活性污泥法演示文稿

活性污泥法演示文稿现在是1页\一共有108页\编辑于星期四优选活性污泥法ppt现在是2页\一共有108页\编辑于星期四第三篇生物处理理论与应用第13章第14章第15章第16章第17章

活性污泥法 生物膜法 厌氧生物处理自然生物处理系统污泥处理、处置与利用现在是3页\一共有108页\编辑于星期四13.0概述13.1活性污泥的理论基础13.2活性污泥的性能指标及其有关参数13.3活性污泥反应动力学及其应用13.4活性污泥法的各种演变及应用13.5曝气及曝气系统13.6活性污泥处理系统的过程控制与运行管理13.7活性污泥法的脱氮除磷原理及应用13.8活性污泥法的发展与新工艺原理及应用工艺及应用第13章活性污泥法现在是4页\一共有108页\编辑于星期四1、2、3、4、5、6、我国的水环境污染与治理情况我国污水的综合排放标准污水处理方法的分类活性污泥法在污水处理中的重要作用典型的城市污水处理工艺流程活性污泥法的发展方向13.0概述现在是5页\一共有108页\编辑于星期四1我国的水环境污染与治理情况

据2006年中国环境年鉴报道，我国1999年污 水排放量为537亿m3

，其中生活污水排放量为297 亿m3

，首次超过工业废水排放量；近年来，国家加大了投资力度，目前有300多个城市污水处理厂正在兴建，至2010年城市污水处理率将达50％左右。但是其中达标的二级处理率却比较低，更无法谈到三级处理，因而严重造成我国水体的污染与破坏。

污水排放量大且处理率低13.0概述现在是6页\一共有108页\编辑于星期四

我国的大型淡水湖泊和城市湖泊均达中度和重度的富营养化污染，如滇池、巢湖都严重富营养化，全湖水质为Ⅴ－劣Ⅴ类；太湖中度富营养化，湖水为Ⅳ－劣Ⅴ类。近岸海域污染也日益严重,1998年我国海域监测到赤潮22起，其中南海10起，东海5起，渤海和黄海7起，对我国近海生态系统和水产资源造成严重的破坏，从中可以看出我国水体环境遭到破坏程度远远超过发达国家对水体的破坏。湖泊及海域严重富营养化现在是7页\一共有108页\编辑于星期四1200

450 3002360198019902000

缺水城市（座数） 缺水量（万立方米/天）200015001000 5001980、1990、2000年缺水城市数量和缺水量变化现在是8页\一共有108页\编辑于星期四基本控制项目一级标准二级标准A标准B标准COD5060100BOD5102030SS102030总氮（以N计）1520——氨氮（以N计）5825总磷（以P计）11.532我国污水的综合排放标准

表1污水综合排放标准（mg/l）现在是9页\一共有108页\编辑于星期四3污水处理方法的分类

污水处理方法物理化学法凝聚、絮凝离子交换

吸附化学法中和化学沉淀氧化还原

消毒 电解物理法沉淀筛滤过滤膜分离气浮离心分离萃取生物法好氧法厌氧法自然生物处理活性污泥法生物膜法悬浮生长生物法生物膜法稳定塘法土地处理系统现在是10页\一共有108页\编辑于星期四4活性污泥法在污水处理中的重要作用1一一活性污泥法是目前去除有机污染物最有效的方法之一；目前国内外95%以上的城市污水处理和50%左右的工业废水处理都采用活性污泥法。 具有很强的净化功能，去除BOD、SS的效率高，均可达到95%以上；

广泛的普适性：适于各种有机废水，大中小型污水处理厂，高中低负荷。 由于是依靠微生物的处理，运行费用较低。 可实现生物脱氮除磷。现在是11页\一共有108页\编辑于星期四5典型的城市污水处理工艺流程消化气原污水格栅

沉砂池

污水流程污泥流程初沉池投氯消毒二沉池

生物处理单元（活性污泥法或生物膜法）一级处理（物理处理）二级处理（生物处理）污泥浓缩池沼气利用污泥消化池排放或三级处理

污泥利用脱水和干燥设备污泥处理现在是12页\一共有108页\编辑于星期四6活性污泥法的发展方向（1）大型（超大型）化和微型化

美国芝加哥城市污水处理厂的处理能力为454万m3/d；超小型的SBR法。

（2）高效节能：新工艺的AB法，新型氧化沟，各种SBR法等。（3）多功能化：用于深度处理，脱氮除磷（A/O法，A/A/O法）；膜生物反应器（MBR）。（4）运行控制的自动化、智能化。现在是13页\一共有108页\编辑于星期四1、活性污泥法的概念与基本流程

2、活性污泥的形态与组成

3、活性污泥微生物及其作用

4、活性污泥微生物的增殖规律

5、活性污泥净化污水的过程

6、环境因素对活性微生物的影响13.1活性污泥法的理论基础现在是14页\一共有108页\编辑于星期四1、活性污泥法的概念与基本流程

1912年-1913年英国人发明了活性污泥法（ActivatedSludgeProcess），1914年由Ardern和Lockett在英国曼彻斯特建成试验厂，1916年美国正式建立了第一座活性污泥法污水处理厂。在100年的发展历史中，随着在实际生产上的广泛应用和技术上的不断革新改进，特别是近几十年来，在对其生物反应和净化机理进行深入研究探讨的基础上，活性污泥法在生物学、反应动力学的理论方面以及在工艺方面都得到了长足的发展，出现了多种能够适应各种条件的工艺流程。 目前，活性污泥法是生活污水、城市污水以及有机性工业废水处理中最常用的工艺。现在是15页\一共有108页\编辑于星期四现在是16页\一共有108页\编辑于星期四空气曝气池回流污泥

出水剩余污泥Qw二沉池进水现在是17页\一共有108页\编辑于星期四的污水二次沉淀池处理水空气活性污泥反应器-曝气池

活性污泥处理系统以曝气池为核心处理设备，

此外还有二次沉淀池、污泥回流系统、剩余污泥 排放系统以及曝气系统所组成。预处理后

回流污泥

剩余污泥排放现在是18页\一共有108页\编辑于星期四污水中含有足够的可溶性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质；混合液中含有足够的溶解氧；活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够与污水充分接触；活性污泥连续回流，同时，还要及时地排出剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；对微生物有毒有害作用的物质不超过其毒阈浓度。活性污泥处理系统有效运行的基本条件是：现在是19页\一共有108页\编辑于星期四现在是20页\一共有108页\编辑于星期四0.02～0.2mm

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。

正常的活性污泥在外观上呈絮绒颗粒状，又称之为“生物絮凝体”

略带土壤的气味，其颜色根据污水水质不同而不同. 活性污泥中的固体物质仅占1%以下，这1%的固体物质是由 有机与无机两部分所组成，其组成比例则因原污水性质不同而 异，如城市污水的活性污泥，其中有机成分占75%-85%，无机成 分则占15%-25%。

具有较大的表面积，每mL活性污泥的表面积大体上介于20～100cm2之间现在是21页\一共有108页\编辑于星期四微生物（主要是自身氧化的残留活性污泥是由下列四部分物质所组成：具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）

由原污水挟入的细菌）内源代谢、有机物质（含难 为细菌降解的惰 性有机物）物（Me）；（Mi）；由污水挟入的无机物质（Mii）

所谓“难降解有机物质”就是指某些惰性的难为细菌摄取、利用的有机物质，微生物菌体经过自身氧化的残留物，如细胞膜、细胞壁等，也属于难降解有机物质范畴内。现在是22页\一共有108页\编辑于星期四现在是23页\一共有108页\编辑于星期四污水中的有 机物

N、P溶解性悬浮状活性污泥微生物群体的食物链代谢产物的移动食物的移动

细菌

处理水原生动物

剩余污泥后生动物现在是24页\一共有108页\编辑于星期四在活性污泥上形成优势的常见细菌主要有：产碱杆菌属（Alcaligenes）、芽孢杆菌属（Bacillus）、黄杆菌属（Flavobacterium）、动胶杆菌属（Zoogloea）、假单胞菌属（Pseudomonas）和大肠埃希氏杆菌（EscherichiaColi）等。此外，还可能出现的细菌有：无色杆菌属（Achromobacter）、微球菌属（Microbaccus）、诺卡氏菌属（Nocardia）和八叠球菌属（Sarcina）等活性污泥微生物中的细菌以异养型的原核细菌为主。其数量占微生物总重的90-95%，甚至可达100%。活性污泥中的细菌现在是25页\一共有108页\编辑于星期四在成熟的正常活性污泥中的细菌数量大致介于107～108个/mL活性污泥之间。各种属的细菌在适宜的环境条件下，都具有较高的增殖速率，世代时间仅为20～30min。原污水中有机物的性质决定哪些种属的细菌在活性污泥中占优势。现在是26页\一共有108页\编辑于星期四现在是27页\一共有108页\编辑于星期四现在是28页\一共有108页\编辑于星期四活性污泥中的原生动物与后生动物

在活性污泥中存活的原生动物主要有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等三类。原生动物的主要摄食对象是细菌，因此，出现在活性污泥中的原生动物，在种属上和数量上是随处理水的水质和细菌的存活状态变化而改变的。原生动物还不断地摄食水中的游离细菌，起到了进一步净化水质的作用。活性污泥系统中较常见的后生动物有轮虫、线虫和瓢体虫等。原生动物和后生的出现，其数量和种类在一定程度上还能预示和指示出水水质，因此也常称其为“指示性微生物”现在是29页\一共有108页\编辑于星期四钟虫轮虫现在是30页\一共有108页\编辑于星期四分散微生物量残留食物量细菌

游泳型纤毛虫类

鞭毛虫肉足虫类

在系统启动的初期，活性污泥絮体尚未很好的形成，混合液中游离细菌居多，处理水水质欠佳，此时出现的原生动物，最初为肉足虫类（如变形虫）占优势，继之出现的则是游泳型的纤毛虫。

当活性污泥培育成熟，生物絮凝体结构良好，混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上，游离细菌为数很少，处理水水质良好，此时出现的原生动物则将以带柄固着（着生）型的纤毛虫为主，如钟虫、累枝虫等。

有柄固着型纤毛虫类

轮虫类

时间

轮虫在系统正常运行时期、有机物含量低、出水水质良好时才会出现活性污泥微生物增长与递变的模式

凝聚现在是31页\一共有108页\编辑于星期四现在是32页\一共有108页\编辑于星期四S(BOD)降解曲线a

XO时间量b对数增殖期c减衰增殖期

内源呼吸期微生物增殖曲线

d

氧利用速率曲线活性污泥微生物增殖曲线及其和有机底物降解、氧利用速率的关系（间歇培养、底物一次性投加）现在是33页\一共有108页\编辑于星期四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，处理水水质也不同。F/M比值是有机底物降解速率、氧利用速率、活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影响因素，也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。活性污泥的能量含量F/M营养物或有机物量（F）与微生物量（M）的比值（F/M）现在是34页\一共有108页\编辑于星期四活性污泥微生物增殖分为以下四个阶段（期）:适应期

亦称延迟期或调整期。本期是微生物培养的最初阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基环境的适应过程。对数增殖期又称增殖旺盛期。出现本期的环境条件是F/M比值很高，有机底物非常充分，营养物质不是微生物增殖的控制因素，微生物以最高速率摄取有机底物，也以最高速率增殖和合成新细胞。由上图可见，微生物（活性污泥）的增殖速率与时间呈直线关系，为一常数值，其值即为直线的斜率。据此，对数增殖期又称为“等速增殖期”。现在是35页\一共有108页\编辑于星期四减衰增殖期又称稳定期和平衡期。随着有机底物浓度不断下降，微生物的不断增殖，F/M比值继续下降，营养物质逐步成为微生物增殖的控制因素，此时微生物的增殖过渡到减衰增殖期。在此期间，微生物的增殖速率和有机底物的降解速率已大为降低，并与残存的有机底物浓度有关，呈一级反应。内源呼吸期又称衰亡期。污水中有机底物持续下降，达到近乎耗尽的程度，F/M比值随之降至很低的程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始大量地利用自身体内储存的物质或衰亡菌体，进行内源代谢以维持生命活动，微生物进入内源呼吸期。现在是36页\一共有108页\编辑于星期四

在活性污泥法转入正常运行后，由于曝气池内混合液的流态不同，所对应的污泥增殖曲线也不同。推流式曝气池完全混合式曝气池

污水与回流污泥的混合液从池的一端流入，在后继水流的推动下，沿池长方向流动，并从池的另一端流出池外。混合液在池内充分混合循环流动，污水与回流污泥进入曝气池后立即与池内原有混合液充分混合。现在是37页\一共有108页\编辑于星期四空气曝气池回流污泥

出水剩余污泥Qw二沉池进水现在是38页\一共有108页\编辑于星期四污泥增殖曲线的区别因此，推流式曝气池中活性污泥增殖状态在曲线上是某一个区段，即池首到池尾的F/M值和微生物量都是不断变化的。有机物与微生物之间的相对数量决定了其在曲线上的所处的位置。池中各处的状态几乎完全一致。它的工作情况在活性污泥增殖曲线上只是一个点，至于这个点在曲线上的具体位置则决定于每日进入曝气池的有机物和微生物之间的相对数量,即污泥负荷。推流式曝气池完全混合式曝气池现在是39页\一共有108页\编辑于星期四现在是40页\一共有108页\编辑于星期四活性污泥有着很大的比表面积，表面上富集着大量的微生物，在其外部覆盖着多糖类的粘质层。初期吸附去除

污水中呈悬浮和胶 体状态的有机物在较 短时间（5-10min） 内被活性污泥所凝聚 和吸附而得到去除。BOD去除率可达20%-70%，吸附速率与程度取决于：微生物的活性；有机物的组成

和物理形态。 被吸附在微生物细胞表面的有机物，再经过数小时的曝气后，才能够相继地被摄入微生物细胞内，因此，被“初期吸附去除”的有机物的数量是有一定限度的。现在是41页\一共有108页\编辑于星期四分水机透膜酶小分子子

大

水 解 酶

解小分子酶

小分子

物

水解有

酶

微生物的代谢

小分 子有机物

在透膜酶的作用下，小分子的有机物能够直接透过细胞壁 进入微生物体内

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 入细胞体内微生物将有机物摄入体内的过程现在是42页\一共有108页\编辑于星期四代分成谢H2O、CO2、+能量+O2H2O、NH3、CO2

被摄入细胞体内的有机物，在各种胞内酶，如脱氢酶、氧化酶等的催化作用下，微生物对其进行代谢反应.+O2谢合

解代有机物微生物

代谢产物

NH3、NO3-、P043-合成细胞物质C5H7NO2内源呼吸

残留物

微生物 （污泥） 增长微生物分解与合成代谢及其产物的模式内源呼吸产物+能量现在是43页\一共有108页\编辑于星期四

氧化分解过程反应式

氧化分解过程是微生物为了获得合成细胞和维持其生命活动等所需的能量，将吸附的有机物进行分解，这个过程可用下式表示：CXHYOZ+（X+0.25Y-0.5Z)O2XCO2+0.5YH2O+能量式中CxHyOz—近似地表示有机物的分子式现在是44页\一共有108页\编辑于星期四同化合成过程反应式同化合成过程是微生物利用氧化所获得的能量，将有机物合成新的细胞物质。这个过程可用下式表示：nCXHYOZ+nNH3+（X+0.25Y-0.5Z-5)O2+能量

（C5H7NO2）n+n（X-5）CO2+0.5n（Y-4）H2O式中C5H7NO2—表示微生物细胞组织的化学式现在是45页\一共有108页\编辑于星期四

内源呼吸过程反应式

内源呼吸过程是当废水中的有机物很少时，微生物就会氧化体内蓄积的有机物和自身细胞物质来获得维持生命活动所需的能量。这个过程可用下式表示：（C5H7NO2）n+5O2nNH3+5nCO2+2nH2O+能量式中C5H7NO2—表示微生物细胞组织的化学式现在是46页\一共有108页\编辑于星期四

美国污水生物处理专家麦金尼，对活性污泥微生物在曝气池内所进行的有机物氧化分解、细胞质合成以及内源代谢三项反应，提出了如图所示的数量关系。

～2/3合成代谢～1/3分解代谢可降解有机物+O2无机物+能量新细胞物质～80%

～20%

内源代谢无机物+能量

残留物质微生物三项代谢活动之间的数量关系（麦金尼）现在是47页\一共有108页\编辑于星期四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，这一过程是在二次沉淀池或沉淀区内进行的。 污水中有机物在活性污泥的代谢作用下无机化后，经过泥水分离，处理后的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分离的好坏，直接影响到处理水水质以至整个系统的正常运行。若泥水不经分离或分离效果不好，由于活性污泥本身是有机体，进入自然水体后将造成二次污染。另外对从沉淀池排出的活性污泥要进行妥善处理，否则会造成二次污染。现在是48页\一共有108页\编辑于星期四6环境因子对活性污泥微生物的影响水温有毒物质溶解氧营养 物质

pH值活性污泥现在是49页\一共有108页\编辑于星期四营养物质

碳源

碳是构成微生物细胞 的重要物质，参与活性污泥处理的微生物对碳源的需求量较大，一般通过转化污水中的有机物获得。

氮源

氮是组成微生物细胞内蛋白质和核酸的重要元素， 氮源可来自

N2、NH3、

NO3-等无机氮化物，也可来自蛋白质、氨基酸等有机含氮化合物。

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 物代谢和物质 转化过程中需 求量较多的无机元素之一。其他营养

微生物还需 要硫、钠、钾、 钙、镁、铁等 元素作为营养。 但需要量甚 微，一般污水 皆能满足需要。现在是50页\一共有108页\编辑于星期四现在是51页\一共有108页\编辑于星期四

溶解氧

对混合液中的游离细菌来说，溶解氧保持在0.3mg/L的浓度，即可满足要求。但是，活性污泥是微生物群体“聚居”的絮凝体，溶解氧必须扩散到活性污泥絮凝体的内部深处。

在进口区，有机物相对集中，浓度高，耗氧速率高，溶解氧浓度很难保持在2mg/L，会有所降低，但不宜低于1mg/L。

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（以曝气池出口处为准）。

在曝气池内溶解氧也不宜过高，溶解氧过高，过量耗能，在经济上是不适宜的现在是52页\一共有108页\编辑于星期四pH值对 微生物 的生命 活动的 影响pH值

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；影响代谢过程中酶的活性；改变生长环境中营养物质的可给性；pH值的变化能改变有害物质的毒性；

高浓度的氢离子可导致菌体表面蛋白质和核 酸水解而变性。 活性污泥微生物最适宜的pH值范围是6.5～8.5。但活性污泥微生物经驯化后，对酸碱度的适应范围可进一步扩大。当污水（特别是工业废水）的pH值过高或过低时，应考虑设调节池，使污水的pH值调节到适宜范围后再进入曝气池。现在是53页\一共有108页\编辑于星期四温度世代时间20602540302937174019453250不裂殖温度微生物形态和生理特性的改变，甚至可能使微生物死亡。大肠杆菌在不同温

度条件下的世代时间

温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一。微生物的最适温度是指在这一温度条件下，微生物的生理活动强劲、旺盛，表现在增殖方面则是裂殖速率快，世代时间短。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

可见，大肠杆菌的最适温度段是37～40℃现在是54页\一共有108页\编辑于星期四现在是55页\一共有108页\编辑于星期四有毒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；酚、醇、醛、染料等有机化合物。重金属离子（铅、镉、铬、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。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。酚的许多衍生物如对位、偏位、邻位甲酚、丙基酚、丁基酚都有很强强的杀菌功能。甲醛能够与蛋白质的氨基相结合，而使蛋白质变性。毒性机理现在是56页\一共有108页\编辑于星期四

有毒物质的毒害作用还与pH值、水温、溶解氧、有无其他有毒物质、微生物的数量以及是否经过驯化等因素有关。微生物对毒物的适应能力

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，这一浓度称为有毒物质极限允许浓度。 有毒物质在污水中的极限允许浓度，至今还没有一个权威性的统一标准，还需通过实验和总结运行数据不断完善。微生物通过培养和驯化，有可能承受浓度更高的有毒物质，甚至培养驯化出以有毒物质作为营养的微生物。现在是57页\一共有108页\编辑于星期四13.2

1

2

活性污泥的性能指标及其有关参数

活性污泥的性能指数混合液中活性污泥微生物量的指标活性污泥的沉降性能及其评定指标活性污泥的活性评定指标

活性污泥法的设计与运行参数现在是58页\一共有108页\编辑于星期四No.58No.581活性污泥的性能指数*混合液中活性污泥微生物量的指标

在混合液中保持一定浓度的活性污泥，是通过活性污泥在曝气池内的增长以及从二次沉淀池适量的回流和排放来实现。使用下列两项指标来表示及控制混合液中的活性污泥浓度。(1)混合液悬浮固体浓度（mixedliquorsuspendedsolids），简写 为MLSS。

(2)混合液挥发性悬浮固体浓度

（mixedliquorvolatilesuspendedsolids）

简写为MLVSS。现在是59页\一共有108页\编辑于星期四空气曝气池进水回流污泥

出水剩余污泥Qw二沉池现在是60页\一共有108页\编辑于星期四No.60No.60

(1)混合液悬浮固体浓度MLSS

又称混合液污泥浓度，它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量 即MLSS＝Ma＋Me＋Mi+Mii

单位为mg/L混合液，或g/L混合液，g/m3混合液，或kg/m3混合液

由于测定方法比较简便易行，此项指标应用较为普遍，但其中既包含Me、Mi二项非活性物质，也包括Mii无机物质，因此，这项指标不能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，但它仍是活性污泥法处理系统重要的设计和运行参数。现在是61页\一共有108页\编辑于星期四No.61No.61

(2)混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS

本项指标所表示的是混合液中活性污泥有机 性固体物质部分的浓度 即：MLVSS＝Ma＋Me＋Mi

在表示活性污泥活性部分数量上，本项指标在精度方面是进了一步，但只是相对于MLSS而言，本项指标中还包含Me、Mi等惰性有机物质。因此，也不能精确地表示活性污泥微生物量，仍然是活性污泥量的相对值。现在是62页\一共有108页\编辑于星期四No.62No.62活性污泥的组成示意图

MLVSS与MLSS的比值以ƒ表示，即：

MaDNA ATPMe+MiMii微生物MLVSS

MLSS在一般情况下，ƒ值比较固定，对生活污水和以生活污水为主体的城市污水，ƒ值为0.75左右ƒ=MLVSS/MLSS现在是63页\一共有108页\编辑于星期四No.63No.63*活性污泥的沉降性能及其评价指标

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。根据活性污泥在沉-浓缩方面所具有的特性，建立了以活性污泥静置沉淀30min为基础的两项指标。

（1）污泥沉降比 （SettlingVelocity） 简写为SV

（2）污泥容积指数（sludgevolumeindex） 简写为SVI现在是64页\一共有108页\编辑于星期四No.64No.64

（1）污泥沉降比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。现在是65页\一共有108页\编辑于星期四No.65No.65

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数。现在是66页\一共有108页\编辑于星期四=混合液（）1L30min静沉形成的活性污泥容积（mL）No.66No.66

（2）污泥容积指数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

SV（mL/L）MLSS（g/L）混合液（1L）中悬浮固体干重（g）=

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。现在是67页\一共有108页\编辑于星期四No.67No.67*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，也称OUR

OUR的数值与DO浓度、底物浓度、污泥龄及其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指示入流污水是否有太多的难降解物质，以及活性污泥是否中毒。活性污泥的OUR一般为8～20mgO2/(gMLVSS·h)。

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)现在是68页\一共有108页\编辑于星期四No.68No.68

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：2活性污泥法的设计与运行参数

（1）BOD污泥负荷率与BOD容

（2）污泥龄θc（或污泥停留时间SRT）（3）污泥回 流比R积负荷率 （4）曝气时间t（或水力停留时间HRT）现在是69页\一共有108页\编辑于星期四No.69No.69

（1）BOD污泥负荷率

在具体工程应用上，F/M比值一般是以BOD污泥负荷率（又称BOD-SS负荷率）（Ns）表示的。即：式中Q——污水流量，一般用m3/d；

S0——原污水中有机物的浓度，一般用mg/L或kgBOD/m3；

V——曝气池有效容积，一般用m3；

X——曝气池中活性污泥浓度，一般用mg/L或kgMLSS/m3。[kgBOD/（kgMLSS·d）]

FMQS0

VX=NS=现在是70页\一共有108页\编辑于星期四No.70No.70

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）。有时也以COD表示有机物的量，以MLVSS表示活性污泥的量。现在是71页\一共有108页\编辑于星期四No.71No.71

BOD污泥负荷率的技术经济意义

采用较高的BOD污泥负荷率，将加快有机物的降解速率与活性污泥增长速率，降低曝气池的容积，在经济上比较适宜，但处理水水质未必能够达到预定的要求。 采用较低的BOD污泥负荷率，有机物的降解速率和活性污泥的增长速率，都将降低，曝气池的容积加大，基建费用有所增高，但处理水的水质可提高。现在是72页\一共有108页\编辑于星期四No.72No.72

BOD容积负荷率

在活性污泥法处理系统的设计与运行中，还使用另一种负荷值——容积负荷率（Nv）表示。即：[kgBOD/（m3曝气池·d）]QS0

VNV=

BOD容积负荷率为单位曝气池容积（m3），在单位时间（d）内接受的有机物量。Ns值与Nv值之间的关系为:NV=NSX现在是73页\一共有108页\编辑于星期四No.73No.73

（2）污泥龄θc固体平均停留时间SRT

指在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要的时间（活性污泥增长一倍）。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。即：

式中θc——污泥龄（生物固体平均停留时 间d；△X——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，kg/d

X——反应器内活性污泥浓度，kg/m3VXΔXθc=现在是74页\一共有108页\编辑于星期四No.74No.74

每日排出系统外的活性污泥量

在活性污泥反应器内，不断有新的微生物细胞生成，又不断有一部分微生物老化，活性衰退。为了使反应器内保持具有高活性的活性污泥和恒定的生物量，每天都应从系统中排出相当于增长量的活性污泥量。△X=QWXr+（Q–QW）Xe式中Qw——作为剩余污泥排放的污泥量，一般用m3/d表示;

Xr——剩余污泥浓度，一般用kg/m3表示；

Xe——排放的处理水中悬浮固体浓度，一般用kg/m3表示。现在是75页\一共有108页\编辑于星期四Q-QW二沉池曝气池

进水Q，S0剩余污泥排放

Qw，Xr

回流污泥RQ，Se，XrQ+RQSe，X处理水

Se，Xe完全混合式活性污泥法处理系统

V，Se，XQ—污水流量；S0—原污水底物浓度；Se—处理水底物浓度；X—曝气池内活性污泥浓度；V—曝气池的容积；R—污泥回流比；Xr—回流污泥浓度；

Xe——处理水中的污泥浓度；现在是76页\一共有108页\编辑于星期四极低，可忽略不计，上式可将△X代入污泥龄的公式可得：

VXQWXr+(Q−QW)Xe＝θC

VXQWXW≈θC

在一般条件下，Xe值⋅r

简化为：Xr=106SVIXr值在一般情况下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：XW=106/SVI·r现在是77页\一共有108页\编辑于星期四No.77No.77

污泥龄的意义 污泥龄是活性污泥法处理系统设计和运行的重要参数，它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，当污泥龄＜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，不能在曝气池内进行硝化反应。现在是78页\一共有108页\编辑于星期四No.78No.78

（3）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。QRR=

Q

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：

XXr-XR=现在是79页\一共有108页\编辑于星期四No.80No.80

（4）曝气时间t（或

平均水力停留时间HRT）曝气时间（t）是指污水进入曝气池后，在曝气池中的平均停留时间，也称平均水力停留时间（HRT），常以小时（h）计。VQt=式中V——曝气池容积，m3；

Q——污水流量，m3/h。现在是80页\一共有108页\编辑于星期四No.81No.81系统的平均水力停留时间ts定义如下：

ts=Vs/Q

Vs：反应器容积＋沉淀池容积

Q：进水流量现在是81页\一共有108页\编辑于星期四13.3活性污泥反应动力学及其应用1、概述2、莫诺特公式及其推广应用3、劳伦斯-麦卡蒂模型4、IWA（国际水协会）的活性污泥动力学模型现在是82页\一共有108页\编辑于星期四No.841概述活性污泥反应动力学通过数学式定量或半定量地揭示活性污泥系统内有机物降解、污泥增长等与设计运行参数、环境因素之间的关系，对工程设计与优化运行管理有着一定的指导意义。

有关的动力学模型都是以完全混合式曝气池为基础建立的，经过修正后再应用到推流式曝气池系统。在建立活性污泥反应动力学模型时，作了以下假定：⑴活性污泥系统运行处于稳定状态；⑵活性污泥在二沉池内不进行代谢活动且泥水分离良好；⑶系统中不含有毒物质和抑制物质；⑷进入曝气池的原污水中不含活性污泥。现在是83页\一共有108页\编辑于星期四No.85对活性污泥反应动力学进行研讨的目的

明确各项因素对反应速率的影响，使人们能够创造更适宜于活性污泥系统内生化反应进行的环境条件，使反应能够在比较理想的速率下进行，使活性污泥法处理系统的设计和运行更合理化和科学化。

对反应机理进行研究，探讨活性污泥对有机物的代谢、降解过程，揭示这一反应过程的本质，使人们能够更自觉地对反应速率加以控制和调节。现在是84页\一共有108页\编辑于星期四No.86

从活性污泥法处理系统的工程实践要求考虑，对活性污泥反应动力学的研讨重点在于“确定生化反应速率与各项主要环境因素之间的关系”，研讨的主要内容是：（1）（2）有机物的降解速率与有机物浓度、活性污泥微生物量等因素之间的关系；活性污泥微生物的增殖速率（亦即活性污泥的增长速率）与有机物浓度、微生物量等因素之间的关系。现在是85页\一共有108页\编辑于星期四No.962莫诺特公式及其推广应用2.1莫诺特（Monod）公式

μ

莫诺特于1942年和1950年曾两次用纯种的微生物在单一底物的培养基上进行微生物增殖速率与底物浓度之间关系的试验。得出了如右图所示的形式。这个结果和米凯利斯-门坦于1913年提出的酶促反应速率与底物浓度之间的关系是相同的。S0μ=

μmaxSKS+Sμmax

μmax

2KS现在是86页\一共有108页\编辑于星期四+=μ

μmaxSKSS式中1

μ

——微生物比增长速率，即单位生物量的增殖速率，kgMLVSS/(kgMLVSS·h)；μmax——在饱和底物浓度中，微生物的最大比增长速率，

kgMLVSS/(kgMLVSS·h)；

KS——饱和常数（半反应速率常数），数值上等于μ=μmax/2时 的底物浓度（mg/l）；

S——反应器中（限制微生物生长的）底物浓度，可用BOD表示，一般用mg/l表示

No.97

莫诺特提出了与经典的米—门方程式相类似的莫诺特公式来描述底物浓度与微生物比增殖速率之间的关系，即：（13-19）开关函数现在是87页\一共有108页\编辑于星期四KS

+S

vmaxSv=

可以假设，微生物的比增殖速率（µ）与底物的比降解速率（v）呈比例关系，即：µ∝vµ=Y·v或

因此，与微生物比增殖速率µ相对应的底物比降解速率ν也可以用莫诺特公式描述，即：（13-20）——底物的比降解速率，常用h-l或d-1表示；——底物的最大比降解速率，常用h-l或d-1表示；

vvmax现在是88页\一共有108页\编辑于星期四No.99

对于完全混合式曝气池，底物的比降解速率，按物理意义考虑，下式成立：v=d（S0-S）

X·dt=

dsX·dt（13-21）dsdtt—底物降解速率，mg/(L·h)

—降解时间，h。因为对废水处理来说，有机物降解是其最基本的目的， 所以本式意义重大根据式（13-20）（13-21）得：

dSdtvmax

XSKS+S=（13-22）现在是89页\一共有108页\编辑于星期四

2.2莫诺特公式的推论

莫诺特公式描述的是微生物比增殖速率或底物比降解速率与底物浓度之间的函数关系。在两种极端条件下，能够得出如下推论。一、在高底物浓度条件下，S>>Ks，式（13-20）与式（13-22）中分母中的Ks值与S值相比，可以忽略不计，于是式（13-20）可简化为：v=vmax（13-23）

dsdt=vmaxX=K1X式中vmax为常数值，以K1表示。

No.100而式（13-22）则简化为：（13-24）现在是90页\一共有108页\编辑于星期四νS+级在高底物浓度的条件下，底物以最大的速率进行降解，而与底物浓度无关，呈零级反应关系。即右图上所表示的底物浓度 大于S’时的情况。底物浓度进一步提高，比降解速率也不会提高，因为在这一条件下，微生物处于对数增殖期，其酶系统的活性位置都被底物所饱和。式（13-24）说明，在高底物浓度的条件下，底物降解速率与 活性污泥浓度（生物量）有关，并呈一级反应关系。

No.101S`0maxν=

ννmax

ν

2

ν=νmax

零

maxKSS反 应SS``KS现在是91页\一共有108页\编辑于星期四或L/（mg·h）表示。v=vmax

SKS=K2S一般用m3/（kg·d）

从式（13-25），底物降解（13-25）速率与底物浓度呈一级反应，

底物浓度已成为底物降解的限制因素。因为在这种条件下，混合液中底物浓度已经不高，微生物增殖处于减衰增殖期或内源呼吸期，微生物酶系统多未被饱和，

二在低底物浓度的条件下，S<<Ks。在公式（13-20）和（13-22）分母中，与Ks值相比较，S值可忽略不计，这样，式（13-20）和（13-22）可分别简化为：dSdt=K2SX（13-26）vmax

KsK2=现在是92页\一共有108页\编辑于星期四在图中即为横坐标S=0到S=S＂这样的一个区段。这个区段的曲线表现为通过原点的直线，其斜率即为K2。

No.103S`νmaxνmaxmaxνS

KS+Sν

2

0零级反应ν=νmaxS

ν=S``KS=S现在是93页\一共有108页\编辑于星期四三、中等强度的底物（基质）浓度下dS dt

XSKs+S=vmax

SKs+Sv=vmax•用以上二公式进行计算•常数Vmax和Ks的确定•可通过小型试验确定

No.104现在是94页\一共有108页\编辑于星期四Q-QWNo.105二沉池曝气池

进水Q，S0剩余污泥排放

Qw，Xr

回流污泥RQ，Se，XrQ+RQSe，X处理水

Se，Xe完全混合式活性污泥法处理系统

V，Se，XQ——污水流量；S0——原污水底物浓度；Se——处理水底物浓度；X——曝气池内活性污泥浓度；V——曝气池的容积；R——污泥回流比；Xr——回流污泥浓度；Qw——排泥量；

Xe——处理水中的污泥浓度小型试验的流程图现在是95页\一共有108页\编辑于星期四No.1062.3莫诺特公式在完全混合曝气池中的应用

完全混合曝气池内的活性污泥一般处在减衰增殖期。此外，池内混合液中的有机物浓度是均一的，并与出水的浓度（Se）相同，其值较低，有Se<S＂。因此，采用式（13-26）是适宜的。现在是96页\一共有108页\编辑于星期四Q-QWNo.107二沉池曝气池

进水Q，S0剩余污泥排放

Qw，Xr

回流污泥RQ，Se，XrQ+RQSe，X处理水

Se，Xe完全混合式活性污泥法处理系统

V，Se，XQ——污水流量；S0——原污水底物浓度；Se——处理水底物浓度；X——曝气池内活性污泥浓度；V——曝气池的容积；R——污泥回流比；Xr——回流污泥浓度；Qw——排泥量；

Xe——处理水中的污泥浓度现在是97页\一共有108页\编辑于星期四ds=dt在稳定条件下，对系统中的有机物进行物料平衡，得：经整理后，得：式中RQ——回流污泥量，常用m3/d，其他符号表示意义同前。

No.108QS0+RQSe(Q+RQ)SedtV（20）Se)Q(S0

V（13-28）

ds=现在是98页\一共有108页\编辑于星期四ds=XVSNo.109(S0Se)

在运行稳定的条件下，完全混合曝气池内各质点的有机物降解速率是一个常数，其值如式（13-26）所示。将式（13-26）

代入式（13-28），得：Se)=XtQ(S0

XV=K2Se（13-29）

根据完全混合曝气池的特征，式（13-22）可改写，即以Se代入式中之S，得：

maxdtKS+See（13-30）现在是99页\一共有108页\编辑于星期四(S0Se)Se)=XtQ(S