第十二章活性污泥法ppt课件

1、第一节第一节 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理第二节第二节 活性污泥法的运行方式活性污泥法的运行方式第三节第三节 活性污泥法的反应动力学活性污泥法的反应动力学第四节第四节 曝气的原理、方法与设备曝气的原理、方法与设备第五节第五节 活性污泥法的工艺设计活性污泥法的工艺设计第六节第六节 活性污泥法的运行管理活性污泥法的运行管理一、活性污泥法的工艺流程一、活性污泥法的工艺流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖；增殖；二

2、沉池：二沉池：1 1泥水分离，保证出水水质；泥水分离，保证出水水质； 2 2浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。浓度。回流系统：回流系统：1 1维持曝气池内的污泥浓度；维持曝气池内的污泥浓度； 2 2回流比的改变，可调整曝气池的运回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。行工况。 剩余污泥：剩余污泥： 1 1去除有机物的途径之一；去除有机物的途径之一； 2 2维持系统的稳定运行维持系统的稳定运行 供氧系统：为微生物提供溶解氧供氧系统：为微生物提供溶解氧高碑店污水处理厂的工艺流程图高碑店污水处理厂的工艺流程图活性污泥系统活性污泥系统初沉池曝气池二

3、沉池二期曝气池二沉池初沉池废水中含有足够的可溶性易降解有机物；废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；混合液含有足够的溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放， 维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；维持曝气池内稳定的活性污泥浓度；进水中不含有对微生物有毒有害的物质进水中不含有对微生物有毒有害的物质1、物理性质：、物理性质： “菌胶团菌胶团”“生物絮凝体生物絮凝体” 颜色：褐色、（土黄色、铁红色颜色：褐色、（土黄色、铁红色 气味：泥土味城市污水）气味：泥土味城市污水） 比重：略大于比重：略大

4、于1 （1.002 1.006） 粒径：粒径：0.02 0.2 mm 比表面积：比表面积：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% 其中固体物质的组成：其中固体物质的组成： 1活细胞活细胞Ma）：）： 2微生物内源代谢的残留微生物内源代谢的残留物物Me）：）： 3吸附的原废水中难于生吸附的原废水中难于生物降解的有机物物降解的有机物Mi）：）： 4无机物质无机物质Mii）：）：有机物有机物7585% 3、活性污泥中的微生物：、活性污泥中的微生物： A细菌：细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分是

5、活性污泥净化功能最活跃的成分 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等属等特征：特征： 1绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌；绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌； 2在好氧条件下，具有很强的分解有机物的在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；功能； 3具有很高的增殖速率，其世代时间仅为具有很高的增殖速率，其世代时间仅为20 30分钟；分钟； 4动胶杆菌具有将大量细菌结成为动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团菌胶团的功能。的功能。0.1mmB、原生动物

6、、原生动物-在活性污泥中大约为在活性污泥中大约为103个个/ml钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫C、后生动物线虫轮虫数量数量（1混合液悬浮固体浓度MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids） MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/L 或 g/m3 （2混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS） （Mixed Liquor Volatile Suspended Solids） MLVSS = Ma + Me + Mi 单位： mg/L 或 g/m3SSVSSMLSSMLVSS在条件一定时， 较稳定；对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.7

7、50.85（3污泥沉降比污泥沉降比SV） （Sludge Volume）定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；表示；功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；泥膨胀；正常范围：正常范围： 20 30%0min15min30minSV = 40%（4污泥体积指数污泥体积指数SVI） （Sludge Volume Index）定义：曝

8、气池出口处混合液经定义：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，分钟静沉后，1g干污泥所形干污泥所形成的污泥体积，成的污泥体积，( ml/g) )/()/(lgMLSSlmlSVSVI 功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，功能：能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能， 其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀；正常范围：正常范围： 50 150 ml/g处理城市污水时）处理城市污水时）)/()/(%)lgMLSSlmlSVSVI101、曝气池的有机容

9、积负荷：、曝气池的有机容积负荷： 1进水进水CODBOD5容积负荷：容积负荷： VCQLivCODVCCQLeivCOD)(VBQLivBOD5VBBQLeivBOD)(5)(3dmkgCOD)(3dmkgCOD)(35dmkgBOD)(35dmkgBOD2COD（ BOD5 ）去除容积负荷：）去除容积负荷：2、 曝气池的有机污泥负荷：曝气池的有机污泥负荷：1进水进水CODBOD5污泥负荷：污泥负荷：VMLSSCQLisCODdkgMLSSkgCODVMLSSBQLisBOD5dkgMLSSkgBOD5VMLSSCCQLeisCOD)(VMLSSBBQLeisBOD)(5dkgMLSSkgCO

10、DdkgMLSSkgBOD5VMLVSSBQLisBOD5dkgMLVSSkgBOD52CODBOD5去除污泥负荷：去除污泥负荷：3、曝气池的水力停留时间、曝气池的水力停留时间HRT、Hydraulic Retention Time） 4、曝气池的污泥停留时间、曝气池的污泥停留时间SRT，Sludge Retention Time、c）QVHRT （h）rwewrwXQXVXQQXQXVxXVSRT)(（d）SVIXr6max10)(mg/l)l活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而

11、微生物增殖的结果则是活性污泥的果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增殖。增殖。l活性污泥的增殖曲线活性污泥的增殖曲线微生物量微生物量时间时间留意：1间歇静态培养；2底物是一次投加对数增殖期对数增殖期减速增殖期减速增殖期内源呼吸期内源呼吸期氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线微生物增殖曲线(M)BOD变化曲线变化曲线(F)适应期适应期F/M值值: 在温度适宜、在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量，即有机基质机基质的相对数量，即有机基质(Food

12、)与微生物与微生物(Microorganism)的比值，即的比值，即F/M值。值。 F/M值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重值是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。要因素。)(55dkgVSSkgBODXVBQLMFvisBOD实际上，实际上，F/M值就是以值就是以BOD5表示的进水污泥负荷，即：表示的进水污泥负荷，即： 可将增殖曲线分为四个时期：可将增殖曲线分为四个时期： 1)适应期适应期 2)对数增殖期对数增殖期 3)减速增殖期减速增殖期 4)内源呼吸期内源呼吸期 1定义：微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的定义：微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机物污染物等的短暂的

13、适应过程；有机物污染物等的短暂的适应过程； 2活性污泥微生物的变化：活性污泥微生物的变化： 数量基本没有变化；数量基本没有变化； 菌体体积增大；菌体体积增大； 酶系统相应调整；酶系统相应调整； 新的变异；等。新的变异；等。 3水质指标基本无变化。水质指标基本无变化。lF/M值高值高(2.2 kgBOD/kgVSS.d)，有机物丰富，营养物质不是微生物增，有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；殖的控制因素；l微生物的增值速率与基质浓度无关，呈零级反应，仅由微生物本身特有微生物的增值速率与基质浓度无关，呈零级反应，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制；的最

14、小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制；l微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞；微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞；l活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强，污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；l活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；l一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如高负荷活性污泥法）一般不采用此阶段作为运行工况。（但也有，如高负荷活性污泥法）lF/M值下降到一定水平后，有机物

15、的浓度成为微生物增殖的控制因素；值下降到一定水平后，有机物的浓度成为微生物增殖的控制因素；l微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反应；微生物的增殖速率与残存的有机物呈正比，为一级反应；l有机底物的降解速率也开始下降；有机底物的降解速率也开始下降；l微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍微生物的增殖速率在逐渐下降，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；持续增长并最终达到最高；l絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；l出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；出水水质有较大改

16、善，且整个系统运行稳定；l大多数污水厂曝气池的运行工况。大多数污水厂曝气池的运行工况。微生物量微生物量时间时间对数增殖期对数增殖期减速增殖期减速增殖期内源呼吸期内源呼吸期氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线微生物增殖曲线(M)BOD变化曲线变化曲线(F)适应期适应期内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；是难于降解的细

17、胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；水质良好；一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。1活性污泥的增殖状况，主要是由活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；值所控制；2不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；3通过调整通过调整F/M值，可调控曝气池的运行工况，以达到所值，可调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好

18、性能；要求的出水水质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： 一段线段；一段线段； 完全混合式活性污泥法：完全混合式活性污泥法： 一个点一个点微生物量微生物量时间时间对数增殖对数增殖减速增殖减速增殖内源呼吸内源呼吸适应期适应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( (内源呼吸内源呼吸) )两项作用两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：esndtdxdtdxdtdx式中：式中：ndtdx活性污泥中微生物的净增值速率活性污泥中微生物的净增值速率kgVSS/d）；）；usdtdsadtd

19、x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所产生的所产生的VSS，即产率系数，即产率系数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数活性污泥的自身氧化系数kgVSS/kgVSS.d，一般为，一般为d-1）；）； xv 系统中活性污泥的总量系统中活性污泥的总量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: : 积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为积

20、分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为: : Si进水进水BOD浓度浓度(kgBOD/m3)； Se 出水浓度出水浓度(kgBOD/m3)。式中式中: x每日的污泥增长量每日的污泥增长量(kgVSS/d)；= QwXr Q 每日处理废水量每日处理废水量(m3/d)；vugbxdtdsadtdxvrbVXaQSxeirSSS (1) 对于生活污水或相近的工业废水对于生活污水或相近的工业废水: a = 0.50.65，b = 0.050.1； (2) 对于工业废水，那么：对于工业废水，那么： 合成纤维废水合成纤维废水0.380.10含酚废水含酚废水 0.55 0.13制浆与造纸废水制浆

21、与造纸废水0.760.016制药废水制药废水 0.77 酿造废水酿造废水0.93 工业废水工业废水ab亚硫酸浆粕废水亚硫酸浆粕废水 0.55 0.13（3通过小试获得：bVXQSaVXxvrvvrbVXaQSx可改写为： a bQSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)x/VXv(1/d)氧在微生物代谢过程中的用途：氧在微生物代谢过程中的用途：(1)氧化分解有机物；氧化分解有机物；(2)氧化分解自身的细胞物质。氧化分解自身的细胞物质。vrXVbSQaO2式中：式中：O2曝气池中混合液的需氧量，曝气池中混合液的需氧量，kgO2/d; a代谢每代谢每kgBOD所需的氧量，所需的氧量， kgO2/

22、kgBOD.d; b每每kgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，每天进行自身氧化所需的氧量， kgO2/kgVSS.d 。上式可改写为：上式可改写为：52bLabXVSQaXVOsrBODvrv522srBODrvrLbaSQXVbaSQOO或或式中：式中：O2/VXv单位质量污泥的需氧量，单位质量污泥的需氧量，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; 思考题：如何解释单位质量污泥的需氧量与负荷成正比，而去除单位思考题：如何解释单位质量污泥的需氧量与负荷成正比，而去除单位质量质量BOD的需要量与负荷成反比？的需要量与

23、负荷成反比？l活性污泥法处理城市污水：活性污泥法处理城市污水： 运行方式运行方式 O2ab完全混合式完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法生物吸附法0.71.1 传统曝气法传统曝气法0.81.1 延时曝气法延时曝气法1.41.80.530.188l活性污泥法处理工业污水：活性污泥法处理工业污水： 废水种类废水种类ab石油化工废水石油化工废水0.750.16合成纤维废水合成纤维废水0.550.142含酚废水含酚废水0.56 制浆与造纸废水制浆与造纸废水0.380.092制药废水制药废水0.350.354酿造废水酿造废水0.93 漂染废水漂染废水0.50.60.065炼油废水炼油废水0.

24、550.12亚硫酸浆粕废水亚硫酸浆粕废水0.400.185(3)试验法:52bLaXVOsrBODv a bLsrBOD(kgBODr/kgVSS.d)O2/VXv(kgO2/kgVSS.d)1)传统活性污泥法；传统活性污泥法；2)完全混合活性污泥法；完全混合活性污泥法；3)阶段曝气活性污泥法；阶段曝气活性污泥法；4)吸附吸附再生活性污泥法；再生活性污泥法；5)延时曝气活性污泥法；延时曝气活性污泥法；6)高负荷活性污泥法；高负荷活性污泥法；7)纯氧曝气活性污泥法；纯氧曝气活性污泥法；8)浅层低压曝气活性污泥法；浅层低压曝气活性污泥法；9)深水曝气活性污泥法；深水曝气活性污泥法；10)深井曝气活

25、性污泥法。深井曝气活性污泥法。回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 QSi VX QwXSe Q-QwXeSe QrXrSe Q+QrXSe 1)工艺流程:平面图剖面图 曝气头曝气头 曝气设备曝气设备 隔墙隔墙 空气管沟空气管沟l供氧速率与需氧速率曝气池长度曝气池长度 供氧速率供氧速率 需氧速率曲线需氧速率曲线需氧量需氧量l主要优点：主要优点：l l a. 处理效果好：处理效果好：BOD5的去除率可达的去除率可达9095%；l b. 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。

26、进行调节。l4)主要问题：主要问题：l l a. 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；大；l b. 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；率的现象，会浪费了动力费用；l c. 对冲击负荷的适应性较弱。对冲击负荷的适应性较弱。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 0.30.6MLSS (mg/l) 15003000回流比回流比 (%) 2550污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0

27、.20.4污泥龄污泥龄c(d)515MLVSS (mg/l)12002400曝气时间曝气时间HRT (h)48BOD5去除率去除率 (%)8595l工艺流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 完全混合曝气池完全混合曝气池l主要特点：主要特点：la. 可以方便地通过对可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；的有机物降解反应控制在最佳状态；lb. 进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；稀释，所

28、以对冲击负荷有一定的抵抗能力；lc. 适合于处理较高浓度的有机工业废水适合于处理较高浓度的有机工业废水 主要结构形式：a.合建式曝气沉淀池）b.分建式污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)污泥龄污泥龄 (d)MLVSS (mg/l)曝气时间曝气时间HRT (h)BOD5去除率去除率 (%)设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d)082.0MLSS (mg/l) 30006000回流比回流比 (%) 251000.20.6515 24004800 35 8590l 工 艺 流工 艺 流程程多点进水活性污泥法的工艺流程多点进水活性污泥法的工艺流程出水出水进水进水二

29、沉池二沉池进水点进水点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进水点进水点进水进水剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池进水点进水点l主要特点：主要特点：la.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供氧速率与需氧荷分布较均衡，改善了供氧速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗；速率之间的矛盾，有利于降低能耗；lb.废水分段注入，提高了曝气池对冲击废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；负荷的适应能力；设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d)0.61.0MLSS (mg/l)20003500回流比回流比 (%)2

30、575污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.4污泥龄污泥龄 (d)515MLVSS (mg/l)16002800曝气时间曝气时间HRT (h)38BOD5去除率去除率 (%)8590l主要特点：主要特点：l 将吸附、降解两个过程分别控制在不同将吸附、降解两个过程分别控制在不同的反应器内进行。的反应器内进行。l在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、质就是有机底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了净化，代谢与利用的过程，这一过

31、程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。长。l 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：l 1初期吸附；初期吸附；l 2微生物代谢；微生物代谢；l 3活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩曝气过程曝气过程降解降解初期吸附初期吸附BODl 在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间后的较短时间(10 30min)内，由于活性污泥具有内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在很大的表面积因而

32、具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的浮和胶体状态的有机污染物，使废水的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，随着时间的推移，混合液的但不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。值才会逐渐下降。l活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关:l 1废水的性质、特性：废水的性质、特性：l 含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物

33、。染物。l 2活性污泥的状态：活性污泥的状态：l 充分的再生曝气，一般应使活性污泥微生充分的再生曝气，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期，才能使其吸附功能得到恢复物进入内源代谢期，才能使其吸附功能得到恢复和增强。和增强。l工艺流程工艺流程回流污泥回流污泥进水进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进水进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)主要优点：主要优点：la.a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度

34、较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；的容积，建筑费用较低；lb.b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。以补充。l2)2)主要缺点：主要缺点：l 对废水的处理效果低于传统法，此外，对对废水的处理效果低于传统法，此外，对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。设计参数设计参数容积

35、负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d)1.01.2MLSS (mg/l)吸附池：吸附池：10003000再生池：再生池：400010000回流比回流比 (%)25100污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.6污泥龄污泥龄 (d)515MLVSS (mg/l)吸附池：吸附池：8002400 再生池：再生池：32008000曝气时间曝气时间HRT (h)吸附池吸附池0.51.0；再生池再生池36BOD5去除率去除率 (%)8090l1)主要特点：主要特点：l a. 有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，无需再

36、进行处理；态，剩余污泥少且稳定，无需再进行处理；l b. 处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；负荷有较强的适应性；l c. 在某些情况下，可不设初沉池。在某些情况下，可不设初沉池。l2)主要缺点：主要缺点：l 池容大、曝气时间长，占地面积大；池容大、曝气时间长，占地面积大；l 建设费用和运行费用高；建设费用和运行费用高；l适用条件：适用条件：l 出水水质高，小规模，水量一般在出水水质高，小规模，水量一般在1000m3/d以以下。下。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 0.10.4MLSS (mg/l) 300

37、06000回流比回流比 (%) 75100污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.050.15污泥龄污泥龄 (d)2030MLVSS (mg/l)24004800曝气时间曝气时间HRT (h) 1848BOD5去除率去除率 (%) 95 l1)主要特点：主要特点：la. 有机负荷率高，曝气时间短，对废水有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低；的处理效果较低；lb. 在系统和曝气池的构造等方面与传统在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。法相同。l主要设计参数：主要设计参数： 设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 1.22.4MLSS (mg/l)

38、 200500回流比回流比 (%) 515污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)1.55.0污泥龄污泥龄 (d) 0.252.5MLVSS (mg/l) 160400曝气时间曝气时间HRT (h) 1.53.0BOD5去除率去除率 (%) 6075l工艺流程工艺流程纯氧纯氧进水进水尾气尾气出水出水回流污泥回流污泥气体循气体循环泵环泵气体分散及气体分散及搅拌装置搅拌装置l1)主要特点：主要特点：la. 纯氧中氧的分压比空气约高纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；大大提高氧的转移效率；lb. 氧的转移率可提高到氧的转移率可提高到80-90%，而

39、一般的鼓风，而一般的鼓风曝气仅为曝气仅为525%左右；左右；lc . 可 使 曝 气 池 内 活 性 污 泥 浓 度 高 达可 使 曝 气 池 内 活 性 污 泥 浓 度 高 达4000 7000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负，能够大大提高曝气池的容积负荷；荷；ld. 剩余污泥产量少，剩余污泥产量少，SVI值也低，污泥膨胀较值也低，污泥膨胀较少发生。少发生。设计参数设计参数容积负荷容积负荷 (kgBOD5/m3.d) 2.03.2MLSS (mg/l) 600010000回流比回流比 (%) 2550污泥负荷污泥负荷 (kgBOD5/kgMLSS.d)0.41.0污泥龄污泥龄 (d)51

40、5MLVSS (mg/l)40006500曝气时间曝气时间HRT (h)1.53.0溶解氧浓度溶解氧浓度DO (mg/l) 610SVI (ml/g) 3050BOD5去除率去除率 (%) 7595l理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离。距离。l其曝气装置一般安装在水下其曝气装置一般安装在水下0.8 0.9米处，因此可以米处，因此可以采用风压在采用风压在1米以下的低压风机，动力效率较高，米以下的低压风机，动力效率较高，可达可达1.80 2.60kgO2

41、/kw.h；l其氧转移率较低，一般只有其氧转移率较低，一般只有2.5%；l池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。 微孔板微孔板0.60.80.60.8导流板导流板1)主要特点：主要特点： a. 曝气池水深在曝气池水深在7 8m以上，以上， b. 由于水压较大，氧的转移率可以提高，由于水压较大，氧的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率；相应也能加快有机物的降解速率； c. 占地面积较小。占地面积较小。曝气装置曝气装置空气空气导流墙导流墙深水中层曝气法的示意图深水中层曝气法的示意图空气空气曝气装置曝气装置深水深层曝气法的示意图深水深层曝气法的示

42、意图l工艺流程：工艺流程：l 一般平面呈圆形，一般平面呈圆形，l直径约直径约1 6m，深度，深度为为50 150m。回流污泥回流污泥进水进水出水出水空气空气l主要特点：主要特点：l l a.氧转移率高，约为常规法的氧转移率高，约为常规法的10倍以上；倍以上；l b.动力效率高，占地少，易于维护运行；动力效率高，占地少，易于维护运行；l c.耐冲击负荷，产泥量少；耐冲击负荷，产泥量少；l d.一般可以不建初次沉淀池一般可以不建初次沉淀池l e.但受地质条件的限制。但受地质条件的限制。l设计参数设计参数设计参数容积负荷容积负荷(kgBOD5/m3.d) 3.03.6MLSS(mg/l) 30005

43、000回流比回流比(%) 4080污泥负荷污泥负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)1.01.2污泥龄污泥龄(d)5MLVSS(mg/l) 24004000曝气时间曝气时间HRT(h) 1.02.0BOD5去除率去除率(%) 8590l8、()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点？在一般情况下，对于有机废水点？在一般情况下，对于有机废水BOD5的去除率如何？根据的去除率如何？根据活性污泥增长曲线来看，这几种运行方式的基本区别在什么地活性污泥增长曲线来看，这几种运行方式的基本区别在什么地方？各自的优缺点是什么？方？各自的优缺点是什么？

44、 l11、()试指出污泥沉降比试指出污泥沉降比SV、污泥浓度、污泥浓度MLSS和污泥指数和污泥指数SVI的定义，以及其在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数的定义，以及其在水处理工程中的实际意义以及一般的正常数值范围。值范围。 l5、()普通活性污泥法曝气池中的普通活性污泥法曝气池中的MLSS为为3700mg/L，SVI为为80mL/g，求其，求其SV和回流污泥中的悬浮固体浓度。和回流污泥中的悬浮固体浓度。 l7、()某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为某造纸厂采用活性污泥法处理废水，废水量为24000m3/d，曝气池容积，曝气池容积V为为8000m3。经初次沉淀，废水的。经初次沉淀，废

45、水的BOD5为为300mg/L，曝气池对，曝气池对BOD5的去除率为的去除率为90%，曝气池混，曝气池混合液悬浮液固体浓度为合液悬浮液固体浓度为4000mg/L，其中挥发性悬浮固体占，其中挥发性悬浮固体占75%。试求：试求：F/M、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。、每日剩余污泥量、每日需氧量和污泥龄。（知：（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应动力学？可以定量或半定量地揭示系统内有机物降解、污泥增长、氧气的消耗等与各项设计参数、运行参数及环境因素

46、之间的关系；(1)基质降解的动力学，涉及基质降解与基质浓度、基质降解的动力学，涉及基质降解与基质浓度、生物量等因素的关系；生物量等因素的关系； (2)微生物增长动力学，涉及微生物增长与基质微生物增长动力学，涉及微生物增长与基质浓度、生物量、增长常数等因素的关系；浓度、生物量、增长常数等因素的关系； (3)还研究底物降解与生物量增长、底物降解与还研究底物降解与生物量增长、底物降解与需氧、营养要求等的关系。需氧、营养要求等的关系。 (1) 反应器处于完全混合状态，反应器处于完全混合状态， 对于推流式曝气池系统，需加以修正；对于推流式曝气池系统，需加以修正； (2)活性污泥系统的运行条件绝对稳定；活

47、性污泥系统的运行条件绝对稳定； (3)二沉池内无微生物活动，也无污泥累积，且泥水分离二沉池内无微生物活动，也无污泥累积，且泥水分离效果良好；效果良好； (4)进水有机物均为溶解性有机物，且浓度恒定，不含微进水有机物均为溶解性有机物，且浓度恒定，不含微生物；生物； (5)进水中不含对微生物具有毒性或抑制性的物质。进水中不含对微生物具有毒性或抑制性的物质。劳伦斯麦卡蒂LawrenceMcCarty方式酶促反应动力学公式米门公式）（MichaelisMenton）莫诺德Monod方式 A米门公式 MichaelisMenton提出酶的“中间产物学说，通过理论推导和实验验证，提出了含单一基质单一反应的

48、酶促反应动力学公式，即米门公式：SKSvmmax 其中：Km饱和常数，或半速常数； 1/Km基质亲和力 E + S ES E + Pv maxKmv = vmax/2S0v 1942年和年和1950年，年，Monod单一基质、纯菌种培养实验，单一基质、纯菌种培养实验，微生物比增殖速率与基质浓度微生物比增殖速率与基质浓度与酶促反应类似的规律，与酶促反应类似的规律，提出活性污泥法的动力学公式，即莫诺德模式：提出活性污泥法的动力学公式，即莫诺德模式：SKSsmax式中：式中： 微生物的比增殖速率，微生物的比增殖速率，kgVSS/kgVSS.d； max基质浓度饱和时，微生物的最大比增殖速率基质浓度饱

49、和时，微生物的最大比增殖速率, kgVSS/kgVSS.d; S反应器内的基质浓度，反应器内的基质浓度，mg/l； Ks饱和常数，也称半速常数。饱和常数，也称半速常数。随后发现，用由混合微生物群体组成的活性污随后发现，用由混合微生物群体组成的活性污泥对多种基质进行微生物增殖实验，也取得了泥对多种基质进行微生物增殖实验，也取得了符合这种关系的结果。符合这种关系的结果。 在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间存在下列比例关系：存在下列比例关系：vxdtdx/dkgVSSkgVSS/xdtdsv)(dkgVSSkgBOD5则与比增殖速率相对应的比底物降解速率

50、也可以用类似公式表示，即： SKSSmax 式中：S 限制性底物的浓度；对于废水处理来说，有机物的降解是其基本目的，因此上式的实际意义更大。 一级反应区一级反应区过渡区过渡区 零级反应区零级反应区(1) 在高底物浓度的条件下，即SKs，呈零级反应，则有： ， maxmaxXKXdtdS1max （2在低底物浓度的条件下，即S Ks，那么：SKKS2maxXSKdtdS2maxvK 1sKvKmax2l【例【例1】如何用动力学解释】如何用动力学解释pH值对氨氮氧化速值对氨氮氧化速率的影响？率的影响？l【思考题【思考题1】推流式与完全混合式的比较：】推流式与完全混合式的比较：l19、(4)进水条件

51、和出水水质要求相同时，如果进水条件和出水水质要求相同时，如果单从反应动力学的角度来考虑，采用推流式曝单从反应动力学的角度来考虑，采用推流式曝气池和完全混合式曝气池，那种所需要的池容气池和完全混合式曝气池，那种所需要的池容较小？较小？ 例例1：在一个硝化反应器中，氨氮浓度为：在一个硝化反应器中，氨氮浓度为130mg/L，T=35C，请通过计算给出当，请通过计算给出当反应器内的反应器内的pH值分别为值分别为6.0和和8.0时的氨时的氨氧化速率的比值。氧化速率的比值。l亚硝化的反应方程式：亚硝化的反应方程式：HOHNOONH25 . 12224l亚硝化反应是由氨氧化细菌在好氧、亚硝化反应是由氨氧化细

52、菌在好氧、pH值中性偏碱值中性偏碱的条件下完成的；的条件下完成的；l研究表明，亚硝化过程受研究表明，亚硝化过程受pH值的影响很大；值的影响很大；l最近的研究表明，氨氧化细菌的直接底物是游离态最近的研究表明，氨氧化细菌的直接底物是游离态的的NH3，而不是离子态的，而不是离子态的NH4+；l但水质监测中所测得的氨氮浓度，实际上是总氨氮但水质监测中所测得的氨氮浓度，实际上是总氨氮浓度，即浓度，即TNH3，其中包括，其中包括NH3和和NH4+；lMonod方程认为，废水中的生化反应速率为：方程认为，废水中的生化反应速率为：SKSvvsmaxl上式中的上式中的S指的是生化反应过程中的限制性基质的指的是生

53、化反应过程中的限制性基质的浓度，即氨氧化过程中的游离氨浓度；浓度，即氨氧化过程中的游离氨浓度；l因此，需要计算出不同因此，需要计算出不同pH值下反应器中实际的游值下反应器中实际的游离氨的浓度，即离氨的浓度，即NH3：（1）联合式联合式2和式和式3），可得：），可得：OHNHOHNH4232343OHNHOHNHKNHbNHKK氨的离解常数，相当于3OHHOH22OHOHHKW433NHNHTNH（2）（3）10343NHKNHKpHwNHwNHpHpHKKTNHNH3101033再加上：再加上：最后可得：最后可得：（4）l1825C时，时，14105 . 1wK51079. 13NHKl假定假

54、定30C时，时，51079. 13NHKl30C时，时，l30C时，氨氧化细菌的时，氨氧化细菌的Ks = 7.0mgN/LlpH6时，利用式时，利用式4），可计算出：），可计算出：LmgNHpH/078.1083LmgNHpH/109. 063l同样，同样，pH8时：时：l再利用式再利用式1），可计算出：），可计算出：lpH6时：时：lpH8时：时：max6015. 0vvpHmax8590. 0vvpH34.3968pHpHvvl所以：所以：Lmg /078.10Lmg /109. 0max015. 0vmax590. 0vLmg /0 . 7maxvmax5 . 0 vv3NHl有关基本概

55、念：有关基本概念：a、微生物比增殖速率、微生物比增殖速率 XdtdX)( b、单位基质利用率：、单位基质利用率： XdtdSqu)(c、污泥停留时间、污泥停留时间SRT）、平均细胞停留时间）、平均细胞停留时间MCRT）、污泥龄）、污泥龄(c)：iewrwcXQXQQXQXV)(rwcXQXV 3) 与与c的关系的关系：xdtdx / TTctxx/1cc1所以有：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微生物的产率系数，微生物的产率系数，kgVSS/kgBOD； Kd 自身氧化系数，或衰减常数，自身氧化系数，或衰减常数，d-1，（，（k

56、gVSS/kgVSS.d）；）；经整理后：经整理后： dcKYq 1表示的是污泥龄（表示的是污泥龄（ c ）与产率系数）与产率系数Y、基质比利用速率、基质比利用速率q及自身及自身氧化系数氧化系数(Kd)之间的关系。之间的关系。 认同莫诺德模式： 认为有机基质的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：认为有机基质的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：SKSvvsmaxXdtdSqvuSKSXqdtdSsumax式中：式中：S 反应器内的基质浓度；反应器内的基质浓度； qmax单位生物量的最大基质利用速率；单位生物量的最大基质利用速率； Ks半速常数。半速常数。表示的是基质利用速率与反应器内微生物

57、浓度和基质浓度之间的关系。表示的是基质利用速率与反应器内微生物浓度和基质浓度之间的关系。A.第一导出方程第一导出方程出水水质出水水质(Se)与污泥龄与污泥龄(c)之间的关系：之间的关系：seeuKSSvXdtdSqmax)/(dcKqY1代入：代入：则有：则有：dseecKKSSvYmax11)()1 (maxdccdseKYvKKS 能否有更简便的计算方法？能否有更简便的计算方法？ 传统排泥方式：传统排泥方式： iewrwcXQXQQXQXV)( 简化后，那么：简化后，那么：rwcXQXV两种排泥方式：两种排泥方式：I. 剩余污泥从污泥回流系统排出；剩余污泥从污泥回流系统排出； II. 剩余

58、污泥从曝气池直接排出。剩余污泥从曝气池直接排出。 回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气剩余活性污泥剩余活性污泥 QSi VXSe II. QwX I. QwX Q-QwXeSi QrXrSe 从曝气池直接排泥，那么：从曝气池直接排泥，那么： iewwcQXXQQXQVX)(简化后简化后: : wcQV 1 1减轻了二沉池的负担；减轻了二沉池的负担； 2 2可将剩余污泥单独浓缩处理；可将剩余污泥单独浓缩处理； 3 3便于控制曝气池的运行。便于控制曝气池的运行。B. 第二导出方程第二导出方程曝气池内微生物浓度曝气池内微生物浓度X与污泥龄与污泥

59、龄(c)的关系的关系对曝气池作有机底物的物料衡算：对曝气池作有机底物的物料衡算：底物的底物的净变化率净变化率=底物进入曝气池底物进入曝气池中的速率中的速率底物从曝气池底物从曝气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废水废水曝气池曝气池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空气空气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：阐明：曝气池中微生物浓度与有机物浓度、污泥龄和曝气时间等有关。阐明

60、：曝气池中微生物浓度与有机物浓度、污泥龄和曝气时间等有关。式中式中= = c /tc /t，称为污泥循环因子，称为污泥循环因子，物理意义为：活性污泥从生长到被排出系统期间与废水接触的平均次数物理意义为：活性污泥从生长到被排出系统期间与废水接触的平均次数。C.第三导出方程回流比R与c之间的关系 对曝气池的生物量进行物料衡算：曝气池内生物量的净变化率= 生物量进入曝气池的速率生物量离开曝气池的速率 XRQVXKdtdSYQXRQXVdtdXduir)()(10XdtdSqu/)/( 由于XRQVXKYqRQXdr)1()( 所以：dcKYq1XXRRVQrc11 所以：SVIXr610回流污泥回流