污水的生物處理一活性污泥法

1、第四章 污水的生物處理（一）活性污泥法 教學(xué)要求1) 掌握活性污泥法的基本原理及其反應(yīng)機(jī)理； 2) 理解活性污泥法的重要概念與指標(biāo)參數(shù)：如活性污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、c、容積負(fù)荷、污泥產(chǎn)率等；3) 理解活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)及其應(yīng)用；4) 掌握活性污泥的工藝技術(shù)或運(yùn)行方式；5) 掌握曝氣理論；6) 熟練掌握活性污泥系統(tǒng)的計(jì)算與設(shè)計(jì)。第一節(jié) 活性污泥法的基本原理一、活性污泥處理法的基本概念與流程活性污泥：是由多種好氧微生物、某些兼性或厭氧微生物以及廢水中的固體物質(zhì)、膠體等交織在一起的呈黃褐色絮體?；钚晕勰喾ǎ菏且曰钚晕勰酁橹黧w的污水生物處理技術(shù)。實(shí)質(zhì)：人工強(qiáng)化下微生物

2、的新陳代謝(包括分解和合成)，活性污泥法的工藝流程：1) 預(yù)處理設(shè)施：包括初次池、調(diào)節(jié)池和水解酸化池，主要作用是去除SS、調(diào)節(jié)水質(zhì)，使有機(jī)氮和有機(jī)磷變成NH+4或正磷酸鹽、大分子變成小分子，同時(shí)去除部分有機(jī)物。2) 曝氣池：工藝主體，其通過充氧、攪拌、混合、傳質(zhì)實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的降解和硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)。3) 二次沉淀池：泥水分離，澄清凈化、初步濃縮活性污泥。生物處理系統(tǒng)：微生物或活性污泥降解有機(jī)物，使污水凈化，但同時(shí)增殖。為控制反應(yīng)器微生物總量與活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是為了接種，排放剩余污泥是為了維持活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定或MLSS恒定。二、活性污泥的形態(tài)和活性污泥微

3、生物1 活性污泥形態(tài)（1）特征1) 形態(tài)：在顯微鏡下呈不規(guī)則橢圓狀，在水中呈“絮狀”。2) 顏色：正常呈黃褐色，但會(huì)隨進(jìn)水顏色、曝氣程度而變（如發(fā)黑為曝氣不足，發(fā)黃為曝氣過度）。3) 理化性質(zhì)：=1.0021.006，含水率99%，直徑大小0.020.2mm，表面積20100cm2/mL，pH值約6.7，有較強(qiáng)的緩沖能力。其固相組分主要為有機(jī)物，約占7585%。4) 生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附與生物氧化）。（2）組成由微生物群體Ma，微生物殘?bào)wMe，難降解有機(jī)物Mi，無機(jī)物Mii四部分組成。 2 微生物組成及其作用1) 細(xì)菌：以異養(yǎng)型原核生物(細(xì)菌)為主

4、，數(shù)量107108個(gè)/ml，自養(yǎng)菌數(shù)量略低。其優(yōu)勢(shì)菌種：產(chǎn)堿桿菌屬等，它是降解污染物質(zhì)的主體，具有分解有機(jī)物的能力。2) 真菌：由細(xì)小的腐生或寄生菌組成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白質(zhì)的功能，但絲狀菌大量增殖會(huì)引發(fā)污泥膨脹。3) 原生動(dòng)物：肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲3類，捕食游離細(xì)菌。其出現(xiàn)的順序反映了處理水質(zhì)的好壞（這里的好壞是指有機(jī)物的去除），最初是肉足蟲，繼之鞭毛蟲和游泳型。4) 纖毛蟲：當(dāng)處理水質(zhì)良好時(shí)出現(xiàn)固著型纖毛蟲，如鐘蟲、等枝蟲、獨(dú)縮蟲、聚縮蟲、蓋纖蟲等。 5) 后生動(dòng)物(主要指輪蟲）：捕食菌膠團(tuán)和原生動(dòng)物，是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。因而利用鏡檢生物相評(píng)價(jià)活性污泥質(zhì)量與污水處理的質(zhì)量。3 微

5、生物增殖與活性污泥的增長（1）微生物增值：在污水處理系統(tǒng)或曝氣池內(nèi)微生物的增殖規(guī)律與純菌種的增殖規(guī)律相同，即停滯期（適應(yīng)期），對(duì)數(shù)期，靜止期（也減速增殖期）和衰亡期（內(nèi)源呼吸期）。（2）從時(shí)間上看1) 停滯期：污泥馴化培養(yǎng)的最初階段，即細(xì)胞內(nèi)各種酶系統(tǒng)的適應(yīng)期。此時(shí)菌體不裂殖、菌數(shù)不增加。2) 對(duì)數(shù)期：細(xì)胞以最快速度進(jìn)行裂殖，細(xì)菌生長速度最大，此時(shí)微生物的營養(yǎng)物質(zhì)豐富，生物生長繁殖不受底物或基質(zhì)限制。如A段；在此階段微生物增長的對(duì)數(shù)值與時(shí)間呈直線關(guān)系。其微生物數(shù)量大，但個(gè)體小，其凈化速度快，但效果較差，只能用于前段處理 （相當(dāng)于生物一級(jí)強(qiáng)化工藝）。3) 減速增殖期：由于營養(yǎng)物質(zhì)被大量耗消，此時(shí)

6、細(xì)胞增殖速度與死亡速度相當(dāng)?；罹鷶?shù)量多且超于穩(wěn)定，個(gè)體趨于成熟。如B段（相當(dāng)于二級(jí)處理）。4) 衰亡期：營養(yǎng)物基本耗盡，微生物只能利用菌體內(nèi)貯存物質(zhì)，大多數(shù)細(xì)胞出現(xiàn)自溶現(xiàn)象，細(xì)菌死亡多，增殖少，但細(xì)胞個(gè)體最大、凈化效果強(qiáng)（對(duì)有機(jī)物而言）。同時(shí)，自養(yǎng)菌比例上升，硝化作用加強(qiáng)。如氧化溝或硝化段（相當(dāng)于二級(jí)半或延時(shí)曝氣工藝）。 可見不同增殖期對(duì)應(yīng)于不同微生物組合，對(duì)應(yīng)于不同生物處理工藝。（3）從空間看： 由前至后污染物濃度不斷降低，微生物數(shù)量由對(duì)數(shù)期逐步過渡至衰亡期，微生物組成由細(xì)菌逐步過度為輪蟲等，水質(zhì)逐步變好類似于水體自凈這一污水處理的原型。4 絮體形成活性污泥的核心菌膠團(tuán)，它是成千上萬細(xì)菌相互

7、粘附形成的生物絮體。其在對(duì)數(shù)增長期，個(gè)體處于旺盛生長，其運(yùn)動(dòng)活性大于范德華力，菌體不能結(jié)合；但到了衰亡期，動(dòng)能低微，范德華力大，菌體相互粘附，形成生物絮體，因此靜止期與衰亡期個(gè)體是活性污泥的重要微生物。三、活性污泥凈化反應(yīng)過程1 初期吸附去除污水與活性污泥接觸510min，污水中大部分有機(jī)物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被去除。此時(shí)的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘著在生物絮體的表面，這種由物理吸附和生物吸附交織在一起的初期高速去除現(xiàn)象叫初期吸附。吸附速度取決于： 微生物的活性程度饑餓程度，衰亡期最強(qiáng)； 水動(dòng)力學(xué)條件：泥水接觸或混合越迅速、越均勻、液膜更新越快，接觸時(shí)間越長則越好

8、；泥水接觸水力學(xué)狀態(tài)以湍流或紊流為好，但過大會(huì)擊碎絮體。2 微生物的代射被吸附的有機(jī)物粘附在絮體表面，與微生物細(xì)胞接觸，在滲透膜的作用下，進(jìn)入細(xì)胞體內(nèi)，并在酶的作用下或者被降解，或者被同化成細(xì)胞本身。a、分解代謝：CXHYOZ(X0.25Y0.5Z）O2XCO20.5H2OQb、合成代謝：nCXHYOZnNH3n(X0.25Y0.5Z)O2(C5H7NO2 )nn(X5)CO20.5n(Y4)H2O其代謝產(chǎn)物的模式如下圖：具體代謝產(chǎn)物的數(shù)量關(guān)系如下圖：即1/3被氧化分解，80×2/3=53%左右通過內(nèi)源呼吸降解，14%左右變成了殘物。從上述結(jié)果可以看出，污染物的降解主要是通過靜止期、

9、衰亡期微生物的內(nèi)源呼吸進(jìn)行，并非直接的生物氧化(僅33)。第二節(jié) 活性污泥凈化反應(yīng)影響因素與主要設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù) 一、影響因素1 營養(yǎng)物組分有機(jī)物、N、P、以及Na、K、Ca、Mg、Fe、Co、Ni等（營養(yǎng)物和污染物只是以數(shù)量及其比例相對(duì)而言）。 比例：進(jìn)水BOD：N：P100:5:1；初次池出水，100:20:2.5 (為什么？）；對(duì)工業(yè)廢水，上述營養(yǎng)比例一般不滿足，甚至缺乏某些微量元素，此時(shí)需補(bǔ)充相應(yīng)組分，尤其是在做小試研究中。2 DO據(jù)研究當(dāng)DO高于0.10.3mg/L時(shí)，單個(gè)懸浮細(xì)菌的好氧化謝不受DO影響，但對(duì)成千上萬個(gè)細(xì)菌粘結(jié)而成的絮體，要使其內(nèi)部DO達(dá)到0.10.3mg/L時(shí)，其混合

10、液中DO濃度應(yīng)保持不低于2mg/L。3 pH值pH值在6.57.5最適宜，經(jīng)馴化后，以6.58.5為宜。4 t（水溫）以2030為宜，超過35或低于10時(shí)，處理效果下降。故宜控制在1535，對(duì)北方溫度低，應(yīng)考慮將曝氣池建于室內(nèi)。5 有毒物質(zhì)重金屬、酚、氰等對(duì)微生物有抑制作用，（前面已述）。 Na、Al鹽，氨等含量超過一定濃度也會(huì)有抑制作用。二、活性污泥處理系統(tǒng)的控制指標(biāo)與設(shè)計(jì)，運(yùn)行操作參數(shù) 活性污泥處理系統(tǒng)是一個(gè)人工強(qiáng)化與控制的系統(tǒng)，其必須控制進(jìn)水水量，水質(zhì)，維持池內(nèi)活性污泥泥量穩(wěn)定，保持足夠的DO，并充分混合與傳質(zhì)，以維持其穩(wěn)定運(yùn)行。1 微生物量的指標(biāo)混合液懸浮固體濃度（MLSS）：在曝氣池

11、單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥固體的總重量，由Ma+Me+Mi+Mii組成?；旌弦簱]發(fā)固體濃度（MLVSS）：混合液活性污泥中有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度，由MLVSS=Ma+Me+Mi組成。MLVSS/MLSS在0.70左右，過高過低能反映其好氧程度，但不同工藝有所差異。如吸附再生工藝0.70.75，而A/O工藝0.670.70。2 活性污泥的沉降性能及其評(píng)定指標(biāo)污泥沉降比SV（%）：混合液在量筒內(nèi)靜置30mm后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分比。污泥容積指數(shù)SVI：SVI=SV/MLSS。對(duì)于生活污水處理廠，一般介于70100之間。當(dāng)SVI值過低時(shí)，說明絮體細(xì)小，無機(jī)質(zhì)含量高，缺乏活

12、性；反之污泥沉降性能不好。為使曝氣池混合液污泥濃度和SVI保持在一定范圍，需要控制污泥的回流比。此外，活性污泥法SVI值還與BOD污泥負(fù)荷有關(guān)。當(dāng)BOD污泥負(fù)荷處于0.51.5kg/（kg MSSd）之間時(shí)，污泥SVI值過高，沉降性能不好，此時(shí)應(yīng)注意避免。3 泥齡（Sludge age）c生物固體平均停留時(shí)間或活性污泥在曝氣池的平均停留時(shí)間，即曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放污泥量之比，用公式表示：cVX/XVX/QwXr。：其中：X為曝氣池內(nèi)每日增長的活性污泥量，即要排放的活性污泥量。 Qw為排放的剩余污泥體積。 Xr為剩余污泥濃度，與SVI的關(guān)系為(Xr) max106 /SVIc是活性污混

13、處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行的重要參數(shù)，在理論上也具重要意義。因?yàn)椴煌帻g代表不同微生物的組成，泥齡越長，微生物世代長，則微生物增殖慢，但其個(gè)體大；反之，增長速度快，個(gè)體小，出水水質(zhì)相對(duì)差。c長短與工藝組合密切相關(guān)，不同的工藝微生物的組合、比例、個(gè)體特征有所不同。污水處理就是通過控制泥齡或排泥，優(yōu)選或馴化微生物的組合，實(shí)現(xiàn)污染物的降解和轉(zhuǎn)化。4 負(fù)荷BOD污泥負(fù)荷：?jiǎn)挝恢亓炕钚晕勰嘣趩挝粫r(shí)間內(nèi)降解到預(yù)定程度的有機(jī)物量。NsQSa/XV=F/M BOD容積負(fù)荷：指單位曝氣池容積在單位時(shí)間內(nèi)降解到預(yù)定程度的有機(jī)物量。NvQSa/VBOD污泥負(fù)荷是活性污泥法設(shè)計(jì)、運(yùn)行的一個(gè)重要參數(shù)。因?yàn)樨?fù)荷與污水處理的技術(shù)經(jīng)

14、濟(jì)性有關(guān)。負(fù)荷高則有機(jī)物降解速度與污泥增殖量加大，曝氣池容積小，投資省，但其泥齡短，處理出水水質(zhì)不高，難以滿足環(huán)境要求；反之若過低則曝氣池容積加大，投資加大，曝氣量加大，經(jīng)濟(jì)性能降低。故應(yīng)選擇適宜的負(fù)荷，同時(shí)還要避開0.51.5kgBOD/kgMLSSd負(fù)荷區(qū)間。思考題 能否通過增加污泥濃度，減少構(gòu)筑物的體積，節(jié)省投資？5 污泥產(chǎn)率（1）實(shí)際測(cè)試污水中有機(jī)污染物的降解帶來微生物的增殖與活性污泥的增長，活性污泥微生物的增殖是生物合成與內(nèi)源呼吸的差值，即X=aSabX。 其中：X為活性污泥微生物凈增殖量，kg/d； Sr為在活性污泥微生物作用下，污水中被降解、去除的有機(jī)污染物量SrSaSe； Sa

15、為進(jìn)入曝氣池污水含有的有機(jī)污染物量，kgBOD/d。 Se為經(jīng)活性污泥處理后出水的有機(jī)污染物量，kgBOD/d。 X為混合液活性污泥量，kg。 a為污泥產(chǎn)率（降解單位有機(jī)污染物的污染量）。 b為微生物內(nèi)源代謝的自力氧化率。（2）理論推導(dǎo)（由試驗(yàn)配水研究）由于細(xì)胞合成與內(nèi)源代謝同步進(jìn)行，單位曝氣池內(nèi)活性污泥凈增殖速度為： (dx/dt)g(dx/dt)s(dx/dt)e 其中：(dx/dt)g為凈增殖速度； (dx/dt)s為合成速度； (dx/dt)e為微生物內(nèi)源代謝速度。(dx/dt)sY (dx/dt)u 其中：Y為產(chǎn)率系數(shù)，每代謝1kgBOD合成的MLVSS量。 (dx/dt)u為微生物

16、對(duì)有機(jī)物的降解速度。(dx/dt)eKdXv 其中：Kd微生物自身氧化率d-1，并稱衰減系數(shù)； Xv為MLVSS含量。代入得： (dx/dt)gY(dx/dt)uKdXvXY(SaSe)QKdVXv 其中：X為日污泥排放量； (SaSe)Q為日有機(jī)物降解量； Kd VXv 為 池內(nèi)總MLVSS量。 等式兩邊除以VXv得X/ VXv = Y(SaSe)Q / VXvKd 由于X/ VXv = 1/ Qc； (SaSe)Q / VXv Ns （書中寫成NrS） 1/ Qc Y Ns Kd 二者的區(qū)別：從物理意義上講，a與Y、b與Kd是一回事，但前者是實(shí)測(cè)值（a、b）。由于進(jìn)水水質(zhì)和進(jìn)水SS多變，因

17、此a、b是一個(gè)實(shí)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)值。而Y、Kd為理論研究或配水研究的結(jié)果，配水試驗(yàn)不僅水質(zhì)可以恒定，且無SS，當(dāng)控制c和NS進(jìn)行同時(shí)多組實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以通過作圖求出Y、Kd（P112圖4-9）。6 有機(jī)污染物降解與需氧 微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解包括1/3的直接氧化分解，2/3×80%需合成后再內(nèi)源呼吸降解，故其需氧量為：O2aQSabVXv 其中：a為微生物每代謝1kgBOD所需要的氧量。 b為每kg活性污染自身氧化所需要的氧量。 兩邊同除以VXv得：O2/ VXv = aNsb 兩邊同除以QSa得 O2/ QSaab1/ Ns從式中可以看出：1) 上式為單位容積曝氣池的需氧量或單位微生物量的好

18、氧量，其只與NS有關(guān)。NS高則單位容積或污泥量需氧量大。2) 下式為降解1kgBOD的需氧量，其與NS的倒數(shù)有關(guān)。NS負(fù)荷越高，泥齡越短，則降解單位BOD需氧量就越低(未被降解就作為污泥排出)。式中a、b可以通過一組試驗(yàn)結(jié)果作圖求得(P113圖410)。 a值：對(duì)生活污水為 0.40.53，b值：介于0.11 0.188之間。第三節(jié) 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、概述從前面介紹可以看出，微生物的增殖、代謝與有機(jī)底物濃度、Qc以及生化反應(yīng)速度等密切相關(guān)。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)則是從生化角度來研究彼此的關(guān)系，以提高我們理論認(rèn)識(shí)水平，并指導(dǎo)我們優(yōu)化工藝與設(shè)備。二、莫諾特(Monod)方程式法國學(xué)者M(jìn)onod于194

19、2年采用純菌種在培養(yǎng)基稀溶液中進(jìn)行了微生物生長的實(shí)驗(yàn)研究，并提出了微生物生長速度和底物濃度間的關(guān)系式：=maxS/Ks+S微生物在對(duì)數(shù)期和靜止期的典型生長模式。式中：µ為微生物比增長速度，即單位生物量的增長速度. µmax為微生物最大比增長速度； Ks：飽和常數(shù)，為=1/2max底物濃度，故又稱半速度常數(shù)。 S：底物濃度。 討論：（1）當(dāng)?shù)孜镞^量存在時(shí)，微生物生長不受底物限制。處于對(duì)數(shù)增長期，速度達(dá)到最大值,為一常數(shù)。S>>Ks、Ks+SS =umax。 此時(shí)反應(yīng)速度和底物濃度無關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)，即n=0。（2）當(dāng)?shù)孜餄舛容^小時(shí)，微生物生長受到限制，處于靜止增長期

20、，微生物增長速度與底物濃度成正比。SKs、Ks+SKs =maxS/Ks=K.S此時(shí)，S，與底物濃度呈一級(jí)反應(yīng)。（3）隨著底物濃度逐步增加，微生物增長速度和底物濃度呈=maxS/Ks+S關(guān)系，即不成正比關(guān)系，此時(shí)0n1為混合反應(yīng)區(qū)的生化反應(yīng)。上述研究結(jié)果，與米門方程式十分相近。米門方程式為：VVmaxS/Ks+Smonod方程的結(jié)論使米一門方程式引入了廢水工程的理論中。具體推導(dǎo)如下： Ydx/ds=(dx/dt)/(ds/dt)=r/q=(r/x)/(q/x)= µ/V。 式中：dx為微生物增長量； dx/dt為微生物增長速率（即r）； r/xµ，即微生物比增長速度； ds

21、為底物消耗量； qds/dt，為底物降解速度； vq/x，為底物比降解速度。 µYVµmaxYVmax；帶入=maxS/Ks+S 得：VVmaxS/Ks+S即米一門方程式。V(ds/dt)/X， ds/dt= VmaxSX/Ks+S，即p115432式。將monod方程倒裝得：1/µ1/µmax ( ks/S+1)= ks/µmax(1/S)+1/µmax。根據(jù)monod方程與米一門方程的相關(guān)性，前面已推導(dǎo)µYV；µmaxYVmax。代入得：1/V= ks/Vmax (1/S)+1/VmaxV=(ds/dt)/X1

22、/V=Xdt/ds=Xt/(Sa-Se)即：Xt/(Sa-Se)= ks/Vmax(1/S)+1/Vmax 即p11844式 以1/V為縱坐標(biāo)，以1/Se為橫坐標(biāo)，對(duì)一組實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(p118圖4-15)則可求出1/Vmax和ks/Vmax。 三、勞倫斯麥卡蒂方程式1 基礎(chǔ)概念微生物比增殖速率：=(dx/dt)/X單位基質(zhì)利用率：?jiǎn)挝晃⑸锪康牡孜锢寐?，q=(ds/dt)/X生物固體平均停留時(shí)間：?jiǎn)挝恢亓康奈⑸镌诨钚晕勰喾磻?yīng)系統(tǒng)中c=VX/X；2 基本方程第1方程：dx/dt=Y(ds/dt)u-KdXa1/ c=YqKd第2方程：VVmaxS/(Ks+S) 有機(jī)質(zhì)降解速率等于其被微生

23、物利用速率，即V=q，Vmax=qmax (ds/dt)u = VmaxSXa/(Ks+S)3 方程的應(yīng)用（1）確立處理水有機(jī)底物濃度（Se）與生物固體平均停留時(shí)間（c）之間的關(guān)系對(duì)完全混合式SeKs(1/ c+Kd)/Y (Sa-Se)-(1/ c+Kd)對(duì)推流式1/ c= YVmax(Sa-Se)/(Sa-Se)+ KsSa/SeKd上式表示Se=f(c)，欲提高處理效果，降低Se值，就必須適當(dāng)提高c。（2）確立微生物濃度（X）與c間的關(guān)系。對(duì)完全混合式： XcY(Sa-Se)/t(1+Kdc)對(duì)推流式： XcY(Sa-Se)/t(1+KdQc) 說明反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度(X)是c的函數(shù)。（

24、3）確立了污泥回流比(R)與Qc的關(guān)系。1/c=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中：Xr為回流污泥濃度，(Xr)max=106/SVI 。（4）總產(chǎn)率系數(shù)（Y）與表觀產(chǎn)率系數(shù)（Yobs）間的關(guān)系.YobsY/(1+KdQc)即實(shí)測(cè)污泥產(chǎn)率系數(shù)較理論總降低。（5）確立了污泥回流比(R)與Qc的關(guān)系。1/c=Q1+R-R(Xr/Xa)/V 式中：Xr為回流污泥濃度(Xr)max=106/SVI（6）總產(chǎn)率系數(shù)（Y）與表觀產(chǎn)率系數(shù)（Yobs）間的關(guān)系YobsY/(1+KdQc) 即實(shí)測(cè)污泥產(chǎn)率系數(shù)較理論總降低。（7）在污水處理系統(tǒng)中（低基質(zhì)濃度）中，對(duì)VVmaxS/(Ks+S) 的推論：VVmax

25、S/(Ks+S)，VqqVmaxS/(Ks+S)由于KsS（低基質(zhì)濃度），qVmaxS/KsK.Sv。V(ds/dt)u/Xa=Ks (ds/dt)u =(Ks)max(ds/dt)u(Sa-Se)/tQ(Sa-Se)/VKSeQ(Sa-Se)/XaV由此可以求定曝氣池體積。第四節(jié) 活性污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式與曝氣池的工藝參數(shù)一、傳統(tǒng)活性污泥法1 工藝特征1) 經(jīng)歷了起端的吸附和不斷的代謝過程。 2) 微生物經(jīng)歷了由對(duì)數(shù)期至內(nèi)源呼吸期。3) 有機(jī)物，迅速降低，但之后變化不大，總?cè)コ?0左右。4) 需氧量由大逐步減少。2 存在不足曝氣池首端有機(jī)負(fù)荷大，需氧量大，而實(shí)際供氧難于滿足此要求（平均供

26、氧）。使首端供氧不足，末端供氧出現(xiàn)富裕，需采用漸減試供氧。3 工藝流程二、階段曝氣活性污泥法（分階段進(jìn)水或多階段進(jìn)水）1 工藝特點(diǎn)1) 污水均勻分散地進(jìn)入，使負(fù)荷及需氧趨于均衡，利于生物降解，降低能耗。2) 混合液中Xa濃度逐步降低，減輕二次池負(fù)荷，利于固液分離。3) 污水均勻分散地進(jìn)入，增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力。2 工藝流程三、再生曝氣活性污泥法（即傳統(tǒng)活性污泥法的前端先設(shè)置污泥再生）1 工藝特點(diǎn)1) 提高污泥活性，使其充分代謝。2) 再生池不另行設(shè)置，而是將曝氣池的一部分作為再生池。曝氣池一般3或6廊道，將其中的1/3或1/6作再生段。3) 處理效果與傳統(tǒng)活性污泥法相近，B

27、OD去除率90以上。2 工藝流程四、吸附再生活性污泥法1 工藝特點(diǎn)1) 將吸附與代謝過程分二個(gè)池或二段。其初期吸附現(xiàn)象見p125126及圖4-22。2) 由于再生池只對(duì)活性污泥曝氣，減小了池容。3) 由于吸附段池容較?。ú糠譃樵偕厝莘e），泥水接觸時(shí)間短（3060min），出水BOD去除率一般小于90。2 工藝流程五、延時(shí)曝氣活性污泥法 適宜對(duì)出水水質(zhì)要求高的場(chǎng)合。如氧化溝、A/O法和A2/O工藝等。負(fù)荷低，曝氣時(shí)間長（24h以上），活性污泥處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥少且穩(wěn)定，污泥不需要消化處理，工藝也不需要設(shè)初沉池。不足：池容大、負(fù)荷小、曝氣量大、投資與運(yùn)行費(fèi)用高。六、高負(fù)荷活性污泥法（又叫短

28、時(shí)曝氣活性污泥法）構(gòu)筑物與普通活性污泥法以及吸附再生工藝相同，但其停留時(shí)間短，BOD負(fù)荷高、曝氣時(shí)間短。不足：BOD去除率不高（7075%），出水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。七、完全混合活性污泥法1 工藝特點(diǎn)1) 污水進(jìn)入曝氣池后迅速被稀釋混勻，水質(zhì)水量變化對(duì)系統(tǒng)影響小。2) 由于水質(zhì)在各處相同，因而各處微生物群體與組成相同，降解工況相同。3) 需氧速度均衡，動(dòng)力消耗略省。4) 不足：池內(nèi)未有污染物濃度、微生物濃度與種群的梯度或鏈群，導(dǎo)致微生物的有機(jī)物降解動(dòng)力低下，易出現(xiàn)污泥膨脹。類型：按構(gòu)筑物形狀分合建式與分建式。2 工藝流程八、AB法1 工藝特點(diǎn)1) 不設(shè)初沉池，A段由曝氣吸附池和中沉池組成，B段由曝氣池

29、和二沉池組成，A、B段由獨(dú)自的污泥回流系統(tǒng)，因此二段由各自獨(dú)特的微生物群體，故處理效果穩(wěn)定。2) A段污泥負(fù)荷率高達(dá)26 KgBOD5/KgMLSS·d 約為普通活性污泥的1020倍，因此它具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷的能力和具有對(duì)pH、有毒物影響的緩沖擊能力。水力停留時(shí)間短（約3min），污泥齡短（0.30.5）d，細(xì)菌是活性污泥微生物的主體。3) A段活性污泥吸附能力強(qiáng)，能吸附污水中某些重金屬、難降解有機(jī)物以及N、P等植物性營養(yǎng)物質(zhì)，這些物質(zhì)通過剩余污泥的排除而得到去除。4) AB工藝對(duì)BOD5、COD、SS、N、P的去除率一般高于普通活性污泥法。5) 由于A段對(duì)有機(jī)物的高效絮凝吸附作用

30、，使AB工藝中通過絮凝吸附由排放剩余污泥途徑去除的BOD量大大提高，從而使AB工藝比普通活性污泥法節(jié)省投資20%，降低運(yùn)行費(fèi)用15%。6) AB工藝很適合分步建設(shè)，首先可建設(shè)A段，然后建設(shè)B段。7) 主要缺點(diǎn)是產(chǎn)泥量高，有兩個(gè)污泥回流系統(tǒng)。2 工藝流程九、間歇式活性污泥法1 工藝特點(diǎn)1) 工藝簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)池容積小或可不設(shè)調(diào)節(jié)池，不設(shè)二次沉淀池，無污泥回流；2) 投資省，占地少，運(yùn)行費(fèi)用低；3) 反應(yīng)過程基質(zhì)濃度梯度大，反應(yīng)推動(dòng)力大，處理效果高；4) 耐有機(jī)負(fù)荷和有毒物負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)，運(yùn)行方式靈活，靜止沉淀，出水水質(zhì)好；5) 厭氧（缺氧）和好氧過程交替發(fā)生，泥齡短且活性高，同時(shí)脫氮除磷。 2 運(yùn)行

31、方式SBR的工作過程通常包括五個(gè)階段，依次為：進(jìn)水階段加入基質(zhì)；反應(yīng)階段基質(zhì)降解；沉淀階段泥水分離；排放階段排上清液；閑置階段活性恢復(fù)。從第一次進(jìn)水開始到第二次進(jìn)水開始稱為一個(gè)工作周期。 十、氧化溝1 氧化溝工作原理與特征（1）可考慮不設(shè)初沉他，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。（2）可考慮不單設(shè)二次沉淀池，使氧化溝與二次沉淀池合建，可省去污泥回流裝置（2）BOD負(fù)荷低，同活性污泥法的延時(shí)曝氣系統(tǒng)，對(duì)此，具有下列各項(xiàng)效益：1) 對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；2) 污泥齡(生物固體平均停留時(shí)間)：一般可達(dá)1530d，為傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的36倍?？梢源婊?、繁殖世代時(shí)間長、增殖

32、速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化溝內(nèi)可能產(chǎn)生硝化反應(yīng)。如運(yùn)行得當(dāng)，氧化溝能夠具有反硝化脫氮的效應(yīng)。3) 污泥產(chǎn)率低，且多已達(dá)到穩(wěn)定的程度，勿需再進(jìn)行消化處理。2 工藝布置十一、多級(jí)活性污泥法當(dāng)進(jìn)水有機(jī)污染濃度很高時(shí)采用此工藝。1 工藝特點(diǎn)1) 污水處理單元串聯(lián)。2) 負(fù)荷高（一級(jí)），且耐沖擊負(fù)荷，二級(jí)負(fù)荷低。3) 各級(jí)污泥Qc不同，微生物種群各異. 4) 不足：投資與運(yùn)行費(fèi)用高，管理麻煩（各種設(shè)備多）。 2 工藝流程十二、深水曝氣活性污泥法1 工藝特點(diǎn)1) 由于水壓加大，提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進(jìn)而提高了氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機(jī)污染物的降解。2)

33、 向深部發(fā)展，節(jié)省占地。3) 按機(jī)械（曝氣）設(shè)備的利用情況，分中層曝氣和底層曝氣，前者可以利用常用風(fēng)機(jī)（5m風(fēng)機(jī)），對(duì)10m深井曝氣；后者需用高壓風(fēng)機(jī)（10m風(fēng)機(jī)）。2 工藝流程十三、深井曝氣活性污泥法1 工藝特點(diǎn)1) 由于水壓很大（井深50-100m） ，明顯提高了飽和溶解氧濃度以及降低氣泡直徑，提高氣泡的表面積，進(jìn)而顯著提高氧的傳遞速率，從而利于微生物的增殖與有機(jī)污染物的降解。2) 向深部發(fā)展，節(jié)省占地，并利用進(jìn)出水位差以及曝氣提升力循環(huán)。 3) 不足之處：施工難度大，對(duì)地質(zhì)條件和防滲要求高。十四、淺層曝氣活性污泥法理論基礎(chǔ)：氣泡只是在形成與破碎瞬間，有著最高的氧轉(zhuǎn)移率，而與水深無關(guān)。工藝

34、特點(diǎn)：曝氣器安裝深度0.60.8m，適宜低壓水機(jī)曝氣。十五、純氧曝氣活性污泥法原理：提高氧的分壓，強(qiáng)化氧的傳質(zhì)能力，增加MLSS濃度和容積負(fù)荷，提高生化反應(yīng)速率。不足之處：要密閉運(yùn)行，工藝運(yùn)行管理復(fù)雜。具體各種工藝的設(shè)計(jì)與參數(shù)見P131表4-7，現(xiàn)總結(jié)如下：1) BOD負(fù)荷：一般BOD污泥負(fù)荷0.20.4，延時(shí)曝氣法低（<0.1），高負(fù)荷活性污泥法BOD污泥負(fù)荷>1.5，按p108圖4-7設(shè)計(jì)；而對(duì)特殊的深井曝氣和純氧曝氣因氧的傳質(zhì)改善，可以把BOD負(fù)荷設(shè)計(jì)在0.51.5之間。2) 泥齡：對(duì)一般的活性污泥法工藝以及深井曝氣和純氧曝氣工藝，其泥齡一般在515d，多數(shù)68d；高負(fù)荷活性

35、污泥法泥齡2.5d以下；而延時(shí)曝氣則一般在20d以上。3) 曝氣池混合液濃度（X）：一般在3000mg/L左右。延時(shí)曝氣、合建式完全混合活性污泥法以及深井曝氣略高。4) 污泥回流比：一般在100以下，多數(shù)在50左右；而延時(shí)曝氣、合建式完全混合活性污泥法回流比在100以上。5) 曝氣時(shí)間：一般在8h以下，多數(shù)為46h。但延時(shí)曝氣一般在20h以上；高負(fù)荷工藝以及深井曝氣工藝曝氣時(shí)間很短。各種工藝技術(shù)的著重點(diǎn)包括：1) 強(qiáng)化不同微生物的作用（群落），如高負(fù)荷、多級(jí)、延時(shí)曝氣等工藝。2) 提高氧的傳質(zhì)，降低能耗（純氧曝氣、深水曝氣、深井曝氣以及淺層曝氣等）。3) 節(jié)省占地（深井）。4) 保證出水水質(zhì)（延時(shí)曝氣、多級(jí)曝氣等）。5) 活性污泥特性（收附再生、再生以及高負(fù)荷活性污泥法等）。6) 易管理與構(gòu)筑物單元少，如合建式完全混合活性污泥法與SBR等。7)