第一章第二節(jié)活性污泥法生物處理

第一章廢水好氧生物處理好氧活性污泥法好氧生物膜法第一節(jié)概述一、我國(guó)城市污水處理現(xiàn)狀及目標(biāo)

1999處理率26%（二級(jí)處理占11.5%)2005年提高到45.67%

截至２００６年底，達(dá)到５６《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》規(guī)定目標(biāo)：2010年全國(guó)設(shè)市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50%，設(shè)市城市的污水處理率不低于60%，重點(diǎn)城市的污水處理率不低于70%。

“十一五”時(shí)期，重點(diǎn)省會(huì)城市處理率要達(dá)到８０％；一般城市要達(dá)到６０％到７０％；縣城則要達(dá)到６０％。二、城鎮(zhèn)污水處理出水的要求1、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的a標(biāo)準(zhǔn)：城鎮(zhèn)污水處理廠出水作為回用水的基本要求。當(dāng)污水處理廠出水引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮(zhèn)景觀用水和一般回用水等用途時(shí)，執(zhí)行一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的a標(biāo)準(zhǔn)。城鎮(zhèn)污水處理廠出水排入國(guó)家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉、半封閉水域時(shí)2、一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)：排入GB3838地表水III類功能水域（劃定的飲用水源保護(hù)區(qū)和游泳區(qū)除外）、GB3097海水二類功能水域時(shí)。

三、污水處理的一般技術(shù)途徑（一）按廢水中污染物除去方式物理處理化學(xué)處理物化處理生物處理（二）按處理程度一級(jí)處理二級(jí)處理三級(jí)處理（一）按廢水中污染物除去方式物理處理：通過各種方法使污染物從廢水中分離出來，一般不改變污染物的化學(xué)本性化學(xué)處理：主要利用化學(xué)反應(yīng)分解污水中各種形態(tài)的污染物。物化處理：利用相轉(zhuǎn)移的方法生物處理：利用生物主要是微生物的代謝作用轉(zhuǎn)化污水中的膠體性或溶解性污染物，使之成為無害物質(zhì)的方法。生物處理的情況：BOD5/COD>0.3才適宜采用生化處理未處理城市污水的BOD5/COD在0.3-0.8之間。投資少、成本低、工藝設(shè)備較簡(jiǎn)單、運(yùn)行條件平和，不產(chǎn)生二次污染成為污水處理工藝的主流技術(shù)，已廣泛用于生活污水和工業(yè)廢水的處理。世界各國(guó)污水處理廠90%以上采用生物處理技術(shù)。美國(guó)共有廢水處理廠18000多座，其中84%為二級(jí)生物處理廠，英國(guó)有廢水處理廠3000多座，幾乎全部是二級(jí)生物處理廠。（二）按處理程度一級(jí)處理：也叫初級(jí)處理，通過過濾、沉淀等物理方法除去廢水中的粗大固形物及部分懸浮物。二級(jí)處理：在一級(jí)處理基礎(chǔ)上，主要去除水中溶解性的和膠體性的有機(jī)物

三級(jí)處理，也稱深度處理：進(jìn)一步除去廢水中的膠體及溶解態(tài)的污染物，一般可達(dá)到回用的目的。1.廢水的一級(jí)處理方法重力分離法阻力截留法稀釋法中和法沉降法上浮法格柵截留篩網(wǎng)截留粒狀介質(zhì)過濾2.廢水的二級(jí)處理方法氣浮法混凝法萃取法氧化還原法電解法生物法吹脫法汽提法好氧法厭氧法物化法——超濾、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、膜分離法、離子交換法、加氯消毒等；生物法——生物法脫氮除磷3.廢水的三級(jí)處理方法城市廢水處理的一般流程廢水格柵沉砂池沉淀池生物處理二次沉淀池三級(jí)處理污泥處理垃圾處理沉渣處理污泥濃縮一級(jí)處理出水沉渣處理二級(jí)處理出水部分污泥回流三級(jí)處理出水一級(jí)處理二級(jí)處理三級(jí)處理第二節(jié)有機(jī)廢水的好氧生物處理

—活性污泥法一、廢水生物處理的原理

1、水體自凈作用水體自凈作用指天然水體受到污染后，在無人為處理?xiàng)l件下，借助水體自身的能力使之得到凈化的過程。該過程中包括稀釋、沉降等物理作用，氧化、還原、分解、凝聚等化學(xué)作用，還有更重要的生物作用，即生物對(duì)無機(jī)物和有機(jī)物的同化和異化作用。微生物的生長(zhǎng)規(guī)律

2、廢水生物處理的作用機(jī)理廢水生物處理實(shí)際是水體的自凈原理在水污染治理中的應(yīng)用，即模擬天然水體自凈作用的生物過程，在特定構(gòu)筑物中人工創(chuàng)造適宜條件，充分發(fā)揮微生物的作用以高速度、高效率凈化污水，通過微生物產(chǎn)生的酶來降解轉(zhuǎn)化有機(jī)物，將有機(jī)物最終轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水，從而使廢水得到凈化。好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理圖9-1好氧活性污泥的凈化作用機(jī)理示意圖污水處理中的生化過程O2、CO2、SO42－、NO3－等細(xì)胞構(gòu)成物C、H、O、N、P、S維生素等能源受氫體微生物微生物細(xì)胞合成生物污泥分解能量代謝產(chǎn)物＋熱能CO2、H2O、SO42－、NO3－、NH4＋、PO43－、H2S、CH4、有機(jī)酸、醇等排水排出不可降解殘留物(排出）內(nèi)源呼吸污水處理中的生化過程二、活性污泥的組成與特性1、幾個(gè)概念活性污泥：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)、膠體物質(zhì)等交織在一起的呈黃褐色絮狀體?；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)化下微生物的新陳代謝(包括分解和合成)。2、活性污泥組成：（1）活性的微生物（2）微生物自身氧化的殘留物（3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物和無機(jī)物組成。其中微生物是活性污泥的主要組成部分?；钚晕勰嘀械奈⑸镉质怯杉?xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。3、活性污泥的特征a、形態(tài)：在顯微鏡下呈不規(guī)則橢圓狀，在水中呈“絮狀”。b、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）。c、理化性質(zhì)：ρ=1.002～1.006，含水率99%，直徑大小0.02～0.2mm，表面積20～100cm2/ml，pH值約6.7。其固相組分主要為有機(jī)物，約占75～85%。d、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）。4、活性污泥中的微生物類型（1）細(xì)菌：主導(dǎo)作用，108-109個(gè)/ml常見菌群：它們多數(shù)是G-菌，如動(dòng)膠菌屬、從毛單胞菌屬（優(yōu)勢(shì)）；產(chǎn)堿桿菌屬、微球菌屬、假單胞菌屬（較多）；黃桿菌屬、芽孢桿菌屬、無色桿菌屬、棒狀桿菌屬、不動(dòng)桿菌屬、球衣菌屬、諾卡氏菌屬、短桿菌屬等動(dòng)膠菌屬(Zoogloea)和叢毛單胞菌屬Comamonas），數(shù)量占70％①菌膠團(tuán)細(xì)菌菌膠團(tuán)：狹義指動(dòng)膠菌屬（Zoogloea）形成的細(xì)菌團(tuán)塊，廣義指所有具有莢膜或粘液或明膠質(zhì)的絮凝性細(xì)菌互相絮凝聚集形成的菌膠團(tuán)塊（水處理領(lǐng)域所指）。菌膠團(tuán)是活性污泥（絨粒）的結(jié)構(gòu)和功能的中心，表現(xiàn)在數(shù)量上占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)(絲狀膨脹的活性污泥除外)，是活性污泥的基本組分。初生的菌膠團(tuán)形狀有球形、分枝、蘑菇、橢圓、指形、片狀等。菌膠團(tuán)細(xì)菌是活性污泥的主體，它的作用：具有很強(qiáng)的吸附、氧化分解有機(jī)物的能力。菌膠團(tuán)的形成可使細(xì)菌避免被微型動(dòng)物所吞噬，并且與污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分離密切相關(guān)；為原生動(dòng)物、微型后生動(dòng)物提供了良好的生存環(huán)境、附著場(chǎng)所。②絲狀細(xì)菌球衣細(xì)菌、貝氏硫菌、發(fā)硫菌、鐵細(xì)菌等它的作用有兩方面：一方面：是活性污泥的重要組分，交叉穿織于菌膠團(tuán)內(nèi)，成為活性污泥的骨架，或附著生長(zhǎng)于絮狀體表面，具有強(qiáng)氧化分解有機(jī)物能力，起到一定的凈化作用。另一方面：當(dāng)絲狀菌的數(shù)量超過菌膠團(tuán)細(xì)菌時(shí)，可使絮狀體沉降性能下降，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)污泥膨脹（bulking）現(xiàn)象。污泥膨脹：指污泥結(jié)構(gòu)極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。絲狀膨脹（2）原生動(dòng)物肉足綱鞭毛綱纖毛綱：游泳型、固著型（個(gè)體、群體）吸管綱根據(jù)原生動(dòng)物的細(xì)胞器和其他特點(diǎn)，將原生動(dòng)物分為四個(gè)綱，即肉足綱、鞭毛綱和纖毛綱、孢子綱。其中孢子綱中原生動(dòng)物專營(yíng)寄生生活，其余三類存在于水體當(dāng)中，重點(diǎn)介紹這三類原生動(dòng)物肉足綱20～50um特征：

大多沒有固定形狀由體內(nèi)細(xì)胞質(zhì)不定方向的流動(dòng)而呈現(xiàn)千姿百態(tài)，少數(shù)種類為球形。細(xì)胞質(zhì)可伸縮變動(dòng)而形成偽足。作為運(yùn)動(dòng)和攝食的胞器。變形蟲規(guī)律：大量出現(xiàn)時(shí)預(yù)示出水水質(zhì)差。如活性污泥馴化初期（游離細(xì)菌大量出現(xiàn)后）。動(dòng)物性鞭毛蟲×400規(guī)律：與變形蟲規(guī)律類似。常見的有波豆蟲和滴蟲等。波豆蟲(bodo)滴蟲纖毛綱草履蟲特征：周身表面或部分表面具有纖毛提問：纖毛的功能？游動(dòng)及攝食的工具。草履蟲、漫游蟲、游仆蟲游泳型1領(lǐng)鐘蟲2小口鐘蟲其中以小口鐘蟲在各類廢水處理中出現(xiàn)頻率最大，數(shù)量也是最多，小口鐘蟲的體長(zhǎng)為32~70um，寬22~48um，口圍12~25um3溝鐘蟲固著型33累枝蟲柄不收縮作用：可以降低水中游離細(xì)菌的數(shù)量，降低水的渾濁度，對(duì)廢水生物處理起良好的促進(jìn)作用；規(guī)律：固著蟲大量出現(xiàn)預(yù)示出水水質(zhì)好，污泥馴化佳。吸管蟲原生動(dòng)物的作用凈化作用：大部分原生動(dòng)物是動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)，動(dòng)物性營(yíng)養(yǎng)的原生動(dòng)物可吞食有機(jī)顆粒、游離細(xì)菌及其它微小生物，有利于改善水質(zhì)促進(jìn)絮凝和沉淀作用，利于泥水分離指示作用：根據(jù)出現(xiàn)的原生動(dòng)物的種類可以判斷活性污泥的狀態(tài)和處理水質(zhì)的好壞，可作為處理系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)管理的指標(biāo)(1)著生的固著型纖毛蟲多時(shí)，處理效果良好，出水BOD5和濁度低。(如小口鐘蟲、八鐘蟲、溝鐘蟲、褶鐘蟲、瓶累枝蟲、微盤蓋蟲、獨(dú)縮蟲)這些緣毛目的種類都固定在絮狀物上，并隨窗之而翻動(dòng)，其中還夾雜一些爬行的棲纖蟲、游仆蟲、尖毛蟲、卑氣管葉蟲等，這說明優(yōu)質(zhì)而成熟的活性污泥。

(2)小口鐘蟲在生活污水和工業(yè)廢水處理很好時(shí)往往就是優(yōu)勢(shì)菌種。

(3)如果大量鞭毛蟲出現(xiàn)，而著生固著型纖毛蟲很少時(shí)，表明凈化作用較差。

(4)大量的自由游泳的纖毛蟲出現(xiàn)，指示凈化作用不太好，出水濁度上升。

(5)如出現(xiàn)主要有柄纖毛蟲，如鐘蟲、累枝蟲、蓋蟲、輪蟲、寡毛類時(shí)，則水質(zhì)澄清良好，出水清澈透明，酚類去除率在90%以上。

(6)根足蟲的大量出現(xiàn)，往往是污泥中毒的表現(xiàn)。

(7)如在生活污水處理中，累枝蟲的大量出現(xiàn)，則是污泥膨脹、解絮的征兆。

(8)而在印染廢水中，累枝蟲則作為污泥正?；蚋纳频闹甘旧?。

(9)在石油廢水處理中鐘蟲出現(xiàn)是理想的效果。

(10)過量的輪蟲出現(xiàn)，則是污泥要膨脹的預(yù)兆。

另在一些對(duì)原生動(dòng)物不宜生長(zhǎng)的污泥中，主要看菌膠團(tuán)的大小用數(shù)量來判斷處理效果。（3）微型后生動(dòng)物

5、管理中的指示生物原生動(dòng)物和后生動(dòng)物出現(xiàn)的順序：細(xì)菌－植物型鞭毛蟲－肉足類－動(dòng)物型鞭毛蟲－游泳性纖毛蟲、吸管蟲－固著性纖毛蟲－輪蟲原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物的演替判斷水質(zhì)和污水處理程度，還可以判斷污泥培養(yǎng)成熟程度；根據(jù)原生動(dòng)物的種類判斷活性污泥和處理水質(zhì)的好壞；根據(jù)原生動(dòng)物遇惡劣環(huán)境改變個(gè)體形態(tài)及其變化過程判斷進(jìn)水水質(zhì)變化和運(yùn)行中出現(xiàn)的問題?；钚晕勰嗔己脮r(shí)出現(xiàn)的生物活性污泥狀態(tài)不好時(shí)出現(xiàn)的生物在活性污泥恢復(fù)時(shí)出現(xiàn)的生物活性污泥分散、解體時(shí)出現(xiàn)的生物污泥膨脹時(shí)出現(xiàn)的生物溶解氧不足出現(xiàn)的生物曝氣過量出現(xiàn)的生物

廢水濃度極低時(shí)出現(xiàn)的生物沖擊負(fù)荷和毒物流入時(shí)出現(xiàn)的生物活性污泥膨脹時(shí)出現(xiàn)的生物球衣菌屬、各種霉菌等絲狀菌絲狀微生物導(dǎo)致的污泥膨脹：BOD:NBOD:P比例高pH值低BOD負(fù)荷高流入廢水的小分子化合物多水溫低流入重金屬等有毒物質(zhì)活性污泥分散、解體時(shí)出現(xiàn)的生物變形蟲屬和簡(jiǎn)便蟲屬等肉足類1ml混合液中出現(xiàn)1萬個(gè)以上個(gè)體時(shí)，絮體變小，出水混濁并呈現(xiàn)白色解決方案：減少污泥回流量，可以使污泥解絮得到控制。新態(tài)蟲屬曝氣過渡出現(xiàn)的微生物輪蟲和大量的肉足類微生物溶解氧濃度超過5mg/L解決方案：減少曝氣輪蟲電鏡BOD負(fù)荷很低時(shí)出現(xiàn)的微生物游仆蟲屬鱗科蟲屬等標(biāo)志：硝化過程正在進(jìn)行解決：提高BOD負(fù)荷或采用兩套系統(tǒng)游仆蟲屬個(gè)體詳細(xì)圖游仆蟲屬捕食鱗可蟲屬1鱗可蟲屬2有毒物質(zhì)流入時(shí)微生物的變化現(xiàn)象：原生動(dòng)物和輪蟲等后生動(dòng)物減少楯纖屬急劇減少解決措施：增加曝氣池微生物濃度，去除有毒物質(zhì)三、活性污泥法的基本工藝流程處理后出水初沉池曝氣池二沉池進(jìn)水污泥回流污泥剩余污泥圖6－2活性污泥法的基本流程a.預(yù)處理設(shè)施：包括初沉池、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)、水解酸化b.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)等c.二次沉淀池：泥水分離，澄清凈化、初步濃縮活性污泥。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。利用生物絮狀體為生化反應(yīng)的主體物利用曝氣設(shè)備向生化反應(yīng)系統(tǒng)分散空氣或氧氣，為微生物提供氧源對(duì)體系進(jìn)行混合攪拌以增加接觸和加速生化反應(yīng)傳質(zhì)過程采用沉淀方式，降低出水中的微生物的固體含量通過回流使沉淀池濃縮的微生物絮凝體返回到反應(yīng)系統(tǒng)為保證系統(tǒng)內(nèi)生物細(xì)胞平均停留的時(shí)間的穩(wěn)定，經(jīng)常排出一部分生物固體。四、活性污泥的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)1、水力停留時(shí)間HydrolicRetentionTime簡(jiǎn)寫作HRT，是指待處理污水在反應(yīng)器內(nèi)的平均停留時(shí)間。如果反應(yīng)器的有效容積為V（立方米），則：HRT=V/Q(h)

普通活性污泥法一般為6-10h2、污泥濃度（MLSS）和（MLVSS）:MLSS為1L曝氣池混合液中所含懸浮固體的重量，單位mg/L。一般活性污泥法的MLSS控制在2000-4000mg/L。MLVSS為揮發(fā)性污泥濃度：1L曝氣池混合液中所含揮發(fā)性懸浮固體的重量（干重），單位mg/L。3、污泥沉降比(SV)：曝氣池混合液靜置30min后，沉降的污泥體積與原混合液體積之比，以百分?jǐn)?shù)來表示。城市污水:

15%---30%。反映沉淀和凝聚性能的好壞。4、污泥容積指數(shù):曝氣池混合液30min靜沉后，1克干污泥所占沉淀污泥容積的體積。反映污泥的松散程度。(SIV50-150ml/g)SVI反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50－150之間，對(duì)城市污水和生活污水，介于70-100之間。若過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物較多，缺乏活性，若大于200，則表明發(fā)生了污泥膨脹。5、BOD-污泥負(fù)荷率（Ns）（又稱F/M）單位時(shí)間內(nèi)，單位重量的活性污泥能接受并能將其降解到預(yù)定程度的有機(jī)物的數(shù)量，或每日有機(jī)污染物進(jìn)入量與曝氣池內(nèi)活性污泥總量的比值。用kgBOD5/(kgMLSS?d)表示。又稱有機(jī)負(fù)荷率，F(xiàn)/M值。Ns=QSa/XVV=QSa/XNs普通活性污泥法控制在0.2-0.4kgBOD/（kgMLSS?d）。Ns選取過高(達(dá)到1.0左右），微生物體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)貯存增多，多糖類等粘性物質(zhì)大量出現(xiàn)，使菌膠團(tuán)的持水性增加，沉淀性變差；如果再進(jìn)一步增加，生長(zhǎng)期變化，大量游離細(xì)菌出現(xiàn)，有機(jī)物降解和微生物繁殖速度都很大，微生物處于分散狀態(tài)。過低，有機(jī)物降解和微生物繁殖速度慢，容積大，增加了基建投資

Ns{高負(fù)荷：1.5-2.50

kgBOD5/kgMlssd

｛中負(fù)荷（一般）：0.4-0.2

{低負(fù)荷：≤0.1(0.03-0.05)

應(yīng)避開Ns

0.5-1.5

易發(fā)生污泥膨脹

城市污水：Ns：0.4-0.36、污泥齡又稱污泥平均停留時(shí)間（SludgeRetentionTime）（SRT）、生物固體平均停留時(shí)間、細(xì)胞平均停留時(shí)間，指在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，微生物從生成到排出系統(tǒng)的平均停留時(shí)間，也就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物全部更新一次所需的時(shí)間。從工程上來說就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)活性污泥總量與每日排放的污泥量之比。普通活性污泥法一般2-4d。

θc=VX/△X△X每日增長(zhǎng)的活性污泥量，即應(yīng)排出系統(tǒng)外的活性污泥量。△X=QwXr+(Q-Qw)XeQw作為剩余污泥排放的污泥量，Xr-剩余污泥濃度；Xe-排放處理水中的污泥濃度。在一般條件下，Xe可忽略不計(jì)。θc=VX/(QwXr)1/θc=YNrs-Kd≈YNs-Kdθc與Ns呈負(fù)相關(guān)關(guān)系Y微生物合成產(chǎn)率系數(shù)（降解1kg底物所合成的生物量）Kd—衰減系數(shù)（微生物內(nèi)源呼吸時(shí)自身降解速率）；污泥產(chǎn)率系數(shù)Y：活性污泥每降解1kgBOD5所新生成的活性污泥的kg數(shù)。生活污水的污泥產(chǎn)率系數(shù)一般為0.4-0.7.6、溶解氧（DO）曝氣池出口處的混合液的DO濃度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的凈化功能。水溫活性污泥微生物的最適溫度范圍：15～35℃。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)微生物對(duì)氮和磷的需要量可按BOD：N：P＝100：5：1來考慮。7、其他條件活性污泥微生物的最適pH范圍：6.5～8.5。有毒和有抑制物質(zhì):如重金屬、氰化物、硫化氫、酚、醇、醛、染料等五、活性污泥的增長(zhǎng)規(guī)律生長(zhǎng)率下降階段F/M值下降到一定水平后，有機(jī)底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；活性污泥的能量水平已下降，絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機(jī)物濃度較低，出水水質(zhì)有較大改善，并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運(yùn)行工況控制在這一范圍內(nèi)的。減速增殖內(nèi)源呼吸階段微生物增殖曲線生長(zhǎng)率上升階段生長(zhǎng)率下降階段活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制；處于不同增長(zhǎng)期的活性污泥，其性能不同，處理出水的水質(zhì)也不同；可以通過調(diào)整F/M值，來調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況，以達(dá)到所要求的出水水質(zhì)和活性污泥的良好性能；推流式：一段線段；完全混合式：一個(gè)點(diǎn)六、幾種活性污泥法的運(yùn)行方式推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短時(shí)曝氣法（高負(fù)荷）階段曝氣法（多點(diǎn)進(jìn)水法）吸附－生物降解法（AB法）序批式間歇反應(yīng)器（SBR法）氧化溝法（OxidationDitch）深水曝氣活性污泥法1、推流式活性污泥法

VX二沉池QS0QrXrSeQwXrSe曝氣池供氧速率需氧速率曝氣過程主要優(yōu)點(diǎn)：a.處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)90-95%；b.對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。主要問題：a.為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大；b.在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會(huì)浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用；c.對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。推流式曝氣池2、階段曝氣法（多點(diǎn)進(jìn)水法）

a.廢水沿池長(zhǎng)分段注入曝氣池，有機(jī)物負(fù)荷分布較均衡，改善了供養(yǎng)速率與需氧速率之間的矛盾，有利于降低能耗；b.廢水分段注入，提高了曝氣池對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力；3、完全混合活性污泥法

污泥、污水進(jìn)入曝氣池后與原混合液充分混合。主要特點(diǎn)：a.進(jìn)水一進(jìn)入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；b.池內(nèi)各點(diǎn)水質(zhì)相同，F(xiàn)/M相等，微生物增值曲線上處于一個(gè)點(diǎn)，可以方便地通過對(duì)F/M的調(diào)節(jié)，使整個(gè)反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；c.適合于處理較高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水。d.動(dòng)力消耗低于推流式

問題：微生物對(duì)有機(jī)物的降解動(dòng)力低，易產(chǎn)生污泥膨脹；處理水水質(zhì)比推流式較差。4、延時(shí)曝氣活性污泥法

——完全氧化活性污泥法

主要特點(diǎn)：a.有機(jī)負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，勿需再進(jìn)行處理；b.處理出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對(duì)廢水沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；c.在某些情況下，可以不設(shè)初次沉淀池。4、延時(shí)曝氣活性污泥法

——完全氧化活性污泥法

主要缺點(diǎn)：池容大、曝氣時(shí)間長(zhǎng)，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用都較高，而且占地大；一般適用于處理水質(zhì)要求高的小型城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水，水量一般在1000m3/d以下?！址Q短時(shí)曝氣法或不完全處理活性污泥法主要特點(diǎn)：有機(jī)負(fù)荷率高：Ns=1.5-3.0kgBOD/kgMLSS?d曝氣時(shí)間短，HRT=1.5-3h,對(duì)廢水的處理效果較低，BOD去除率不過70-75%；在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法相同。5、高負(fù)荷活性污泥法6、AB法（吸附－生物降解）AB（Adsorption-Biodegradation）20世紀(jì)70年代中期開創(chuàng)該工藝于80年代初應(yīng)用于工程實(shí)踐,目前,國(guó)內(nèi)已有多家城市污水處理廠采用了AB法工藝。

AB法工藝的流程

A段：負(fù)荷較高，缺氧，泥齡短,HRT30min，有利于增殖速度較快的微生物生長(zhǎng)繁殖，BOD去除40％～70％;污泥產(chǎn)率較高，吸附能力強(qiáng)，重金屬、難降解物質(zhì)以及氮、磷等植物性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等，都可能通過污泥的吸附作用得以去除。B段：Ns=0.15kgBOD/kgMLSS?d，HRT2-4h，污泥齡15-20d

兩段完全分開，各自有獨(dú)特的微生物群體，有利于功能的穩(wěn)定。在污水開始與活性污泥接觸后1030min內(nèi)，因吸附去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。BOD吸附降解曝氣過程優(yōu)缺點(diǎn)：AB法處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負(fù)荷能力；特別適用于處理濃度較高、水質(zhì)水量變化較大的污水；與傳統(tǒng)活性污泥法相比，AB工藝在COD、BOD、SS、總磷和總氮上的去除率均高于前者，且工程投資和運(yùn)行費(fèi)用方面也??；缺點(diǎn)產(chǎn)泥量較大,不具備深度脫氮除磷功能7、序批式活性污泥法（SBR）

SBR工藝即序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorProcess，SBR），又稱為間歇式活性污泥法，在運(yùn)行中采用間歇操作的形式，反應(yīng)池是一批批地處理廢水。

SBR工藝的工作原理

SBR是在單一的反應(yīng)器內(nèi),在時(shí)間上進(jìn)行各種目的的不同操作,故稱之為時(shí)間序列上的廢水處理工藝，它集調(diào)節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一體,不需設(shè)污泥回流系統(tǒng)。

SBR工藝的一個(gè)完整操作周期有五個(gè)階段:進(jìn)水期、反應(yīng)期、沉淀期、排水期和閑置期。

進(jìn)水反應(yīng)沉淀排水閑置SBR運(yùn)行工序圖流程簡(jiǎn)單,占地面積小，投資??；管理方便,便于自動(dòng)控制，運(yùn)行費(fèi)用低；

固液分離效果好，出水水質(zhì)好。屬于理想的靜止沉淀，固液分離效果好。剩余污泥含水率低,這為后續(xù)污泥的處置提供了良好的條件。運(yùn)行操作靈活，效果穩(wěn)定：

可以按脫氮除磷的工藝運(yùn)行。

有效防止污泥膨脹：

由于SBR具有理想推流式特點(diǎn)，有機(jī)物濃度存在較大的濃度梯度，有利于菌膠團(tuán)細(xì)菌的繁殖，抑制絲狀菌的生長(zhǎng)，另外，反應(yīng)器內(nèi)缺氧好氧的變化以及較短的污泥齡也是抑制絲狀菌的生長(zhǎng)的因素，從而有效地防止污泥膨脹。

耐沖擊負(fù)荷：池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。

8、氧化溝(OxidationDitch，簡(jiǎn)稱OD)

氧化溝的構(gòu)造曝氣池呈圓形、橢圓形或同心圓形的溝渠；混合液在其中循環(huán)流動(dòng)；曝氣設(shè)備供氧及推動(dòng)水流作循環(huán)流動(dòng)，防止活性污泥沉淀及對(duì)反應(yīng)混合液的混合。

氧化溝的特點(diǎn)氧化溝呈完全混合-推流式；0.40.5m/s，在整個(gè)停留時(shí)間內(nèi)要作72-360次循環(huán)因此氧化溝又是完全混合的；在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時(shí)具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，取得脫氮效果，同時(shí)使得活性污泥具有良好的沉降性能。

BOD負(fù)荷低，0.05-0.15kgBOD/kgMLSS?d處理出水水質(zhì)良好；懸浮狀的有機(jī)物可在氧化溝內(nèi)得到部分穩(wěn)定，可考慮不設(shè)初沉池，比較經(jīng)濟(jì)。對(duì)水溫、水質(zhì)和水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥齡長(zhǎng)，可達(dá)1530d；剩余污泥產(chǎn)量少；得到一定程度的穩(wěn)定,一般可不設(shè)污泥消化處理裝置。硝化細(xì)菌生長(zhǎng)，從而使氧化溝具有脫氮的功能

Orbal式氧化溝又稱同心圓型氧化溝圓形或橢圓形的溝渠，能更好地利用水流慣性，可節(jié)省能耗；多溝串聯(lián)可減少水流短路現(xiàn)象；最外層第一溝的容積為總?cè)莘e的6070%，其中的DO接近于零，為反硝化和磷的釋放創(chuàng)造了條件；第二、三溝的容積分別為總?cè)莘e的2030%和10%，而DO則分別為1和2mg/l；這種溝渠間的DO濃度差，有利于提高充氧效率；使溝渠具有脫氮除磷的功能。

采用豎軸低速表面曝氣器；水深可達(dá)44.5m，溝內(nèi)流速達(dá)0.30.4m/s；混合液在溝內(nèi)每520min循環(huán)一次；BOD5去除率可達(dá)95%以上，脫氮率可達(dá)90%，除磷效率可達(dá)50%；卡羅塞（Carrousel）氧化溝又稱平行多渠形氧化溝

八、活性污泥法水處理系統(tǒng)的過程控制與運(yùn)行管理1、活性污泥的培育與馴化異步馴化、同步馴化和接種培訓(xùn)法。同步法則培養(yǎng)和馴化同時(shí)或交替進(jìn)行，異步法即先培養(yǎng)后馴化，接種法利用其他污水處理廠的剩余污泥，再進(jìn)行適當(dāng)培訓(xùn)。

于生活污水或以生活污水為主的城市污水，污水中菌種和營(yíng)養(yǎng)物都具備，可直接進(jìn)行培養(yǎng)。過程：接種污泥—悶曝1-2天出現(xiàn)模糊的絮凝體—間歇換水（每天1-2次）或連續(xù)換水持續(xù)7-10天SV值便可達(dá)到15%-20%。

(1)異步培訓(xùn)法工業(yè)廢水和工業(yè)廢水為主的城市污水先培養(yǎng):糞便水稀釋BOD5＜500mg/L，悶曝1-2天出現(xiàn)模糊的絮凝體—間歇換水（或先間歇后連續(xù)，適用于有生活污水來源的處理站）至活性污泥培養(yǎng)成熟。后馴化：逐步增加工業(yè)廢水比例，每次增加設(shè)計(jì)流量的10%-20%為宜。

（2）同步培訓(xùn)法把培養(yǎng)和馴化這兩個(gè)階段合并進(jìn)行，即在培養(yǎng)開始就加入少量工業(yè)廢水，并在培養(yǎng)過程中逐漸增加比重，使活性污泥在增長(zhǎng)過程中逐漸適應(yīng)工業(yè)廢水并具有處理它的能力。

（3）接種培訓(xùn)法從附近的污水處理廠引進(jìn)剩余污泥作種泥進(jìn)行曝氣培養(yǎng)，能夠縮短培養(yǎng)時(shí)間；如果能從性質(zhì)相同的廢水處理站引入活性污泥，更能提高馴化效果，縮短時(shí)間。

2、活性污泥法運(yùn)行中的問題（1）污泥膨脹：SVI值增高，污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性能惡化，隨水漂浮，溢出池外。絲狀膨脹和非絲狀膨脹。絲狀膨脹多見。原因：營(yíng)養(yǎng)方面氮磷缺乏，碳氮比例高；溶解氧不足；水溫高；PH值較低。這些因素都會(huì)引起絲狀菌大量繁殖而致污泥膨脹。

措施：添加營(yíng)養(yǎng)成分；投加石灰，調(diào)節(jié)PH值；加大曝氣量；投加化學(xué)藥劑，如漂白粉、次氯酸鈉、雙氧水等；調(diào)整其他工藝條件如降低進(jìn)水量減輕負(fù)荷，降低MLSS使需氧量減少等；也可投加石棉粉、硅藻土、粘土等惰性物質(zhì)，降低污泥指數(shù)。

（2）污泥解體處理水質(zhì)變渾

，污泥絮凝體微細(xì)化處理效果變壞原因：運(yùn)行不污水中混入有毒物質(zhì)（３）污泥上浮

上浮原因：污泥腐化上浮長(zhǎng)期滯留造成，厭氧發(fā)酵產(chǎn)生H2S、CH4；曝氣過度上浮，污泥攪拌過于激烈，生成大量小氣泡附聚于絮凝體上；污泥挾油上浮；污泥脫氮上浮（污泥齡過長(zhǎng)）

（4）泡沫問題大量合成洗滌劑

消泡措施：消泡劑（機(jī)油、煤油等）機(jī)械消泡（風(fēng)機(jī)）分段進(jìn)水

（4）泡沫問題（大量合成洗滌劑）

消泡措施：消泡劑（機(jī)油、煤油等）機(jī)械消泡（風(fēng)機(jī)）分段進(jìn)水

十、活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

研究目的①研究反應(yīng)速度和環(huán)境因素間的關(guān)系②對(duì)反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行研究，使反應(yīng)進(jìn)行控制反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程式{米門方程式

{莫諾方程式1942

｛勞—麥方程式1970

莫諾方程式-基本方程式形式

莫諾

１９４２純種微生物在單一底物的培養(yǎng)基中，

研究微生物的增殖速度與底物濃度間的關(guān)系

結(jié)果與米門方程式相同

μ=μmaxS/(Ks+S)

μ---比增殖速率（單位生物量的增殖速率）

Ｓ―有機(jī)底物的濃度

Ｋs－飽和常數(shù)

當(dāng)μ=1/2μmax時(shí)，有機(jī)底物的濃度

有機(jī)物比降解速度與底物濃度關(guān)系

V=VmaxS/(Ks+S)

(1)

-ds/dt=VmaxXS/(Ks+S)

(2)

推論

（１）對(duì)于高底物濃度條件下

S>>Ks

V=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x

結(jié)論：①在高底物濃度下，有機(jī)底物以最大速度進(jìn)行降解，與有機(jī)底物濃度無關(guān)，其降解速度只與污泥濃度有關(guān)。

②低底物濃度，S<<Ks

V=VmaxS/Ks=k2S

(3)

-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX

(4)

結(jié)論：在低底物濃度下，有機(jī)底物降解速度與有機(jī)底物濃度有關(guān)，且呈一級(jí)反應(yīng)

推論

（１）對(duì)于高底物濃度條件下

S>>Ks

V=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x

結(jié)論：①在高底物濃度下，有機(jī)底物以最大速度進(jìn)行降解，與有機(jī)底物濃度無關(guān)，其降解速度只與污泥濃度有關(guān)。

②低底物濃度，S<<Ks

V=VmaxS/Ks=k2S

(3)

-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX

(4)

結(jié)論：在低底物濃度下，有機(jī)底物降解速度與有機(jī)底物濃度有關(guān)，且呈一級(jí)反應(yīng)

莫諾方程式在曝氣池中的應(yīng)用

Ｑ(Ｓa-Se）/V=-ds/dt

Q(Sa-Se)/V=Nrv

∴ds/dt=Nrv

(1)

用來計(jì)算

Nrv=-ds/dt=Q(Sa-Se)/V=(Sa-Se)/t

k2XSe=Q(Sa-Se)/V(2)計(jì)算Ｎrs

k2Se=Q(Sa-Se)/XV=Nrs

勞—麥方程式

基本方程式

（１）勞---麥第一方程式１/θc=Yq-Kd

（２）勞－麥第二方程式v=q

有機(jī)底物的降解速率等于其被微生物的利用速率v=KS/(Ks+S)

→(ds/dt)u/Xa=KS/(Ks+S)

勞-麥方程式的推論及應(yīng)用

①

Se—θc關(guān)系

完全混合式：Se=Ks(1/θc+Kd)/〔YVmax-1/θc+Kd〕②

Xa—θc

完全混合式：

Xa=Yθc(Sa-Se)/t(1+Kdθc)

曝氣池容積的計(jì)算方法

{①Ns

V=Q(Sa-Se)/NsX

{②Nrs

V=Q(Sa-Se)/NrsXv

{③勞麥

V=Q(Sa-Se)/k2SeXa

十一、活性污泥膨脹和控制對(duì)策污泥膨脹：SVI值增高，污泥結(jié)構(gòu)松散，沉降性能惡化，隨水漂浮，溢出池外。分為絲狀膨脹和非絲狀膨脹。絲狀膨脹多見。法國(guó)有30%的污水處理廠有污泥膨脹德國(guó)有50%的污水處理廠有污泥膨脹美國(guó)有60%的污水處理廠有污泥膨脹1.非絲狀污泥膨脹①曝氣力度過大，污泥碎裂膨脹提問：原因——？氣泡夾帶,密度降低；氣泡機(jī)械破碎；細(xì)菌處于對(duì)數(shù)期多糖分泌減少②缺氧、厭氧膨脹漂泥提問：原因——？二沉池底部淤泥厭氧產(chǎn)氣（反硝化N2、CH4)③進(jìn)水水質(zhì)有過量的表面活性物質(zhì)和油脂類化合物；提問：原因——？油及泡沫降低污泥密度④生物中毒（pH波動(dòng)大、補(bǔ)堿過量、溫度過高、CODcr濃度驟然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有機(jī)酚、硫化物、重金屬及鹵化物過高等）污泥膨脹原因——？細(xì)菌——休克死亡、粘液分泌減少⑤新污泥膨脹現(xiàn)象未馴化污泥對(duì)新類型廢水不適應(yīng)，不沉降或沉降極慢，長(zhǎng)時(shí)間曝氣馴化后恢復(fù)正常；提問：原因——？類似中毒2、絲狀膨脹原因：絲狀細(xì)菌對(duì)有限制性的營(yíng)養(yǎng)和環(huán)境條件的爭(zhēng)奪占優(yōu)勢(shì)：溶解氧不足0.5mg/L（微量好氧菌）；低分子糖類和有機(jī)酸等小分子化合物增多;有機(jī)物沖擊負(fù)荷營(yíng)養(yǎng)方面氮磷缺乏，有機(jī)物過多，碳氮比例高（要求BOD5∶N∶P＝100∶5∶1）；水溫高（春、夏之交和秋季，水的溫度在25～28℃之間）；PH值較低。

絲狀污泥膨脹后處理生物處理（二級(jí)處理）化學(xué)營(yíng)養(yǎng)物曝氣池沉淀池污泥回流凈水外排污泥及余渣消化罐原因——絲狀細(xì)菌（球衣菌、硫細(xì)菌）或真菌優(yōu)勢(shì)過度生長(zhǎng)絲狀菌優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)條件：A.曝氣池DO長(zhǎng)期維持在較低（＜0.1~0.2mg/l）B.水溫過高（＞25℃）、pH過低（＜6.5）C.硫化物過高硫細(xì)菌（絲狀菌一種）以硫化氫為食2.絲狀污泥膨脹（95％污泥膨脹）