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1、会计学1环境工程学水的生物化学处理环境工程学水的生物化学处理(chl)方法方法第一页，共148页。本章本章(bn zhn)内容内容n n1、微生物基础n n2、好氧悬浮生长技术（重点）n n3、好氧附着生长技术n n4、厌氧生物处理(chl)技术n n5、生物脱氮除磷技术（难点）n n6、水处理(chl)厂污泥处理(chl)技术n n7、废水土地处理(chl)技术第1页/共147页第二页，共148页。一一 微生物的分类：按微生物结构与功能的不同，可将微生物的分类：按微生物结构与功能的不同，可将微生物分为微生物分为5 5组，分别为动物组，分别为动物(dngw)(dngw)，植物，原生动，植物，原
2、生动物物(dngw)(dngw)，真菌，细菌。，真菌，细菌。真核生物真核生物(shngw)（细胞具（细胞具有核膜和细胞器）有核膜和细胞器）原核生物（没有(mi yu)明显的核和细胞器）动物（多细胞，能运动，具有分化的细胞组织，异养）植物（多细胞，不运动，具有细胞组织，主要有光合作用）真菌（大部分为多细胞，不运动，异养，分解者）原生生物（大部分为单细胞，运动，异养，分解者）细菌（单细胞，部分能运动，部分异养，分解者，部分有光合作用）轮虫苔藓，藻类酵母，蘑菇鞭毛虫第2页/共147页第三页，共148页。废水处理中重要(zhngyo)的微生物：细菌 真菌 藻类 原生动物 轮虫以及甲壳类动物指示(zhs
3、h)生物第3页/共147页第四页，共148页。第二节第二节 好氧悬浮好氧悬浮(xunf)(xunf)生长系统生长系统处理技术处理技术 生物处理过程分为好氧悬浮(xunf)生长生物处理工艺和附着生长生物处理工艺。好氧悬浮生长(shngzhng)生物处理活性污泥法曝气氧化塘好氧消化法高负荷氧化塘第4页/共147页第五页，共148页。活性污泥法活性污泥法 重点：重点：重点：重点：活性污泥法基本概念与流程、活性污泥法的活性污泥法基本概念与流程、活性污泥法的活性污泥法基本概念与流程、活性污泥法的活性污泥法基本概念与流程、活性污泥法的净化机理与影响因素净化机理与影响因素净化机理与影响因素净化机理与影响因素
4、(yn s)(yn s)、活、活、活、活 性污泥法的动力学基础、曝气池的需氧与供性污泥法的动力学基础、曝气池的需氧与供性污泥法的动力学基础、曝气池的需氧与供性污泥法的动力学基础、曝气池的需氧与供氧、活性污泥法的脱氮除氧、活性污泥法的脱氮除氧、活性污泥法的脱氮除氧、活性污泥法的脱氮除 磷原理及应用。磷原理及应用。磷原理及应用。磷原理及应用。难点：难点：难点：难点：活性污泥法的净化机理与影响因素活性污泥法的净化机理与影响因素活性污泥法的净化机理与影响因素活性污泥法的净化机理与影响因素(yn s)(yn s)、活性污泥法的动力学基础、曝气活性污泥法的动力学基础、曝气活性污泥法的动力学基础、曝气活性污
5、泥法的动力学基础、曝气 池的需氧与供氧、活性污泥法的脱氮除磷原池的需氧与供氧、活性污泥法的脱氮除磷原池的需氧与供氧、活性污泥法的脱氮除磷原池的需氧与供氧、活性污泥法的脱氮除磷原理及应用。理及应用。理及应用。理及应用。第5页/共147页第六页，共148页。13.6活性污泥法污水处理活性污泥法污水处理(wshuchl)系统的过程系统的过程控制与运行管理控制与运行管理13.7活性污泥法的脱氮除磷原理活性污泥法的脱氮除磷原理(yunl)及应用及应用13.0概述概述(ish)13.1活性污泥法的理论基础活性污泥法的理论基础13.2活性污泥法的性能指标及其有关参数活性污泥法的性能指标及其有关参数13.3活
6、性污泥法反应动力学及其应用活性污泥法反应动力学及其应用13.4活性污泥法的各种演变及应用活性污泥法的各种演变及应用13.5曝气及曝气系统曝气及曝气系统13.8活性污泥法的发展与新工艺活性污泥法的发展与新工艺第6页/共147页第七页，共148页。13.0 概述概述(i sh)污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用污水生物处理是通过微生物的新陈代谢作用,将污水中将污水中有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质有机物的一部分转化为为微生物的细胞物质,另一部分转另一部分转化为比较稳定物质的方法。化为比较稳定物质的方法。生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中氧气的生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中
7、氧气的需求，可把细菌分为需求，可把细菌分为(fnwi)好氧菌兼性厌氧菌和厌好氧菌兼性厌氧菌和厌氧菌。氧菌。主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要依赖厌氧菌和过程的工艺，称为好氧生物处理法；主要依赖厌氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为厌兼性厌氧菌的生化作用来完成处理过程的工艺，称为厌氧生物处理法。氧生物处理法。第7页/共147页第八页，共148页。活性污泥法的重要地位活性污泥法的重要地位 我国的河流我国的河流97%97%以上都受到以上都受到 有机物的污染有机物的污染 1.1.应用的普遍性：
8、应用的普遍性：95%95%以上的城市污水以上的城市污水 35%35%以上工业废水以上工业废水 2.2.高效性：高效性：SS SS，CODCOD、90%90%以上以上 3.3.灵活性灵活性 ：大，中，小水厂大，中，小水厂 高，中，低负荷高，中，低负荷 4.4.连续连续(linx)(linx)运行，可自动化运行，可自动化 5.5.工工艺艺(运运行行方方式式多多样样)，功功能能多样化，多样化，可脱氮，除磷可脱氮，除磷 第8页/共147页第九页，共148页。活性污泥法研究及应用的活性污泥法研究及应用的现状和发展现状和发展1.超大型化超大型化(集中化集中化)微型化微型化2.高效高效(oxio)快速快速(
9、高负荷，节省高负荷，节省体积体积)3.节能，减少运行费用节能，减少运行费用4.深度净化功能，多功能化深度净化功能，多功能化(N，P)5.自动化控制管理自动化控制管理6.提高氧利用率提高氧利用率7.减少占地面积减少占地面积返回返回第9页/共147页第十页，共148页。目前，活性污泥法是生活污水目前，活性污泥法是生活污水(w shu(w shu)、城市污水、城市污水(w shu(w shu)以及有机以及有机性工业废水处理中最常用的工艺性工业废水处理中最常用的工艺13.1活性污泥法的理论活性污泥法的理论(lln)基础基础基本概念与流程基本概念与流程(lichng)活性污泥活性污泥污水经过一段时间的曝
10、气后，水中会产生一种以好氧菌为主体污水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥活性污泥。活性污泥是以细菌，原生动物和后生动物所组成的活性。活性污泥是以细菌，原生动物和后生动物所组成的活性微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物为主体，此外还有一些无机物，未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。微生物自身代谢的残留物。第10页/共147页第十一页，共148页。活性污泥法活性污泥法活性污泥法活性污泥法 以活性污泥为主体的污水生物处理技
11、术以活性污泥为主体的污水生物处理技术以活性污泥为主体的污水生物处理技术以活性污泥为主体的污水生物处理技术 活性污泥法来源活性污泥法来源活性污泥法来源活性污泥法来源 河流自净河流自净河流自净河流自净启示启示启示启示(q(q sh)sh)人工强化人工强化人工强化人工强化 命名命名命名命名 根据生物反应器中微生物存在状态根据生物反应器中微生物存在状态根据生物反应器中微生物存在状态根据生物反应器中微生物存在状态(悬浮，附着悬浮，附着悬浮，附着悬浮，附着)可可可可将污水生物将污水生物将污水生物将污水生物 处理技术分为活性污泥法处理技术分为活性污泥法处理技术分为活性污泥法处理技术分为活性污泥法(悬浮的有活
12、性的生物絮体悬浮的有活性的生物絮体悬浮的有活性的生物絮体悬浮的有活性的生物絮体)和生物膜法和生物膜法和生物膜法和生物膜法 (附着的有活性的生物膜附着的有活性的生物膜附着的有活性的生物膜附着的有活性的生物膜)，及后来的复合式，及后来的复合式，及后来的复合式，及后来的复合式(悬浮，悬浮，悬浮，悬浮，附着附着附着附着)生物处生物处生物处生物处 理、技术。理、技术。理、技术。理、技术。第11页/共147页第十二页，共148页。基本基本(jbn)流程流程污水污水格栅格栅泵间泵间沉砂池沉砂池初沉池初沉池活性污泥曝气池活性污泥曝气池二沉池二沉池消毒消毒1.曝气池：微生物降解有机曝气池：微生物降解有机物的反应
13、场所物的反应场所2.二沉池：泥水分离二沉池：泥水分离3.污泥回流：确保曝气池内污泥回流：确保曝气池内生物量稳定生物量稳定(wndng)4.曝气：为微生物提供溶解曝气：为微生物提供溶解氧，同时起到搅拌氧，同时起到搅拌混合的作用。混合的作用。曝气系统与空曝气系统与空气扩散气扩散(kusn)装置装置活性污泥反应器活性污泥反应器来自空压机来自空压机的空气的空气剩剩余余污污泥泥污污泥泥井井混合液混合液回流污泥回流污泥系统系统二沉池二沉池处理水处理水进水进水第12页/共147页第十三页，共148页。活性污泥法处理系统有效运行得基本条件活性污泥法处理系统有效运行得基本条件活性污泥法处理系统有效运行得基本条件
14、活性污泥法处理系统有效运行得基本条件 1.1.污水中有足够的可溶解性易降解有机物污水中有足够的可溶解性易降解有机物污水中有足够的可溶解性易降解有机物污水中有足够的可溶解性易降解有机物 2.2.混合液中含有足够的溶解氧混合液中含有足够的溶解氧混合液中含有足够的溶解氧混合液中含有足够的溶解氧 3.3.活性污泥再曝气池中呈悬浮状态活性污泥再曝气池中呈悬浮状态活性污泥再曝气池中呈悬浮状态活性污泥再曝气池中呈悬浮状态 4.4.活性污泥连续回流活性污泥连续回流活性污泥连续回流活性污泥连续回流 5.5.及时及时及时及时(jsh)(jsh)排除剩余污泥排除剩余污泥排除剩余污泥排除剩余污泥 6.6.没有对微生物
15、有毒害作用的物质进入没有对微生物有毒害作用的物质进入没有对微生物有毒害作用的物质进入没有对微生物有毒害作用的物质进入第13页/共147页第十四页，共148页。活性污泥的形态活性污泥的形态(xngti)，组成，组成形态形态多为黄色或褐色絮体，含水率超过多为黄色或褐色絮体，含水率超过99，比表面积大。，比表面积大。组成组成活性污泥由四部分活性污泥由四部分(bfen)组成组成（1）Ma活性污泥微生物；活性污泥微生物；（2）Me活性污泥代谢产物；活性污泥代谢产物；（3）Mi活性污泥吸附的难降解惰性有机物；活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）Mii活性污泥吸附的无机物。活性污泥吸附的无机物。微生物组成
16、微生物组成细菌（细菌（9095，甚至，甚至100）、真菌、原生）、真菌、原生动物、后生动物、后生(hushng)动物动物第14页/共147页第十五页，共148页。活性污泥微生物的作用活性污泥微生物的作用(zuyng)水处理水处理(chl)微生物复习微生物复习活性污泥中的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成了小型的相对稳活性污泥中的有机物、细菌、原生动物与后生动物组成了小型的相对稳定的生态系统和食物链。定的生态系统和食物链。活性污泥中的细菌以异养型细菌为主。活性污泥中的细菌以异养型细菌为主。菌胶团细菌构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的吸附、氧化菌胶团细菌构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的
17、吸附、氧化分解有机物能力。也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受分解有机物能力。也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。毒物的影响，沉降性好。丝状菌丝状菌形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率，形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率，但是大量会引起污泥膨胀。但是大量会引起污泥膨胀。净化污水的第一承担者细菌净化污水的第一承担者细菌净化污水的第二承担者原生动物净化污水的第二承担者原生动物指示性动物原生动物，通过指示性动物原生动物，通过(tnggu)显微镜镜检是对活性污泥质显微镜镜检是对活性污泥质量评价的重要手段之一量评价的重要手段之一第15页
18、/共147页第十六页，共148页。活性污泥微生物的增殖曲线活性污泥微生物的增殖曲线 1.1.在温度适宜，溶解氧充足、在温度适宜，溶解氧充足、营养物营养物 质一次充分投加，微生质一次充分投加，微生物种群随时间以量表示增殖和衰物种群随时间以量表示增殖和衰减动态。减动态。2.2.在这样的环境下，不存在抑在这样的环境下，不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于有机物物的增殖速率主要取决于有机物(F)(F)与微生物量与微生物量(M)(M)的比值，它也的比值，它也是有机物降解速率、氧利用速率是有机物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能和活性污泥的凝聚
19、、吸附性能(xngnng)(xngnng)的重要影响因素的重要影响因素活性污泥微生物的增殖活性污泥微生物的增殖(zngzh)规律规律第16页/共147页第十七页，共148页。1.1.适应期适应期:在未充分适应基质条件时，开在未充分适应基质条件时，开始始 会经历一个适应、迟缓期或调整会经历一个适应、迟缓期或调整期。期。长短取决于污水的主要成分和微长短取决于污水的主要成分和微生生 物对它的适应。物对它的适应。2.2.对数增长期对数增长期:F/M F/M较大，营养充分，氧利用较大，营养充分，氧利用最大，微最大，微 生物增殖速率生物增殖速率(sl)(sl)和有机物降和有机物降解速率解速率(sl)(sl
20、)最大。最大。污泥活动力强，污泥松散，不易污泥活动力强，污泥松散，不易沉降沉降(利利 用有机物不足用有机物不足)活性污泥增长活性污泥增长(zngzhng)曲线的四个阶段曲线的四个阶段第17页/共147页第十八页，共148页。3.减速期减速期F/M减小，有机物量成为增殖减小，有机物量成为增殖(zngzh)的限的限制因素，微生物增殖制因素，微生物增殖(zngzh)速率速率和有机物降和有机物降解速率下降，污泥沉降性好，出水解速率下降，污泥沉降性好，出水效效果好。果好。4.衰减期衰减期F/M最小，最小，(内源呼吸期内源呼吸期)微生微生物活物活动能力低，絮凝体，沉降性好，动能力低，絮凝体，沉降性好，此时
21、此时污泥量出现污泥量出现(chxin)下降，出下降，出水水质较好。水水质较好。第18页/共147页第十九页，共148页。1.在活性污泥混合液中，如果营养与污泥之间的比值（常用在活性污泥混合液中，如果营养与污泥之间的比值（常用F/M表表2.示）高，示）高，F/M大于大于2.2，微生物处于对数增长期，能量水平高，污泥凝聚性，微生物处于对数增长期，能量水平高，污泥凝聚性能差；能差；F/M小于小于2.2，营养与污泥微生物比值下降，致使微生物增长处于增长，营养与污泥微生物比值下降，致使微生物增长处于增长率缓慢降段；率缓慢降段；F/M小于小于0.1，营养物很少，营养相对不足和能量水平较低，细，营养物很少，
22、营养相对不足和能量水平较低，细菌活力低，运动能力弱，致使微生物增长处于增长率下降段或其后期，彼此结菌活力低，运动能力弱，致使微生物增长处于增长率下降段或其后期，彼此结合成絮凝体，故易于凝聚。合成絮凝体，故易于凝聚。3.2.当有机营养物质和氧气充足时，活性污泥以合成为主。在新细胞合成的同时，当有机营养物质和氧气充足时，活性污泥以合成为主。在新细胞合成的同时，还进行着部分老细胞物质的氧化分解。在有机营养缺乏时，这种自身分解则成还进行着部分老细胞物质的氧化分解。在有机营养缺乏时，这种自身分解则成为主要的获能方式，生物处理的内源呼吸为主要的获能方式，生物处理的内源呼吸(hx)也就是指的这种情况。也就是
23、指的这种情况。4.活性污泥絮凝体的形成(xngchng)：第19页/共147页第二十页，共148页。活性污泥净化污水活性污泥净化污水(wshu)的过程的过程活性污泥净化污水的作用是由吸附活性污泥净化污水的作用是由吸附(xf)和氧化两个阶段完成的，活和氧化两个阶段完成的，活性污泥在与废水初期接触的性污泥在与废水初期接触的2030min内，就可以去除内，就可以去除75%以上的以上的BOD，在于活性污泥具有巨大的表面积（，在于活性污泥具有巨大的表面积（200010000m2/m3）,且其表面具且其表面具有多糖类粘液层。氧化分解在吸附有多糖类粘液层。氧化分解在吸附(xf)阶段之后，所需时间比吸附阶段之
24、后，所需时间比吸附(xf)时间长的多，可见暴气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微时间长的多，可见暴气池的大部分容积是在进行有机物的氧化和微生物的合成。生物的合成。可降解可降解有机物有机物氧化氧化合成合成1/32/3无机物能量无机物能量新细胞新细胞物质物质无机物能量无机物能量残留物质残留物质8020内源代谢内源代谢第20页/共147页第二十一页，共148页。构成活性污泥三要素构成活性污泥三要素 微微生生物物 吸吸附附氧氧化化分分解解(fnji)(fnji)作作用用(污污泥泥)有有机机物物 废废水水的的处处理理对对象象 微微生生物物底底物物(营养营养)充足氧气、充分接触充足氧气、充分接触好氧处
25、理的条件好氧处理的条件 生物絮体形成机理生物絮体形成机理 目目前前认认为为絮絮体体是是由由细细菌菌内内源源代代谢谢分分泌泌的的聚聚合物在微生物之间起粘合物在微生物之间起粘 胶胶剂剂的的作作用用，因因此此只只有有当当内内源源代代谢谢分分泌泌聚聚合合物物与微生物成适当比例与微生物成适当比例 才才能能形形成成良良好好的的生生物物絮絮体体。如如果果微微生生物物增增殖殖率率过高，内源代谢分泌过高，内源代谢分泌 的的聚聚合合物物不不是是以以粘粘连连吸吸附附新新增增殖殖的的微微生生物物，就就不可能形成良好的絮不可能形成良好的絮 体体。如如果果有有机机物物浓浓度度过过低低，内内源源代代谢谢产产生生的的聚聚合物
26、质被微生物当成合物质被微生物当成 食物消耗，则絮体也难以形成。食物消耗，则絮体也难以形成。第21页/共147页第二十二页，共148页。污泥污泥(wn)净化反应过程净化反应过程对有机物的降解可分两个阶段：对有机物的降解可分两个阶段：a.吸附阶段吸附阶段巨大的比表面积巨大的比表面积b.微生物降解作用微生物降解作用有机物有机物合成合成(hchng)有机固形物有机固形物胶体有机物胶体有机物溶解性有机物溶解性有机物微生物微生物分解分解(fnji)第22页/共147页第二十三页，共148页。环境因素对活性污泥微生物的影响环境因素对活性污泥微生物的影响(yngxing)BOD负荷率（污泥负荷）负荷率（污泥负
27、荷）Ns过低，丝状菌膨胀过低，丝状菌膨胀Ns过高，絮体活性高，不易沉降过高，絮体活性高，不易沉降Ns，（污泥增长）（污泥增长），（底物（底物(dw)降解）降解），Se，V，cNs，（污泥增长），（污泥增长），Se，V，c BOD负荷在负荷在1.50.5kg/kgd范围内时，范围内时，SVI控制在控制在100左右比较合适。左右比较合适。第23页/共147页第二十四页，共148页。营养物质：营养物质：平衡用平衡用BOD5:N:P的关系的关系(gunx)来表示，一般需求为来表示，一般需求为100:5:1生活污水和城市污水含足够的各种营养物质，但工业废水生活污水和城市污水含足够的各种营养物质，但工业废
28、水含量低。含量低。溶解氧：溶解氧：DO，Se运行费用高运行费用高对于游离细菌来说应保持在对于游离细菌来说应保持在0.3mg/L对于活性污泥的絮凝体应保持在对于活性污泥的絮凝体应保持在2mg/L，不低于，不低于1mg/LpH值值：最适宜在最适宜在6.58.5PH9时，时，菌胶易解体活性污泥凝体遭到破坏。菌胶易解体活性污泥凝体遭到破坏。第24页/共147页第二十五页，共148页。温度：温度：最适宜温度：在这一温度下，微生物的生理活动强劲、旺盛，最适宜温度：在这一温度下，微生物的生理活动强劲、旺盛，表现表现在增殖方面则是裂殖速率快，世代时间短。在增殖方面则是裂殖速率快，世代时间短。活性污泥微生物多为
29、嗜温菌，其适宜温度活性污泥微生物多为嗜温菌，其适宜温度1530。小型工业污水和城市污水应保温。小型工业污水和城市污水应保温。水温过高的工业废水要降温。水温过高的工业废水要降温。有毒物质（抑制物质）：有毒物质（抑制物质）：重金属、氰化物、重金属、氰化物、H2S等无机物，酚、醇、醛、燃料等有机等无机物，酚、醇、醛、燃料等有机物。物。但是毒害作用也是当有毒物质在环境中达到某一浓度时才能但是毒害作用也是当有毒物质在环境中达到某一浓度时才能(cinng)显露出显露出来，这个浓度焦灼有毒物质的极限允许浓度。来，这个浓度焦灼有毒物质的极限允许浓度。有毒物质的毒害作用还与有毒物质的毒害作用还与pH值、水温、溶
30、解氧、有无其他有值、水温、溶解氧、有无其他有毒物毒物质、微生物数量以及是否驯化等因素有关。质、微生物数量以及是否驯化等因素有关。返回返回第25页/共147页第二十六页，共148页。13.2活性污泥法的性能指标及其有关活性污泥法的性能指标及其有关(yugun)参数参数活性污泥法的性能指标活性污泥法的性能指标混合液中活性污泥微生物的指标混合液中活性污泥微生物的指标1.混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度(mg/L)混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥共同的混合液体的混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥共同的混合液体的悬浮固体浓度。用悬浮固体浓度。用MLSS表示。表示。MLSS=Ma+Me+
31、Mi+Mii2.混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度(mg/L)混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液体挥发性悬浮固体混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液体挥发性悬浮固体（MLVSS），用它表示活性污泥微生物量比用），用它表示活性污泥微生物量比用MLSS更为切合实际。更为切合实际。MLVSS=Ma+Me+MiMLVSS与与MLSS有一定的比值，例如生活污水有一定的比值，例如生活污水(wshu)的比值为的比值为0.7左右。左右。第26页/共147页第二十七页，共148页。沉降沉降(chnjing)性与浓缩性评价指标性与浓缩性评价指标1.污泥沉降污泥沉降(chnjing)比：比：SV%又
32、称又称30min沉降沉降(chnjing)比、混合液在量筒内静置比、混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污混后所形成沉淀污混容积占混合液容积的百分比，容积占混合液容积的百分比，SV值在值在1530%左右左右。2.污泥容积指数：污泥容积指数：SVI静置静置30min后，后，1g干污泥所占的容积，（干污泥所占的容积，（ml/g）一般为70150(ml/g)时沉降性能较好，过低无机物含量(hnling)过高，污泥活性不好，过高易出现污泥膨胀。第27页/共147页第二十八页，共148页。活性污泥的活性评定指标活性污泥的活性评定指标 活性污泥的比耗氧速率（活性污泥的比耗氧速率（SOURSOUR一般用
33、一般用OUROUR）：单位重量的）：单位重量的活性污活性污 泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量，其单位mgO2/(gMLVSSh)mgO2/(gMLVSSh)或或mgO2/(gMLSSh)mgO2/(gMLSSh)OUR OUR在运行中的重要作用在于反映有机物降解速率，以及在运行中的重要作用在于反映有机物降解速率，以及活性污泥是否中毒，将用于系统的自动报警活性污泥是否中毒，将用于系统的自动报警(bo j(bo j ng)ng)。活性污泥的活性污泥的OUROUR一般为一般为8 820 mgO2/(gMLVSSh)20 mgO2/(gMLVSSh)，温度对，温
34、度对OUROUR的影响很大，不同温度的的影响很大，不同温度的OUROUR没有可比性，一般在没有可比性，一般在2020测测OUROUR第28页/共147页第二十九页，共148页。活性污泥法的设计与运行活性污泥法的设计与运行(ynxng)参数参数BOD负荷负荷BOD负荷有污泥负荷和容积负荷负荷有污泥负荷和容积负荷1.污污泥泥负负荷荷Ns（Ls）：指指单单位位重重量量(zhngling)活活性性污污泥泥在在单位时间内所承受的有单位时间内所承受的有机机污污染染物物量量，污污泥泥负负荷荷的的实实质质是是F/M。2.容容积积负负荷荷Nv（LV）：指指单单位位暴暴气气池池有有效效容容积积在在单单位位时时间间
35、内所承受的内所承受的有有 机机 污污 染染 物物 量量，单单 位位 是是kg（BOD5）/m3D第29页/共147页第三十页，共148页。污泥污泥(w n)(w n)龄龄 c c（tsts）污污泥泥(w(w n)n)在在曝曝气气池池内内的的平平均均停停留留时时间间 式中式中QW剩余污泥排除量（剩余污泥排除量（m3/d）Xe净化水的污泥浓度（净化水的污泥浓度（mg/L）Xr剩余污泥浓度（剩余污泥浓度（mg/L）。）。由于由于(yuy)随着净化水排出的随着净化水排出的Xe很小，所以：很小，所以：第30页/共147页第三十一页，共148页。污泥回流污泥回流(hu li)(hu li)比（比（R R）
36、从从二二沉沉池池返返回回到到曝曝气气池池的的回回流流(hu(hu li)li)污污泥泥量量QR QR 与污水流量与污水流量Q Q之比，之比，常用表示。常用表示。则曝气池内混合液满足：则曝气池内混合液满足：曝气时间曝气时间 污污水水进进入入曝曝气气池池后后，在在曝曝气气池池中中的的平平均均停停留留时时间间，也也称称水水力停留力停留 时间。时间。返回返回第31页/共147页第三十二页，共148页。细菌的生长(shngzhng)曲线：时间(shjin)细菌(xjn)数对数生长期二、细菌生长曲线及Monod公式第32页/共147页第三十三页，共148页。（1 1）微生物生长动力学：在对数生长期间，某种
37、）微生物生长动力学：在对数生长期间，某种基质供给不足，则这种基质成为细菌生长的限制因素，基质供给不足，则这种基质成为细菌生长的限制因素，可用可用MonodMonod公式公式(gngsh)(gngsh)表示：表示：细菌的生长速率常数，d1m：细菌的最大生长速率常数，d1S：基质(j zh)浓度，mg/LKs：半饱和常数，即 m/2时的基质(j zh)浓度细菌的增长细菌的增长(zngzhng)速率可速率可表示为：表示为：X为水中细菌浓度为水中细菌浓度Monod公式(3-2)微生物生长动力学微生物生长动力学限制基质可能是细胞生长所必需的任何一种最基本的物质，但碳源限制基质可能是细胞生长所必需的任何一
38、种最基本的物质，但碳源常常是限制因素，因此，一般情况下，基质指有机物常常是限制因素，因此，一般情况下，基质指有机物第33页/共147页第三十四页，共148页。1 当基质(j zh)浓度足够高时，SKs，上式简化为：2 基质浓度(nngd)比较低时，SKs，上式简化为：与基质与基质(jzh)浓度有关，符合一级反浓度有关，符合一级反应规律应规律第34页/共147页第三十五页，共148页。考虑到细胞的自然(zrn)死亡，因此细胞的净增长速率为：Kd为内源性衰减系数为内源性衰减系数注意：课本中细胞的净增长速率与细菌的增长速率注意：课本中细胞的净增长速率与细菌的增长速率他用了相同的符号他用了相同的符号(
39、fho)表示，在这里我们为了便表示，在这里我们为了便于区别，将细胞的净增长速率改动一下。于区别，将细胞的净增长速率改动一下。（37）第35页/共147页第三十六页，共148页。由于基质按一定比例转化为细胞，因此细菌的增长与基质的消失(xiosh)有以下关系：Y 为产率系数(xsh)微生物微生物代谢产物（代谢产物（H2O,CO2,NH3等）能等）能细胞物质（细胞物质（C5H7NO5)净增物质净增物质有机物有机物O2(3-5)（2）基质的利用）基质的利用(lyng)速率速率第36页/共147页第三十七页，共148页。13.3活性污泥法反应活性污泥法反应(fnyng)动力学及其应用动力学及其应用活性
40、污泥动力学研究的假定条件活性污泥动力学研究的假定条件曝气池为完全混合式；曝气池为完全混合式；在稳定状态下；在稳定状态下；进水和出水中没有微生物；进水和出水中没有微生物；二沉池中不发生微生物对有机物的降解；二沉池中不发生微生物对有机物的降解；底物浓度、用可降解的有机物浓度表示；底物浓度、用可降解的有机物浓度表示；温温度度不不变变，进进水水有有机机物物成成分分(chngfn)性性质不变。质不变。第37页/共147页第三十八页，共148页。反应反应(fnyng)动力学的基本理论动力学的基本理论有机物降解有机物降解(jinji)与微生物增殖与微生物增殖1.微生物增殖微生物增殖(zngzh)基本方程基本
41、方程活性污泥法处理过程中，微生物量的增加是同化合成和内源分活性污泥法处理过程中，微生物量的增加是同化合成和内源分解两种作用的共同结果解两种作用的共同结果活性污泥微生活性污泥微生物净增殖速率物净增殖速率活性污泥微生活性污泥微生物合成速率物合成速率活性污泥微生物内活性污泥微生物内源代谢速率源代谢速率第38页/共147页第三十九页，共148页。则则“净增净增=合成合成(hchng)-(hchng)-内源内源”得：得：积分积分(jf(jfn)n)因为因为(yn(yn wi)wi)Y产率系数，产率系数，kgMLVSS/kgBODKd自身氧化率，自身氧化率，d-1 其中：其中：XvMLVSS 第39页/共
42、147页第四十页，共148页。处理处理(chl)转换成污泥转换成污泥(wn)龄的计算式龄的计算式其中其中(qzhng)：Se出水中残留的有机物浓度出水中残留的有机物浓度S0原污水中有机物浓度原污水中有机物浓度qBOD比降解速率，量纲与污泥负荷相同，单位比降解速率，量纲与污泥负荷相同，单位kgBOD/kgMLSS.d劳伦斯麦卡蒂方程式劳伦斯麦卡蒂方程式第40页/共147页第四十一页，共148页。有机物降解有机物降解(jinji)与需氧量与需氧量微微生生物物的的总总需需氧氧速速率率=降降低低底底物物的的氧氧速速率率+自自身身氧氧化化(ynghu)(ynghu)的的需需要要速速率率式中式中 曝气池中
43、的微生物需氧速率曝气池中的微生物需氧速率(kgO2/d)去除单位底物的需氧量去除单位底物的需氧量(kgO2/kgBOD.d)单位污泥自身氧化的需氧量单位污泥自身氧化的需氧量(kgO2/kgMLSS.d)剩余剩余(shngy)污泥量污泥量计算计算微生物静增长量微生物静增长量=微生物增长量微生物增长量微生物衰减量微生物衰减量返回返回第41页/共147页第四十二页，共148页。13.4活性污泥法的各种演变活性污泥法的各种演变(ynbin)及应用及应用传统传统(chuntng)活性污泥法活性污泥法（推流式）（推流式）曝气池内污水与污泥混合后呈推流式从池首向池尾流动，曝气池内污水与污泥混合后呈推流式从池
44、首向池尾流动，活性污活性污泥微生物在此过程中连续完成吸附和代谢过程。曝气池混泥微生物在此过程中连续完成吸附和代谢过程。曝气池混合液在二合液在二沉池去除活性污泥悬浮固体后，澄清液作为净化水流出。沉池去除活性污泥悬浮固体后，澄清液作为净化水流出。沉淀的污泥一部分以回流形式返回曝气池，再起净化作用：沉淀的污泥一部分以回流形式返回曝气池，再起净化作用：另一另一部分作为剩余污泥排出。传统活性污泥法的部分作为剩余污泥排出。传统活性污泥法的BOD负荷是负荷是0.20.4kg/kgd，一般在，一般在0.3左右左右(zuyu)净化效果和沉降性能净化效果和沉降性能均甚好。均甚好。第42页/共147页第四十三页，共
45、148页。运行运行(ynxng)水流一端进，另一端出，水流一端进，另一端出，沿途曝气，推流沿途曝气，推流前进。前进。特点 1.吸附(xf)减速增长内源呼吸，BOD降解曲线是呈缓慢下降曲线 2.耐冲击负荷能力差(尤其对有毒或高浓度工业废水)3.不易污泥膨胀 4.供氧与需氧不平衡 5.处理效果好第43页/共147页第四十四页，共148页。渐减曝气活性污泥法渐减曝气活性污泥法需氧量需氧量定常供氧速率定常供氧速率渐减供养速率变化曲线渐减供养速率变化曲线供供需需氧氧量量曝气过程（曝气池长度）曝气过程（曝气池长度）针对传统活性污泥法针对传统活性污泥法中由于沿曝气池池长均匀中由于沿曝气池池长均匀供氧，在池末
46、端供氧与需供氧，在池末端供氧与需氧量之间的差距较大，严氧量之间的差距较大，严重浪费能量，而提出的一重浪费能量，而提出的一种能使供氧量和混合液需种能使供氧量和混合液需氧量相适应的运行方式氧量相适应的运行方式(fngsh)。目前的传统活。目前的传统活性污泥法一般都采用这种性污泥法一般都采用这种供氧方式供氧方式(fngsh)。第44页/共147页第四十五页，共148页。分段分段(fndun)进水（阶段曝气）活性污泥法进水（阶段曝气）活性污泥法传统活性污泥法的传统活性污泥法的BOD负荷在池首过高，需氧率沿池长逐负荷在池首过高，需氧率沿池长逐渐降低，渐降低，而氧气却沿池长均匀供给，造成了浪费而氧气却沿池
47、长均匀供给，造成了浪费(lngfi)。阶段曝。阶段曝气活性污泥法将废水气活性污泥法将废水沿曝气池长分数处注入，沿曝气池长分数处注入，即形成阶段进水方法，这种方法即形成阶段进水方法，这种方法除了能平衡除了能平衡曝气池供气量外，还能使微生物营养供应均匀。曝气池供气量外，还能使微生物营养供应均匀。另一个特点是另一个特点是BOD浓度沿池长是变化的，曝气池出流混合浓度沿池长是变化的，曝气池出流混合液浓度降液浓度降低，对二沉池工作有利。低，对二沉池工作有利。第45页/共147页第四十六页，共148页。型式型式(xn sh)(xn sh)廊道式廊道式 流态流态 推流式推流式(多点进水多点进水)特点：特点：1
48、.需氧和供氧较平衡需氧和供氧较平衡(pnghng)2.耐冲击负荷力强耐冲击负荷力强3.处理效果好处理效果好4.BOD降解曲线是呈降解曲线是呈锯齿缓慢下降曲线锯齿缓慢下降曲线第46页/共147页第四十七页，共148页。吸附吸附(xf)再生活性污泥法再生活性污泥法普通活性污泥法把活性污泥对基质的吸附凝聚和氧普通活性污泥法把活性污泥对基质的吸附凝聚和氧化分解混在同一曝气池内进行，适于处理溶解的化分解混在同一曝气池内进行，适于处理溶解的BOD。对含有大量胶体的和悬浮性的混合对含有大量胶体的和悬浮性的混合基质的废水，基质的废水，因初期吸附量大，以及吸附的有机固体物在生物酶作用下因初期吸附量大，以及吸附的
49、有机固体物在生物酶作用下变成可溶性物质再向水中扩散，遂产生了把吸附凝聚和氧化分解分别在变成可溶性物质再向水中扩散，遂产生了把吸附凝聚和氧化分解分别在两个曝气池中进行的构想，从而出现了吸附再生法。两个曝气池中进行的构想，从而出现了吸附再生法。由于再生池仅对回流污泥进行曝气由于再生池仅对回流污泥进行曝气(剩余污泥不必再生剩余污泥不必再生)，故节约空气，故节约空气(kngq)量，且可缩小池容。经过再生的活性污泥处于营养不足状态，因而吸附量，且可缩小池容。经过再生的活性污泥处于营养不足状态，因而吸附活性高。再则，再生池的污泥微生物很快在池末端遇到营养不足环境，活性高。再则，再生池的污泥微生物很快在池末
50、端遇到营养不足环境，丝状菌不适应这样的空曝环境，所以其繁殖受到限制，有利于防止污泥丝状菌不适应这样的空曝环境，所以其繁殖受到限制，有利于防止污泥膨胀。在使用上，吸附再生法具有很大的灵活性。膨胀。在使用上，吸附再生法具有很大的灵活性。第47页/共147页第四十八页，共148页。型式：型式：廊道式廊道式(吸附池和再生池可合建吸附池和再生池可合建)流态：中间进水，推流流态：中间进水，推流特点：特点：处理质量较差处理质量较差耐冲击负荷强耐冲击负荷强适合适合(shh)处处理胶体物质含量高的工业废水理胶体物质含量高的工业废水BOD降解曲降解曲线是呈急剧下降、缓慢下降曲线线是呈急剧下降、缓慢下降曲线第48页