瞬间，有着最高的氧转移率，而与水深无关。工艺

34、特点：曝气器安装深度0.60.8m，适宜低压水机曝气。十五、纯氧曝气活性污泥法原理：提高氧的分压，强化氧的传质能力，增加MLSS浓度和容积负荷，提高生化反应速率。不足之处：要密闭运行，工艺运行管理复杂。具体各种工艺的设计与参数见P131表4-7，现总结如下：1) BOD负荷：一般BOD污泥负荷0.20.4，延时曝气法低（<0.1），高负荷活性污泥法BOD污泥负荷>1.5，按p108图4-7设计；而对特殊的深井曝气和纯氧曝气因氧的传质改善，可以把BOD负荷设计在0.51.5之间。2) 泥龄：对一般的活性污泥法工艺以及深井曝气和纯氧曝气工艺，其泥龄一般在515d，多数68d；高负荷活性

35、污泥法泥龄2.5d以下；而延时曝气则一般在20d以上。3) 曝气池混合液浓度（X）：一般在3000mg/L左右。延时曝气、合建式完全混合活性污泥法以及深井曝气略高。4) 污泥回流比：一般在100以下，多数在50左右；而延时曝气、合建式完全混合活性污泥法回流比在100以上。5) 曝气时间：一般在8h以下，多数为46h。但延时曝气一般在20h以上；高负荷工艺以及深井曝气工艺曝气时间很短。各种工艺技术的着重点包括：1) 强化不同微生物的作用（群落），如高负荷、多级、延时曝气等工艺。2) 提高氧的传质，降低能耗（纯氧曝气、深水曝气、深井曝气以及浅层曝气等）。3) 节省占地（深井）。4) 保证出水水质（

36、延时曝气、多级曝气等）。5) 活性污泥特性（收附再生、再生以及高负荷活性污泥法等）。6) 易管理与构筑物单元少，如合建式完全混合活性污泥法与SBR等。7) 利于污泥处置，延时曝气以及A2/0等。 第五节 曝气的基本理论一、氧转移原理1 一般物质的传递规律菲克（Fick）定律式中：Vd为物质的扩散速率，单位时间、单位断面上通过的物质数量 DL为扩散系数（紊流）气相主体（紊流）气膜液膜液相主体界面PgPiCCs 为单位长度内的浓度变化值2 双膜理论与氧总转移系数KLa（1）液膜扩散速率vd：两边同除以V： KLa小，则氧转移过程中阻力大。KLa大，则氧转移过程中阻力小。（2）曝气原理氧转移过程双膜

37、理论：1) O2在气膜、液膜中进行分子扩散，而在气相和液相主体中进行对流扩散；2) 传质的阻力集中在双膜，但因O2是难溶气体，所以氧转移的决定性阻力又集中在液膜内；3) O2通过液膜的转移速率是氧扩散转移全过程的控制速率；通过液膜的氧转移速率：在单位容积内氧的转移速率（kg/m3h）结论：1) KLa为氧总转移系数，此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中的阻力大，则KLa低，反之则KLa高。2) 1/KLa表示的是曝气池中DO浓度从C0提高到CS所需时间。3) 提高KLa，需加强液相主体的紊流程度，降低Xf，增大气-液接触面积。4) 提高CS值，提高气相主体中的氧分压。3 KLa的测定

38、二、氧转移的影响因素1 污水水质（1）表面活性物质：修正系数=污水中的KLa'/清水中的KLa'（2）溶解盐类：修正系数=污水中的CS'/清水中的CS'2 温度（1）对KLa的影响（2）对CS的影响水温对氧的转移有相反的影响当1530时：水温低对氧转移有利，3035时：水温较高对氧转移有利。4 氧分压修正系数=所在地区实际气压/1.013×105根据亨利定律Cs=HP三、氧转移系数与供气量的计算在稳定运行条件下，氧的转移速度应等于活性污泥微生物的需氧速度（Rr）在标准条件下，转移到曝气池混合液中的总氧量（R0）：而在实际条件下，转移到曝气池的总氧量（R

39、）：解上二式得氧转移效率（氧利用率）：鼓风曝气装置的供气量为：第七节 活性污泥处理系统的维护管理文章来自天王星博客与黎明博客A、生化系统浮渣、泡沫的产生原因及对策生化池产生浮渣原因：来自活性污泥系统的不正常代谢，也可能是无机颗粒上浮导致。二沉池浮渣：来自生化系统的浮渣、二沉池活性污泥硝化后污泥上浮、二沉池缺氧严重导致厌氧污泥上浮。泡沫成因：水体黏度增加，主要由于：水体有机物含量过高、曝气混合液活性污泥老化、进水含有过量的洗涤剂或表面活性剂、丝状菌膨胀等。泡沫种类：1  棕黄色：活性污泥老化，污泥老化而解体，悬浮在混合液中，附在泡沫上，导致泡沫破裂时间延长，形成浮渣。2

40、60; 灰黑色：活性污泥缺氧，出现局部厌氧反应。另外可分析进水中是否带有黑色无机物质。3  白色：粘稠不易破碎泡沫，色泽鲜白，堆积性较好，原因是进水负荷过高；粘稠但容易破碎，色泽为陈旧的白色，堆积性差，只有局部堆积，原因过度曝气；4  彩色：进水带色而且负荷高；进水带洗涤剂或表面活性剂。浮渣种类：1  黑色稀薄的液面浮渣：活性污泥缺氧2  黑色而且堆积过度的液面浮渣：污泥严重缺氧或厌氧。3  棕褐色稀薄的浮渣：不堆积就正常。4  棕褐色而且堆积过度的浮渣：污泥内部产

41、生硝化反应；严重丝状菌膨胀。泡沫浮渣结合分析故障：一.棕黄色泡沫：代表活性污泥处于或将进入污泥老化状态。1  结合沉降比测定是否小于8，污泥颜色是否色泽暗淡，沉降速度是否过快，结合泡沫颜色为棕黄色可判断污泥出现老化。2  结合SVI小于40，根据泡沫为棕黄色可判断污泥出现了老化。3  结合镜检菌胶团比较致密，后生动物大量出现，根据泡沫为棕黄色可判断污泥出现了老化。二灰黑色泡沫：代表活性污泥系统出现了缺氧或厌氧状态。重点需要对溶解氧进行综合判断。对池体均匀布点进行溶解氧测定，如果出现DO小于0.5mg/L,需要重点进行确认。在考虑区域污

42、泥是否搅拌混合充分，是否存在沉淀死区。三.白色泡沫：代表活性污泥负荷过高，曝气过量，洗涤剂进入等。1.         F/M与白色泡沫：如果F/M大于0.5可以确认高负荷运行状态，培菌初期出现泡沫正常.2.         DO与白色泡沫：DO大于5.0mg/L就是曝气过量，导致污泥过氧化而出现解体，一般控制DO不小于2mg/L就可以了。3.         外入物质的问题：洗涤剂或表面活性剂进入。检测DO和污泥负

43、荷可反推断是否有外入物质进入。四.彩色泡沫：与进入带颜色、洗涤剂、表面活性剂有关。     通过观察物化区处理出水是否带有颜色可判断是否有颜色水进入；观察物化区水跃是否产生泡沫可判断是否洗涤剂进入。五.黑色稀薄液面浮渣：控制DO值，判断是否存在溶解氧相对不足或局部不足。需要全面进行测定确认。对于由于废水本身缺氧过度导致色泽变黑可以通过加强回流废水缓解浮渣大量出现。六.黑色堆积过度液面浮渣：镜检没有发现活性污泥类原生动物，污泥颗粒分散不絮凝，沉降性能不好，上清液浑浊，污泥沉淀色泽暗淡偏暗黑。   原因：溶解氧不足，局部出现厌氧或缺氧。七

44、.棕褐色稀薄液面浮渣：结合沉降比发现上清液略显浑浊，含有解体的细小颗粒物质，间隙水清澈，浮渣具备粘性，不易搅动下沉。原因：F/M小于0.05 ，而且持续时间长。八.棕褐色堆积过度液面浮渣：1.与丝状菌有关；结合镜检和SVI或者结合SV进行判断是否丝状菌膨胀。2.与活性污泥反硝化有关：结合SV，发现细小污泥絮团向上浮起，堆积液面，通过搅拌后可以快速下沉；在测定C/N，确定进水是否含有过量的N，在碳源不足的情况下，污泥容易发生反硝化，同时确保溶解氧大于3mg/L。浮渣与泡沫的预防与控制：1、污水自身控制问题导致：A。排泥不及时，污泥龄过长：出现棕黄色稀薄；控制污泥老化；可结合F/M、SV以及镜件进

45、行确认。B。污泥浓度控制过低，负荷偏高：结合镜检和F/M进行确认。发现是否有非活性污泥类生物出现，F/M是否大于0.5.C。丝状菌未能有效控制：D。曝气方式不正确：过量曝气。E。营养剂投加相对不足：浮渣泡沫消除对策：采用用水进行喷洒。B、二沉池污泥漂流原因：10%在二沉池，90%在曝气池1。曝气池冲击负荷过高：A。污泥负荷过高：判断是否二沉池出水浑浊。B。表面负荷过高：进水量大，停留时间不够。2。曝气池污泥老化：排泥不及时，进水污水浓度过底，污泥浓度控制过高。3。曝气池污泥中毒：判断出水的效果明显变差。4。二沉池反硝化作用：控制曝气池尾端的DO以及加大回流速度。5。生化系统大量无机颗粒进入：强

46、化物化效果6。曝气池曝气过度：检测DO。C、二沉池污泥上浮原因：污泥腐化、污泥脱氮、污泥膨胀1。污泥腐化：缺氧造成厌氧分解，产生大量气体。2。污泥脱氮：反硝化作用（硝酸盐在反硝化菌作用DO小于0.5mg/L还原成氨和氮），产生气体。3。丝状菌膨胀：活性污泥絮团内夹带过量细小气泡，导致污泥比重降低。指标表现：1。镜检：活性污泥菌胶团内有细小光亮点。2。肉眼观察：菌胶团内有细小气泡，阳光下气泡受热膨胀。3。SV测定：出现气泡，并膨胀上升。处理对策：1。反硝化问题：A。增加污泥回流或及时排泥，减少沉淀池内污泥；B。减少曝气量或时间，降低硝化作用；或者提高出水端溶解氧的含量。C。减少沉淀池进水量，以便

47、减少进泥量。2。污泥腐化问题：保证曝气设备低故障；降低污泥浓度；避免污泥冲击负荷。原因：1。外围原因：A。接种活性污泥丝状菌感染；B。进水水质成分影响；进水成分单一，缺少营养剂以及微量元素2。内部控制原因：A。长期低负荷运行；B。长期低溶解氧或局部缺氧运行；C。营养剂投加失衡；D。酸性废水环境对丝状菌的诱发作用指标表现：1。F/M：小于0.05长时间；2。缺氧或局部厌氧状态存在；3。进水成分单一影响控制难度：1。丝状菌和正常菌胶团对环境和食物要求区别性不高；2。工艺调整对丝状菌膨胀的稳定控制不足；3。丝状菌自身特点，适用环境强，可变异；4。彻底灭杀的难度高；处理对策：1。工艺控制参数严格管理：

48、对于轻度、中度早期膨胀可采用A。溶解氧：控制池进水端不小于1mg/L;池尾不小于3mg/L。结合溶解氧适当调整污泥回流量。B。食微比：控制F/M在0.15，不低于0.05；C。营养要求：保持营养均衡，足量均匀补充NP。2。引入惰性物质抑制：对于高度膨胀可采用，具体办法是降低物化阶段沉淀效果，通过测定SV从90降到70后可考虑减少惰性物质进入，严格控制排泥，确保日污泥浓度变化不超过15%。3。高PH污水抑制膨胀。适用于高度膨胀。具体办法控制pH在10左右，持续时间4-8小时，进行过程中要求充分调节，均匀排放，严格监视各段不超过10.5。控制污泥回流5%；结合镜检观察和SV测定检测效果。一般2天后

49、系统会恢复正常。4。利用漂白粉抑制和杀灭丝状菌。投加量70-90g/m3，投加时间每袋（50Kg）间隔5分钟，总时间不超过停留时间的1/2，结合镜检和SV测定确认效果，一般3天后系统恢复正常。丝状菌受打击后表现：如果不彻底，可能出现变异，具体办法：1。制定周全计划，确保一次成功；2。灭杀三天前停止排泥，避免丝状菌进入物化系统并再次进入生化系统；3。一次不成功，交替使用杀灭方法；4。彻底失败后，进行排空杀毒处理后重新培养。E、污泥老化指标表现：1。SV测定A。沉降速度：快，时间比正常快1.4倍；B。污泥絮团：大，比较松散，絮凝速度也快；C。污泥颜色：深暗、灰黑、不具有鲜活光泽；D。上清液清澈度：

50、有好的清澈度，游离较多细小絮体。E。液面浮渣：有浮渣和泡沫产生。2。镜检观察后生动物数量占优，污泥菌胶团粗大色深。3。F/M确认长期处于低水平，小于0.05。原因：1。排泥不及时，污泥龄长。2。进水长期处于低负荷状态。3。过度曝气。4。污泥浓度控制过高。控制方法：1。确保污泥浓度在一定范围，通过F/M确定，同时确保排泥的均匀性。2。曝气的均匀性和防止过曝气。通过检测DO，控制出水端2.5mg/L。3。避免低负荷运行；控制之间。必要时补充外加碳源。指标控制：1。F/M:控制。2。DO：大于4mg/L属于过曝气。3。污泥龄：7-10天。F、污泥中毒判断方法：1。观察SV：污泥活性降低，原生动物死亡

51、，菌胶团解体细小化，有大量不沉降细小颗粒，污泥絮凝性变差，絮凝时间长。2。镜检：A。原生动物死亡或消失：以楯形虫为代表的爬行类原生动物消失。持续6小时后原生动物消失B。后生动物活动减弱。C。菌胶团：出现解体，大量细小菌胶团颗粒。D。液面浮渣：色泽晦暗，稀薄松散；镜检浮渣发现无原后生动物，菌胶团松散，细小部分过多。指标表现：1。溶解氧变化：逐渐上升2。出水变化：有机物浓度不断升高。处理对策：1。阻止进一步进入；中断源头；2。稀释已进入的混合液，加大污泥回流；3。利用排泥抗击冲击。污水调试显微镜的作用 (2007-10-13 20:15:02)   分类：工作  三、镜检篇显微

52、镜观察：（1500-3000元/台）非活性污泥类原生动物：侧跳虫、滴虫、波豆虫、豆形虫、肾形虫、扭头虫、暗尾丝虫、草履虫、表壳虫、变形虫侧跳虫、滴虫、波豆虫：（体形特小，具有鞭毛，活动快速，数量惊人，以游离细菌为食，出现在混合液不缺氧状态）豆形虫、肾形虫、扭头虫、暗尾丝虫：（体形大小相仿，无刚毛，难以穿行，在菌胶团周围游戈，以游离细菌为食，出现在偏缺氧状态）中间性活性污泥类生物：卑怯管叶虫、裂口虫、斜管虫、粗袋鞭虫、沟内管虫、漫游虫（体形柔软，大型鞭毛虫和漫游游动性纤毛虫并存，不具刚毛，出现在污泥过渡期间）活性污泥类原生动物：楯形虫、斜口虫、三刺榴弹虫、尾棘虫、游仆虫、鼬虫、吸管虫、累枝虫、钟

53、虫、独宿虫（体形梢大，结构偏刚性，有刚毛，以菌胶团为食，活动能力缓慢）后生动物：鞍甲轮虫、猪吻轮虫、璇轮虫、线虫、瓢体虫、熊虫。（以菌胶团为食，形体大，有咀嚼器和消化器官）侧跳虫大量出现，系统不正常：污泥负荷高；污泥培菌过程中；污泥老化。表壳虫出现三个以上，需要检查：低负荷；污泥老化。豆形虫出现，污泥恶化系统处于较差环境：进水异常波动；污泥极度缺氧。草履虫出现：低溶解氧状态，低负荷状态。卑怯管叶虫出现：活性污泥不处于最佳阶段；培菌阶段。可以用于判断污泥的变好与变坏趋势。楯形虫出现：污泥处于正常状态；冲击负荷变化；毒性惰性物质进入。可以作为污泥系统参数发生变化的指示。钟虫出现：污泥絮凝效果好；游

54、离和细小细菌少；可以指示毒性惰性物质进入。后生动物出现：过多污泥老化初期；沉降快，上清液混浊，不沉降细小絮体多。 镜检与沉降比结合判断：1  污泥负荷过高：SV测定时发现上清液浑浊，沉降污泥界限不明显，镜检发现活性污泥絮团细小并存在大量非活性污泥类原生动物，尤其侧跳虫、滴虫类细小型非活性污泥类原生动物。结合现场测定食微比进行判断。2  污泥老化：SV测定发现污泥压缩性过好，上清液清澈但夹带未沉降细小菌胶团；镜检发现轮虫数量多，而非活性污泥类原生动物数量几乎没有。结合污泥龄是否过长以及食微比是否过底进行判断。3  污泥过曝气：测定SV时发现活性污泥悬浮中间，上下皆有上清液；镜检发现非活性污泥类原生动物占优势，附着类原生动物活性减弱，有的头顶气泡，菌胶团夹杂细小气泡。结合溶解氧状况和活性污泥负荷是否过高进行判断