《水污染控制工程》全套教学课件

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课程开始之前的问题《水污染控制工程》主要学什么？污水生物处理原理与工艺污水的物理化学处理原理与工艺什么是污水?污水从哪里来？到哪里去？为什么要人工处理污水？污水不能自然净化吗？如何区分净水和污水？COD、BOD等水质指标的含义是什么？污水处理的基本方法是什么？第一章绪论第一节水资源及水循环第二节水质指标与水质标准第三节水污染第四节水污染控制第一节水资源与水循环一、水资源◆地球上约有97.3%的是海水，难直接使用。◆人类可利用淡水水量占总水量的3%。而3/4以冰川、冰帽的形式，很难使用。◆与人类关系最密切、又较易开发利用的淡水仅占地球上总水量的0.3%。这部分淡水在时空上的分布有很不均衡。

第一章绪论

我国人均占有水量2400m3/人，相当世界人均占有量的1/4。全国600多个城市缺水量600亿m3。我国的水资源存在严重的时空分布不均衡性。◆淮河以北的水资源量仅为全国水资源总量的19%，而其耕地面积却是全国耕地面积的64%。◆西北地区占据国土面积47%，只有7%的水资源量，且集中在夏季。第一章绪论二、水循环

(1)自然循环

(2)社会循环

第一章绪论(1)自然循环在太阳能及其他自然力的作用下，通过降水、径流、渗流和蒸发等方式，构成水的自然循环。

BACK(2)社会循环人类为了生活和生产，不断取用天然水体中的水，经过使用，一部分天然水被消耗，但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放，重新进入天然水体。

与水的自然循环不同，在水的社会循环中，水的性质在不断地发生变化。自然循环平衡破坏取水排放水污染控制工程平衡破坏给水处理社会循环(3)水的社会循环与自然循环的关系第二节污水性质与水质标准

1、污水性质（水质）的定义：水质，即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。

2、水中杂质的分类→

第一章绪论2、水中杂质的分类(水污染物)

按杂质在水中的存在状态可分为：①悬浮物质（颗粒尺寸>10-3mm）②溶解物质（颗粒尺寸<10-6mm）③胶体物质（10-6mm<颗粒尺寸<10-3mm）什么是污水？

3、水质指标

污水和受纳水体的物理学、化学、生物学等方面的特征是通过水质指标来表示的。

水质指标是控制和掌握污水处理设备的处理效果和运行状态的重要依据。第一类物理性水质指标第二类化学性水质指标第三类生物性水质指标

第一章绪论

第一类，物理性水质指标

①感官物理性状指标

温度、色度、嗅和味、浊度等。

②其它物理性状指标总固体（TS）、悬浮固体（SS）、溶解固体（DS）、可沉固体、电导率（电阻率）等。第一章绪论

第二类、化学性水质指标

①一般的化学性指标。

②有毒的化学性指标。

③有关氧平衡的指标。

→

第一章绪论

①一般的化学性指标

pH、碱度、硬度、各种阴离子、各种阳离子、总含盐量、一般有机物质等。

②有毒的化学性指标如重金属、氰化物、多环芳烃、农药等。

③有关氧平衡的指标如溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOD）、总有机炭（TOC）等。

第三类，生物学水质指标

包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。

第一章绪论4、常用水质指标简介

pH值、悬浮固体（SS）、COD和BOD(1)pH值

pH值的测定和控制，对维护污水处理设施的正常运行，防止污水处理及输送设备的腐蚀，保护水生生物的生长和水体自净功能都有着重要的实际意义。

污水排放标准pH值6-9

天然水体pH值6.5-8.5

第一章绪论(2)悬浮固体（SS）水中固体物质分类：总固体（TS）——水中所有残渣的总和

第一章绪论溶解性固体（DS）——盐类含量悬浮固体（SS）——不溶解固态物质的量

挥发性固体（VS）——灼烧挥发掉的量固定性固体（FS）——灼烧残渣(2)悬浮固体（SS）指不能通过过滤器（滤纸或滤膜）的固体物质，可利用重力或其他物理作用与水分离。

第一章绪论①漂浮物质②可沉物质：

以有机物为主的——污泥；以无机物为主的——泥渣。③悬浮物质

悬浮物检测方法：

过滤法，烘干称重，单位mg/L。(3)COD和BOD

第一章绪论

生化需氧量（BOD）

表示在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离态氧的数量，常用单位为mg/L。但生化需氧量不能反应微生物不能降解的有机物的量。

化学需氧量（COD）

指在一定条件下，水中各种有机物与化学强氧化剂作用时所消耗的氧化剂的量，以氧量mg/L表示。

总有机炭（TOC）

水样中所有有机污染物含炭量总需氧量（TOD）

有机物（C、H、N、S）被全部氧化时需氧量（燃烧化学反应）

5、水质标准

(1)地表水环境质量标准

(2)地下水质量标准

(3)污水综合排放标准

(4)其它水质标准

→第一章绪论(1)地表水环境质量标准

保护地面水体免受污染。适用于江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水域。

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）(2)地下水质量标准

《地下水质量标准》（GB/T14848-93）(3)污水综合排放标准地表水环境质量标准规了定地表水体中各类有害物质的允许标准值。还必须控制地面水体的污染源，对各类污染物允许的排放浓度作出规定。

《污水综合排放标准》（GB8978─1996）(4)其它水质标准

用水水质标准：如工业用水水质标准、渔业水域水质标准、游泳用水水质标准、农田灌溉水质标准等。

行业排放标准：如石油炼制工业、制革工业、医院污水、造纸工业、钢铁工业、纺织染整工业、肉类加工工业、合成氨工业等等。

第三节水污染

（一）水污染的定义

第一章绪论

指排入水体的污染物质超过了水体的自净能力使水的组成及性质发生变化，从而使动植物的生存条件恶化，鱼类生长受到损害、人类的生活和健康受到不良影响，水环境的生态平衡遭到破坏。——形成水污染

（二）水污染的原因

(1)自然活动

如矿石溶解、火山爆发灰飞、干旱地区风蚀灰尘落入水体等，是目前尚无法控制的污染。

(2)人类活动工业生产——工业废水人类生活——生活污水第一章绪论（三）水污染源

1、水污染源定义指向水体中排放污染物质而导致水体的某些物理、化学和生物学特性发生变化，并使水质恶化的场所、设备和装置等。

第一章绪论2、水污染源的分类（1）按造成水体污染的原因分（2）按受纳水体分（3）按污染源释放的有害物质的种类分（4）按污染源的分布特征分第一章绪论（1）按造成水体污染的原因分天然污染源人为污染源。

（2）按受纳水体分地面水污染源地下水污染源海洋污染源。（3）按污染源释放的有害物质的种类分物理性污染源化学性污染源生物性污染源。（4）按污染源的分布特征分点污染源非点污染源（面污染源）（四）水污染的性质及危害

1、化学性污染

2、物理性污染

3、生物性污染→第一章绪论（1）化学性污染

①酸碱污染②重金属污染③需氧性有机物污染④营养物质污染⑤有机毒物污染（2）物理性污染①悬浮物污染②热污染③放射性污染（3）生物性污染

主要指致病菌及病毒的污染。如：生活污水，医院污水。第四节水污染控制

解决水资源短缺和水污染的一个主要途径在于水处理。水质型缺水——并不是没有水，而是缺乏干净水源。如果能通过人工和自然的处理，使水满足使用和环境的各种要求，并循环使用，则缺水问题将得到缓解。第一章绪论水处理的主要任务：改善水质。

采用各种方法将废水中的污染物分离出来，或将其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。

第一章绪论（一）水污染控制的目标①确保地面水和地下饮用水源地的水质。②恢复各类水体的使用功能。③清洁地面水体的水质，恢复其美好的观瞻，增加人类居住区的悦人景色。第一章绪论（二）水污染防治的主要任务

(1)水污染源控制，减少污染的产生。

(2)对各类废水进行妥善的收集和恰当的处理。

(3)对受污染自然水体进行人工修复。第一章绪论（三）水污染控制工程的基本内容

①水体污染和自净规律

②污水生物处理★③污水的物理化学处理★

第一章绪论第二章污水处理的发展史排水系统的发展BC800，古罗马人开始建造排水系统BC100，罗马城已经有完善的排水系统450-1750，“卫生方面的黑暗世纪”1800起，城市排水系统开始建设1900，粪便水、灰水和雨水开始分类回收，水被分为下水、中水、上水

直到此时，污水仅仅是收集，并未得到处理19世纪末，微生物首次被应用于污水处理1893英国索尔福德建设了全球第一套生物滤池1901美国威斯康州的麦迪逊建设了美国的第一套生物滤池1913年，活性污泥法诞生，从此盛行百年不衰污水处理的发展生物工艺的开始成型污水在受纳水体中的自然降解得到研究，Phelps建立氧垂曲线和S-P模型（1944）开始考虑氨氮污染问题，硝化工艺出现20世纪中期，富营养化问题出现，湖泊出现蓝藻，海洋出现赤潮，开始研究提升污水处理工艺的脱氮除磷能力1944，Monod和微生物生长动力学，开始污水处理开始进入定量化研究的阶段1959年，出现氧化沟工艺污水处理的发展污水处理的脱氮除磷20世纪中期，富营养化问题出现，湖泊出现蓝藻，海洋出现赤潮，开始研究提升污水处理工艺的脱氮除磷能力1964，McCarty提出“硝化-反硝化”体系，奠定了脱氮工艺的基础（Stanford）污水处理的发展1964瑞士Wurhmann提出在反硝化工艺中投加甲醇，提高脱氮效率（EAWAG）1972年，南非研发Bardenpho工艺，实现了高效脱氮，而且无需外加碳源（UCT）1965，生物除磷现象（EBPR）被发现，出现第一个生物除磷工艺PhoStrip污水处理的发展厌氧工艺开始发展1980，荷兰Lettinga发明UASB，成功地实现了厌氧污水处理，同时生产甲烷，可用于高浓度工业废水处理(Wageningen)198x，瑞典Odegaard发明MBBR工艺荷兰vanLoosdrecht发明Sharon工艺，实现短程硝化反硝化（TUDelft)荷兰vanLoosdrecht将厌氧氨氧化现象应用污水处理，发明Anammox工艺，大幅提高脱氮效率膜分离技术应用于污水处理，MBR工艺快速流行污水处理的发展第3章污水特性WASTEWATERCHARACTERISTICS3.1污水来源与成分污水的来源与类型家庭污水的组成3.3人口当量与人均负荷3.3人口当量与人均负荷

人口当量（PopulationEquivalent）人均负荷（Loading）1PE=0.2m3/d1PE=60gBOD/d3.2BOD和COD生活污水的主要污染物是有机物，传统上用BOD和COD来表征COD一般指CODCrBOD一般指BOD5理论上COD可以通过氧化还原反应方程式来推算BOD与COD的关系3.4重要成分典型污水的主要成分如右表污水成分是污水处理工艺选择与设计的关键参数3.5污水各组分的比例生活污水各组分之间的比例相对稳定工业污水的组分比例差异极大3.6特殊组分重金属酸碱有毒物质3.6特殊组分微生物污水本身含有大量微生物，主要来自排泄物污水处理过程中会产生高浓度的微生物，主要来自活性污泥病毒和细菌可以随着污水输送过程中传播3.7特殊污水

化粪池污泥垃圾渗滤液污泥浓缩与消化上清液

（来自污水厂内部）3.8污水流量与水质日变化污水流量和水质的平均值大致稳定但日间波动显著，最高值与最低值可相差数倍香港昂船洲污水处理厂每小时进水流量

第4章微生物的新陈代谢4.1污水生物处理的基本原理微生物通过自身新陈代谢过程将污水中的各种污染物转化为无害物质或者生物体微生物学基础

微生物的分类细胞的结构和组成原核微生物的细胞膜包裹着细胞质，限制了溶解性物质的通过，从而在细胞内外形成物质浓度梯度（譬如pH梯度）细菌体内的大分子包括蛋白质核酸（DNA和RNA）多聚糖和脂类聚羟基烷酸脂PHAs糖原聚磷酸盐微生物的新陈代谢

新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。

分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量。合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。新陈代谢合成代谢(同化作用)分解代谢(异化作用)复杂物质分解为简单物质简单物质合成为复杂物质吸收能量释放能量能量代谢物质代谢Catabolism/dissimilationmetabolismanabolism/assimilation微生物新陈代谢所需的两个能量来源：糖酵解和三羧酸循环能量循环：三磷酸腺苷ATP(adenosinetriphosphate)AMP+~P→ADP+~P→ATPADP磷酸化生成ATP；ATP水解产生能量。低能化合物高能化合物ATP能量生理需要细胞合成热能释放ADP磷酸化光合磷酸化底物水平磷酸化电子传递磷酸化氧化磷酸化ADP磷酸根+TCA循环（有电子受体时）葡萄糖首先被降解为丙酮酸和乙酰辅酶A然后进入TCA循环；化学能被转化为ATP，同时NAD+接受电子转化为NADH；在有氧条件下（或有硝态氮），NADH传输电子给电子受体（即O2或NOx)，同时质子H+传输到胞外细胞内外的pH差推动物质跨膜传输，糖酵解发酵过程中，葡萄糖不能转化为丙酮酸和乙酰辅酶A，但可以被糖酵解过程中产生的NADH降解为乙酸盐和丙酸盐

污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物（或基质）。

可生物降解有机物量：可通过生物的降解转化的有机物量。可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质。区别底物降解废水的可生化性

根据BOD5与CODcr的比值大小判断：B/C>0.45B/C>0.30B/C<0.25B/C<0.2生化性好可生化较难生化不易生化

根据测定相对耗氧速率判断：耗氧速率就是单位生物量在单位时间内的耗氧量。

以有废水污染物（底物）浓度为横坐标，以相对耗氧速率为纵坐标，通过实验获得相对耗氧曲线。底物浓度相对耗氧速率BACD不同底物对微生物生长过程的影响趋势内源代谢相对耗氧速率微生物的呼吸

一切生物时刻都在进行着呼吸，没有呼吸就没有生命。呼吸作用的生物现象：通过呼吸作用，复杂有机物逐步转化为简单物质。呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质。呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其他生命活动，多余的能量以热量形式释放。

呼吸作用的本质是生物的氧化和还原的统一微生物的呼吸类型微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能好氧呼吸缺氧/厌氧呼吸根据氧化的底物、氧化产物的不同

按反应过程中的最终电子受体的不同

自养型微生物

无氧呼吸异养型微生物发酵根据电子受体的不同分为在氧化还原反应中失去电子的物质称为电子供体,接收电子的物体称为电子受体。但在生物氧化中,常伴随着氢的转移,因此常用供氢体或受氢体来分别表示电子供体和电子受体Chemo化学的；troph营养物；organo有机；litho无机；photo光；auto自养；hetero异养氧化还原的价态变化好氧呼吸是营养物质进入好氧微生物细胞后，通过一系列氧化还原反应获得能量的过程。有分子氧参与的生物氧化，反应的最终电子受体是分子氧。底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递氢体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。NAD(P)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这个过程中，同时放出能量。依好氧微生物的类型不同，被其氧化的底物不同，氧化产物也不同。好氧呼吸有异养型微生物呼吸和自养型微生物呼吸两种。

好氧呼吸异养型微生物

异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示：异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物。化能异氧微生物：氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。光能异氧微生物：以光为能源，以有机物为电子供体还原CO2，合成有机物的一类厌氧微生物。有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等属于这种类型的呼吸。2.自养型微生物

自养型微生物以无机物为底物（电子供体），其终点产物也是无机物，同时放出能量。大型合流污水沟道和污水沟道存在该式所示的生化反应生物脱氮工艺中的生物硝化过程

光能自养微生物：需要阳光或灯光作能源，依靠体内的光合作用色素合成有机物。CO2+H2O[CH2O]＋O2

化能自养微生物：化能自养微生物不具备色素，不能进行光合作用，合成有机物所需的能量来自氧化NH3、H2S等无机物。光叶绿素厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。厌氧呼吸的电子受体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能量较少。如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷，是含有相当能量的可燃气体。厌氧呼吸按反应过程中的最终电子受体的不同，可分为发酵和无氧呼吸。

厌氧呼吸1.发酵指电子供体和电子受体都参与有机化合物的生物氧化作用，最终电子受体无需外加，就是电子供体的分解产物（有机物）。这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。发酵过程一般都伴随着产氢和产酸。例如，葡萄糖的发酵过程：总反应式：2.无氧呼吸是指以无机氧化物，如NO3-，NO2-，SO42-，S2O32-，CO2等代替分子氧，作为最终电子受体的生物氧化作用。在反硝化作用中，电子受体为NO3-，可用下式所示：总反应式：在无氧呼吸过程中，电子供体和电子受体之间也需要细胞色素等中间电子传递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，能量得以分级释放，故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动。但由于有些能量随着电子转移至最终电子受体中，故释放的能量不如好氧呼吸的多。

好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平不同，如下表所示。呼吸方式电子受体化学反应式好氧呼吸能量利用率42％分子氧C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kJ无氧呼吸无机物C6H12C6+4NO3-

→

6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6kJ发酵能量利用率26％有机物C6H12C6→2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ问题：在废水的生物处理中如何利用微生物的呼吸类型好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。废水好氧生物处理的最终过程可用下图表示。废水的好氧生物处理

图示表明，有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有2/3被转化，合成为新的原生质（细胞质），即进行微生物自身生长繁殖。好氧生物处理的反应速度较快，生物量相同的情况下所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以，目前对中、低浓度的有机废水，或者说BOD5浓度小于500mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。在废水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。废水的好氧生物处理的特点

废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。

在这个过程中，有机物的转化分为两步进行：第一步产酸（挥发性有机酸）第二步产气（CH4、CO2、NH3、H2S）在两步过程中，只有少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。废水的厌氧生物处理废水厌氧生物处理的特点

由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少、可回收能量（CH4）等优点。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大，出水水质差等。为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/L）可采用厌氧产甲烷生物处理法。对于含高SO4的污水，即使COD较低，也可采用厌氧硫酸盐还原工艺4.2

微生物的生长规律

微生物的生长规律一般是以生长曲线来反映。按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期停滞期（调整期）对数期（生长旺盛期）静止期（平衡期）衰老期（衰亡期）

如果活性污泥被接种到与原来生长条件不同的废水中（营养类型发生变化，污泥培养驯化阶段），或污水处理厂因故中断运行后再运行，则可能出现停滞期。这种情况下，污泥需经过若干时间的停滞后才能适应新的废水，或从衰老状态恢复到正常状态。停滞期是否存在或停滞期的长短，与接种活性污泥的数量、废水性质、生长条件等因素有关。当废水中有机物浓度高，且培养条件适宜，则活性污泥可能处在对数生长期。处于对数生长期的污泥絮凝性较差，呈分散状态，镜检能看到较多的游离细菌，混合液沉淀后其上层液混浊，含有机物浓度较高，活性强沉淀不易，用滤纸过滤时，滤速很慢。当污水中有机物浓度较低，污泥浓度较高时，污泥则有可能处于静止期，处于静止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上层液清澈，以滤纸过滤时滤速快。处理效果好的活性污泥法构筑物中，污泥处于静止期。

当污水中有机物浓度较低，营养物明显不足时，则可能出现衰老期。处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花，以滤纸过滤时，滤速快。

注意合成产率系数和观测产率系数。停滞期对数期静止期衰老期微生物生长、衰亡过程的数学描述微生物的生长过程（合成代谢，外源呼吸）微生物的衰亡过程（分解代谢，内源呼吸）

因此：1、生长受条件限制，速率可变2、衰亡过程不受限，单位呼吸速率固定

在污水生物处理过程中，如果条件适宜，活性污泥的增长过程与纯种单细胞微生物的增殖过程大体相仿。但由于活性污泥是多种微生物的混合群体,其生长受废水性质、浓度、水温、pH、溶解氧等多种环境因素的影响，因此，在处理构筑物中通常仅出现生长曲线中的某一两个阶段。处于不同阶段时的污泥，其特性又很大的区别。

在废水生物处理中，微生物是一个混合群体，它们也有一定的生长规律。有机物多时,以有机物为食料的细菌占优势,数量最多；当细菌很多时，出现以细菌为食料的原生动物;而后出现以细菌及原生动物为食料的后生动物，如右图所示。

微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。

微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度pH

溶解氧

有毒物质微生物的组成微生物组成水80％干物质20％无机质10％有机物90％C53.1%,O28.3%,N12.4%,H6.2%P50%,S15%,Na11%,Ca9%,Mg8%,K6%,Fe1%等细胞分子式：C5H7O2N(有机部分)细胞分子式：C60H87O23N12P(考虑磷)一般估算好氧微生物营养比例：BOD∶N∶P＝100∶5∶1厌氧微生物营养比例：BOD∶N∶P＝400∶5∶1(1)水：组成部分，代谢过程的溶剂。细菌约80%的成分为水分。

(2)碳源：碳素含量占细胞干物质的50％左右，碳源主要构成微生物细胞的含碳物质和供给微生物生长、繁殖和运动所需要的能量，一般污水中含有足够碳源。

(3)氮源：提供微生物合成细胞蛋白质的物质。

(4)无机元素：主要有磷、硫、钾、钙、镁等及微量元素。作用：构成细胞成分，酶的组成成分,维持酶的活性，调节渗透压，提供自养型微生物的能源。磷：核酸、磷脂、ATP转化。硫：蛋白质组成部分，好氧硫细菌能源。钾：激活酶。钙：稳定细胞壁，激活酶。镁：激活酶，叶绿素的重要组成部分

(5)生长因素：氨基酸、蛋白质、维生素等。微生物的营养各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃～80℃

。此温度范围，可分为最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃）、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。

微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度pH

溶解氧

有毒物质不同的微生物有不同的pH适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在4～10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。废水生物处理过程中应保持最适pH范围。当废水的pH变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH范围。

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素微生物的营养

温度pH

溶解氧

有毒物质

微生物的生长环境

影响微生物生长的环境因素溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。好氧微生物处理的溶解氧一般以2～4mg/L为宜。微生物的营养

温度pH

溶解氧

有毒物质

微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，这类物质我们称之为有毒物质。其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要具体分析。微生物的营养

温度pH值

溶解氧

有毒物质

生物化学反应是一种以生物酶为催化剂的化学反应。 污水生物处理中，人们总是创造合适的环境条件去得到希望的反应速度。 生化反应动力学目前的研究内容：

(1)底物降解速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系；

(2)微生物增长速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系；

(3)反应机理研究，从反应物过渡到产物所经历的途径。

4.3生化反应动力学

在生化反应中，反应速度是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。在废水生物处理中，是以单位时间里底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度。

图中的生化反应可以用下式表示：

即该式反映了底物减少速率和细胞增长速率之间的关系，是废水生物处理中研究生化反应过程的一个重要规律。

反应速度

及式中：反应系数又称产率系数，mg（生物量）/mg（降解的底物）。实验表明反应速度与一种反应物A的浓度ρA成正比时，称这种反应对这种反应物是一级反应。实验表明反应速度与二种反应物A、B的浓度ρA、ρB成正比时，或与一种反应物A的浓度ρA的平方ρA2成正比时，称这种反应为二级反应。实验表明反应速度与ρA·ρB2成正比时，称这种反应为三级反应；也可称这种反应是A的一级反应或B的二级反应。在生化反应过程中，底物的降解速度和反应器中的底物浓度有关。

一般地：aA+bB→gG+hH如果测得反应速度：v＝dcA/dt=kcAa

·

cBba+b=n,n为反应级数。

反应级数

设生化反应方程式为：现底物浓度Ss以[S]表示，则生化反应速度：

式中：k——反应速度常数，随温度而异；

n——反应级数。

上式亦可改写为：该式可用图表示，图中直线的斜率即为反应级数n。或lgvlg[S]

反应速度不受反应物浓度的影响时，称这种反应为零级反应。在温度不变的情况下，零级反应的反应速度是常数。

对反应物A而言，零级反应：式中：v——反应速度；

t——反应时间；

k——反应速度常数,

受温度影响。

在反应过程中，反应物A的量增加时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。

反应速度与反应物浓度的一次方成正比关系，称这种反应为一级反应。对反应物A而言，一级反应：

式中：v

——反应速度；

t——反应时间；

k——反应速度常数,

受温度影响。

在反应过程中，反应物A的量增加时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。

反应速度与反应物浓度的二次方成正比，称这种反应为二级反应。

对反应物A而言，二级反应：式中：v——反应速度；

t——反应时间；

k——反应速度常数,

受温度影响。在反应过程中，反应物A的量增加时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。一切生化反应都是在酶的催化下进行的。这种反应亦可以说是一种酶促反应或酶反应。酶促反应速度受酶浓度、底物浓度、pH、温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。在有足够底物又不受其他因素影响时，则酶促反应速度与酶浓度成正比。当底物浓度在较低范围内，而其他因素恒定时，这个反应速度与底物浓度成正比，是一级反应。当底物浓度增加到一定限度时，所有的酶全部与底物结合后，酶反应速度达到最大值，此时再增加底物的浓度对速度就无影响，是零级反应，但各自达到饱和时所需的底物浓度并不相同，甚至差异有时很大。浓度对酶反应速度的影响vmaxn=00<n<1n=1KS底物浓度[S]1/2vmax酶反应速度v

中间产物假说：酶促反应分两步进行，即酶与底物先络合成一个络合物（中间产物），这个络合物再进一步分解成产物和游离态酶，以下式表示：式中，S代表产物，E代表酶，ES代表酶－产物中间产物（络合物），P代表产物。从上式可以看出，当底物S浓度较低时，只有一部分酶E和底物S形成酶-底物中间产物ES。此时，若增加底物浓度，则将有更多的中间产物形成，因而反应速度亦随之增加。当底物浓度很大时，反应体系中的酶分子已基本全部和底物结合成ES络合物。此时，底物浓度虽再增加，但无剩余的酶与之结合，故无更多的ES络合物生成，因而反应速度维持不变。1913年前后，米歇里斯和门坦提出了表示整个反应中底物浓度与酶促反应速度之间关系的式子，称为米歇里斯－门坦方程式，简称米氏方程式，即：式中:v——酶促反应速度；vmax——最大酶反应速度；

ρS——底物浓度；

Km——米氏常数。此式表明，当Km和vmax已知时，酶反应速度与酶底物浓度之间的定量关系。由上式得：该式表明，当vmax/v=2或v=1/2vmax时，Km=ρS，即Km是v=1/2vmax时的底物浓度，故又称半速度常数。

米氏方程式⑴当底物浓度ρS很大时，ρS»Km，Km+ρS≈ρS，酶反应速度达到最大值，即v=vmax,呈零级反应，在这种情况下，只有增大底物浓度，才有可能提高反应速度。

实际应用时，我们采用了微生物浓度cx代替酶浓度cE。通过试验，得出底物降解速度和底物浓度之间的关系式，类同米氏方程式，如下：式中：Ks为饱和常数，即当时的底物的浓度，故又称半速度常数。

⑵当底物浓度ρS较小时，ρS«Km，Km+ρS=Km，酶反应速度和底物浓度成正比例关系，即

呈一级反应。此时，增加底物浓度可以提高酶反应的速度。但随着底物浓度的增加，酶反应速度不再按正比例关系上升，呈混合级反应。问题：米歇尔斯-门坦方程如何推导？反应机理：基本反应方程式前提条件催化剂（酶）总量恒定，因此中间产物不积累,产率恒为0如何能推导出

Michaelis-MentenKineticsDerivation基本方程基本条件中间产物恒为0代入初始条件解得因此

米

氏

常

数

的

意

义

米氏常数Km是酶反应处于动态平衡即稳态时的平衡常数。具有重要物理意义：Km值是酶的特征常数之一，只与酶的性质有关，而与酶的浓度无关。不同的酶，Km值不同。如果一个酶有几种底物，则对每一种底物，各有一个特定的Km。并且，Km值不受pH及温度的影响。因此，Km值作为常数，只是对一定的底物、pH及温度条件而言。测定酶的Km值，可以作为鉴别酶的一种手段，但必须在指定的实验条件下进行。同一种酶有几种底物就有几个Km值。其Km值最小的底物，一般称为该酶的最适底物或天然底物。如蔗糖是蔗糖酶的天然底物。1/Km可以近似地反映酶对底物亲和力的大小，1/Km愈大，表明亲和力越大，最适底物与酶的亲和力最大，不需很高的底物浓度，就可较易地达到vmax。

米

氏

常

数

的测定

对于一个酶促反应，Km值的确定方法很多。实验中即使使用很高的底物浓度，也只能得到近似的vmax值，而达不到真正的vmax值，因而也测不到准确的Km值。为了得到准确的Km值，可以把米氏方程的形式加以改变，使它成为直线方程式的形式，然后用图解法定出Km值。以下列出三种常见的Km值求解方法：Miachaelis-MentenLineweaver-BurkeEadie-Hostee½VmaxKm/Vmax习题：请根据Michaelis-Menten方程，推导出其求解方程式Lineweaver-BurkeEadie-Hostee第五节

微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物浓度之间的关系是废水生物处理中的一个重要课题。有多种模式反映这一关系。当前公认的是莫诺特方程式：式中：ρS——限制微生物增长的底物浓度，mg/L；

μ——微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度。式中：XH——微生物浓度，mg/L；

μmax

——

μ的最大值，底物浓度很大，不再影响微生物的增长速度时的μ值；

KS——饱和常数。莫诺特（Monod）方程式

vmaxn=00<n<1n=1KS底物浓度[S]1/2vmax酶反应速度v

在一切生化反应中，微生物的增长是底物降解的结果，彼此之间存在着一个定量关系。现如以dSs（微反应时段dt内的底物消耗量）和dXH（dt内的微生物增长量）之间的比例关系值，通过下式表示之：

式中：Y

——产率系数；

XH

——微生物浓度；

——微生物增长速度；

——微生物比增长速度；——底物降解速度；——底物比降解速度。或或由以及代入式得：式中：q和qmax为底物的比降解速度及其最大值；Ss为底物浓度；Ks为饱和常数。目前废水生物处理工程中常用的两个基本反应动力学方程式同样的，上述两方程式也可以写为

这就是微生物生长动力学模型废水生物处理工程的基本数学模式在废水生物处理中，废水中的有机污染物质（即底物、基质）正是需要去除的对象；生物处理的主体是微生物；而溶解氧则是保证好氧微生物正常活动所必需的。因此，可以把有机质、微生物、溶解氧之间的数量关系用数学公式表达。现在，废水生物处理工程实践中，人们已经把前述的米-门方程式和莫诺特方程式引用进来，再考虑有机物水解、微生物内源呼吸过程等等数学模式，可以建立基本的废水生物处理数学模型。微生物除了生长，同时还要进行内源呼吸（或者衰亡）这一般认为和微生物浓度相关，可用一级方程式来描述

kd

是衰减常数或者内源呼吸常数(d-1)所以，废水生物处理的基本模型如下：底物降解、微生物生长溶解氧充足时溶解氧不足时微生物衰亡

这里的假定是，难生物降解物质XS已经在初沉池中去除。

为了简化模型，前面的式子可以合并为或者有时候更进一步简化其中Yobs称为污泥表观产率系数

如果没有初沉池，或者Xs不能被初沉池去除：颗粒态有机物Xs可以在微生物作用下分解为容易被微生物吸收的底物SS

，这一过程一般称为水解，可以下式描述

kh

是水解速率常数(d-1)Kx是水解半饱和常数(mg/L)废水生物处理的基本模型变为颗粒态有机物水解底物降解、微生物生长微生物衰亡

第5章污水处理基本原理《水污染控制工程：污水生物处理》5.1有机物去除的基本原理污水中的有机物有多种类型，去除机制各有不同主要处理方法有沉淀吸附（化学、生物）生物降解好氧厌氧最终去处空气（CO2、CH4）污泥随水流走传统的生物转化——有机物的好氧氧化需要大量氧气自由能高细胞增殖速率快细胞产率高C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2817.3kJ5.2生物脱氮的基本原理污水中氮的来源：有机氮、氨氮、硝氮

新鲜污水中，含氮化合物主要是以有机氮，如蛋白质、尿素、胺类化合物、硝基化合物以及氨基酸等形式存在的，此外也含有少数的氨态氮如NH3及NH4+等。

生活污水中的N，80%以上来自人类的尿液。微生物分解有机氮化合物产生氨的过程称为氨化作用，很多细菌、真菌和放线菌都能分解蛋白质及其含氮衍生物，其中分解能力强并释放出氨的微生物称为氨化微生物，在氨化微生物的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例：异化脱氮

异化生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。同化脱氮

微生物生长过程中需要摄入氮，合成氨基酸。细胞中的含氮量通常可达0.05~0.1gN/gCOD。因此，当污水中含氮量较低，且BOD:N比例较高时，同化脱氮可满足脱氮的需要。传统生物脱氮方法

硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。

总反应式为：

硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等都会对它产生影响。硝化反应：

（a）好氧环境条件，并保持一定的碱度：硝化菌为了获得足够的能量用于生长，必须氧化大量的NH3和NO2-，氧是硝化反应的电子受体，反应器内溶解氧含量的高低，必将影响硝化反应的进程，在硝化反应的曝气池内，溶解氧含量不得低于1mg/L，多数学者建议溶解氧应保持在1.2~2.0mg/L。在硝化反应过程中，释放H+，使pH下降，硝化菌对pH的变化十分敏感，为保持适宜的pH，应当在污水中保持足够的碱度，以调节pH的变化，lg氨态氮（以N计）完全硝化，需碱度（以CaCO3计）7.14g。对硝化菌的适宜的pH为7~8。

硝化过程的影响因素：

（b）混合液中有机物含量不应过高：硝化菌是自养菌，有机基质浓度并不是它的增殖限制因素，若BOD值过高，将使增殖速度较快的异养型细菌迅速增殖，从而使硝化菌不能成为优势种属。（c）硝化反应的适宜温度是20~30℃，15℃以下时，硝化反应速度下降，5℃时完全停止。

（d）硝化菌在反应器内的停留时间，即生物固体平均停留时间（污泥龄）SRT，必须大于其最小的世代时间，否则将使硝化菌从系统中流失殆尽，一般认为硝化菌最小世代时间在适宜的温度条件下为3d。SRT值与温度密切相关，温度低，SRT取值应相应明显提高。（e）除有毒有害物质及重金属外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有高浓度的NH4-N、高浓度的NO-x-N、高浓度的有机基质、部分有机物以及络合阳离子等。

反硝化反应是指在无氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。

反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。

总反应式为：反硝化反应

在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：式中：C5H7O2N为反硝化微生物的化学组成。反硝化还原和微生物合成的总反应式为：

从以上的过程可知，约94％的NO3-N经异化过程还原，6％经同化过程合成微生物。

（a）碳源：能为反硝化菌所利用的碳源较多，从污水生物脱氮考虑，可有下列三类：一是原污水中所含碳源，对于城市污水，当原污水BOD5/TKN>3~5时,即可认为碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因为甲醇被分解后的产物为CO2和H2O，不留任何难降解的中间产物；三是利用微生物组织进行内源反硝化。（b）pH：对反硝化反应，最适宜的pH是6.5~7.5。pH高于8或低于6，反硝化速率将大为下降。反硝化过程的影响因素

（c）溶解氧浓度：反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在无分子氧同时存在硝酸根离子和亚硝酸根离子的条件下，它们能够利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。另一方面，反硝化菌体内的某些酶系统组分，只有在有氧条件下，才能够合成。这样，反硝化反应宜于在缺氧、好氧条件交替的条件下进行，溶解氧应控制在0.5mg/L以下。（d）温度：反硝化反应的最适宜温度是20~40℃，低于15℃反硝化反应速率最低。为了保持一定的反硝化速率，在冬季低温季节，可采用如下措施：提高生物固体平均停留时间；降低负荷率；提高污水的水力停留时间。新型生物脱氮方法5.3除磷的基本原理生物强化除磷EnhancedBiologicalPhosphorusRemoval(EBPR)

利用好氧微生物中聚磷菌在好氧/缺氧条件下对污水中溶解性磷酸盐过量吸收作用，和在厌氧条件下过梁释磷，促进聚磷菌生长并吸磷，然后沉淀分离而除磷。生物除磷机理

污水中的有机物在厌氧发酵产酸菌的作用下转化为乙酸苷；而活性污泥中的聚磷菌在厌氧的不利状态下，将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收乙酸苷转化为PHB(聚β-羟基丁酸)的形态储藏于体内。

聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧释磷。厌氧环境中：

进入好氧状态后，聚磷菌将储存于体内的PHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖等生理活动，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。

剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。

普通活性污泥法通过同化作用除磷率可以达到12%~20%。而具生物除磷功能的处理系统排放的剩余污泥中含磷量可以占到干重5%~6%，去除率基本可满足排放要求。好氧环境中：

（1）厌氧环境条件：（a）氧化还原电位：Barnard、Shapiro等人研究发现，在批式试验中，反硝化完成后，ORP突然下降，随后开始放磷，放磷时ORP一般小于100mV；（b）溶解氧浓度：厌氧区如存在溶解氧，兼性厌氧菌就不会启动其发酵代谢，不会产生脂肪酸，也不会诱导放磷，好氧呼吸会消耗易降解有机质；（c）NOx-浓度：产酸菌利用NOx-

作为电子受体，抑制厌氧发酵过程，反硝化时消耗易生物降解有机质。生物除磷影响因素：

（2）有机物浓度及可利用性：碳源的性质对吸放磷及其速率影响极大，传统水质指标很难反映有机物组成和性质，ASM模型对其进一步划分为：（a）1987年发展的ASM1:（b）1995年发展的ASM2:

溶解性与颗粒性：SA+SF+SI+XS＋XIS表示溶解性组分，X表示颗粒性组分；下标S溶解性，I惰性，A发酵产物，F可发酵的易生物降解的底物。厌氧释磷主要吸收的是Ac-，按成分划分是SACODtot=SS+SI+XS+XI

（3）污泥龄：污泥龄影响着污泥排放量及污泥含磷量，污泥龄越长，污泥含磷量越低，去除单位质量的磷须同时耗用更多的BOD。

Rensink和Ermel研究了污泥龄对除磷的影响，结果表明：SRT=30d时，除磷效果40%；SRT=17d时，除磷效果50%；SRT=5d天时，除磷效果87%。

同时脱氮除磷系统应处理好泥龄的矛盾。

（4）pH：与常规生物处理相同，生物除磷系统合适的pH为中性和微碱性，不合适时应调节。

（5）温度：在适宜温度范围内，温度越高释磷速度越快；温度低时应适当延长厌氧区的停留时间或投加外源VFA(挥发性脂肪酸）。

（6）其他：影响系统除磷效果的还有污泥沉降性能和剩余污泥处置方法等。5.4颗粒物去除的基本方法重力分离沉淀池（初沉池、二沉池）离心分离旋流式沉砂池物理过滤格栅砂滤膜过滤第6章有机物的去除基本概念有机物去除的基本流程先吸附再稳定（降解）污水处理工艺的重要指标与约束条件典型的污水处理工艺与分类活性污泥法的基本流程1.有机物去除的基本流程活性污泥降解污水中有机物的过程

活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段

由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。

主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所降解利用。活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除、转化到污泥中的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物

曲线①反映污水中有机物的去除规律；曲线②反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③反映了活性污泥吸附有机物的规律。

这三条曲线反映出，在曝气过程中：污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成了(见曲线①)；污水中的有机物先是转移到(吸附)污泥上(见曲线③),然后逐渐为微生物所利用(见曲线②)；吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成了(见曲线③)；微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线②)。混合方式进水方式泥龄（SRT）水力停留时间（HRT）SRT和HRT的关系污泥浓度污泥负荷与容积负荷……2.污水处理系统的重要参数与约束条件氧化沟是推流、延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.3～0.6m/s，使活性污泥呈悬浮状态。典型工艺：氧化沟推流法混合方式

（1）流程方向上，有机负荷有梯度，即沿程F/M比趋于下降。（2）入流出现冲击负荷时，仅由部分回流污泥来承担冲击。（3）池液里各个部分的需氧量有差异。推流的特征推流式混合方式混合方式

完全混合式

（1）池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同，反应器中F/M比恒定。（2）入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一定优点。（3）池液里各个部分的需氧量比较均匀。完全混合法的特征

完全混合式混合方式进水方式连续流进水法：典型活性污泥工艺间歇进水法:序批式活性污泥法（SBR）

SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行的。

进水方式(1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；

(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；

(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;(4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；

(5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;(6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比的优点进水方式(1)容积利用率低；

(2)水头损失大；

(3)出水不连续；

(4)峰值需氧量高；

(5)设备利用率低；

(6)运行控制复杂；

(7)不适用于大水量。序批式活性污泥法（SBR法）SBR工艺的缺点进水方式）水力停留时间（HRT）泥龄SRT和HRT的关系没有固液分离的反应器：SRT=HRT实施固液分离：SRT>HRT典型值具备脱氮除磷功能的污水处理工艺，HRT通常在10-24h，SRT通常在10-25d泥龄SRT反应器中的生物量，通常用污泥浓度来表示，可用的指标包括MLSS（Mixedliquorsuspendedsolids)=MLTSSMLVSS(Mixedliquorvolatilesuspendedsolids)测定方法MLSS(105℃烘干剩余重量）MLVSS=MLSS-550℃烘干剩余重量典型值根据不同的工艺和水质条件，取值在1500-6000mgSS/L之间，若分离系统效果好，可以更高。污泥浓度污泥负荷（Ns）是指单位质量的活性污泥在单位时间内所去除的污染物的量。污泥负荷在微生物代谢方面的含义就是F/M比值，单位kgCOD/(kg污泥·d)或kgBOD/(kg污泥·d)。容积负荷（volumeloading）每立方米池容积每日负担的有机物量，一般指单位时间负担的kgBOD5或COD量（曝气池，生物接触氧化池和生物滤池）或kgVSS（污泥消化池）。单位kgCOD/(m3·d)或kgBOD/(m3·d)。污泥负荷与容积负荷典型污水生物处理工艺污水生物处理工艺活性污泥法相关工艺推流式氧化沟推流式A/O,AAO等完全混合式间歇进水SBR半连续进水CASS，CAST连续进水传统活性污泥法膜生物反应器完全混合式A/O、A/A/O颗粒污泥法好氧颗粒污泥厌氧颗粒污泥UASB/EGSB/IC等生物膜法相关工艺表面渗流式传统生物滴滤池生物转盘完全浸没式曝气生物滤池生物接触氧化法移动床生物膜法MBBR典型污水处理工艺分类国内主流污水处理工艺排名前10污水处理工艺及占比氧化沟20.00%A2/O工艺16.30%传统活性污泥法11.90%SBR8.20%A/O工艺3.80%生物膜法2.00%其他物理化学法1.70%生物接触氧化法1.70%普通生物滤池1.20%沉淀分离0.80%排序污水处理工艺名称1氧化沟2A2/O工艺3传统活性污泥法4SBR5A/O工艺6生物膜法7其他物理化学法8生物接触氧化法9普通生物滤池10沉淀分离11高浓度活性污泥法12过滤13A/O2工艺14吸附15其他物理法16超过滤17氧化还原法18化学混凝法19其他化学法20厌氧滤器工艺21化学沉淀法22化学混凝沉淀法23接触稳定法24离心25上流式厌氧污泥床工艺26生物转盘27离子交换28厌氧折流板反应器工艺29反渗透30上浮分离

好氧活性污泥法相关工艺，是目前国内乃至全球污水处理的主流工艺。氧化沟

工艺特点

1、简化了预处理

氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法厂，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。2、占地面积少因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了二沉池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。3、具有推流式流态的特征氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。4、简化工艺

将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。氧化沟工艺作为一种成熟的活性污泥污水处理工艺已在全国范围内得到广泛应用，它是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，而是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化。A/A/OA2O优点：1、污染