第七章 活性污泥法

废水的生物处理-----活性污泥法 1.1 活性污泥及其组成 1.外观形态：多为黄褐色絮体,含水率超过99％. 2.活性污泥组成 M =Ma + Me + Mi + Mii 式中 Ma ——微生物(细菌,真菌,原生动物,后生动物)； Me ——代谢产物； Mi ——活性污泥吸附的难降解惰性有机物； Mii ——活性污泥吸附的无机物。 1.2 评价活性污泥指标 1. 活性污泥数量的评价指标 （1）混合液悬浮固体浓度MLSS (mg/L) MLSS=Ma+Me+Mi+Mii （2）混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS (mg/L) MLVSS=Ma+Me+Mi 2.沉降性与浓缩性评价指标 （1）污泥沉降比：SV(%)又称30min 沉降比,混合液在量筒内静置30min 后所形成沉淀污泥与混合液的体积百分比。城市污水：SV 取15%--30% （2）污泥容积指数：SVI （ml/g ）静置30min 后,1g 干污泥所占的容积. 这些污泥的干重静沉后的污泥容积

混合液经min 30=

SVI )/()/()/(10%干污泥g ml l g Mlss l ml SV ?=

SVI=70～100, 凝聚沉淀性能很好; SVI 值过低,活性污泥颗粒细小,无机物含量高,缺乏活性;

SVI 值过高,沉淀性能不好,可能产生污泥膨胀。 （3）污泥密度指数:SDI 曝气池混合液在静置30分钟后,含于100mL 沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数。

SDI 与SVI 的关系为：

1.3 活性污泥净化反应过程 活性污泥净化废水的作用是由吸附和氧化两个阶段完成的

2.1 活性污泥法三要素

1.微生物（活性污泥）-----是引起吸附和氧化分解作用的；

2.废水中的有机物-----处理对象,也是微生物的食料；

3.溶解氧-----没有充足的溶解氧,好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用。

1.微生物（活性污泥）-----是引起吸附和氧化分解作用的；

2.废水中的有机物-----处理对象,也是微生物的食料；

3.溶解氧-----没有充足的溶解氧,好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用。

2.2.1 有机物降解动力学-------米—门公式 1.酶的“中间产物”学说

酶首先与底物结合生成酶与底物复合物（中间产物),

此复合物再分解为产物和游离的酶。 4. Km 与V max 的意义及测定 （1）Km 意义 当反应速度为最大速度一半时,米氏方程可以变换如下：

1/2Vmax=Vmax[S]／（Km+[S]） 即：Km=[S] 可知,Km 值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度,故又称半速度常数。 （1）Km 值是酶的特征常数之一,只与酶性质有关,而与酶浓度无关。不同的酶, Km 值不同。 （2）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 值。 （3）同一种酶的几种底物中, Km 值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。 （2）Vmax 意义

最大酶反应速率Vmax=k +2 C E0。

它表示了当全部的酶都成复合物状态时的反应速率。

（3） Km 与Vmax 的测定 5.米氏方程局限性

只适用于较为简单的酶作用过程。

对于比较复杂的酶促反应过程,如多酶体系、多底物、多产物、多中间物等,还不能全面地籍此概括和说明,必须借助于复杂的计算过程。 4.莫诺德方程式的使用条件

2.2.3 微生物生长与底物降解的基本关系式 Lawrence —McCarty 公式

在一切生化反应中,微生物增长是底物降解的结果,彼此之间存在着一个定量关系。

在实际工程中,产率系数（或称微生物增长系数）Y 常以实际测得的观测产率系数（或称微生物净增长系数）Yobs 代替。

2.2.4 有机物降解与需氧量 微生物的代谢需要氧：

(1)需要将一部分有机物氧化分解；

(2)也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。 1.营养物质：碳源、氮源、无机盐类(主要有P 、 K 、Ca 、F e 、S) 、某些生长素,对于生活污水,C:N:P 的比值为100:5:1,但经沉淀池处理后,其C:N:P=100:20:25

2.4 活性污泥净化反应影响因素

1.营养物质：碳源、氮源、无机盐类(主要有P 、 K 、Ca 、F e 、S) 、某些生长素

对于生活污水,C:N:P 的比值为100:5:1,但经沉淀池处理后,其C:N:P=100:20:25 2．BOD 污泥负荷N S

沉淀性能变差

有机物降解数率

污泥增长数率曝气池↑?↓??↑

↑↑?

Se V N S

3．DO 溶解氧

4．水温 15～35℃之间; 20～30℃,效果好,活动旺盛,

5．pH 值:最佳的pH 值为6.5～8.5 ,当pH ＜6.5,丝状菌繁殖,pH ＜4.5,丝状菌占优势 ,当pH ＞9.0,代谢速率↓

6．有毒物质

主要是重金属,H 2S 、CN －、酚等,当超过一定浓度时,就破坏细胞结构,抑制代谢。 1.曝气作用

a.充氧--->生化反应

b.搅拌----使水,气,液三相良好接触提高氧利用率

c.维持液体的足够速度以使水中固体物悬浮

2.常用曝气方式 a.鼓风曝气 b.机械曝气 c.鼓风-机械联合曝气

3.曝气设备性能指标 1.动力效率（E P ）：每消耗1kWh 电能转移到清水中的氧量,以kgO 2/kWh 计。

2.氧的利用率(E A )：通过鼓风曝气转移到清水中的氧量占总供氧量的百分比％。

3.充氧能力（E L ）：通过机械曝气装置,在单位时间内转移到清水中的氧量,以kgO 2/h 计。

2.流态 推流式,完全混合式,二池结合型三大类。 曝气设备的选用及布置要求和池型及水力相配合。 1.推流式 --污水从一端进,另一端出。进水方式不限；出水都用溢流堰,一般采用鼓风曝气 。 (1)平流推移式--水流只有沿池长方向的流动. (2)旋转推流式---扩散器装于横断面的一侧。由于气泡形成的密度差,池水产生旋流。池中的水沿池长方向流动外,还有侧向旋流,形成了旋转推流. 推流式曝气池特征

从池首到池尾,其F/M 值、微生物的组成与数量、基质的组成与数量等都在连续地变化； 有机物的降解速率、耗氧速率也都连续地变化；活性污泥在池内按增长曲线的一个线段进行增长；适用于进水水质稳定、处理效果要求高的大型城市污水处理厂。

2.完全混合式--污水一进池,在曝气的搅拌下,立即和全池混合,水质均匀,不象推流那样前后段有明显的区别。 （1） 分建式 曝气池和沉淀池分别设置,既可使用表曝机,也可用鼓风曝气装置。 （2）合建式 靠表曝机的提升力使污泥循环,一般回流比较大,R ＞ 1,甚至达到5。

完全混合式曝气池特征废水进入曝气池,即与池内原有混合液充分混合, 混合液组成、F/M 值、微生物组成与数量等均匀一致；有机物的降解速率、耗氧速率等在池内各部位相同；微生物在曝气池内的增殖速率是一定的,在增殖曲线上的位置是一个点。 优点：①稀释作用,能够承受高浓度废水,抗冲击负荷;②需氧在整个池内的要求相同,能够节省动力；③可与沉淀池合建,无需污泥回流系统,易于运行管理。 3.两种池型的结合 ---在推流曝气池中,也可以用多个表曝机充氧和搅拌,对于每一个表曝机所影响的范围内,则为完全混合,而对全池而言,又近似推流 . 循环混合式曝气池特征??氧化沟在短时间内呈现推流式,在沿池长方向形成好氧、缺氧和厌氧条件；一般混合液的环流量为进水量的数百倍以上,长时间内呈完全混合特征;属于延时曝气法,负荷低,曝气时间长,处理效果稳定,出水水质较好;泥龄长,微生物处于内源呼吸期,剩余污泥少;可以不设初沉池,节约占地。

4.1 传统的活性污泥法(推流式)

1.运行-水流-端进,另一端出,沿途曝气,推流前进。

2.特点①吸附→减速增长→内源呼吸;②处理效果好;③不易污泥膨胀;④供氧与需氧不平衡;⑤耐冲击负荷能力差(尤其对有毒或高浓度工业废水) 4.2 渐减曝气活性污泥法

渐减曝气----合理的布置扩散器,使布气沿程变化,而总的空气用量不变,这样可以提高处理效率。 4.3 阶段曝气活性污泥法 1.流态：推流式(多点进水)

2.特点：①需氧和供氧较平衡;②耐冲击负荷力强;③处理效果好④微生物营养供应均匀 .

4.4 完全混合法:进入曝气池的废水立即被池内混和液所稀释均化,原污水在水质水量方面的变化对活性污泥的影响较小,各部位的水质、微生物数量和组成几乎一致。因此可通过对F/M 值的调整,将整个曝气池的工矿控制在最佳条件。 4.5 吸附-再生法(接触稳定法)

吸附凝聚和氧化分解分别在两个曝气池中进行. 1.型式：廊道式(吸附池和再生池可合建)

2.特点：1)吸附与再生分别进行. 2)吸附时间较短（30～60min ）,再生池只对回流污泥再生。∴整个池容小于普通活性污泥法3)处理效果低； 4)具有一定的耐冲击负荷的能力； 5)适合处理胶体物质含量高的工业废水,不宜处理溶解性有机物较多的污水。 4.6 延时曝气活性污泥法

特点: 1.N s 非常小只有0.05～0.10 kgBOD/kgMLSS ·d 2曝气时间t 长（24h 以上）,污泥处于内源呼吸期,剩余污泥量少且稳定,池容大3出水水质好,对原污水有较强的适应能力,污泥不需进行厌氧消化处理（同时进行污水和污泥的好氧处理）4基建费和运行费较高

沉淀性能变好

有机物降解数率

污泥增长数率曝气池↓?↑??↓

↓↓?

Se V N S

4.7 高负荷活性污泥法

特点1）曝气时间短（1.5～3.0h）； 2） Ns高（1.5～3.0kgBOD/kgMLSS·d）,3）由于负荷高,故曝气池容小,占地面积较小。4）处理效果差,60～70％,适合做预处理5）产泥量高

4.8 深水曝气和深井曝气特点： 1）氧利用率高； 2）占地面积小3）可以处理较高浓度的废水。4)受地质条件制约5）维修较困难,设计时应考虑防止深井泄漏造成对地下水的污染。

4.9 浅层曝气活性污泥法系统（殷卡曝气法）特点: 1）气泡只有在形成与破碎的一瞬间有着最高的氧转移率,而与其在液体中的移动高度无关。2）可使用低压鼓风机,节省电耗。

4.10 纯氧曝气特点：

在密闭的容器中,DO饱和浓度可提高,氧溶解的推动力提高,氧传递速率增加,污泥的沉淀性能好。

曝气时间短,约 1.5-3.0h,MLSS较高,约4000~8000mg/L。缺点：建设和运行费用高,设备易坏.

4.11 活性污泥法新工艺

1.氧化沟又名连续循环曝气池,是活性污泥法的一种变形。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,它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。

特点:①氧化沟中形成富氧区和缺氧区,可以脱氮除磷；②池型较大,占地面积较大,多在室外；

③负荷低,处理效果好、产泥量少；④抗冲击负荷能力强；⑤常不初沉池。

氧化沟构造和流态---环形沟渠结构,水流流态循环混合式,介于推流式和完全混合式之间

2.SBR 序列间歇式活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。运行分为：进水、曝气反应、沉淀、排水、待机（闲置）SBR工艺特点(1)工艺简单,省略二沉池和污泥回流设备(2)反应推动力大,效率高(3)沉淀效果好(4)不易发生污尼膨胀(5)通过运行方式调节(前加缺氧,厌氧时间)可脱N除P(6)便于自动控制(时间参数)(7)适用于中小型污水处理装置

3.AB法(吸附生物降解法) 特点:①无初沉池；②A,B 段各拥有自己的回流系统,两段分开,有各自的微生物群体；③由于A段的负荷高,有效好的抗冲击负荷能力；④可以分期建设,条件成熟建二级。

4.水解-好氧工艺水解酸化--好氧活性污泥在传统活性污泥法的基础上,用水解池取代传统的初沉池。特点①集生物降解,物理吸附为一体,有机物去除效果显著高于初沉池,并能将水中难降大分子有机分转化为小分子有机物,提高污水可生物性。②固体物被水解成可溶物质,降低污泥产量,使污水污泥一次性处理。③能耗低④停留时间短⑥可用于工业废水处理和含有较多难生物降解物质的城市污水处理

氧化沟是连续运行还是间歇运行的？氧化沟是一种新型活性污泥法,其曝气池呈封闭的沟渠形,废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动,因此被称为“氧化沟”。实际上它是活性污泥法的一种变型,因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动,因此,有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。所以,氧化沟是连续运行的。

氧化沟沟内流速是按什么计算？氧化沟内的流速与水力停留时间或是氧化沟的容积没有什么定性关系,氧化沟内的流速是控制沟内不沉淀为准,不宜过大,一般控制在0.3～0.5m/s,流速太小会出现沉泥现象；它是通过水下推进器或表曝机来完成的,完成流速的设备大小与氧化沟的容积有关,不同厂家的设备选型也不尽相同。

氧化沟工艺中,怎样保证最终的出水是在反应池中停留了足够时间的处理后的水而不是刚流进来,只循环了一圈了没经过足够处理的水呢？其实任何人都不能保证每个水分子都经过了足够的圈数才留出池子。这里有一个概率的问题。氧化沟属于演示曝气,每天流进流出的水量相对于池内的水量来说要小的多,对流进来的新水本身就是一个立即稀释的过程,而随着出水出去的新水是很小比例的。

采用的氧化沟工艺,二沉淀池的水面经常性出现红色小虫子,很影响视觉感观,是什么原因？是线虫,说明污泥成熟,可通过排泥解决 ,也可以作为水质好的参考因素。

氧化沟工艺如何计算污泥的产量？可以按SS计算,也可以按BOD计算,差别在20%左右,具体的实际产泥量,和实际运行有关,设计的时候,一般都是安全值,计算的污泥浓缩池和脱水机,可以设计稍大一点。

采用氧化沟工艺,为什么在前端还需设一厌氧池？一般氧化沟是不设前端厌氧工艺的,不过这样做也有个好处,可以防止氧化沟的污泥膨胀（尽管泥量比较少,也有膨胀的可能）,同时可以降低氧化沟的污泥负荷。一般氧化沟前端设立厌氧段主要还是生物除磷。好氧吸磷,厌氧释磷。应当有内回流管道系统。那就是这个作用了。

氧化沟内不可避免的污泥积累怎样解决?这个问题在前几年确实困扰了许多污水处理厂及设计者。比如桂林市污水厂氧化沟污泥积泥厚度达1.5m。后来随着设备工业的发展,设立水下推进器(或水下搅拌器)后很好的解决了这个问题.这也成了现在污水厂设计氧化沟/曝气池的解决污泥淤积之道。一般来说,在直段中间及弧段每一点设2台N=5KW左右的水下推进器(或水下搅拌器)效果显著.