第二章+活性污泥法
第二章活性污泥法
教学目的
1.掌握活性污泥的成分、性质、活性污泥净化废水的机理和影响因素
教学内容
1．活性污泥的成分、性质、活性污泥净化废水的机理和影响因素；
2．活性污泥法的运行方式和设计运行参数；
3．曝气原理、方法和曝气池构造；
4．活性污泥法系统的工艺设计；
5．活性污泥法的运行管理。
教学难点：
活性污泥处理系统的计算
第一节活性污泥法的基本原理
一、活性污泥法的基本工艺流程
1、活性污泥法的基本组成
①曝气池：反应主体
②二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。
③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。
④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。
⑤供氧系统：提供足够的溶解氧
2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：
①废水中含有足够的可容性易降解有机物；
②混合液含有足够的溶解氧；
③活性污泥在池内呈悬浮状态；
④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥；
⑤无有毒有害的物质流入。
二、活性污泥的性质与性能指标
1、活性污泥的基本性质
① 物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：
颜色：褐色、（土）黄色、铁红色； 气味：泥土味（城市污水）； 比重：略大于1，（1.002~1.006）； 粒径：0.02~0.2 mm ；
比表面积：20~100cm 2/ml 。
② 生化性能：
1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；
固体物质的组成：活细胞（M a ）、微生物内源代谢的残留物（M e ）、吸附的原废水中难于生
物降解的有机物（M i ）、无机物质（M ii ）。
2、活性污泥中的微生物：
① 细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分，
主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等；
基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；
2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟；
4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。
② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml
3、活性污泥的性能指标：
① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）（Mixed Liquor Suspended Solids ）：
MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3
② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）（Mixed V olatile Liquor Suspended Solids ）：
MLVSS = M a + M e + M i ；
在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85
③ 污泥沉降比（SV ）（Sludge V olume ）：
是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常数值为20~30%。 ④ 污泥体积指数（SVI ）（Sludge V olume Index ）：
曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g 干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g 。
)/()
/((%))/()/(l g MLSS l ml SV l g MLSS l ml SV SVI 10?=
= 能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过
高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象；
城市污水的SVI 一般为50~150 ml/g ；
三、活性污泥的增殖规律及其应用
活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。
注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。
①适应期：
是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程；经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。
②对数增长期：
F/M值高(>2.2d
)，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；微生
kgVSS
/
kgBOD?
5
物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制；微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。
③减速增长期：
F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级反应；有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的最后阶段下降为零，但微生物的量还在增长；活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定；一般来说，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一范围内的。
④内源呼吸期：
内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；一般不用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。
2、活性污泥增殖规律的应用：
①活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；
② 处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；
③ 通过调整F/M 值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥； ④ 活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。
3、有机物降解与微生物增殖：
活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果， 活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:
v r bVX aQS x
-=?;
式中: =?x 每日污泥增长量(VSS ),d kg /；r w X Q ?= ；
Q ——每日处理废水量(d m /3)；
e i r S S S -=；
i S ——进水5BOD 浓度(35/m kgBOD 或l mgBOD /5)； e S ——出水5BOD 浓度(35/m kgBOD 或l mgBOD /5)。
a ,
b ——经验值：对于生活污水活与之性质相近的工业废水，65.0~5.0=a ，
1.0~05.0=b ；
——或试验值：通过试验获得。
4、有机物降解与需氧量：
活性污泥中的微生物在进行代谢活动时需要氧的供应，氧的主要作用有：① 将一部分有机物氧化分解；② 对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。
因此，活性污泥法中的需氧量:
v r X V b S Q a O ?+?=''2
式中： 2O ——曝气池混合液的需氧量，d kgO /2；
'a ——代谢每5kgBOD 所需的氧量，d kgBOD kgO ?52/；
'b ——每kgVSS 每天进行自身氧化所需的氧量，d kgVSS kgO ?/2。
二者的取值同样可以根据经验或试验来获得。
5、活性污泥净化废水的实际过程：
在活性污泥处理系统中，有机污染物物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：① 初期吸附；② 微生物代谢；③ 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。
BOD
所谓“初期吸附”是指:在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(10~30min)内，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间内，就能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD 5值(或COD 值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD 5值会回升，再之后，BOD 5值才会逐渐下降。
活性污泥吸附能力的大小与很多因素有关：
① 废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状有机污染物的废水，具有较好的效果； ② 活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。
四、活性污泥法的基本工艺参数
1、容积负荷（V olumetric Organic Loading Rate ）：
V
C Q L i
vCOD ?=
)(3
d m kgCOD ?; V
B Q L i
vBOD ?=
5 )(3
5d m kgBOD ?
2、污泥负荷（Sludge Organic Loading Rate ）：
V MLSS C Q L i sCOD ??= d kgMLSS kgCOD ?;
V MLSS B Q L i
sBOD ??=
5
d kgMLSS kgBOD ?5
3、水力停留时间（Hydraulic Retention Time ）： Q V HRT = （h ）
4、污泥龄或污泥停留时间（Sludge Retention Time ）：r
w X Q X
V SRT ??=（h 或 d ）
5、回流比：r
Q Q R =
第二节 活性污泥法的主要运行方式
一、各种活性污泥法工艺
迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种：① 传统推流式活性污泥法；② 完全混合活性污泥法；③ 阶段曝气活性污泥法；④ 吸附—再生活性污泥法；⑤ 延时曝气活性污泥法；⑥ 高负荷活性污泥法；⑦ 纯氧曝气活性污泥法；⑧ 浅层低压曝气活性污泥法；⑨ 深水曝气活性污泥法；⑩ 深井曝气活性污泥法。
1、传统推流式活性污泥法：
①工艺流程：
②供需氧曲线：
③主要优点：1) 处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%；2) 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。
④主要问题：1) 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；2) 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；3) 对冲击负荷的适应性较弱。
⑤一般所采用的设计参数(处理城市污水)：
2、完全混合活性污泥法
①主要特点：a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。
②主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）：b.分建式
3、阶段曝气活性污泥法——又称分段进水活性污泥法或多点进水活性污泥法
①工艺流程：
②主要特点：a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供养速率与需氧速率间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；
③主要设计参数：
4、吸附再生活性污泥法——又称生物吸附法或接触稳定法。
主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程——吸附、代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。
①工艺流程：
②主要优点：
a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也较小。吸附池与再生池容积之和低于传统法曝气池的容积，基建费用较低；
b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。
③主要缺点：处理效果低于传统法，特别是对于溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。
④主要设计参数：
5、延时曝气活性污泥法——完全氧化活性污泥法
①主要特点：
a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，勿需再进行处理；
b.处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；
c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。
②主要缺点：
池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大；一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水，水量一般在1000m3/d以下。
③主要设计参数：
6、高负荷活性污泥法——又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法
①主要特点：有机负荷率高，曝气时间短，处理效果较差；而在工艺流程和曝气池的构造等方面与传统法基本相同。
②主要设计参数：
7、纯氧曝气活性污泥法
①主要特点：
a.纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；
b.氧的转移率可提高到80~90%，而一般的鼓风曝气仅为10%左右；
c.可使曝气池内活性污泥浓度高达4000~7000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷；
d.剩余污泥产量少，SVI值也低，一般无污泥膨胀之虑。
②曝气池结构：
③主要设计参数：
8、浅层低压曝气法
①理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离；
②其曝气装置一般安装在水下0.8~0.9米处，因此可以采用风压在1米以下的低压风机，动力效率较高，可达1.80~2.60kgO2/kw.h；
③其氧转移率较低，一般只有2.5%；
④池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。
9、深水曝气活性污泥法
①主要特点：a.曝气池水深在7~8m以上，b.由于水压较大，洋的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率；c.占地面积较小。
②一般有两种形式：a.深水中层曝气法：b.深水深层曝气法：
10、深井曝气活性污泥法——又称超深水曝气法
①工艺流程：一般平面呈圆形，直径约介于1~6m，深度一般为50~150m。
②主要特点：a.氧转移率高，约为常规法的10倍以上；b.动力效率高，占地少，易于维护运行；c.耐冲击负荷，产泥量少；d.一般可以不建初次沉淀池；e.但受地质条件的限制。
③主要设计参数
各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水，仅为参考值)
二、曝气池的型式与构造
1、曝气池的类型
①根据混合液在曝气池内的流态，可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种；
②根据曝气方式，可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械??鼓风曝气池；
③根据曝气池的形状，可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种；
④根据曝气池与二沉池之间的关系，可分为合建式（即曝气沉淀池）和分建式两种。
2、曝气池的流态
①推流式曝气池
②完全混合式曝气池
③循环混合式曝气池：??氧化沟
3、曝气池的构造
曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合的要求，因此，曝气池的构造首先取决于曝气方式和所采用的曝气装置。
第三节曝气的原理、方法与设备
一、曝气的原理与理论基础
在活性污泥法中，曝气的作用主要有：① 充氧：向活性污泥中的微生物提供溶解氧，满足其在生长和代谢过程中所需的氧量。② 搅动混合：使活性污泥在曝气池内处于悬浮状态，与废水充分接触。
1、Fick 定律
通过曝气，空气中的氧，从气相传递到混合液的液相中，这实际上是一个物质扩散过程，即气相中的氧通过气液界面扩散到液相主体中。
所以，它应该服从扩散过程的基本定律——Fick 定律。
Fick 定律认为：扩散过程的推动力是物质在界面两侧的浓度差，物质的分子会从浓度高的一侧向浓度低的一侧扩散、转移。
即 dy
dC
D v L
d -= (1) 式中： d v ——物质的扩散速率，即在单位时间内单位断面上通过的物质数；
L D ——扩散系数，表示物质在某种介质中的扩散能力，主要取决于扩散物质和介质的特性及温度； C ——物质浓度； y ——扩散过程的长度
dy
dC ——浓度梯度，即单位长度内的浓度变化值。
式（1）表明，物质的扩散速率与浓度梯度呈正比关系。
如果以M 表示在单位时间t 内通过界面扩散的物质数量，以A 表示界面面积，则有：
A dt
dM
v d /)(
= (2) 代入（1）式，得：
dy
dC
A D dt dM L -=)(
(3) 2、双膜理论：
对于气体分子通过气液界面的传递理论，在废水生物处理界被普遍接受的是Lewis & Whitman 于1923年建立的“双膜理论”。 双膜理论认为： 1) 当气、液面相接触并作相对运动时，接触界面的两侧，存在着气体与液体的边界层，即气膜和液膜； 2) 气膜和液膜内相对运动的速度属于层流，而在其外的两相体系中则均为紊流； 3) 氧的转移是通过气、液膜进行的分子扩散和在膜外的对流扩散完成；
4) 对于难溶于水的氧来说，分子扩散的阻力大于对流扩散，传质的阻力主要集中在液膜上；
5) 在气膜中存在着氧分压梯度，而液膜中同样也存在着氧的浓度梯度，由此形成了氧转移的推动力； 6) 实际上，在气膜中，氧分子的传递动力很小，即气相主体与界面之间的氧分压差值i g P P -很低，一般可认为i g P P ≈。这样，就可以认为界面处的溶解氧浓度i C 等于在氧分压条件下的饱和溶解氧浓度值，因此氧转移过程中的传质推动力就可以认为主要是界面上的饱和溶解氧浓度值s C 与液相主体中的溶解氧浓
度值i C 。
双膜理论模型的示意图：(或称氧转移模式图（双膜理论）)
设液膜厚度为l y （此值是极小的），因此在液膜内溶解氧浓度的梯度为：
l
i s
y C C dy dC
-=-
（4） 代入式（3），得：
???
? ?
?-=L L s L y C C A D dt dM
（5）
式中 dt
dM ——氧传递速率，kgO 2/h ；
L D ——氧分子在液膜中的扩散系数，m 2/h ； A ——气、液两相接触界面面积，m 2；
L
L s y C C -——在液膜内溶解氧的浓度梯度，kgO 2/m 3.m ；
设液相主体的容积为V(m 3)，并用其除以上式，则得：
)(/L s L L C C V
y A D V dt dM
-?= （6’） )(L s L C C V
A
K dt dC -= （6） 式中
dt
dC
——液相主体溶解氧浓度变化速率（或氧转移速率），kgO 2/m 3.h ； K L ——液膜中氧分子传质系数，m/h ，L L L y D K /=。
由于气液界面面积难于计量，一般以氧总转移系数（La K ）代替V
A K L ，则上式改写为 ：
)(i s La C C K dt
dC
-?= （7）
式中：La K ——氧总转移系数，h -1，V
y A
D V A K K L L L
La ??=
= （8） 此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则La K 值低，反之则La K 值高。
La K 的倒数1/K La 的单位为（h ），它所表示的是曝气池中溶解氧浓度从l C 提高到C s 所需要的时间。
为了提高dC/dt 值，可以从两方面考虑：（式（8））
1) 提高La K 值——加强液相主体的紊流程度，降低液膜厚度，加速气、液界面的更新，增大气、液接触面积等。
2) 提高C s 值——提高气相中的氧分压，如采用纯氧曝气、深井曝气等。
3、氧总转移系数（La K ）的求定
氧总转移系数（La K ）是计算氧转移速率的基本参数，一般是通过试验求得。
将式（7）整理，得：
dt K C
C dC
La s ?=- （9） 积分后得： t K C C C C La t s s ?=?
??
?
??--0ln （10’） 换成的以10为底，则 t K
C C C C La t s s ?=--3
.2)lg(
0 (10)
式中：C 0——当t=0时，液体主体中的溶解氧浓度(mg/l)；
C t ——当t=t 时，液体主体中的溶解浓度(mg/l)；
C s ——是在实际水温、当地气压下溶解氧在液相主体中饱和浓度(mg/l)。
由式（10）可见?
??
?
??--t s s C C C C 0lg 与t 之间存在着直线关系，直线的斜率即为K La /2.3。 测定La K 值的方法与步骤如下：
1) 向受试清水中投加Na 2SO 3和CoCl 2，以脱除水中的氧；每脱除1mg/L 的氧，在理论上需7.9mg/L Na 2SO 3，但实际投药量要高出理论值10~20%；CoCl 2的投量则以保持Co 2+离子浓度不低于1.5mg/L 为准，Co 2+是催化剂。
2) 当水中溶解氧完全脱除后，开始曝气充氧，一般每隔10分钟取样一次，（开始时可以更密集一些），取6~10次，测定水样的溶解氧；
3) 计算t
s s C C C C --0值，绘制???? ??--t s
s C C C C 0lg 与t 之间的关系曲线，直线的斜率即为K La /2.3。
二、氧转移速率的影响因素
标准氧转移速率——指脱氧清水在20?C 和标准大气压条件下测得的氧转移速率，一般以R 0表示
（kgO 2/h ）；
实际氧转移速率——以城市废水或工业废水为对象，按当地实际情况（指水温、气压等）进行测定，所得到的为实际氧转移速率，以R 表示，单位为kgO 2/h 。
影响氧转移速率的主要因素：——废水水质、水温、气压等
1、水质对氧总转移系数（K La ）值的影响：
废水中的污染物质将增加氧分子转移的阻力，使K La 值降低；为此引入系数α，对K La 值进行修正：
La Law K K ?=α
式中 K Law ——废水中的氧总转移系数；α值可以通过试验确定，一般α = 0.8~0.85
2、水质对饱和溶解氧浓度（C s ）的影响：
废水中含有的盐分将使其饱溶解氧浓度降低，对此，以系数β加以修正：
s sw C C ?=β，
式中 C sw ——废水的饱和溶解氧浓度，mg/l ；β值一般介于0.9~0.97之间。
3、水温对氧总转移系（K La ）的影响：
水温升高，液体的粘滞度会降低，有利于氧分子的转移，因此K La 值将提高；水温降低，则相反。温度对K La 值的影响以下式表示：
)20()20()(024.1-?=T La T La K K
式中 K La （T ）和K La （20）——分别为水温T ?C 和20C ?时的氧总转移系数；T ——设计水温 ?C ；
4、水温对饱和溶解氧浓度（C s ）的影响：
水温升高，C s 值就会下降，在不同温度下，蒸馏水中的饱和溶解氧浓度可以从表中查出。
5、压力对饱和溶解氧浓度（C s ）值的影响：
压力增高，C s 值提高，C s 值与压力(P)之间存在着如下关系：
'
10013.1'
5
)760()(P P P C C s P s -?-= （15） 式中 P ——所在地区的大气压力，P a ；
C s(P)和C s(760)——分别是压力P 和标准大气压力条件下的C s 值，mg/l ； P ’——水的饱和蒸气压力，P a ；
由于P ’很小（在几kP a 范围内），一般可忽略不计，则得：)760(5
)760()
(10
013.1s s P s C P
C C ?=??
=ρ 其中 5
10
013.1?=
P
ρ 对于鼓风曝气系统，曝气装置是被安装在水面以下，其C s 值以扩散装置出口和混合液表面两处饱和溶解氧浓度的平均值C sm 计算，如下所示： ()??
??
???+
?=+=52110013.121
2
12
1b t s s s sm P O C C C C (18)
式中O t ——从曝气池逸出气体中含氧量的百分率，%； ()()
A A t E E O -+-=12179121 (19) E A ——氧利用率，%，一般在6%~12%之间；
P b ——安装曝气装置处的绝对压力，可以按下式计算： H P P b ??+=3
108.9 (20)
P ——曝气池水面的大气压力，P ＝1.013×105
P a ；H ——曝气装置距水面的距离，m 。
三、氧转移速率与供气量的计算
1、氧转移速率的计算：
标准氧转移速度（R 0）为： ()V C K V C C K V dt
dC
R sm La L sm La ??=?-?=?=
)20()20()20()20(0， 式中 C L ——水中的溶解氧浓度，对于脱氧清水C L =0;
V ——曝气池的体积，（m 3）；
为求得水温为T ，压力为P 条件下的废水中的实际氧转移速率（R ），则需对上式加以修正，需引入各项修正系数，即：
()V C C K R L T sm T La ?-?????=-)()20()20(024.1ρβα，
因此，R 0/R 为： ()
L T sm T sm C C C R
R -??=
-)()
20()
20(0024
.1βρα （23）
一般来说：R 0/R = 1.33~1.61。 将（23）式重写：()
L T sm T sm C C C R R -???=
-)()
20()
20(0024
.1βρα （24）
式中C L ——曝气池混合液中的溶解氧浓度，一般按2mg/l 来考虑。
2、氧转移效率与供气量的计算：
① 氧转移效率：c A O R E 0=，
式中：E A ——氧转移效率，一般的百分比表示；
O C ——供氧量，kgO 2/h ；s s C G G O 28.0331.1%21=??=， 21%——氧在容气中的占的百分比； 1.331——20?C 时氧的容重，kg/m 3； G s ——供氧量，m 3/h 。
② 供气量G s ： A
s
E R G ?=
28.00
（27）
对于鼓风曝气系统，各种曝气装置的E A 值是制造厂家通过清水试验测出的，随产品向用户提供； 对于机械曝气系统，按式（24）求出的R 0值，又称为充氧能力，厂家也会向用户提供其设备的R 0值。
③ 需氧量：活性污泥系统中的供氧速率与耗氧速率应保持平衡，因此，曝气池混合液的需氧量应等于供氧量。需氧量是可以根据下式求得： v r VX b QS a O ''2+= （28）
四、曝气系统的设计计算
1、鼓风曝气系统：
① 求风量即供气量： 式(28)求得需氧速率O 2 根据供氧速率 =需氧速率，则有：R=O 2，
根据式（24）求得标准氧转移速率R 0：()
L T sm T sm C C C R R -???=-)()
20()
20(0024
.1βρα，
根据式（27）求得供气量A
s E R G ?=
28.00
（m 3/d ） G s ’ (m 3/min)；
② 求要求的风压（风机出口风压）：
根据管路系统的沿程阻力、局部阻力、静水压力再加上一定的余量，得到所要求的最小风压。 ③ 根据风量与风压选择合适的风机。
2、机械曝气系统：
① 充氧能力R 0的计算：根据式（28）求得需氧量O 2；
R=O 2；()
L T s T s C C C R R -???=
-)()
20()
20(0024
.1βρα，
② 根据R 0值选配合适的机械曝气设备。
[例题]
一个城市污水处理厂，设计流量Q ＝10000m 3/d ，一级处理出水BOD 5＝150mg/l ，采用活性污泥法处理，处理水BOD 5≤15mg/l 。采用中微孔曝气盘作为曝气装置。曝气池容积V ＝3000m 3，X r =2000mg/l ，E A =10%,曝气池出口处溶解氧C l =2mg/l ，水温T=250C ，曝气盘安装在水下4.5m 处。 有关参数为：a ’=0.5, b ’= 0.1, α=0.85, β=0.95，ρ=1.0 求：(1)采用鼓风曝气时，所需的供气量G s （m 3/min ） (2)采用表面机械曝气器时的充氧量R 0(kgO 2/h) [解]：
A ．鼓风曝气系统
(1)按式（28）计算需氧量：
R VX b S S Q a O v e i =+-='(')2
1000
2000
30001.01000)15150(100005.02??
+-??=
=O R h kgO d kgO /1.53/127522== (2)按式（18）计算20?C 和25?C 时曝气池内饱和溶解氧浓度的平均值： ①曝气装置出口处的压力P b ：
Pa
H P P b 535310454.15.4108.910013.1108.9?=??+?=??+=
②气泡逸出曝气池表面时，氧含量的百分比可以按式（19）计算：
%
3.19)1.01(2179)
1.01(21)1(2179)1(21=-+-=-+-=
A A t E E O
③查表得20?C 和25?C 时的饱和溶解氧浓度分别为：
Cs(20)=9.17mg/l; Cs(25)=8.38mg/l; 代入式（18）有：
L mg C sm /79.10213.1910013.110454.117.921
55)
20(=???? ??+????=
L mg C sm /86.9213.1910013.110454.138.821
55)
25(=???? ??+????=
（3）标准供氧速率R 0：
由式（24）有：
()L T sm T sm C C C R R -???=
-)()20()
20(0024.1βρα
()h kgO /3.81286.90.195.0024.185.079
.1013.532)
2025(=-?????=
-
（4）按式（27）计算供气量：
m in
/4.48/6.2903%1028.03
.8128.0330m h m E R G A s ==?==
B.机械曝气器
按式（29）求充气能力R0：
()
L T s T s C C C R R -???=
-)()
20()
20(0024
.1βρα
h
kgO /4.85)238.80.195.0(024
.185.017
.913.532)
2025(=-?????=
-
五、曝气方法与设备
曝气装置，又称为空气扩散装置，是活性污泥处理系统的重要设备，按曝气方式可以将其分为鼓风曝
气装置和表面曝气装置两种。
1、曝气装置的技术性能指标：
① 动力效率（E p ）：每消耗1度电转移到混合液中的氧量（kgO 2/kw.h ）； ② 氧的利用率（E A ）：又称氧转移效率，是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%）；
③ 充氧能力（R 0）：通过表面机械曝气装置在单位时间内转移到混合液中的氧量（kgO 2/h ）。
2、鼓风曝气装置：
鼓风曝气系统由鼓风机、空气输送管道以及曝气装置所组成。鼓风曝气装置可分为：（微）小气泡型、中气泡型、大气泡型、水力剪切型、水力冲击型、等
① （微）小气泡型曝气装置：
由微孔透气材料（陶土、氧化铝、氧化硅或尼龙等）制成的扩散板、扩散盘和扩散管等；气泡直
径在2mm 以下（气泡在200μm 以下者，为微孔）；氧的利用率较高，E A =15~25%，动力效率在2 kgO 2/kw.h 以上；缺点：易堵塞，空气需经过滤处理净化，扩散阻力大。
② 中气泡型曝气装置：
气泡直径为2~6mm 。1) 穿孔管：2) 新型中气泡型曝气装置：
③ 水力剪切型空气扩散装置：
利用装置本身的构造特点，产生水力剪切作用，将大气泡切割成小气泡，增加气液接触面积，达
到提高效率的目的。如：定螺旋曝气器等。
④ 水力冲击型曝气器：
射流曝气：分为自吸式和供气式——自吸式射流曝气器由压力管、喷嘴、吸气管、混合室和出水
管等组成；E A = 20%；噪音小，无需鼓风机房；一般适用于小规模污水厂。
3、机械曝气装置
又称表面曝气装置 ① 曝气的原理：
1) 水跃——曝气机转动时，表面的混合液不断地从周边被抛向四周，形成水跃，液面被强烈搅动而卷入空气；
2) 提升——曝气机具有提升作用，使混合液连续地上下循环流动，不断更新气液接触界面，强化气、液接触；
3) 负压吸气——曝气器的转动，使其在一定部位形成负压区，而吸入空气。分类：按转动轴的安装形式，可分为竖轴式和横轴式两大类。
② 竖轴式机械曝气装置：泵型叶轮曝气器、K 型叶轮曝气器、倒伞型叶轮曝气器和平板型叶轮曝气器等。
1) 泵型叶轮曝气器 （图9、图10）
由叶片、进气孔、引气孔、上压罩、下压罩和进水口等部分组成；
对于泵型叶轮曝气器，其充氧量和轴功率可按下列经验公式计算： 88.18
.210379.0D v K R ???= （30）
8.2320804.0D v K N ???=轴 式中 R 0——在标准状态下清水的充氧能力，kgO 2/h ；
N 轴——叶轮轴功率，kw ； V ——叶轮周边线速度，m/s ； D ——叶轮公称直径，m ；
K 1——池型结构对充氧量的修正系数； K 2——池型结构对轴功率的修正系数；
2) K 型叶轮曝气器 （图11）
呈双曲线形；浸没深度为0~10mm ；线速度为4~5m/s 。
3) 倒伞型叶轮曝气器 （图12）
由圆锥形壳体及连接在外表面的叶片所组成；转速在30~60r/min ；动力效率为2~2.5
4) 平板型叶轮曝气器 （图13）
由叶片与平板等部件组成；叶片与平板半径的角度在0~25之间；线速度一般在4.05~4.85之间。
③ 横轴式机械曝气装置：曝气转刷、曝气转盘等。
第五节 活性污泥系统的工艺计算与设计
一、设计基础资料
进行活性污泥系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据，主要有：①废水的水量、水质及其变化规律；②对处理后出水的水质要求；③对处理中产生的污泥的处理要求；??以上属于设计所需要的原始资料；④污泥负荷率与BOD 5的去除率；⑤混合液浓度与污泥回流比。??以上属于设计所需的基础数据。对生活污水和城市污水以及与其类似的工业废水，已有一套成熟和完整的设计数据和规范，一般可以直接应用；对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，一般需要通过试验来确定有关的设计参数。
二、工艺计算与设计的主要内容
活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。其工艺计算与设计主要包括：1)工艺流程的选择；2)曝气池的计算与设计；3)曝气系统的计算与设计；4)二次沉淀池的计算与设计；5)污泥回流系统的计算与设计。
三、工艺流程的选择
主要依据：①废水的水量、水质及变化规律；②对处理后出水的水质要求；③对处理中所产生的污泥的处理要求；④当地的地理位置、地质条件、气候条件等；⑤当地的施工水平以及处理厂建成后运行管理人员的技术水平等；⑥工期要求以及限期达标的要求；⑦综合分析工艺在技术上的可行性和先进性以及经济上的可能性和合理性等；⑧对于工程量大、建设费用高的工程，则应进行多种工艺流程的比较后才能确定。
四、曝气池的计算与设计
主要内容：①曝气池容积的计算；②需氧量和供气量的计算；③池体设计。
1、曝气池容积的计算：
① 计算方法与计算公式
常用的是有机负荷法，有关公式有：%100%100?=?-=
i r i e i S S S S S E ；5
5vrBOD r
srBOD v r L S Q L X S Q V ?=??=；X f X v ?=；
24?=
Q
V
t
② 设计参数的选择：
在进行曝气池容积计算时，应在一定范围内合理地确定5srBOD L 或5vrBOD L 和v X 或X 值，以及处理效率、SVI 、c θ等参数。
2、需氧量与供气量的计算
(1)需氧量：v r VX b QS a O ''2+= （kgO 2/d ）
3、池体尺寸设计：
单元数：不小于2组； 廊道数：不少于3个；
廊道长、宽、高：长 = (5~10) 宽，深度一般为4~5米，超高0.5米； 进出水以及污泥回流方式的设计； 曝气装置的安装方式与位置； 其它附属物的设计(消泡管等)。
五、曝气系统的计算与设计
六、二次沉淀池的计算与设计
二沉池的作用是：分离泥水、澄清混合液、浓缩和回流活性污泥。其工作性能的好坏，对活性污泥处理系统的出水水质和回流污泥的浓度有直接影响。
与初沉池相比，二沉池的特点：①活性污泥混合液的浓度较高，有絮凝性能，其沉降属于成层沉淀；②活性污泥的质量较轻，易产生异重流，因此，其最大允许的水平流速(对平流式、辐流式而言)或上升流速（竖流式）都应低于初沉池；③由于二沉池还起着污泥浓缩的作用，所以需要适当增大污泥区的容积。
七、污泥回流系统的计算与设计
八、曝气沉淀池的计算与设计
第六节 活性污泥法的运行管理及常见问题与对策
一、活性污泥法的启动与试运行
1、活性污泥的培养与驯化：
??接种污泥：①同类污水厂的剩余污泥；②粪便污水等。
方法：①全流量连续直接培养法；②流量分阶段直接培养法；③间歇培养法；
活性污泥的驯化：a.异步驯化法； b.同步驯化法
2、活性污泥法的试运行：
试运行的目的是确定最佳的运行条件；作为变数考虑的因素：①MLSS、空气量、污水注入方式；②如是吸附再生法，则吸附与再生的时间比；③N、P的投加。根据上述各种参数的组合运行结果，找出最佳运行条件。
二、活性污泥系统重要运行参数的调节与观测
1、对活性污泥状况的镜检观察；
2、对曝气时间（HRT）的调节；
3、对供气量的调节：
4、SV的测定与调节：
5、剩余污泥排放量的调节：
6、回流污泥量的调节
三、活性污泥系统的水质管理
四、活性污泥系统的常见异常现象与对策
1、污泥腐化：
现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化；
原因：1)负荷量增高；2)曝气不足；3)工业废水的流入等；
对策：1)控制负荷量；2)增大曝气量；3)切断或控制工业废水的流入。
2、污泥上浮：
现象：污泥沉淀30 60分钟后呈层状上浮，多发生在夏季；
原因：硝化作用导致在二沉池中被还原成N2，引起污泥上浮；
对策：1)减少污泥在二沉池的HRT；2)减少曝气量。
3、污泥解体：
现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降；
原因：污泥解体；曝气过度；负荷下降，活性污泥自身氧化过度；
对策：减少曝气；增大负荷量。
4、泥水界面不明显：
原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较差；
对策：降低负荷；增大回流量以提高曝气池中的MLSS，降低F/M值。
5、污泥膨胀：
是指活性污泥质量变轻、膨大，沉降性能恶化，在二沉池中不能正常沉淀下来，SVI异常增高，可达400以上。
①因丝状菌异常增殖而导致的丝状菌性膨胀；
主要是由于丝状菌异常增殖而引起的，主要的丝状菌有：球衣菌属、贝氏硫细菌、以及正常活性污泥中的某些丝状菌如芽孢杆菌属等、某些霉菌；
1) 污泥膨胀理论：
(1) 低F/M比（即低基质浓度）引起的营养缺乏型膨胀；
(2) 低溶解氧浓度引起的溶解氧缺乏型膨胀；
(3) 高H2S浓度引起的硫细菌型膨胀。
3) 污泥膨胀的对策
①临时控制措施：
(l) 污泥助沉法：①改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝剂如：硫酸铝等；②改善、提高活性污泥的沉降性、密实性，投加粘土、消石灰等；
(2) 灭菌法：①杀灭丝状菌，如投加氯、臭氧、过氧化氢等的药剂；②投加硫酸铜，可控制有球衣菌引起的膨胀。
②工艺运行调节措施：
(1) 加强曝气：①加强曝气，提高混合液的DO值；②使污泥常处于好氧状态，防止污泥腐化，加强预曝气或再生性曝气；(2) 调节运行条件：①调整进水pH值；②调整混合液中的营养物质；③如有可能，可考虑调节水温——丝状菌膨胀多发生在20°C以上；④调整污泥负荷，当超过
0.35kgBOD/kgMLSS.d时，易发生丝状菌膨胀。
③永久性控制措施：
对现有设施进行改造，或新厂设计时就加以考虑，从工艺运行上确保污泥膨胀不会发生；在工艺中增加一个生物选择器，该法主要针对低基质浓度下引起的营养缺乏型污泥膨胀，其出发点就是造成曝气池中的生态环境有利于选择性地发展菌胶团细菌，应用生物竞争的机制抑制丝状菌的过度增殖，从而控制污泥膨胀。
好氧选择器：在曝气池之前增加一个具有推流特点的预曝气池，其停留时间（HRT为5~30min，多采用20min）的选择非常重要；
缺氧选择器：高的基质浓度；菌胶团细菌在缺氧条件下（但有NO3-）有比丝状菌高得多的基质利用
率和硝酸盐还原率；
厌氧选择器：其作用机制与缺氧选择器相似，即在厌氧条件下，丝状菌具有较低的多聚磷酸盐的释放速度而受到抑制。
②因粘性物质大量积累而导致的非丝状菌性膨胀。
高粘性污泥膨胀：
现象：废水净化效果良好，但污泥难于沉淀，污泥颗粒大量随出水流失；
原因：
①进水中溶解性有机物浓度高，F/M值太高；
②氮、磷缺乏，或溶解氧不足；
③细菌将大量有机物吸入体内，不能及时降解，分泌过量的凝胶状的多糖类物质；
④这些物质中含有很多氢氧基而具有很高的亲水性，导致污泥中含有很高的结合水，使泥水分离困难。对策：降低负荷，调整工况，加强曝气等。
低粘性污泥膨胀：
原因：
第十三章活性污泥法
第十三章活性污泥法 填空题： 1、活性污泥法有多种处理系统，如法、法、法、法、法。 （举出五种即可） 2、活性污泥法对营养物质的需求如下，：N ：P ＝。 3、对硝化反应的环境影响因素主要有、、、和有毒物质。 4、活性污泥微生物增殖分为以下四个阶段（期）、、、。 5、活性污泥系统中，和的出现，其数量和种类在一定程度上还能预示和指示出水水质，因此也常称其为“ 指示性微生物” 6、活性污泥法处理系统运行中的异常情况：、、（写出三种即可）。 7、对生物脱氮反应的反硝化过程的环境影响因素主要有以下6个、、、 、、。 8、活性污泥由四部分物质组成：1. 2. 3. 4.。 名词解释： 1、污泥沉降比 2、MLVSS 3、氧转移效率 (E A) 4、BOD 污泥负荷率（标明公式，单位） 5、污泥容积指数（标明单位及计算公式） 6、MLSS 7、活性污泥的比耗氧速率（标明单位） 8、泥龄（标明单位） 9、污泥回流比 10、BOD—容积负荷率（标明单位） 11、污泥解体 12、污泥膨胀 13、污泥上浮 14、氧垂曲线同步驯化法 问答题：> 1、什么是活性污泥法？活性污泥法正常运行必须具备哪些条件？ 2、试指出污泥沉降比、污泥浓度、污泥容积指数在活性污泥法运行中的重要意义。 3、试讨论影响活性污泥法运行的主要环境因素。 4、衡量曝气设备效能的指标有哪些？什么叫充氧能力？什么叫氧转移效率？ 5、列出8种活性污泥工艺及其主要优点和缺点，每种系统应在什么时候使用？ 6、为什么多点进水活性污泥法的处理能力比普通活性污泥法高？ 7、说明吸附再生法的工艺特定和适用条件？ 8、什么叫污泥膨胀？什么情况下容易发生污泥膨胀？ 9、如果从活性污泥曝气池中取混合液500ml盛于500ml的量筒内，半小时后的沉淀污泥量为150ml，试计算活性污泥的沉降比。如果曝气池的污泥浓度为3000mg/L，求污泥指数。根据计算结果，你认为曝气池的运行是否正常？
活性污泥系统的工艺计算与设计
活性污泥系统的工艺计算与设计 一、设计应掌握的基础资料与工艺流程的选定 活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。其工艺计算与设计主要包括5方面内容，即 ①工艺流程的选择； ②曝气池的计算与设计； ②曝气系统的计算与设计； ④二次沉淀池的计算与设计； ⑤陌泥回流系统的计算与设计。 进行活性污泥处理系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据。主要是下列各项： ①废水的水量、水质及变化规律； ②对处理后出水的水质要求； ③对处理中所产生污泥的处理要求； ④污泥负荷率与BOD5去除率： ⑤混合液浓度与污泥回流比。 对生活污水和城市废水以及性质与其相类似的工业废水，人们已经总结出一套较为成熟和完整的设计数据可直接应用。而对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，则需要通过试验来确定有关的设计数据， 选定废水和污泥处理工艺流程的主要依据就是的前述的①、②、③各项内容和据此所确定的废水和污泥的处理程度。 在选定时，还要综合考虑当地的地理位置、地区条件、气候条件以及施工水平等因素，综合分析本工艺在技术上的可行性和先进性及经济上的可能性和合理性等。特别是对工程量大、建设费用高的工程，需要进行多种工艺流程比较之后才能确定，以期使工程系统达到优化。 二、曝气池的计算与设计 曝气他的计算与设计主要包括：①曝气池（区）容积的计算；②需氧量和供气量的计算； ③池体设计等几项。 1．曝气池（区）容积的计算 （1）计算方法与计算公式 计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。也称BOD5负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。曝气池（区）容积计算公式列于表3—17—19中。
第六章：污水处理
第六章含酚、氰污水的处理 第一节含酚、氰污水的来源、水质及处理方法 焦化厂含酚、氰污水的来源很多，这些水中都不同程度的含有酚、油、硫化氢、氰化五、硫氰化物、吡啶、苯等多种有害物质，其中以酚的含量最多，所以简称为酚水。 1．含酚废水的危害 含酚废水污染范围广，危害性大，对人体、水体、鱼类及农作物带来严重危害。分水危害主要表现如下： 1）对人体的毒害作用 酚类化合物是原型质毒物，它对一切生物都有毒害作用。酚可通过与人的皮肤、粘膜接触发生化学反应，形成不溶性蛋白质，而使细胞失去活力，浓度高的酚溶液还会使蛋白质凝固。酚还能向深部渗透，引起深部组织损伤、坏死，直至全身中毒。长期饮用被酚污染的水会引起头晕、贫血以及各种神经系统病症。 2）对水体及水生物的危害 水体受含酚无水污染后会产生严重不良后果。由于含酚废水耗氧量高，水体中氧的平衡精受到破坏，水中含酚0.002~0.015毫克/升时，加氯消毒就会产生氯酚恶臭，不能做饮用水。水体中含酚0.1~0.2毫克/升时，鱼类有酚味，浓度高时引起鱼类大量死亡。酚类物质对鱼类毒害极限浓度一般在4~15毫克/升，但苯二酚毒性强，浓度为0.2毫克/升。 3）对农作物的危害 用未经处理的含酚废水（100~750毫克/升）直接灌溉农田，会使农作物枯死和减产。 2．焦化厂酚水的来源 焦化厂酚水的来源主要有以下几个方面： 1）剩余氨水约占焦化厂酚水量的一半以上，一般先经萃取脱酚再送去蒸氨，是首先须加处理的酚水。 2）产品加工过程中产生的废水来自化产回收和精制各有关工段的分离水，以
及各种贮槽定期排出和事故排出的酚水。这些水的数量随操作管理的好坏波动较大，应视其含酚浓度高低分别送萃取脱酚或生化脱酚工段处理。 3）粗苯终冷水在煤气最终冷却时，有一定数量的酚、苯、氰化物、硫化物及吡啶盐基等进入冷却水。为保证煤气的终冷温度和减轻脱苯蒸馏设备的腐蚀，终冷循环水一般须部分用新水更换，而排出一定量的含酚、氰污水。终冷外排污水含酚较低，可直接（或先经黄血盐生产装置脱除氰化氢后）送往生化脱酚工段处理。 各种酚水的组成及性质，不同的焦化厂是有差别的。 3．脱酚方法 酚水中所含酚、氰等均为有毒物质，须经妥善处理后才能外排。酚水的处理方法很多，在焦化厂得到较为广泛采用的有：蒸汽循环法；溶剂萃取法及活性污泥法。前两者用于处理高浓度酚水，后者用于处理含酚200～300毫克／升的废水。 为了对酚水进行深度净化，可对低浓度酚水进一步采用活性碳吸附法及臭氧氧化法加以处理，但由于成本高，焦化厂尚少应用。 在焦化厂内，低浓度的酚水还可用于炼焦。此法是将高浓度酚水先予脱酚，然后将全厂低浓度酚水（含酚＜250毫克／升＝集中起来，先经机械净化澄清，除去其中所含的固体沉淀物及焦油后，送往焦炉熄焦。酚水熄焦对焦炭质量影响很小，但对大气有一定污染，使熄焦车加快腐蚀，对其他金属设备也会产生腐蚀。 第二节蒸汽循环法脱酚 蒸汽循环法是酚水脱酚的主要工业方法之一，在我国一些大型焦化厂还有应用，其脱酚效率可达80％以上。 一、蒸汽循环法脱酚的工艺流程 蒸汽循环法脱酚的工艺流程如图所示。
活性污泥法污水处理
水污染控制工程课程设计城镇污水处理厂设计 指导教师刘军坛 学号 130909221 姓名秦琪宁
目录 摘要 (3) 第一章引言 (4) 1.1设计依据的数据参数 (4) 1.2设计原则 (5) 1.3设计依据 (5) 第二章污水处理工艺流程的比较及选择 (6) 2.1 选择活性污泥法的原因 (6) 第三章工艺流程的设计计算 (7) 3.1设计流量的计算 (7) 3.2格栅 (9) 3.3提升泵房 (9) 3.4沉砂池 (10) 3.5初次沉淀池和二次沉淀池 (11) 3.6曝气池 (15) 第四章平面布置和高程计算 (25) 4.1污水处理厂的平面布置 (25) 4.2污水处理厂的高程布置 (26) 第五章成本估算 (27) 5.1建设投资 (27) 5.2直接投资费用 (28) 5.3运行成本核算 (29) 结论 (29) 参考文献： (30) 致谢 (30)
摘要 本设计采用传统活性污泥法处理城市生活污水，设计规模是200000m3/d。该生活污水氨氮磷含量均符合出水水质，不需脱氮除磷，只考虑除掉污水中的SS、BOD、COD。传统活性污泥法是经验最多，历史最悠久的一种生活污水处理方法。污泥处理工艺为污泥浓缩脱水工艺。污水处理流程为：污水从泵房到沉砂池，经过初沉池，曝气池，二沉池，接触消毒池最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入贮泥池，经过浓缩的污泥再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。本设计的优势是：设计流程简单明了，无脱氮除磷的设计，节省了成本，该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，BOD 去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。 关键词：城市污水传统活性污泥法污泥浓缩
思考题 活性污泥法 (2)
思考题 第4章活性污泥法 一、名词解释： 活性污泥 混合液悬浮固体浓度（MLSS，X） 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS，X V） 污泥沉降比SV 污泥容积指数SVI（计算公式、单位） 污泥龄（单位）θc 污泥回流比R BOD 污泥负荷率（公式，单位） BOD—容积负荷率（单位） 活性污泥合成产率（系数）Y 污泥表观产率Y obs。 曝气装置的氧利用效率(E A) 曝气装置的充氧能力（E L） 曝气装置的动力效率（E P） 污泥膨胀 污泥解体 污泥上浮 污泥腐化 活性污泥的同步培驯法、异步培驯法、接种培驯法。 二问答题 1.什么是活性污泥法？ 2.画出传统活性污泥法的基本流程系统简图并说明各组成部分的作用。 3.活性污泥由哪几部分组成？活性污泥微生物的组成种类有哪些？ 4.画出活性污泥微生物增长曲线并说明各个阶段的名称和特点。 5.活性污泥处理系统对污水的净化过程可分成哪几个阶段？ 6.画出好氧微生物去除有机污染物的代谢模式图（水中有机污染物主要被转 化成了哪些物质？）。 7.影响活性污泥净化反应（活性污泥法运行）的主要环境因素是什么？ 8.根据完全混合活性污泥系统的物料平衡推导出污泥去除负荷（Nrs）与出水 BOD浓度的关系、去除率与反应时间的关系（式4-47），分析去除率与反应时间的关系。 9.写出劳-麦氏方程式中出水有机物浓度与污泥龄的关系式，并分析污泥龄对出 水水质的影响。 10.活性污泥法处理系统的运行方式有哪些？
11.传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、吸附-再生 活性污泥法、延时曝气活性污泥法等处理系统各有哪些特点与不足？在一般情况下，对于有机废水BOD5的去除率如何？ 12.常用的氧化沟系统有哪些？ 13.典型间歇式活性污泥法系统的运行工序有哪些？间歇式活性污泥法系统处 理工艺有哪些？ 14.曝气过程氧转移的双膜理论及其基本点是什么？ 15.试分析如何提高曝气池氧的转移速度（对影响氧转移速率的因素进行分析， 说明提高曝气池充氧效果的主要途径）？ 16.在实际条件下氧转移的因素有哪些？ 17.活性污泥曝气系统的分类和组成是什么？曝气装置的作用是什么？衡量曝 气设备效能的指标有哪些？ 18.常用的空气扩散装置和机械曝气装置有哪些？ 19.计算二沉池面积时，设计流量怎么确定？ 20.活性污泥系统运行中常出现的异常情况有哪些？产生污泥膨胀的主要原因 有哪些？ 21.在活性污泥生物相观察时，原生动物和后生动物的数量和种类对污水厂的运 行状况有何指示意义？ 22.画出AB法处理工艺流程图，说明该工艺的主要特征。
工业废水污染防治第习题第六章(含解答)
1 单选(1分) 下列哪种废水不属于丝纺印染行业产生的废水？（）得分/总分 ? A. 缫丝脱胶废水 ? B. 染色废水 ? C. 油脂废水 1.00/1.00 ? D. 印花废水 2 单选(1分) 下列哪项不属于纺织印染废水的特点？（） 得分/总分 ? A. 浓度高 ? B. 水质波动大 ? C. 水量大 ? D. 属于无机废水 1.00/1.00
印花废水中常含有的重金属离子是（） 得分/总分 ? A. ? B. 1.00/1.00 ? C. ? D. 4 单选(1分) 下列哪项不属于纺织行业实现清洁生产的途径？（）得分/总分 ? A. 改革工艺，革新设备 ? B. 原料替代 ? C. 采用传统碱法退浆 1.00/1.00 ? D. 加强生产管理
超滤法回收染料属于清洁生产中的哪个途径？（）得分/总分 ? A. 改革工艺，革新设备 ? B. 原料替代 ? C. 资源综合利用 1.00/1.00 ? D. 加强生产管理 6 单选(1分) 末端治理的处理方法主要是（） 得分/总分 ? A. 生物处理 1.00/1.00 ? B. 化学处理 ? C. 物理处理 ? D. 物理化学处理
水解酸化－好氧生物处理工艺 ? B. 物理化学处理 ? C. 厌氧生物处理 1.00/1.00 ? D. 活性污泥法 8 单选(1分) 混凝-沉淀法适用于去除（） 得分/总分 ? A. 溶解性有机污染物 ? B. 重金属 ? C. 无机污染物 ? D. 颗粒性有机污染物 1.00/1.00
中和 ? C. 废铬液处理 1.00/1.00 ? D. 气浮 10 单选(1分) 以下适宜采用厌氧生物处理的是（）得分/总分 ? A. 洗毛废水 1.00/1.00 ? B. 麻印染废水 ? C. 棉针织产品废水 ? D. 真丝绸印染废水
活性污泥法污泥产量计算
活性污泥工艺的设计计算方法活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d) 可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。
污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法 数学模型法在理论上是比较完美的，但在具体应用上则存在不少问题，这主要是由于污水和污水处理的复杂性和多样性，即使是简化了的数学模式，应用起来也相当困难，从而阻碍了它的推广和应用。到目前为止，数学模型法在国外尚未成为普遍采用的设计方法，而在我国还没有实际应用于工程，仍停留在研究阶段。
活性污泥工艺中剩余污泥量计算
关于活性污泥工艺中剩余污泥量计算的讨论 我国大部分城市(镇)污水处理厂采用的是传统活性污泥法或其变型工艺,其生物系统产生的剩余污泥量往往存在着设计值与实际值相差较为悬殊的现象,这在不设初沉池系统的活性污泥工艺,如Ａ/Ｏ法、Ａ2/Ｏ法、ＡＢ法、氧化沟、ＳＢＲ中更为普遍。究其根源,或是污泥产率系数的设计取值与实际运行有差距,或是没有考虑进水中不可降解及惰性悬浮固体对剩余污泥量的影响。本文就上述两个问题进行讨论。 1剩余污泥量计算方法 在活性污泥工艺中,为维持生物系统的稳定,每天需不断有剩余污泥排出。它们主要由两部分构成,一是由降解有机物ＢＯＤ所产生的污泥增殖,二是进水中不可降解及惰性悬浮固体的沉积。因此,剩余干污泥量可以用式(1)计算: ΔＸ=(Ｙ1+Ｋｄθｃ)Ｑ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)+ｆＰＱ(ＳＳｉ-ＳＳｏ)(1) 式中ΔＸ———系统每日产生的剩余污泥量,ｋｇＭＬＳＳ/ｄ; Ｙ———污泥增殖率,即微生物每代谢1ｋｇＢＯＤ所合成的ＭＬＶＳＳｋｇ数; Ｋｄ———污泥自身氧化率,ｄ-1; θｃ———污泥龄(生物固体平均停留时间),ｄ; Ｙ1+Ｋｄθｃ———污泥净产率系数,又称表观产率(Ｙｏｂｓ); Ｑ———污水流量,ｍ3/ｄ; ＢＯＤｉ,ＢＯＤｏ———进、出水中有机物ＢＯＤ浓度,ｋｇＢＯＤ/ｍ3; ｆＰ———不可生物降解和惰性部分占ＳＳｉ的百分数; ＳＳｉ,ＳＳｏ———进、出水中悬浮固体ＳＳ浓度,ｋｇＳＳ/ｍ3。 德国排水技术协会(ＡＴＶ)制订的城市污水设计规范中给出了剩余污泥量的计算表达式[1]。此式与式(1)本质相同,只是更加细致,考虑了活性污泥代谢过程中的惰性残余物(约占污泥代谢量的10%左右)及温度修正。综合污泥产率系数ＹＢＯＤ(以ＢＯＤ计,包含不可降解及惰性ＳＳ沉积项)写作: ＹＢＯＤ=0 6×(1+ＳＳｉＢＯＤｉ)-(1-ｆｂ)×0 6×0 08×θｃ×ＦＴ1+0 08×θｃ×ＦＴ(2) ＦＴ=1 702(Ｔ-15)(3) 式中ｆｂ———微生物内源呼吸形成的不可降解部分,取值0 1; ＦＴ———温度修正系数。 比较(1),(2)两式,可知在ＡＴＶ标准中动力学参数Ｙ,Ｋｄ分别取值0．6和0．08ｄ-1,进水中不可降解及惰性悬浮固体(ｆＰ部分)占总进水ＳＳ的60%。由于剩余污泥中挥发性部分所占比例与曝气池中ＭＬＶＳＳ与ＭＬＳＳ的比值大体相当,因此剩余干污泥量也可以表示成下式: ΔＸ=ＹｏｂｓＱ(ＢＯＤｉ-ＢＯＤｏ)ｆ(4) 式中ｆ=ＭＬＶＳＳＭＬＳＳ;其他符号意义同前。 式(4)与式(1)是一致的,均需确定Ｙｏｂｓ。 2Ｙｏｂｓ的确定表观产率 Ｙｏｂｓ=Ｙ1+Ｋｄθｃ具有明确的物理含义,我国《室外排水设计规范》(ＧＢＪ14-87)第6 ．6．2条明确规定“在20℃,有机物以ＢＯＤ计时,污泥产率系数Ｙ其常数为0 ．4～0．8。如处理系统无初次沉淀池,Ｙ值必须通过试验确定。”同款还规定了Ｋｄ20℃的常数值0．04～0 ．075ｄ-1。从中可以看出,Ｙ值变化幅度达100%,Ｋｄ的变化幅度达87 5%。对于不设初沉池的活性污泥系统,常常将已有类似污水处理厂的运行经验,作为设计上的参考。表1是几种典型活性污泥工艺Ｙｏｂｓ(或Ｙ,Ｋｄ)取值情况。 对于运行中的污水处理厂,可通过长期运行工况参数,如θｃ,Ｆ(污泥负荷,ｋｇＢＯＤ/(ｋｇＭＬＶＳＳ·ｄ))求得Ｙｏｂｓ实际值,或回归出适用于该厂的Ｙ,Ｋｄ值。Ｙｏｂｓ用θｃ,Ｆ表示为:Ｙｏｂｓ=1θｃＦ(5)据实际运行参数并利用式(5)计算得出的北京市方庄污水处理厂(传统活性污泥工艺)和酒仙桥污水处理厂(氧化沟工艺)的污泥净产率系数,见表
活性污泥法污泥产量计算
活性污泥工艺的设计计算方法探讨 摘要对活性污泥工艺的三种设计计算方法：污泥负荷法、泥龄法、数学模型法的优缺点进行了评述，建议现阶段推广采用泥龄法进行设计计算，并对泥龄法基本参数的选用提出了意见。 关键词活性污泥工艺泥龄法污泥负荷法数学模型法设计计算 活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d)
可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。 污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法
延时曝气活性污泥法
延时曝气活性污泥法 第五章活性污泥法 第一节基本原理与分类 第二节活性污泥法参数 第三节曝气 第四节曝气池的构造与设计 第五节运行与管理 第一节基本原理与分类 一、基本原理 二、活性污泥法的基本流程 三、活性污泥指标 四、活性污泥法的分类 一、基本原理 活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水一类好氧生物的处理方法。这种生物絮体叫做活性污泥，它由好气性微生物及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，具有降解废水中有机污染物的能力，显示生物化学活性。 图13-1 活性污泥形状图 活性污泥法净化废水的三个主要过程
1、吸附废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液, 废水中污染物被比表面积巨大且表面上含有多糖类粘性物质的 微生物吸附和粘连。 是胶态的大分子有机物被吸附后，首先被水解酶作用，分解 为小分子物质，然后这些小分子与溶解性有机物一道在透膜酶 的作用下或在浓差推动下选择性渗入细胞体内。 2、微生物的代谢微生物吸收进入细胞体内的污染物通过微 生物的代谢反应而被降解，一部分经过一系列中间状态氧化为最 终产物CO2和H2O等。另一部分则转化为新的有机体，使细胞 增殖。一般地说，自然界中的有机物都可以被某些微生物所分 解，多数合成有机物也可以被经过驯化的微生物分解。不同的微 生物对不同的有机物其代谢途径各不相同，对同一种有机物也可 能有几条代谢途径。 3、凝聚与沉淀产生凝聚的主要原因：细菌体内积累的聚β-羟基丁酸释放到液相，促使细菌间相互凝聚，结成线粒；微生物 摄食过程释放的粘性物质促进凝聚；在不同的条件下，细菌内 部的能量不同，当外界营养不足时，细菌内部能量降低，表面电 荷减少，细菌颗粒间的结合力大于排斥力，形成线粒；而当营养 物充足时，细菌内部能量大，表面电荷增大，形成的线粒重新分散。 沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。固液 分离的好坏，直接影响出水水质。
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
高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下册)考研真题精选-第十二章 活性污泥法【圣才出品】
第十二章活性污泥法 一、选择题 1．关于污泥龄的说法，不正确的是（）。[中国地质大学（武汉）2009年研] A．相当于曝气池中全部活性污泥平均更新一次所需的时间 B．相当于工作着的污泥总量同每日的回流污泥量的比值 C．污泥龄并不是越长越好 D．污泥龄不得短于微生物的世代期 【答案】B 【解析】污泥龄表示在处理系统（曝气池）中微生物的平均停留时间，实质就是曝气池中的活性污泥全部更新一次所需要的时间。它是指处理系统（曝气池）中总的活性污泥质量与每天从处理系统中排出的活性污泥质量，包括从排泥管线上排出的污泥加上随出水流失的污泥量的比值。B项，应相当于工作着的污泥总量同每日系统中排出的污泥质量的比值。 2．利用活性污泥增长曲线可以指导处理系统的设计与运行，下列指导不正确的是（）。[中国地质大学（武汉）2009年研] A．高负荷活性污泥系统处于曲线的对数增长期 B．一般负荷活性污泥系统处于曲线的减速生长期 C．完全混合活性污泥系统处于曲线的减速生长期 D．延时曝气活性污泥系统处于曲线的内源代谢期 【答案】C 【解析】C项，完全混合活性污泥系统中，进入曝气池的污水很快被稀释，活性污泥负
荷F/M值均相等，混合液的需氧速度均衡。完全混合活性污泥法系统因为有机物负荷低，微生物生长通常位于生长曲线的静止期或衰亡期，活性污泥易于产生膨胀现象。 3．氧化沟的运行方式是（）。[中国地质大学（武汉）2009年研] A．平流式 B．推流式 C．循环混合式 D．完全混合式 【答案】D 【解析】氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式，廊道中水流呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池，运行方式是完全混合式。 二、填空题 1．表征活性污泥沉降性能的主要指标有：______、______。[中国科学技术大学2015年研] 【答案】污泥沉降比；污泥体积指数 【解析】为了在后续沉淀池中进行泥水分离和提供更高的回流污泥浓度，在设计二沉池时必须考虑混合液污泥的沉降或浓缩特性，通常使用污泥沉降比（Settled Volume，SV%）和污泥体积指数来表示活性污泥的沉降性能。 （1）污泥沉降比是指曝气池混合液静止30min后沉淀污泥的体积分数，标准采用1L
习题第六章 制药与环境保护
第六章制药与环境保护 一、名词解释 1. 原子经济性（Atom economy）反应 2. 绿色制药生产工艺 3．生化需氧量（BOD） 4. 化学需氧量（COD） 5. 好氧生物处理 6. 厌氧生物处理 7. “清污”分流 8. 活性污泥 9. 污泥浓度 10. 污泥容积指数（SVI） 11. 污泥沉降比（SV） 12. 生物膜 13．生物膜法 二、填空 1. “三废”指的是、、。 2. 制药工业的“三废”特点、、 、。 3. 表征废水水质的指标有、、、 等指标。 4. 药厂废水的处理方法包括、和。废水的处理程度可分为、、处理。 5. 根据微生物的种类及其对氧气要求条件的不同，可以把生物处理工艺分为 和二种类型 6. 好氧生物处理法可分为、、、 。 7. 衡量活性污泥中微生物数量和凝聚沉淀等性能好坏的指标主要有、 、和等。 8. 厌氧生物处理过程可分为3个连续的阶段即、 和。 9. 活性污泥法以其曝气方式之不同，可分为、、
、、等多种方法。 10．据处理方式与装置的不同，生物膜法可分为、、 、等多种。 11. 可以获得大量生物能（沼气）的处理系统是。 12. 好氧生物处理的最终代谢产物是、，厌氧生物处理的最终代谢产物是、、。 13. 绿色化学的指导思想是。 14. 绿色生产工艺是在绿色化学的基础上开发的从_______________________的生产工艺。 15. 二级处理主要指__________________，适用于处理各种含有机污染物的废水。 16. _______________是指能在环境或生物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。 三、单项选择题（下列各题有A、B、C、D 四个备选答案，请选择一个最佳答案） 1. 针对制药厂排出的“三废”，下列说法正确的是（） A. 化学好氧量高 B. 生化耗氧量高 C. 化学好氧量和生化耗氧量都高 D. 化学好氧量和生化耗氧量都不高 2. 关于药厂“三废”的论述，正确的是（） A. 综合治理“三废”很容易 B. “三废”也是一种“资源”，可回收利用 C. 仅用物理方法就可彻底治理“三废” D. 生物法可以去除废水中的所有污染物 3. 废水的二级处理主要指的是（） A. 物理处理法 B. 化学处理法 C. 物理化学处理法 D. 生化处理法 4. 属于第一类污染物的是（） A. 硫化物 B. 挥发酚 C. 总铬 D. 氰化物 5. 属于第二类污染物的是（） A. 总汞 B. 石油类 C. 总铬 D. 苯并芘 6. 对于好氧生物处理，废水的pH 控制在哪个范围较合适？（） A. pH 6~9 B. pH 6.5~7.5 C. pH 4~6 D. pH 7~8 7. 对于厌氧生物处理，废水的pH 控制在哪个范围较合适？（） A. pH 6~9 B. pH 6.5~7.5 C. pH 4~6 D. pH 7~8 8. 对于好氧生物处理，水温宜控制在哪个范围较合适？（） A. 20~40 ℃ B. 10~30 ℃ C. 35~38 ℃ D. 50~55 ℃ 9. 对于高浓度的有机废水，一般采取的处理方法是（） A. 好氧处理 B. 厌氧处理
第七讲 第三章 活性污泥法2
第七讲 活性污泥法2 活性污泥法的基本工艺参数 1、容积负荷（Volumetric Organic Loading Rate ）： V C Q L i vCOD ?= )(3 d m kgCOD ?; V B Q L i vBOD ?= 5)(3 5d m kgBOD ? 2、污泥负荷（Sludge Organic Loading Rate ）： V MLSS C Q L i sCOD ??= d kgMLSS kgCOD ?; V MLSS B Q L i sBOD ??= 5 d kgMLSS kgBOD ?5 3、水力停留时间（Hydraulic Retention Time ）： Q V HRT = （h ） 4、污泥龄或污泥停留时间（Sludge Retention Time ）： r w X Q X V SRT ??= （h 或 d ） 5、回流比：r Q Q R = 活性污泥法的主要运行方式 一、各种活性污泥法工艺 迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种：① 传统推流式活性污泥法；② 完全混合活性污泥法；③ 阶段曝气活性污泥法；④ 吸附—再生活性污泥法；⑤ 延时曝气活性污泥法；⑥ 高负荷活性污泥法；⑦ 纯氧曝气活性污泥法；⑧ 浅层低压曝气活性污泥法；⑨ 深水曝气活性污泥法；⑩ 深井曝气活性污泥法。 1、传统推流式活性污泥法： ① 工艺流程： ② 供需氧曲线： ③ 主要优点：1) 处理效果好：BOD 5的去除率可达90-95%；2) 对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。 ④ 主要问题：1) 为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；2) 在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力
第六讲 第三章 活性污泥法1
第六讲 第三章 活性污泥法1 活性污泥法的基本原理 一、活性污泥法的基本工艺流程 1、活性污泥法的基本组成 ① 曝气池：反应主体 ② 二沉池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。 ③ 回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。 ④ 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。 ⑤ 供氧系统： 提供足够的溶解氧 2、活性污泥系统有效运行的基本条件是： ① 废水中含有足够的可容性易降解有机物； ② 混合液含有足够的溶解氧； ③ 活性污泥在池内呈悬浮状态； ④ 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； ⑤ 无有毒有害的物质流入。 二、活性污泥的性质与性能指标 1、活性污泥的基本性质 ① 物理性质：“菌胶团”、“生物絮凝体”： 颜色：褐色、（土）黄色、铁红色； 气味：泥土味（城市污水）； 比重：略大于1，（1.002~1.006）； 粒径：0.02~0.2 mm ； 比表面积：20~100cm 2/ml 。 ② 生化性质：活性污泥的含水率：99.2~99.8%；固体物质的组成：活细胞（M a ）、微生物内源代谢的残留物（M e ）、吸附的原废水中难于生物降解的有机物（M i ）、无机物质（M ii ）。 2、活性污泥中的微生物： ① 细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分， 主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等； 剩余活性污泥 回流污泥 二次 沉淀池 废水 曝气池 初次 沉淀池 出水 空气
基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌； 2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟； 4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。 ② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml 3、活性污泥的性能指标： ① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）（Mixed Liquor Suspended Solids ）： MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3 ② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）（Mixed V olatile Liquor Suspended Solids ）： MLVSS = M a + M e + M i ； 在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85 ③ 污泥沉降比（SV ）（Sludge V olume ）： 是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常数值为20~30%。 ④ 污泥体积指数（SVI ）（Sludge V olume Index ）： 曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g 干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g 。 ) /()/((%))/()/(l g MLSS l ml SV l g MLSS l ml SV SVI 10?== 能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象； 城市污水的SVI 一般为50~150 ml/g ； 三、活性污泥的增殖规律及其应用 活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。 1 注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。 对数增殖 减速增殖 内源呼吸 氧利用速率曲线 微生物增殖曲线 BOD 降解曲线 时间 Xa 0
第四章 活性污泥法
目的与要求：掌握活性污泥的性能特点；理解活性污泥法的基本流程及降解过程；了解活性污泥性质。 重点与难点：活性污泥法的基本流程及降解过程。 教学手段和教学方法：多媒体 学时：2学时 教学基本内容： 第十二章活性污泥法 第一节基本概念 一、活性污泥 由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机性及无机性物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。 活性污泥性能指标：MLSS；MLVSS；SV；SVI。 二、活性污泥法的基本流程 活性污泥法是利用人工驯化培养的微生物群体，在人工强化的环境中呈悬浮状态生长，分解氧化污水中可生物降解的有机物质，从而使污水得到净化的方法。活性污泥法的基本原理 初沉池：设在工艺系统首端，用于去除原废水中所含的悬浮物质。 二沉池：设在系统末端，将曝气池出水中的活性污泥进行分离、浓缩； 回流污泥：主要用来保持曝气池中所需的微生物量，以分解氧化有机物； 曝气：既为活性污泥微生物提供呼吸所需的氧气，同时也使活性污泥与废水不断混合、搅拌以防止活性污泥在曝气池中沉淀。 三、活性污泥法的净化过程与机理 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：由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。 稳定阶段：主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。 参考文献：1.《环境工程学》（第二版），蒋展鹏主编，高等教育出版社。 2.《水污染控制工程》，王小文主编，煤炭工业出版社。
目的与要求：掌握活性污泥法的演变形式。 重点与难点：SBR；AB工艺。 教学手段和教学方法：多媒体 学时：2学时 教学基本内容： 第二节活性污泥法的发展 一、活性污泥法曝气反应池的基本形式 推流式曝气池；完全混合曝气池；封闭环流式反应池；序批式反应池 二、活性污泥法的发展和演变 1.渐减曝气 在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。因此等距离均量地布置扩散器是不合理的。渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，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。 2.分步曝气 把入流的一部分从池端引到池的中部分点进水，使同样的空气量，同样的池子，得到了 较高的处理效率。 为了根本上改善长条形池子中混合液不均匀的状态，在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，它就是完全混合概念，在完全混合的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡。 3.完全混合法 完全混合法有如下特征： 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； ②入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小； ③池液里各个部分的需氧率比较均匀。 4.浅层曝气 气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的特点。在水的浅层处用大量空气进行曝气，就可获得较高的氧传递速率。 5.深层曝气