污水处理知识讲稿(定稿)

第一章 城镇污水处理一、 污水处理概论①城市污水处理——有机性污水处理（生活污水，工业废水，初期雨水）②工业废水处理——有机性废水处理（工业废水 少量生活污水）无机性废水处理（工业废水）③雨水收集排放与处理二、污水的性质——有机、无机、物理性质与指标①水温②色度③臭味④固体物质：总固体（TS）——悬浮性胶体溶解性悬浮固体（挥发 非挥发）溶解性固体2、化学性质及指标（1）无机物①酸碱度（PH） 天然水6～9-碱度：氢氧化物碱度（ OH）-2碳酸盐碱度（CO3）-重碳酸盐碱度（HCO3）②氮（N）总氮(TN)——有机氮（不稳定）、氨氮、硝态、亚硝态凯式氮(KN)（40）——有机氮（15）、氨氮（25）+磷(P)有机磷(3mg/l)无机磷(7mg/l) 磷酸盐③硫酸盐与硫化物硫酸盐——生活污水、工业废水硫化物——工业废水、PH↓H2S为主、PH↑S-2为主 耗氧④氯化物——腐蚀＞4000mg/l时抑制作用⑤非金属无机有毒物氰化物（CN）（无机、有机）砷化物（无机、有机）⑥重金属（第一类污染物、部分第二类污染物 Zn、Cu等）（2）有机物①成分 C、H、O、N、P、S等可降解与难降解②特性 碳水化合物(C、H、O)：可降解，蛋白质(C、H、O、N、S)可降解脂肪、油类(C、H、O)：难降解酚类：苯及其衍生物 -挥发酚易降解，有一定抑制作用；不挥发酚难降解，有抑制作用有机酸碱：可生物降解，有抑制作用表面活性剂：ABS——难降解 LAS——可降解有机农药：有机氯毒性大;禁用，有机磷难降解，有抑制作用取代苯类化合物（芳香族):染料、塑料、橡胶等难降解，有抑制作用③有机物浓度综合指标BOD:有机物碳化、硝化、无机化， BOD5=70～80%BOD20COD:有机物、氧化剂、无机化， CODcr，CODmn，BOD5/COD（生化污水0.4～0.65）TOC:有机物含C量自动快速测定 燃烧化学氧化原理TOD:总需氧量当水质相同时 TOD>CODcr>BOD20>BOD5>TOC3、生物指标细菌总数（个/L） 粪大肠菌群（个/L） 病毒 （生活污水、医院污水）三、水体污染分类、物理污染及危害1）温度：热污染来自热电厂、原子能发电站及各种工业过程中的冷却水，若不采取措施，直接排入水体，可能引起水温升高，溶解氧含量降低。水内存在的某些有毒物质的毒性增加。危害鱼类及水生生物的生长，此称为热污染。2）色度：感官、影响光合作用（3）固体物：SS↑ 浊度↑ 底泥↑ 溶解固体 硬度↑悬浮物质影响水质外观，妨碍水中植物的光合作用，减少氧气的溶入，对水生生物不利。如果悬浮颗粒上吸附一些有毒有害的物质，则更是有害。、无机物污染及危害（1）酸、碱、无机盐：酸雨 PH变化 硬度变化污染水体的无机物质主要为酸、碱和一些无机盐类。酸碱污染使水体的pH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，抑制或杀灭细菌和其它微生物的生长，妨碍水体自净，还会腐蚀船舶和建筑物，影响渔业，破坏生态。矿山排水和一些工业废水中还常含有不少无机盐类。这些无机盐类大量排入水体后，将提高水的硬度和增加水的渗透压，降低水中的溶解氧，对淡水生物有不良影响。2）氮、磷：磷、氮等植物营养物质的含量过高而使藻类等浮游生物及水生物大量繁殖。这种情况称为水体的“富营养化”。一般认为：总磷和无机氮含量分别在20和300毫克/米3以上，就有可能出现富营养化作用。大量繁殖的藻类（通常以兰绿藻为主）等水生生物，使鱼类生活的空间减少，且这种兰绿藻不适宜作鱼类食料，有些还有毒性。藻类死亡腐败后又分解出大量营养物质，促使藻类进一步发展。如此恶性循环的结果，使水体外观呈红色和其它色泽，通气不良，溶解氧下降，引起水质恶化，鱼类大量死亡。↓PH↑3）硫酸盐与硫化物：硫酸盐、H2S、S-2H2S使水体发黑4）重金属：毒性——积累——转化——食物链污染水体的无机有毒物质主要是重金属等有潜在长期影响的有毒物质，其中汞、镉、铅等危害性较大，其它还有砷（特别是三价）、钡、铬（六价）、硒（四价、六价）、钒、氟化物、氰化物等。有毒重金属在自然界中一般不会消失，也可能通过食物链而富集、积累。这类物质会直接作用于人体而引起严重的疾病或有促进慢性病的作用。3、有机物污染及危害 有机物——分解——耗氧——水质恶化生活污水、牲畜污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪、木质素和酚等有机物质可在微生物的生物化学作用下进行分解。在其分解过程中需要消耗氧气，故称之为需氧污染物质。如果这类污染物质排入水体过多，将会消耗水中的溶解氧，造成溶解氧缺乏，从而影响水中鱼类和其它水生生物的生长。水中的溶解氧耗尽后，有机物将时行一步恶化。需氧污染物质是水体中最大量、最经常和最普遍的一种污染物质。油类：：油膜——影响复氧——耗氧增加酚类、苯类：酚——不同浓度影响苯——抑制作用表面活性剂：水体富营养化P↑泡沫↑四、水环境标准水环境质量标准（地表水、海水、渔业、灌溉）污水综合标准（污染物）行业排放标准城镇污水排放标准若干工业废水排放标准

69种城市污水再生利用标准。 GB18918-2002五、城市污水处理方法分类：分三类1、处理原理：物理（过滤、沉淀、气浮、膜法）化学（中和、混凝、电解、氧化还原、萃取、吸附、离子交换）生物化学（好氧-活性污泥、生物膜、厌氧-高浓度或污泥、低浓度）2、处理程度：一级（各类 SS、预处理、BOD5↓30%）二级（有机物BOD、COD）三级（深度）（难降解 P、N）污泥处理及处置（稳定化、减量化、无害化、资源化）（焚烧、填埋、建材）第二章 污水物理处理污水物理处理法的去除对象是悬浮物质。格栅及其附属设备⑴格栅的构造及其分类格栅是一种最简单的过滤设备，由一组平行的栅条组成，置于污水流经的路线上，用以截留大块呈悬浮或漂浮状的污染物（垃圾）。设置格栅的主要目的有：防止大块漂浮物损坏水下设备；防止缠绕物堵塞管道和水泵；防止缠绕物挂缠在闸阀、止回阀上影响阀门的启毕，或挂在终沉池出水三角堰上影响出水，挂在机械曝气设备上增加设备阻力，挂在仪表上影响仪表的精度。格栅按栅条间距大小可分为粗格栅、中格栅和细格栅。粗格栅间隔在40mm以上，主要用于水泵前，保护水泵；中格栅栅条间距10～40mm，用于截留大部分栅渣；细格栅栅条间距4～10mm，用于截留细软栅渣，防止缠绕物通过。目前污水处理厂普遍采用中、细格栅的组合方式。按运动部件分格栅可分为以下几类：台阶式格栅除污机；转鼓式格栅除污机；回转式格栅除污机。台阶式格栅除污机。格栅片做成台阶形的，分动静两组，由驱动装置带动。动组作上下运动，运动幅度为一个台阶高度。静组与动组间的间隔为一个格栅的有效间距。利用动组的运动，栅渣在静组的台阶上一级一级向上移动。当达到静组最顶端时，上面安装的清污转刷将栅渣输送到渣斗或皮带输送机上。转鼓式格栅除污机。这是一种大流量的除污、输送一体化设备。栅条安装在一个直径3～8m的大型转动鼓上，水从转鼓中心流入，从两侧流出，拦截的栅渣由转鼓输送到其头部，而后经高压冲洗管反冲到穿过格栅的输送带上。格栅鼓的转速一般为1～3r/min。回转式格栅除污机。在格栅的两侧有两条环形链条，在链条上每隔一段距离安装一个齿耙。在链条驱动装置的带动下，齿耙做1～3r/min的往复运动，齿耙依次将拦截的垃圾刮到最上端的卸料斗处，由卸料小耙将垃圾刮到输送机上。使用这种格栅应注意水下设备的维护和保养，另外，可能会因格栅运动而产生因回水携带栅渣的问题。⑵格栅的主要运行参数一般而言，格栅除污机没有必要昼夜不停的运转，长时间的运转不仅会造成电量的损耗，而且会加速设备的磨损，造成设备老化，因此应根据一定的条件设置设备的开机。格栅运行的开机控制条件一般为栅前栅后液位差和时间差。格栅的主要运行参数有过栅流速和过栅水头损失。一般控制栅前流速0.4～0.8m/s，过栅流速0.6～1.0m/s，流速过大会导致栅渣流失量增大，过小则会造成格栅间淤积沉砂。格栅的水头损失即正常流动时格栅前后的水位差，一般为0.08～0.15m，当栅渣截留量增大时，水位差也将增大，因此，格栅前后的水位差能反映截留栅渣量的多少，城市污水处理厂往往采用超声波液位计测定水位差的方法控制格栅自动除渣。⑶格栅及其附属设备的一般操作顺序及要求格栅的附属设备一般包括螺旋输送机和螺旋压榨机。格栅及其附属设备的开启顺序为：螺旋压榨机螺旋输送机格栅，关机顺序正好相反。首先关闭格栅，间隔一定时间后关闭螺旋输送机，而后又关闭螺旋压榨机，这样的目的主要是清除各设备中的残渣，防止下次启动时，设备高负荷工作。污水提升泵房城市污水处理厂的污水进入提升泵房前一般不设调节池，为了保证抽水量和来水量的一致，提升泵运行调度必须遵循以下几条：尽量利用大小泵或定速泵和变频泵的组合来满足水量，而不是通过阀门来控制，以减小管路损失，节约能耗；尽量保持集水池的高水位，可降低提升扬程，但不能为了高水位运行而抛弃了其它因素。从进水管网到提升泵间应保持一定的水力落差，以防止管网沉砂，具体的运行液位应根据设计水位确定；水泵的开停次数不宜过频。水泵开停的过程中会对水泵产生一定的水锤，严重影响泵的寿命。一般而言定速泵每小时开启的次数不得超过6次，变频泵可以自行调节流量，因此水锤的冲击较小，不必过于限制开启次数。各水泵的投运时间应基本均匀。沉砂池及其附属设备城市污水中含有一定数量的无机物，如砂粒，这些砂粒随污水进入构筑物后，在流速比较缓慢的地方，如曝气沉砂池底部、沉淀池底部等沉积，而且这些物质还会随污泥进入污泥处理系统，造成管道和设备的损坏，因此城市污水处理厂一般应设沉砂池沉砂池主要作用是分离污水中密度较大的固体颗粒，将粒径大于0.2mm的砂粒去除。废水在池内流速降低，固体物质靠自身重力作用沉积，与水分离。沉砂排出后经螺旋洗砂器或砂水分离器洗砂分砂。常用的沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式等四种形式，但城市污水处理厂采用较多的沉砂池主要是曝气沉砂池和涡流沉砂池。⑴曝气沉砂池曝气沉砂池为长形的池体，一侧池壁距池底0.6～0.9m的地方设有一排空气扩散器，使水流沿池流动的同时，在空气提升作用下产生横向流动，形成螺旋型旋转流态。这样一方面可以使有机物保持悬浮，另一方面可以使砂粒旋至外圈，并在旋转摩擦作用下清洗砂粒表面附着的有机物质，得到较为纯净的砂粒。从曝气沉砂池排出的砂粒，有机物仅占5％左右，一般搁置一段时间也不会腐败。有的沉砂池的两侧设有除浮油的功能，使污水中的浮油在沉砂池内一并去除。在规模较小的污水处理中砂粒的排除可以采用砂斗收集排除，在大型污水处理工程中多采用机械刮砂机，或用移动式砂泵抽吸排除。由于曝气作用能消耗掉部分快速可生化降解有机物，因此，在具有脱氮除磷要求的污水处理厂中，一般不提倡使用曝气沉砂池。曝气沉砂池的设计水深一般2～3m，宽深比一般为1～2；长宽比可达5，当长宽比较大时，应考虑设置横向挡板。曝气沉砂池的主要控制参数为：水平流速、最短停留时间、曝气强度和旋转流速。水平流速过大会影响除砂率，一般控制在0.06～0.12m/s；停留时间长有利于沉砂，但相应也增大的池容，另外对具有脱氮除磷要求的工艺而言，长时间的停留会使有机物发生降解，从而使后续营养不足，一般取 1～3min足以，如工艺有预曝气要求，则可适当延长；曝气强度的大小应该既能保证沉砂，又能保持有机物处于悬浮状态，曝气强度有多种表示形式，其中单位污水量的曝气量应保持在0.1～0.3m3/m3污水的水平；曝气沉砂池中污水的旋转流速一般控制在0.25～0.3m/s。⑵涡流式沉砂池涡流沉砂池有时也称旋流沉砂池或钟式沉砂池，是一种上面大下面小的圆形池体，占地面积小，与曝气沉砂池比节约占地近一半。涡流沉砂池没有大型的排砂设备，而是通过砂泵或用真空从池顶排吸，操作简单。涡流沉砂池是利用水力涡流，使泥砂和有机物分开，以达到除砂目的。污水沿沉砂池切线方向进入池体，进水渠末端设跌水槛，使可能沉积到渠道底部的砂子滑进沉砂池；另设以挡板，使水流及砂子进入沉砂池后向池底流动，并加强附壁效应。在沉砂池中设一可调速的桨板，使池内水流保持环流。在桨板、挡板的混合作用下，进水水流在沉砂池内呈螺旋状环流，在重力作用下，使砂子下沉，并向池中心移动。由于靠中心处断面积较小，水流速度加快，最后将沉砂移入砂斗中，而较轻的有机物则在沉砂池中间部分与砂子分离。池子中部的污水及有机物在桨板的作用下向上移动，并随处水流入后续构筑物中。涡流沉砂池进水渠直段长度应约为渠宽的7倍，并不小于4.5m，以创建平稳的进水条件。出水渠和进水渠设在沉砂池上部，夹角大于270o，以最大限度的延长水流在沉砂池内的停留时间，达到除砂目的。出水渠宽度为进水渠的2倍，出水渠的直段长度相当于进水渠宽度。主要控制参数为进水渠道流速、沉砂池水力表面负荷以及水力停留时间。在达到最大流量40～80％时，进水渠道流速约为0.6～0.9m/s，最小流速时应大于0.15m/s，最大流速时不得大于1.2m/s；水力表面负荷一般为200m3/(m2?h)，水力停留时间约20～30s。⑶沉砂池附属设备沉砂池的主要附属设备有除砂机和砂水分离器。除砂机的种类较多，在此不作介绍。下面主要介绍一下目前使用较多的砂水分离器。砂水分离器的结构非常简单。上部是一个有顶盖的筒，下部为一倒锥体，分离器的一端为出水和放空管，另一端为螺旋洗砂机。携带有沉砂的污水经分离器的顶部进入砂水分离器内部，并在其中沉降。分离器的出水端设溢流堰，分离后的水经溢流堰板流出分离器，沉降后的砂经螺旋洗砂机提升至出砂口。砂水分离器的主要控制参数为进水流量，对于每种设备都有其各自的处理能力，超过设备的处理能力后，进入分离器的沉砂就会因停留时间过短，不能及时沉降而随处水溢出，严重影响提砂效果。砂水分离器运行前一定要进水，不能空运转，否则对设备极为不利。沉砂池及附属设备的开机顺序一般为：首先开启砂水分离器，而后顺次开启各个吸砂泵，吸砂泵运行10～20s后开启刮砂设备。关机顺序正好相反，但应注意吸砂泵关闭后，砂水分离器应继续开启1～5min，将设备中的沉砂全部清除，以防止下次开机时高负荷工作。沉淀池沉淀池是在重力的作用下，将污水中的可沉降固体物质下沉，从而达到与水分离的目的，是一种主要的物理处理构筑物。用于格栅后，将污水中的可沉颗粒物质去除的沉淀池称为初沉池，用于生物处理后，将活性污泥与水分离的沉淀池称为二沉池，也称终沉池。常用的沉淀池有平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。⑴平流式沉淀池平流式沉淀池的池体为长方形，污水（混合液）从池子一端进入，水沿着水平方向流动，在重力作用下悬浮物沉降到池底，水从池体另一端溢出。池子前端设污泥斗，池底污泥被刮泥机刮到污泥斗内。出水堰口前一般设浮渣挡板和收集设施。平流式沉淀池具有处理效果好、对冲击负荷和温度变化具有较强的适应能力，操作管理简单的优点，因此被广泛使用。平流式沉淀池的长宽比一般为3～5，长深比一般为8～12，入口处设整流设施。沉淀池的停留时间一般为1～2h，表面水力负荷为1.5～3.0m3/（m2?h），机械刮泥设备的行进速度为0.3～1.2m/min，池底坡度0.01～0.02。⑵辐流式沉淀池辐流式沉淀池外形为圆形，污水（混合液）从池底进入中心管，中心管周围为入流区，均匀的安设有配水管，中心管外有整流套筒，使污水（混合液）在池内分布均匀，池子周边设出水三角堰，澄清水从池子周边溢出，为防止浮渣溢出，三角堰与中心岛间一般设有挡板，并设有出渣口。污水从池子中心向周边水流流动，流速由大到小。对于辐流式沉砂池，当池直径大于20m时，一般采用中心驱动式刮泥机，驱动装置设在池子中心的走道上；当池直径大于20m时，一般采用周边驱动的刮泥机，驱动装置设在桁架的外缘。辐流式沉砂池的池径一般大于16m，池深一般在2～3m之间，池径和有效水深的比一般控制在6～12。刮泥板旋转速度一般为1～3r/h，刮泥板转速一般不超过3m/min。⑶竖流式沉淀池竖流式沉淀池表面多数为圆形，但也有方形和多边形的。污水从中心管下部的出口流入池中，通过反射板拦截后向四周的水平断面均匀分布，而后缓慢向上流动。污水向上流动的同时，其中的悬浮物也以同样的速度向上运动，并随澄清后的水一起从池四周的堰口溢出池外，而密度较大的颗粒物质则在重力的作用下向下沉降到排泥斗中。只有当污水中颗粒物质的下沉速度大于上升速度时，颗粒物质才能通过下沉而去除，否则颗粒就不能下沉，随出水流出，因此SS值较高，所以相同负荷的情况下，竖流式沉淀池的去除率明显低于其它类型的沉淀池。其优点是只有一个泥斗，排泥和管理容易，适用于小型污水处理工程。竖流式沉淀池设计的污水上升流速一般等于拟去除悬浮颗粒的最小沉降速度，一般采用0.5～1.0m/s沉降时间一般为1～1.5h，池子直径与有效水深比不大于3，直径不大于10m。中心管内流速不大于30mm/s，反射板离中心管管口距离0.3～0.5m。格栅——人工清理（平面式） 机械清理（迴转式）沉砂池——去泥砂 Q——最大日最大时计算平流沉砂池：平面长条形 V=0.15 ～0.3m/s T=30SH=0.6～1.2M排砂T＞305洗砂池曝气沉砂池：矩形、平流+旋流、去砂中有机物、除砂水平V=0.1m/s旋流V=0.25～0.4m/sT=1～3minH=2～3M曝气量0.1～0.2m3/m3有机物＜10%钟式沉砂池—旋流除砂沉淀池 Q 按最大日最大时计算初沉池：除SS40～50%BOD20～30%T=1～2hH=1～2m水力工艺

负荷

1.5～4.5m3/m3h

污泥区容量＜

2d（P384）二沉池：除活性污泥、除

SS80～90%T=1.5～4.0h

污泥区容量＜

2h

水力负荷

0.6～2.0m3/m3h平流沉淀池：初沉池用（改造加斜板

L/b

＞4、L/h＞8）

静压排泥

机械排泥

各种水量（

P384）辐流式沉淀池：大中型

机械排泥

圆形

D≤60mD/H=6～水流

12

中心进水周边排水竖流式沉淀池：中小型管理方便、排泥方便，池深↑造价↑圆形或方形中心进水周边排水 D=4～7M静压或压力排泥斜板沉淀池：若干平流池叠起来 池浅易沉 倾斜易排泥保持层流雷诺数 侧向流 同向流 逆向流第三章 污水的生物处理——活性污泥法一、基本流程曝气废水经预处理后 曝气池 二沉池 出水回流污泥剩余污泥（处理）1、活性污泥法1）活性污泥法定义:以活性污泥为主体的好氧生物处理法,即以存在于水中的有机物为食物,在有氧条件下对各种微生物群体进行连续培养,通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程去除污水中的有机污染物。（2）活性污泥组成：微生物絮凝体 {菌体+吸附物（有机+无机）+代谢产物}黄褐色 有机成分75~85%3）活性污泥微生物的组成由细菌（菌胶团——异养型为主——球菌、杆菌等）、原生动物（肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫）、真菌（丝状菌等）、后生动物组成生态混合系统，后生动物（轮虫）为指标生物，主体为细菌（胞外酶、胞内酶）显微镜观察、微生物生长曲线（F/M当F一定时M变化）T℃一定DO充足（F充足）M↑(F↓)M→(F↓↓)M↓适应期——对数生长期——稳定期——内源呼吸（几何级数）（生长=死亡）（衰亡）微生物量的对数培养时间0 适应期对 数 稳定期限 生 长 限期

内源呼吸期1）适应期活性污泥微生物对污水进入反应期内所形成的新的环境条件的适应过程。此期间，微生物没有进行增殖，但却发生了质的变化，微生物的酶系统产生了适应新环境条件的变化，并产生了某些变异。BOD、COD等各项污染指标下降很少。（2）对数生长期此间的环境条件是有机底物异常丰富，F/M值大于2.2，营养物质不是微生物增殖的控制因素，微生物以最高速率对有机底物进行摄取，它也将以最高速率增殖，合成新细胞。营养物质丰富，使活性污泥具有很高的能量含量，微生物的活动能力很强，使活性污泥质地松散，絮凝体形成不佳，絮凝、吸附、对有机物的降解以及沉淀性能都欠佳。（3）稳定期（减衰增殖期）有机底物的浓度和F/M值继续下降，并达到成为微生物增殖控制因素的程度，此时微生物的增殖便进入减衰增殖期。这期间微生物开始衰亡，开始时衰亡速度还较低，活性污泥量还有所增长，但在后期，衰亡与增殖两相抵消，活性污泥不再增长。此期间营养物质已不甚丰富，活性污泥能量水平低下，细菌与细菌接触因缺乏克服相互间吸引力的能量，将不再分离而结合在一起，活性污泥絮凝体开始形成，凝聚、吸附以及沉淀的性能都有所提高，污水处理水质改善并行稳定。（4）内源呼吸期污水中有机底物的含量持续下降，F/M值降到最低值并保持一常数，微生物已不能从其周围环境中获取足够的能够满足自身生理需要的营养，并开始分解、代谢自身的细胞物质，以维持生命活动，此时微生物增殖进入内源呼吸期。在本期内，营养物质几乎消耗殆尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低下，絮凝提形成速率提高，其絮凝、吸附、降解以及沉淀的性能大为提高，游离的细菌被栖息于污泥表面的原生动物所捕食，处理水质良好，稳定度大为提高。此期间的初期，微生物仍在增殖，但其速率远低于自身氧化率，活性污泥量减少。由活性污泥增殖规律知，活性污泥微生物的增殖期主要由F/M值所控制，处于不同增长期的活性污泥，其性能不同，处理水质也不同，通过F/M值的调整，能够使曝气池内的活性污泥处于我们所要求的增殖期。3、有机物的分解 活性污泥初期吸附 细胞酶作用合成、氧化、分解、代谢产物不同O2→CO2+H2O+能量→环境中有机物O2.NH3→合成细胞 →内源呼吸 →CO2+H2O（1）“初期吸附去除“

残留污泥活性污泥表面积很大，而且具有多糖类粘质层，因此，污水中呈悬浮和胶体状态的物质可以被凝聚和吸附，迅速从水中去除。这种初期的去除只是在一个很短的时间内完成的（约 30min），有机物作为一种储备的营养物质，吸附在细胞物质表面，而后才被微生物摄取进行代谢。2）微生物的代谢作用被吸附在活性污泥微生物细胞表面上的有机底物，在透膜酶的作用下，通过细胞壁而进入微生物细胞体内。小分子的有机底物能够直接透过细胞壁而进入微生物体内，而淀粉、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，被分解为小分子后再进入细胞体内。进入细胞内的有机底物，在各种胞内酶的催化作用下，微生物对其进行分解与合成代谢。对一部分有机底物进行氧化分解，最终形成CO2和H2O等稳定物质，并从中获取合成新细胞物质所需要的能量。对另一部分有机底物进行合成代谢，形成新的细胞物质，所需能量取自分解代谢。在微生物分解代谢的过程中，部分微生物细胞也会自身进行氧化分解，并提供能量，即内源呼吸或自身氧化。当有机底物充足时，大量合成新的细胞物质，内源呼吸作用并不明显，但当有机底物消耗殆尽时，内源呼吸就成为提供能量的主要方式了。在曝气池中，微生物的增殖、有机物的降解、微生物的内源代谢以及氧的消耗是同步进行的。4、活性污泥反应动力学模型、数学模型、降解 -泥量-氧量之间的关系，以完全混合活性污泥法为基础，若干假设，建立简化计算公式，解释实际运动中的问题。5、影响因素①水温活性污泥是一个由多种细菌组成的混杂的群体，各种细菌的最适生长温度范围和最高、最低生长温度点都不一致，在水温缓慢变化时，存在着一个天然的驯化或淘汰的过程，与变化的水温相适应的细菌逐渐繁殖并不断增多。微生物酶系统酶促反应的最佳温度范围是20～30℃之间。在这个温度范围内，微生物的生理活动旺盛，高于或低于这个温度范围，就会使活性污泥反应进程受到某些影响，而高于35℃或低于10℃，对有机底物的代谢功能的影响就会更大一些，而如高于45℃或低于5℃，反应速率可能降至最低程度，甚至可能完全停止。这样，一般将活性污泥反应进程的最高和最低的极限值，分别控制在35℃和10℃。高温废水，在进入活性污泥系统前先冷却至所允许的范围；常年或多半年处于低温的地区，可考虑将活性污泥系统建在室内，水温降至10℃以下的季节，可采取提高混合液中活性污泥浓度。②酸、碱度一般较佳的范围是pH为6～9。③溶解氧混合液中DO一般保持在2mg/l以上，且以曝气池的出口处为准。过高，耗能不经济；过低利于丝状菌在系统中占优势，能诱发污泥膨胀现象。④营养物质营养BOD：N：P=100：5：1 无机盐（主要、次要）（初沉或水解后 100：20：25）碳源碳是构成污泥微生物体的重要元素，细菌体内各种元素所占比例的通式为C5H7NO3，C可占污泥干重的50%。氮源菌体蛋白质、核酸等分子中都有氮元素，氮可占菌体干重的10%。无机盐类细菌体内的蛋白质和酶中还含有少量S、P，P还是核酸的重要组分，P可占菌体干重的1～2%。S还是污泥中自养性硫细菌的能源。此外，细菌还需要K、MN、MG、Ca、Fe、Zn等元素。若污水中这些营养物质缺乏或不足，都会影响活性污泥微生物的生长，从而影响污水的净化。BOD负荷率BOD负荷率（F/M值）是影响活性污泥增长、有机底物降解的重要因素。提高BOD负荷率，将加快活性污泥增长速率和有机底物的降解速率,使曝气池容积缩小,在经济上是适宜的,但未必达到受纳水体对水质的要求.BOD负荷率过低,则降低有机底物的降解速率,但使处理能力降低，加大曝气池的容积,提高建设费用,也是不适宜的.此外,BOD负荷率还与活性污泥膨胀现象有关.有研究表明,负荷率在0.5kgBOD/(kgMLSS.d)以下和1.5kgBOD/(kgMLSS.d)以上时,不会出现污泥膨胀现象,而BOD负荷率介于0.5～1.5kgBOD/(kgMLSS.d)之间时,易发生污泥膨胀现象，在运行上应避免这个区段的负荷率。⑥有毒物质不超过极限允许浓度（重金属——铅、铬等非金属——砷、氰化物等）保持：营养（污染物）、微生物、溶氧三者平衡二、活性污泥控制指标1、几个污染物指标的概念1、BOD生化需氧量是在指定的温度和时间段内,在有氧条件下由微生物降解水中有机物所需的氧量，一般采用20℃五天的BOD5作为衡量污水中可生物降解有机物的浓度指标。单位：mg/L2、COD化学需氧量，将污水置于酸性条件下，用强氧化剂重铬酸钾将污水中的有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，用CODcr表示。化学需氧量的优点是能够更清楚地表示污水中有机物的含量，并且测定时间短，不受水质的限制；缺点是不像BOD那样表示出微生物氧化的有机物量，另外还有部分无机物也被氧化，并非全部代表有机物含量。单位：mg/L3、SS悬浮固体或叫悬浮物是指在污水中呈颗粒状的污染物质。单位：mg/L4、氨氮（NH3-N）是水中以NH3和NH4+形式存在的氮，它是有机氮化物氧化分解的第一步产物。单位：mg/L5、总磷TP是污水中各类有机磷和无机磷的总和。单位：2、活性污泥控制指标:（1）表示活性污泥数量的指标

mg/LMLSS混合液悬浮固体是指曝气池中混合液单位体积的固体重量，以是计量活性污泥数量的指标。混合液悬浮固体浓度——固体物总重量活性物+无机物+活性

mg/L计，MLSS=非MLVSS混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量（通常用600℃下灼烧减量代表有机物量）。它能够比较准确地表示活性污泥活性部分的数量，但其中也包括了难为微生物降解的有机物质，不是表示活性污泥微生物数量的最理想指标，它表示的仍然是活性污泥数量的相对数值。在一般情况下，MLVSS/MLSS的比值较固定，对于生活污水常在0.75左右。2）活性污泥的沉降与浓缩性能的评定指标良好的沉降与浓缩性能是发育正常的活性污泥所应具有的特征之一。发育良好并有一定浓度的活性污泥，其沉降要经历絮凝沉淀、成层沉淀和压缩等全过程，最后能够形成浓度很高的浓缩污泥层。正常的活性污泥在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，达到完全浓缩需时更长。根据活性污泥在沉降-浓缩方面所具有的这种特性，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。SV污泥沉降比是曝气池混合液在1000mL量筒中，静置30分钟后，沉淀污泥与混合液的体积比，用%表示。SV可以反映曝气池正常运行时的污泥状态，可以控制剩余污泥排放，它还能及时反映出污泥膨胀等异常现象，便于及早查明原因，采取措施。SVI污泥指数指在曝气池混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所占的容积（以SVmL计），即：SVIMLSS，它能较好地反映出活性污泥的松散程度和凝聚沉降性能，SVI值低，沉降性能好，但吸附性能较差，SVI值高说明沉降性能不好，但有较好的吸附性能。生活污水SVI=70~100该值↓活性差该值↑易膨胀（3）污泥活性指标（SOUR）活性污泥的耗氧速率SOUR指单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的DO量，mgO2/(gMLVSS.d)，也称为活性污泥的呼吸速率或消化速率，是衡量活性污泥活性的指标。传统活性污泥工艺中SOUR一般为8～20mgO2/(gMLVSS.d)。高质量的活性污泥应具有：A.良好的吸附性能B.较高的生物活性C.良好的沉降性能D.良好的浓缩性能。4）其他指标A、污泥龄SRT曝气池内活性污泥总量 (V×)与每日排放污泥量(△×)之比即曝气池内活性污泥平均停留时间VSRT、BOD5负荷污泥负荷(实际为F/M)kgBOD/mgMLSS.d(有机污染物量/活性污泥量)5单位重量（干重）活性污泥，单位时间d能够降价的有机物(BOD)量当5其值↓曝气池V，反之曝气池V↑，一般为＜0.5或＞1.5不膨胀介于0.5~1.5易膨胀容积负荷3kgBOD/M.d5C、污泥回流比回流比为回流污泥量与构筑物总进水量的比值。XrRXr

X(1(1

R)R)X

RR X/(Xr

X)三、生物除磷脱氮水体富营养化 以往工艺 有机物（C）可以，N、P难水标准有较高要求脱N——城市污水生物方法（工业废水高 N用吹脱）

2002 年城镇污除P——生物+化学1、生物脱

N（缺氧氨化菌）(O2充足＞2mg/l 一定碱度 好氧反应)亚硝化菌、硝化菌（自养菌）（1）生物硝化：有机--N——NH-N——NO——NO323有机N=TKN60%NH3-N=TKN40%T=20～30℃PH8.0～8.42）反硝化：（无氧或低氧O2=0.2~0.3mg/l异氧型兼性厌氧菌）BOD5/TKN＞3~5有C源或外加、已有、菌体内)NO3-→NO2-→N2↑T=20～40℃PH6.5～7.7（P409）（3）流程：（A——O工艺）硝化混合液回流（100~200%）去N（自养菌）产生碱度N↑NO2ˉ2ˉNO来水初沉缺氧（兼氧、酸化）好氧(沉淀)排放DO=0.2~0.3mg/l(T=5.5~9.5h)(T=1.5~2.0h)泥龄：15～40d剩余污泥污泥回流（50～100%）去C（异养菌）2、生物除P磷去除的原理污水生物除磷技术的发展源于生物超量吸磷现象的发现。污水生物除磷就是利用活性污泥的超量吸磷现象，即微生物在好氧过程中吸收的磷超过正常生长所需要的磷的量，能够完成好氧超量吸磷的细菌被称为聚磷菌，普通细菌结构中的含磷量约占其质量的2.3％，而聚磷菌体内能达到8％。磷的最终去除是通过剩余污泥的排放实现目的。磷的厌氧释放：在厌氧条件下，某些细菌能利用细胞内聚磷水解产生的能量，吸收低分子有机物（如挥发性脂肪酸，VFA）于细胞内形成聚β羟基丁酸盐（PHB），同时以正磷酸盐的形式将微生物体内的聚合磷酸盐释放到污水中。一般认为，磷厌氧释放的基础是污水中存在一定量的小分子有机物，聚磷菌必须在低级脂肪酸充足的条件下，才能摄取营养和释放磷，因此应控制厌氧段污水中BOD/TP大于20；磷的好氧吸收：进入好氧状态后，微生物代谢 PHB并以ATP的形式释放能量，用于超量吸收污水中的磷，在微生物体内以聚合磷酸盐的形式储存起来，并产生新的细胞物质。保存在微生物（活性污泥）体内的磷通过排放剩余污泥而最终去除，微生物好氧吸收的磷远远大于其厌氧释放的磷，因而处理后出水中磷浓度明显降低。应该说，磷的厌氧释放是好氧超量吸收的前提，厌氧状态下每释放1g磷，进入好氧状态后就可多吸收2.0～2.4mg磷。（1）来源 转化生活污水：洗剂 P ——固态——液态工业废水（2）方法化学法：投药——P固态——除去 （泥量大、成本高）生物法：液态P——微生物（聚磷菌）——好氧吸P——污泥排出应用：生物法+化学法（3）流程泥（30~50%）来水——厌氧——好氧（沉淀）——排放（厌氧时聚磷菌放 P快速吸BOD，DO=0）(好氧时聚磷菌吸大量 P，（T=6~8h） 有机物降解)吸P量＞放P量——泥排出3、生物同步脱N、除P混合液回流（100~200%）来水——厌氧——缺氧——好氧——沉淀——排放（T=1.0~2.0h）(0.5~3.0)(5.0~9.0)污泥回流（50~100%） 剩余污泥（一体化脱水）总去除率：BOD5＞90%COD＞85%SS＞90%NH3-N＞95%（＜15mg/l）TN—70%TP＞60% 无污泥膨胀四、活性污泥法运行与设计1、传统活性污泥法优点：去除BOD590%以上，工艺成熟，运行稳定缺点：占地大，费用高，首端负荷高，末端低2、阶段曝气活性污泥法：多点进水，负荷均匀、减少能耗3、吸附再生活性污泥法：再生池（回流污泥 3.0～6.0min

）

内源呼吸恢复活力 承受冲击 不适宜溶解性有机物高废水4、延时曝气活性污泥法：污泥负荷低、池容大 T长（24h） 内源呼吸污泥少，可不设初沉池5、完全混合活性污泥法：进水曝气 沉淀（分建、合建） 均质 易膨胀工业废水6、深井曝气活性污泥法： d=1~6mH=50～100m中间分隔（或内外筒）充气能力强（传统 10倍） 工业废水7、纯氧曝气活性污泥法：含氧量 90~95%（空气21%），氧分压高MLSS4~7g/l、池溶小、带盖密闭、工业废水五、活性污泥处理新工艺（工艺 设备）１、氧化沟工艺1）工艺流程氧化沟是平面呈椭圆环形或圆环形跑道式的活性污泥处理构筑物，因其构筑物呈封闭的沟渠而得名。2）工艺特征水力停留时间:10~40h,污泥负荷为0.05～0.15，MLSS：2～6g/L,流速：0.3～0.5M/S具有完全混合式和推流式的特点在整个水力停留期内完成 20～120个循环，使进水迅速得到稀释，耐冲击负荷具有好氧 缺氧相间的环境，使净化深度高，耐冲击，同时可有效地进行脱氮除磷3、氧化沟的类型1）单沟2）多沟串联4、氧化沟的设施及构造1）沟体单沟式多沟式平面：环状，长方形，椭圆形，马碲形，同心圆形沟壁：钢筋混凝土土廊道宽度一般为水深的2倍2）曝气设备A水平轴（与水面平行）：转刷，充氧能力

1.5～2.5kgO2/kwh;

转盘安装于直道，提升能力小，水深不超过

2.5～3.0mB垂直表面曝气器（与水面垂直）：充氧能力

1.8～2.3kgO2/kwh，安装于弯道上，提升能力大在，水深可达 4～5m3）配水井均匀配水，二条沟或以上时需要4）出水堰在出水口处，可以用来调节水深5）导流墙为保持不淤流速，减少水头损失，使水流平稳转弯，维持一定流速防止发生沉淀6）仪表污泥浓度计，溶氧仪，氧化还原电位计。椭圆形卡鲁塞尔 同心圆形奥贝尔 h=2~6mv=0.4m/sT=4~30min/圈（L=100～500m） 总T=24h（72~360圈）混合+推流 负荷低（富氧 缺氧除P、N）不设初沉池，也可无二沉池（设在沟内）泥龄15~30d（高传统法3~6倍） 转刷 转碟 表曝 摇动水流——水下推进器、水下搅拌器单沟二沟三沟UNITANK（三~四沟）改良进出水溢流比配水井等5、氧化沟工艺特点：优点：（1）构造形式多样性；（2）曝气设备多样性；（3）曝气强度可调节；（4）简化了预处理和污泥处理；（5）具有完全混合式和推流式的流态；（6）耐冲击负荷能力强。缺点：（１）占地面积大；（２）易产生污泥膨胀；（３）无除油设施，易产生泡沫；（４）能耗较高：曝气时间长，且多采用机械曝气比鼓风曝气氧的利用率低．卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟的特点：1）采用高效立式表曝机作为曝气充氧设备；（2）特殊的水力流态，同时具备完全混合和推流的流态；（3）高效、可靠的处理性能；（4）操作简单，维护维修工作量少；（5）灵活多样的布置方式；（6）可实现部分脱氮。a.卡鲁塞尔2000氧化沟主要分区及发生的主要反应卡鲁塞尔2000氧化沟特点：增加前置反硝化区。如图所示卡鲁塞尔 2000氧化沟主要分为选择区（池）、厌氧区（池）、缺氧区（前置反硝化区）和好氧区。在选择区主要发生的反应是：对回流污泥中的微生物进行选择，选择有益于生化处理的微生物，抑制不利于生化处理的微生物，如：丝状菌等，该区是厌氧的环境。在厌氧区发生的主要发应是：聚磷菌释放磷，快速吸收BOD，即磷的释放和BOD的去除。在好氧区发生的反应是：微生物对污水中有机污染物BOD的去除；在微生物作用下有机氮的氨化，氨氮的硝化；聚磷菌对磷的超量吸收。在缺氧区（前置反硝化区）发生的反应是：微生物利用BOD将硝氮转化为氮气逸出，从而将氮从污水中脱除。即：BOD的去除和反硝化反应。b.卡鲁塞尔2000氧化沟主要设备、仪表，及其作用：.选择区：搅拌器，作用：进行泥水的混合搅拌。.厌氧区：搅拌器，作用：进行泥水的混合搅拌。.前置反硝化区：推进器，作用：推流、搅拌，并有一定的充氧能力。内回流门，作用：调节好氧区进入前置反硝化区的硝化液的流量。氧化还原电位计：测定前置反硝化区的氧化还原电位，来反映进入该区硝化液量的多少，用以调节内回流门的开度。好氧区：推进器，作用：推流、搅拌，并有一定的充氧能力。倒伞形表曝机：充氧、搅拌、推流。出水堰：调节氧化沟内的液位来调节表曝机叶轮的浸没深度，从而调节表曝机的充氧能力。污泥浓度计：实时反应氧化沟中污泥的浓度，为日常的工艺调整和突发工艺事故的发生做参考。溶氧仪：实时反应氧化沟中的溶解氧水平，用来指导工艺调整，并作为自控系统的组成部分来调整表曝机的频率。2、SBR间歇式（最少二个圆形或矩形

水深

H=4～6m）无回流

无二沉池

占地少

MLSS

高

SVI

低不膨胀

可除

N、P

自控水平高（

PLC编程）

控制曝气池工况

但设备利用率低程序：进水——曝气——沉淀——排水——闲置（再重复）（单进） （自由沉）（只排 1/3）（进+曝） （1.5~2.0h）滗水器（旋转式、虹吸式、套筒式）变形工艺：①ICEAS连续进水、间歇排水 实现A2O去除C、N、PCASS进水区设选择区（反应器回流20%，稀释P）T=1h反应区缺——好氧——厌氧选择+SBR③DAT—IATDAT连续进水、连续曝气 IAT 连续进水、间歇曝气处理水和剩余污泥由 IAT排出，既有传统法的连续与高效，又有 SBR灵活性，3、水解酸化——好氧活性污泥法利用产酸菌降解水中有机物，改善水质，缩短好氧时间，节省能源 悬浮物体变为可溶性物质，降低污泥量 T=2.5~3.0hH=4~6m其后活性污泥负荷0.15~0.30kgBOD5/kgMLSS.dT=4~6h五、氧转移与供气量：鼓风曝气机械曝气充氧设备（各类曝气器）性能测试动力效率：kgO2/kwh充氧能力（氧利用量）：kgO2/h双膜理论加强紊流提高氧分压影响供氧量：污水水质水温低有利六、活性污泥系统设计、曝气池容积等计算QSV11XN1X—MLSSS—BOD5、污泥负荷=kgBOD5/kgMLSS.d（F/M）N1污泥负荷对城市污水0.2~0.423、容积负荷=kgBOD/m.d5QSV2N2—容积负荷0.4~0.9N2其中Q当H＞6h时为最大日平均时 H＜6h时为平均日流量3、污泥龄根据负荷取0.2~30d高负荷0.2~2.5d低负荷20~30d4.水力停留时间T=4~12hVVtmtsQ（名义）(1R)Q（实际）5.混合液浓度（MLSSmg/l） 传统2000~3000，延时2000~4000 污泥回流比一般最大为 100%（平均为30~50），否则运行费用高6.曝气方式 鼓风曝气 微孔（氧利用率 10~20%，压力损失大，易堵，须过虑）中泡（氧利用率 4~6%，动力效率低 1kgo2/kwh) 穿孔管3~5mm固定螺旋 散流式 不