废水好氧生物处ppt课件

1、第第3 3章章 废水好氧生物处置废水好氧生物处置 好氧：好氧： 是指这类生物必需在有分子态氧气是指这类生物必需在有分子态氧气 O2O2的存在下，才干进展正常的的存在下，才干进展正常的生生 理生化反响理生化反响. . 厌氧：是指在无分子态氧存在的条件下，厌氧：是指在无分子态氧存在的条件下， 能进展正常的生理生化反响的生物，能进展正常的生理生化反响的生物， 如厌氧细菌、酵母菌等如厌氧细菌、酵母菌等. .A A、好氧生物处置过程的生化反响方程式、好氧生物处置过程的生化反响方程式其它各类微生物细胞物质的实验分子式分别是：其它各类微生物细胞物质的实验分子式分别是： 细菌：细菌：C5H7NO2C5H7NO

2、2；真菌：；真菌：C16H17NO6C16H17NO6；藻类：；藻类：C5H8NO2C5H8NO2； 原生动原生动物：物：C7H14NO3C7H14NO3 内源呼吸也称细胞物质的本身氧化内源呼吸也称细胞物质的本身氧化 C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +能量能量 合成反响也称合成代谢、同化作用合成反响也称合成代谢、同化作用 分解反响又称氧化反响、异化代谢、分解代谢 C C、H H、O O、N N、S + O2 CO2 + H2O + NH3 + S + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +SO42- + +能量能量C、H、O、N +

3、能量能量 C5H7NO2废水好氧生物处置中异养微生物的代谢途径废水好氧生物处置中异养微生物的代谢途径内源呼吸产物内源呼吸产物 + 能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可污水中的可降解有机物降解有机物新细胞物质新细胞物质C5H7NO2代谢产物代谢产物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代谢分解代谢(2/3)合成代谢合成代谢+ 异养微生物异养微生物O2 能量能量净增细胞物质净增细胞物质内源呼吸内源呼吸80%20%内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2无机代谢产物无机代谢产物少量能量少量能量剩余污泥剩余污泥废水好氧生物处置中自养微生物的代谢途径废水好氧生物处置中自养微生

4、物的代谢途径新的细胞物质新的细胞物质C5H7NO2代谢产物代谢产物 + N 0 2 、 N O 3 、SO42、Fe3+ 氧化氧化合成合成污水中的无机污染物污水中的无机污染物(NH3、NO2、H2S、Fe2+)+ 自 养自 养菌菌O2能量能量内源呼吸内源呼吸内源呼吸产物内源呼吸产物 + 能量能量CO2、H2O、NH3、SO42内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2CO2净增细胞物质净增细胞物质无机代谢产物无机代谢产物少量能量少量能量剩余污泥剩余污泥 1 1二者不可分，而是相互依赖的；二者不可分，而是相互依赖的； a a、 分解过程为合成提供能量和前物，而合成分解过程为合成提供能量和前物，而合成那么那

5、么 给分解提供物质根底；给分解提供物质根底； b b、分解过程是一个产能过程，合成过程那么、分解过程是一个产能过程，合成过程那么是一是一 个耗能过程。个耗能过程。 2) 2) 对有机物的去除，二者都有重要奉献；对有机物的去除，二者都有重要奉献； 3 3合成量的大小，对于后续污泥的处置有直接影合成量的大小，对于后续污泥的处置有直接影 响；响； B B、分解与合成的相互关系：、分解与合成的相互关系： 构造简单、小分子、可溶性物质，构造简单、小分子、可溶性物质， 直接进入细胞壁；直接进入细胞壁； 构造复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，构造复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质， 那么首先被微生物吸附，

6、随后在细胞外酶的作那么首先被微生物吸附，随后在细胞外酶的作 用下被水解液化成小分子有机物，再进入细用下被水解液化成小分子有机物，再进入细 胞内。胞内。C C、有机物被生物降解的历程、有机物被生物降解的历程1 1溶解氧：溶解氧： 约约1 12mg/l2mg/l；2 2水温：水温： 15153030C C； 3 3营养物质：营养物质： BOD5 BOD5 N N P = 100 P = 100 5 5 1 1 好氧工艺；好氧工艺； 其它无机营养元素：其它无机营养元素：K K、MgMg、CaCa、S S、NaNa等；等； 微量元素：微量元素： FeFe、CuCu、MnMn、MoMo、SiSi、硼等；

7、、硼等；4 4pHpH值：值： 普通好氧微生物的最适宜普通好氧微生物的最适宜pHpH在在6.56.58.58.5之间；之间； pH pH 4.5 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；时，真菌将占优势，引起污泥膨胀； 5 5有毒物质抑制物质有毒物质抑制物质 重金属重金属 、氰化物、氰化物 、H2SH2S、 卤族元素及其化合物；卤族元素及其化合物； 酚、醇、醛等酚、醇、醛等6 6有机负荷率：有机负荷率： 污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时， 也会不利于微生物。也会不利于微生物。7 7氧化复原电位：氧化复原电位： 好氧细菌：好氧细菌： +300

8、+300 400 mV 400 mV， 至少要求大于至少要求大于+100 +100 mVmV。 厌氧细菌：厌氧细菌： 要求小于要求小于+100 mV+100 mV，对于严厉厌氧细菌，对于严厉厌氧细菌， 那么那么 -100 mV -100 mV，甚至，甚至 -300 mV -300 mV。 A A、生物降解性：是指在微生物的作用下，使某一物、生物降解性：是指在微生物的作用下，使某一物 质改动原来的化学和物理性质，在质改动原来的化学和物理性质，在 构造上引起的变化程度。构造上引起的变化程度。 可分为三类：可分为三类： 1)1)初级生物降解初级生物降解 2)2)环境可接受的生物降解环境可接受的生物降

9、解 3)3)完全降解完全降解B B、有机物生物降解性能的分类：、有机物生物降解性能的分类： 易生物降解：易于被微生物作为碳源和易生物降解：易于被微生物作为碳源和 能源物质而被利用；能源物质而被利用； 可生物降解：可以逐渐被微生物所利用；可生物降解：可以逐渐被微生物所利用； 难生物降解：降解速率很慢或根本不降解；难生物降解：降解速率很慢或根本不降解；l留意：留意：1“难、易是相对的；难、易是相对的；l 2同一种化合物在不同种属微生同一种化合物在不同种属微生 l 物的作用下，其降解情况也会物的作用下，其降解情况也会 l 有不同。有不同。l根据氧化所耗氧量根据氧化所耗氧量 : :水质目的法水质目的法

10、 l 瓦呼仪法瓦呼仪法 l根据有机物的去除效果根据有机物的去除效果 : :l 静置烧瓶挑选实验静置烧瓶挑选实验 l 振荡培育实验法振荡培育实验法l 半延续活性污泥法半延续活性污泥法l 活性污泥模型实验活性污泥模型实验 l根据根据CO2CO2量量: :斯特姆测试法斯特姆测试法 l根据微生物生理生化目的根据微生物生理生化目的 l 主要有：主要有：ATPATP测试法、脱氢酶测试法、细菌规测试法、脱氢酶测试法、细菌规范平板计数测试法等范平板计数测试法等 1 1BOD5/CODBOD5/COD比值法比值法 BOD5/COD0.58 BOD5/COD0.58 为完全可生物降解为完全可生物降解 BOD5/C

11、OD=0.45-0.58 BOD5/COD=0.45-0.58 生物降解性能良好生物降解性能良好 BOD5/COD=0.30-0.45 BOD5/COD=0.30-0.45 可生物降解可生物降解 BOD5/COD0.30 BOD5/COD0.30 难生物降解难生物降解 该法比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物该法比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物 的降解性能。的降解性能。2 2瓦呼仪法瓦呼仪法 根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判别有机物的生物降解性能。别有机物的生物降解性能。耗氧量mg/L时间(d)b 基质耗氧曲线有机物可降解 a 内

12、源呼吸曲线c 基质耗氧曲线对微生物有抑制造用微生物呼吸耗氧曲线微生物呼吸耗氧曲线3 3振荡培育实验法振荡培育实验法 在烧瓶中参与接种物、营养液及受试物等，在一定在烧瓶中参与接种物、营养液及受试物等，在一定温度下振荡培育，在不同的反响时间内测定反响液中温度下振荡培育，在不同的反响时间内测定反响液中受试物含量，以评价受试物的生物降解性；受试物含量，以评价受试物的生物降解性；4 4其它：斯特姆测试法、其它：斯特姆测试法、 ATPATP测试法、脱氢酶测测试法、脱氢酶测试法、细菌规范平板试法、细菌规范平板 计数测试法等计数测试法等 废水好氧生物处置工艺废水好氧生物处置工艺1 1活性污泥法活性污泥法Act

13、ivated Sludge ProcessesActivated Sludge ProcessesSuspended Growth Biological Suspended Growth Biological Treament ProcessTreament Process向生活污水注入空气进展曝气，并继续向生活污水注入空气进展曝气，并继续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁衍的微体。这种絮凝体主要是由大量繁衍的微生物群体所构成，它有宏大的外表积和生物群体所构成，它有宏大的外表积和很强的吸附性能，称为活性污泥很强的吸附性能，称为活性污

14、泥(activated sludge)(activated sludge)。活性污泥活性污泥一组活性污泥图片一组活性污泥图片曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥 废水中含有足够的可溶性易降解有机物；废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧；混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮形状；活性污泥在池内呈悬浮形状； 活性污泥延续回流、及时排除剩余污泥，活性污泥延续回流、及时排除剩余污泥， 使混合液坚持一定浓度的活性污泥；使混合液坚持一定浓度的活性污泥； 无有毒有害的物质流入。无有毒有害的物质流入。颜色：黄褐色颜色：黄褐色形状：似矾花絮绒

15、颗粒形状：似矾花絮绒颗粒味道：土腥味味道：土腥味比重：曝气池混合液：比重：曝气池混合液：1.002-1.0031.002-1.003；g/cm3g/cm3 回流污泥：回流污泥：1.004-1.0061.004-1.006；g/cm3g/cm3粒经：粒经： 0.02-0.2 mm0.02-0.2 mm比外表积：比外表积： 20-100 cm2/mL20-100 cm2/mL2 2、活性污泥中的微生物、活性污泥中的微生物 细菌细菌:是活性污泥净化功能最活泼的成分；是活性污泥净化功能最活泼的成分； 真菌真菌:具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质的功能；具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质的功能； 但大量异常

16、增殖会引发污泥膨胀景象。但大量异常增殖会引发污泥膨胀景象。其它微生物：原生动物、后生动物其它微生物：原生动物、后生动物P98；在净化污水系统中：细菌是第一承当者，在净化污水系统中：细菌是第一承当者， 原生动物是第二承当者。原生动物是第二承当者。活性污泥中微生物食物链活性污泥中微生物食物链活性污泥中原生动物及指示作用活性污泥中原生动物及指示作用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反响、有机物被降解在曝气池内发生反响、有机物被降解的必然结果的必然结果;活性污泥的增长那么是微生物增殖的活性污泥的增长那么是微生物增殖的结果。结果。污泥增长的普经过程：污泥增长的

17、普经过程：微生物量微生物量时间时间留意：留意：1间歇静态培育；间歇静态培育；2底物是一次投加底物是一次投加对数增殖对数增殖减速增殖减速增殖内源呼吸内源呼吸氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线微生物增殖曲线MBOD变化曲线变化曲线F顺应期顺应期增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段顺应期顺应期:延迟期或调整期：延迟期或调整期： 微生物的细胞内微生物的细胞内 各种酶系统对环境的顺应过程各种酶系统对环境的顺应过程. 对数增长期对数增长期: 活性污泥能量程度很高，活性污泥处于松散形状活性污泥能量程度很高，活性污泥处于松散形状. 减数增长期减数增长期: 营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制要素营养

18、物不过剩，它已成为微生物生长的限制要素 活性污泥程度的能量低下，污泥絮凝。活性污泥程度的能量低下，污泥絮凝。 内源呼吸期内源呼吸期 能量程度极低，微生物活动才干非常低，能量程度极低，微生物活动才干非常低， 絮凝体构成速率增大，处置水显著廓清，水质良絮凝体构成速率增大，处置水显著廓清，水质良好。好。活性污泥增殖规律的运用活性污泥增殖规律的运用 活性污泥的增殖情况，主要是由活性污泥的增殖情况，主要是由F/M值所控制；值所控制； 处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；水水质也不同； 经过调整经过调整F/M值，可以调控曝气池的运转工况，值，可以调

19、控曝气池的运转工况，到达不同的出水水质和不同性质的活性污泥；到达不同的出水水质和不同性质的活性污泥； 活性污泥法的运转方式不同，其在增值曲线上活性污泥法的运转方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。所处位置也不同。普通将这整个净化反响过程分为三个阶段：普通将这整个净化反响过程分为三个阶段： 初期吸附；初期吸附； 微生物代谢；微生物代谢； 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。BOD吸附吸附降解降解曝气过程曝气过程初期较短时间初期较短时间(1030min)内，由于活性污泥具有很大的外表内，由于活性污泥具有很大的外表积因此具有很强的吸附才干，因此可以去除废水中大量的呈积因此具有很

20、强的吸附才干，因此可以去除废水中大量的呈悬浮和胶体形状的有机污染物，使废水的悬浮和胶体形状的有机污染物，使废水的BOD5值值(或或COD值值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的合液的BOD5值会上升，再之后，值会上升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。值才会逐渐下降。2.2.1 2.2.1 活性污泥净化反响影响要素活性污泥净化反响影响要素1 1营养物质营养物质(nutrients)(nutrients)： BOD5 BOD5 N N P = 100 P = 100 5 5 1 1 ；2 2溶解氧溶解氧(dissolved

21、 oxygen, DO) (dissolved oxygen, DO) ：约：约1 12mg/l2mg/l；3 3pHpH值：值： 6.5 6.5 8.5 8.5 ；4 4水温水温(temperature)(temperature)： 15153030C C；5 5有毒物质有毒物质(toxic materials)(toxic materials)：重金属离子等；：重金属离子等；1. 1. 表示及控制混合液中微生物量的目的表示及控制混合液中微生物量的目的 混合液悬浮固体浓度混合液悬浮固体浓度MLSSMLSSMixed Liquor Suspended SolidsMixed Liquor Su

22、spended Solids： 曝气池单位容积混合液内所含有的污泥曝气池单位容积混合液内所含有的污泥固体物的总分量。单位：固体物的总分量。单位：mg/l mg/l ； g/m3 g/m3 MLSS = Ma + Me + Mi + Mii MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 计量曝气池中活性污泥数量多少的目的。普计量曝气池中活性污泥数量多少的目的。普通活性污泥法中，通活性污泥法中，MLSSMLSS浓度普通为浓度普通为2 24g/L4g/L。 混合液挥发性悬浮固体浓度混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSSMixed Volatile Liquor Suspended Solids：

23、指混合液悬浮固体中的有机物的分量，指混合液悬浮固体中的有机物的分量， 单位：单位：mg/L、g/L或或kg/m3。 MLVSS = Ma + Me + Mi；普通在活性污泥法中用普通在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物的含量相对。在条件表示活性污泥中生物的含量相对。在条件一定时，一定时，MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市污水，普通是是较稳定的，对城市污水，普通是0.750.85 污泥沉降比污泥沉降比SVSVSludge VolumeSludge Volume 是指将曝气池中的混合液在量筒中静置是指将曝气池中的混合液在量筒中静置3030分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，普通以分钟，

24、其沉淀污泥与原混合液的体积比，普通以% %表示；正常数值为表示；正常数值为2020 30%30%。污泥沉降比可以反映曝气池正常运转时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。污泥沉降比可以反映曝气池正常运转时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。2. 2. 活性污泥的沉降性能及其评定目的活性污泥的沉降性能及其评定目的污泥沉降比污泥沉降比SVSV的测定的测定 污泥体积指数污泥体积指数SVISVI Sludge Volume IndexSludge Volume Index 曝气池出口处混合液经曝气池出口处混合液经3030分钟静沉后，分钟

25、静沉后，1g1g干污泥所构成的污泥体积，单位干污泥所构成的污泥体积，单位:ml/g:ml/g。 )/(/10%)/()/(LgMLSSLmlSVSVILgMLSSLmlSVSVI或SVISVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度值能较好地反映出活性污泥的松散程度( (活性活性) )和凝聚、沉降性能。和凝聚、沉降性能。其值过低，阐明泥粒小，密实，无机成分多；其值过低，阐明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，阐明其沉降性能不好，将要或曾其值过高，阐明其沉降性能不好，将要或曾经发生膨胀景象经发生膨胀景象(sludge bulking)(sludge bulking)；普通以为，处置生活污水时普通以为，

26、处置生活污水时SVI100SVI200SVI200时，沉降性能不好。时，沉降性能不好。城市污水的城市污水的SVISVI普通为普通为5050150 ml/g.150 ml/g.3. 3. 污泥龄污泥龄(ts(ts或或c)c)和水力停留时间和水力停留时间t tl污泥龄污泥龄sludge age)sludge age)是曝气池中活性污泥总量与是曝气池中活性污泥总量与每日排放的污泥量之比，单位是每日排放的污泥量之比，单位是d d。()cwrweVXQ XQQXcVXX正常情况下Xe很小，可忽略，所以：Xrmax=106/SVIcwVXQ XrQ, S0, X0进水进水曝气池曝气池V,Se,XV,Se,

27、X二次沉二次沉淀池淀池回流污泥回流污泥RQ, Se, XrRQ, Se, XrQ+RQSe, XQ-QwSe, Xe排放污泥排放污泥I IQw,X,SeQw,X,Se排放污泥排放污泥IIIIQw, Xr, SeQw, Xr, Se出出水水ewwc)XQ(QXQVX3. 3. 污泥龄污泥龄(ts(ts或或c)c)和水力停留时间和水力停留时间t tl水力停留时间水力停留时间(HRT)(HRT)l(hydraulic retention time, HRT)(hydraulic retention time, HRT)l是指水在处置系统中的停留时间，单位也是是指水在处置系统中的停留时间，单位也是d

28、d。l HRT HRTV/QV/Ql V V是曝气池的体积；是曝气池的体积；l Q Q是废水的流量。是废水的流量。4. BOD-4. BOD-污泥负荷与污泥负荷与BOD-BOD-容积负荷容积负荷l在活性污泥法中，普通将有机物在活性污泥法中，普通将有机物BOD5BOD5与活性污泥与活性污泥(MLSS)(MLSS)的分量比值的分量比值(food to (food to biomass, F/M)biomass, F/M)，称为有机负荷，普通用，称为有机负荷，普通用N N表示。表示。l有机负荷又分为污泥负荷和容积负荷。有机负荷又分为污泥负荷和容积负荷。4. BOD-4. BOD-污泥负荷与污泥负荷与

29、BOD-BOD-容积负荷容积负荷l污泥负荷污泥负荷(sludge loading rate, NS(sludge loading rate, NSl 即单位分量活性污泥在单位时间内所接受即单位分量活性污泥在单位时间内所接受的的BOD5BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5 kgBOD5 /(kgMLSS/(kgMLSSd)d)。l容积负荷容积负荷volumetric loading rate, NVvolumetric loading rate, NV是曝气池单位有效容积在单位时间内所接受是曝气池单位有效容积在单位时间内所接受的的BOD5BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5/(m3kgB

30、OD5/(m3d)d)。l式中：式中：lQQ废水的处置量，废水的处置量，m3/dm3/d；lV V曝气池的有效容曝气池的有效容积，积，m3m3；lS0S0进水进水BOD5BOD5浓浓度，度，kg/m3kg/m3；lX X活性污泥浓度，活性污泥浓度，kgMLSS/m3 kgMLSS/m3 。VXQSsN0VQSNV0VXSSQNer)(0NrNr去除负荷；去除负荷；SeSe出水出水BODBOD浓度。浓度。l污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增长的重要要素。长的重要要素。l是活性污泥处置系统设计运转最根本参数之一。是活性污泥处置系统设计运转最根本参数之一

31、。l污泥负荷较高，将加快有机污染物的降解速度污泥负荷较高，将加快有机污染物的降解速度与活性污泥增长的速度，降低曝气池容积，经与活性污泥增长的速度，降低曝气池容积，经济上比较适宜，但处置水质未必能到达预定的济上比较适宜，但处置水质未必能到达预定的要求。要求。l实际阐明，在一定的活性污泥法系统中，污泥实际阐明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的的SVISVI值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。0 01001002002003003004004005005000 00.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5BODBOD负荷负荷(kgBOD/kgMLSS

32、 d)(kgBOD/kgMLSS d)SVI(mL/g)SVI(mL/g)低低SVI负荷区负荷区2高高SVI负荷区负荷区2高高SVI负荷区负荷区1低低SVI负荷区负荷区1低低SVI负荷区负荷区3lSVISVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三个低三个低SVISVI的负荷区和两个高的负荷区和两个高SVISVI的负荷区。的负荷区。l假设在运转时负荷动摇进入高假设在运转时负荷动摇进入高SVISVI负荷区负荷区0.5-0.5-1.5 0kgBOD /kgMLSSd 1.5 0kgBOD /kgMLSSd ，污泥沉降性差，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。将会出

33、现污泥膨胀。l高负荷：高负荷：1.5-2.0kgBOD /kgMLSSd1.5-2.0kgBOD /kgMLSSd，l中负荷：中负荷：0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd，l低负荷：低负荷：0.030.030.05kgBOD/kgMLSSd0.05kgBOD/kgMLSSd思索题 能否经过添加污泥浓度，减少构筑物的体积，节省投资？ 活性污泥微生物增殖是微生物增殖和本身氧化活性污泥微生物增殖是微生物增殖和本身氧化( (内内源呼吸源呼吸) )两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为：速率为： 5. 5.有

34、机物降解与微生物增殖：有机物降解与微生物增殖：vrbVXaQSx 式中式中: X=: X=每日污泥增长量每日污泥增长量(VSS),kg/d(VSS),kg/d； Q Q每日处置废水量每日处置废水量(m3/d)(m3/d)； Sr=Si-Se Sr=Si-Se Si Si 进水进水BOD5BOD5浓度浓度kgBOD5/m3kgBOD5/m3; ; Se Se 出水出水BOD5BOD5浓度浓度kgBOD5/m3kgBOD5/m3; ; a a降解每降解每kgBOD5kgBOD5所产生的值，即产率系数所产生的值，即产率系数kgVSS/kgBOD5.dkgVSS/kgBOD5.d； b b每每KgVS

35、SKgVSS每日本身氧化的数，即本身氧化系数每日本身氧化的数，即本身氧化系数d-1d-1；gdtdxesgdtdxdtdxdtdx式中：式中： 活性污泥微生物的净增殖速活性污泥微生物的净增殖速kgVSS/dkgVSS/d sud xd sYd td t 活性污泥微生物的合成速率；活性污泥微生物的合成速率；dvedxKXdt 活性污泥微生物本身氧化速率；活性污泥微生物本身氧化速率； 因此，活性污泥微生物增殖的根本方程式因此，活性污泥微生物增殖的根本方程式: : 积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日得积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日得净增长量为净增长量为: : rdvXYQSK VXd

36、vgudxdsYKXdtdt 式中式中: X = : X = 每日增长排放的挥发性污泥量每日增长排放的挥发性污泥量 (VSS),kg/d (VSS),kg/d； QSr QSr 每日的有机污染物降解量每日的有机污染物降解量(Kg/d)(Kg/d)； VXV VXV 混合液中挥发性悬浮固体总量混合液中挥发性悬浮固体总量Kg Kg Y Y、KdKd的阅历值：的阅历值：1 1对于生活污水活与之性质相近的工业废水；对于生活污水活与之性质相近的工业废水； Y=0.5-0.65 Y=0.5-0.65 Kd=0.05-0.1 Kd=0.05-0.12 2城市污水：城市污水：Y=0.4-0.5 Y=0.4-0

37、.5 Kd=0.07 Kd=0.07左右左右3 3几种工业废水的值几种工业废水的值: :经过实践测定确定。经过实践测定确定。rdvvQ SXYKV XV X Y Y、KdKd值应根据实验或运转所获得的数据按下式值应根据实验或运转所获得的数据按下式 以图解法以图解法P112P112确定：确定：VXK)SYQ(SXde0de0KVX)SYQ(SVXXdrscKYN1 c=VX/ X Nrs=Q(S0Se)/VX 污泥龄与污泥去除负荷成反比关系污泥龄与污泥去除负荷成反比关系 6. 6.有机物降解与需氧：有机物降解与需氧： 微生物的代谢需求氧：微生物的代谢需求氧： (1) (1)需求将一部分有机物氧化

38、分解；需求将一部分有机物氧化分解； (2) (2)也需求对本身细胞的一部分物质进展本身氧化。也需求对本身细胞的一部分物质进展本身氧化。 需氧量计算需氧量计算: : vrXVbSQaO2 式中式中 ： O2 O2曝气池混合液的需氧量，曝气池混合液的需氧量，kgO2/dkgO2/d； a a代谢每代谢每kgBOD5kgBOD5所需的氧量，所需的氧量，kgO2/kgBOD5d kgO2/kgBOD5d ； b b每每kgVSSkgVSS每天进展本身氧化所需的氧量，每天进展本身氧化所需的氧量， kgO2/kgVSS d kgO2/kgVSS d；或或 上式可改写成：上式可改写成：52rrsBODvvO

39、Q Saba NbV XV X522vrrrsBODV XObOabaQ SQ SN 其中：其中：vVXO2单位分量污泥的需氧量，单位分量污泥的需氧量，kgO2/kgVSSdkgO2/kgVSSd；rSQOO22每降解每降解1kgBOD51kgBOD5的需氧量，的需氧量， kgO2/ kgBOD5d kgO2/ kgBOD5d。 a、b 值确实定值确实定:a、b可以经过一组实验结果作图求得可以经过一组实验结果作图求得(P113图图410)。 a值：对生活污水为值：对生活污水为 0.40.53。b值：介于值：介于0.11 0.188之间。之间。实验法实验法:52bLaXVOsrBODv例例 3.

40、1 3.1 某污水处置厂，设计流量某污水处置厂，设计流量Q=500000m3Q=500000m3，原废，原废 水的水的BOD5BOD5浓度为浓度为240mg/l240mg/l，初沉池对，初沉池对BOD5BOD5的去除率为的去除率为25%25%，处置工艺为活，处置工艺为活性污泥法，要求处置出水的性污泥法，要求处置出水的BOD5BOD5为为15mg/l15mg/l，曝气池容积，曝气池容积V=150000m3V=150000m3，曝气池中，曝气池中MLSSMLSS浓度为浓度为3000mg/l3000mg/l，VSS/SS=0.75VSS/SS=0.75，回，回流污泥中的流污泥中的MLSSMLSS浓度

41、为浓度为10000mg/l10000mg/l。有关参数：。有关参数： a a=0.5KgO2/KgBOD5 ,b=0.5KgO2/KgBOD5 ,b=0.1KgO2/KgVss.d;=0.1KgO2/KgVss.d; a=0.6KgVss/KgBOD5 ,b=0.08d-1; a=0.6KgVss/KgBOD5 ,b=0.08d-1;试求：试求： 1 1曝气池的水力停留时间；曝气池的水力停留时间； 2 2曝气池的曝气池的F/MF/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；值、容积去除负荷及污泥去除负荷； 3 3剩余污泥的产量及体积；剩余污泥的产量及体积； 4 4污泥龄；污泥龄； 5 5所需求的氧量；所

42、需求的氧量；解：解：1 1曝气池的水力停留时间曝气池的水力停留时间;2 . 724500000150000hQVt2 2曝气池的曝气池的F/MF/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；值、容积去除负荷及污泥去除负荷；;./267.075.03000150000%)251 (240500000/50dKgVssKgBODVXQSMFv;./55. 0100015000015%)251 (240500000355dmKgBODVQSNrBODvr;./18. 0300015000015%)251 (24050000055dKgssKgBODVXQSNvrBODsr3 3剩余污泥的产量及体积；剩余污泥的

43、产量及体积；dmXXVdKgssdKgVssbVXaQSXrvrV/30001030000;/30000/2250010300075. 015000008. 01015%)251 (2405000006 . 0333剩剩余余污污泥泥4 4污泥龄；污泥龄；;151000300003000150000dXVXC5 5所需求的氧量；所需求的氧量；;/3125/75000100075. 030001500001 . 0100015%)251 (2405000005 . 0222hKgOdKgObVXaQSOvr 根本概念根本概念 1. 1.动力学动力学: :研讨反响速度和各种关系的学说研讨反响速度和各

44、种关系的学说. . 2. 2.生化反响动力学生化反响动力学: :研讨污水生物处置中有机物降解研讨污水生物处置中有机物降解 速度和微生物增长速率的动力学方式速度和微生物增长速率的动力学方式. . 3. 3.反响速度反响速度: : 单位时间里底物的减少量单位时间里底物的减少量, ,最终产物的添加量最终产物的添加量. . 4. 4.生化反响速度生化反响速度: :底物底物(S) - (S) - 细胞细胞X X+ + 残留物残留物(P).(P). 以底物浓度的减少率或细胞的添加率表示反响速度。以底物浓度的减少率或细胞的添加率表示反响速度。 5. 5.反响级数反响级数: : 活性污泥法反响动力学活性污泥法

45、反响动力学: : A A、作用：可定量或半定量地提示系统内有机物降解、作用：可定量或半定量地提示系统内有机物降解 污泥增长、耗氧等作用与各项设计、运污泥增长、耗氧等作用与各项设计、运转转 参数以及环境要素之间的关系；参数以及环境要素之间的关系； B B、研讨内容：、研讨内容： 1 1基质降解的动力学；基质降解的动力学； 2 2微生物增长动力学；微生物增长动力学； 3 3还研讨底物降解与生物量增长、底物降解与需还研讨底物降解与生物量增长、底物降解与需 氧、营养要求等的关系。氧、营养要求等的关系。 C C、根本假设、根本假设 (1) (1) 反响器内物料是完全混合；反响器内物料是完全混合； 2)

46、2) 活性污泥系统的运转条件绝对稳定；活性污泥系统的运转条件绝对稳定； 3 3二次沉淀池内无微生物活动；二次沉淀池内无微生物活动； 4 4进水基质均为溶解性的，并且浓度不变，也不含进水基质均为溶解性的，并且浓度不变，也不含 微生物；微生物； 5 5系统中不含有毒物质和抑制物质。系统中不含有毒物质和抑制物质。酶促反响动力学公式米门公式MichaelisMenton莫诺德Monod方式劳伦斯麦卡蒂LawrenceMcCarty方式2.3.2 2.3.2 活性污泥反响动力学的根底活性污泥反响动力学的根底 MichaelisMenton MichaelisMenton提出酶的提出酶的“中间产物学中间产

47、物学说，经过实际推导和实验验证，提出了含单一基说，经过实际推导和实验验证，提出了含单一基质单一反响的酶促反响动力学公式，即米质单一反响的酶促反响动力学公式，即米门公门公式：式：( (米米门公式与莫诺德方式门公式与莫诺德方式) )A A、米、米门公式酶促反响动力学公式门公式酶促反响动力学公式. .SKSvmmax( (推导推导) )maxvvmKS 式中：式中： : : 产物生成的反响速率；产物生成的反响速率； : : 产物生成的最高速率；产物生成的最高速率； : : 米氏常数又称饱和常数，半速常数；米氏常数又称饱和常数，半速常数； : : 基质浓度；基质浓度；)(0max03300132321

48、321213SkSvSKSEkESkdtSdvSKSEESESEEkkkKKSEkkSEkESESkESkESkdtESdPEESkkESmmmmmk所所以以稳稳态态处处理理法法2.3.12.3.1活性污泥反响动力学的根底活性污泥反响动力学的根底( (米米门公式与莫诺德方式门公式与莫诺德方式) )B B、莫诺德方式：、莫诺德方式： Monod Monod经过大量的实验研讨，经过大量的实验研讨，提出类似提出类似 表达微生物比增值速率与基质浓表达微生物比增值速率与基质浓度之间的度之间的 动力学关系式。也可以用来描画动力学关系式。也可以用来描画曝气池中曝气池中 活性污泥的增长速度。活性污泥的增长速度

49、。. .SKSsmax式中：式中： ：微生物的比增殖速率；：微生物的比增殖速率； ：基质到达饱和浓度时，微生物的最大比：基质到达饱和浓度时，微生物的最大比 增殖速率；增殖速率； ：反响器内的基质浓度，：反响器内的基质浓度，mg/lmg/l； ：饱和常数，也是半速常数。：饱和常数，也是半速常数。XdtdX/maxSsK公式讨论公式讨论0maxmax()1ssd SSdSvvXdtKSdSSvXdtKS 由 于对污水研讨领域，对污水研讨领域，v v比比u u更实践。更实践。v:v:有机物的比降解速度单位生物量的降解速度有机物的比降解速度单位生物量的降解速度S0 - S0 - 进水有机物浓度进水有机

50、物浓度S - tS - t时反响后残存的有机物浓度时反响后残存的有机物浓度t t 活性污泥反响时间活性污泥反响时间X X 混合液中活性污泥总量混合液中活性污泥总量1 1在高底物浓度条件下，在高底物浓度条件下，S Ks, KsS Ks, Ks可忽略不计；可忽略不计； 那么上式简化为：那么上式简化为： m axm ax1vvdSvXk Xdt即有机物降解与基质浓度无关，呈零级反响；即有机物降解与基质浓度无关，呈零级反响；与污泥浓度生物量有关，并呈一级反响。与污泥浓度生物量有关，并呈一级反响。莫诺方程的推论：莫诺方程的推论： v=vmaxS/Ks+S dS/dt= vX2 2在低底物浓度时，在低底物

51、浓度时，S KsS Ks，S S可忽略不计；可忽略不计； 那么有：那么有：max2max2ssSvvk SkvdSXSk XSdtK此时，此时，v S，与底物浓度或正比，呈一级反响。，与底物浓度或正比，呈一级反响。莫诺方程的推论：莫诺方程的推论： v=vmaxS/Ks+S dS/dt= vX3 3随着底物浓度逐渐添加，微生物增长速随着底物浓度逐渐添加，微生物增长速度和底物浓度呈度和底物浓度呈v=vmaxS/Ks+Sv=vmaxS/Ks+S，即不成正比关系，此时即不成正比关系，此时0 0n n1 1呈混合反响呈混合反响区的生化反响。区的生化反响。莫诺方程的推论：莫诺方程的推论： v=vmaxS/

52、Ks+S dS/dt= vX莫诺方程式与其莫诺方程式与其u=f(s)u=f(s)关系曲线图关系曲线图Q, S0, X0进水进水曝气池曝气池V,Se,XV,Se,X二次沉二次沉淀池淀池回流污泥回流污泥RQ, Se, XrRQ, Se, XrQ+RQSe, XQ-QwSe, Xe排放污泥排放污泥I IQw,X,SeQw,X,Se排放污泥排放污泥IIIIQw, Xr, SeQw, Xr, Se出出水水方式方式 I I：剩余污泥从污泥回流系统排出；：剩余污泥从污泥回流系统排出； ()cwrweV XQXQQX简化后简化后(0)cewrV XXQX方式方式IIII：剩余污泥从曝气池直接排出；：剩余污泥从

53、曝气池直接排出；()cwweVXQXQQX简化后简化后 (0)cewVXQ方式方式IIII优点：优点：1 1减轻了二沉池的负担；减轻了二沉池的负担； 2 2可将剩余污泥单独浓缩处置；可将剩余污泥单独浓缩处置； 3 3便于控制曝气池的运转。便于控制曝气池的运转。 1. 1. 根本概念：根本概念： a a、微生物比增殖速率：、微生物比增殖速率： b b、单位基质利用率：、单位基质利用率： c c、生物固体平均停留时间又称细胞平均停留时间，、生物固体平均停留时间又称细胞平均停留时间， 在工程上习称污泥龄在工程上习称污泥龄 从工程上来说，就是反响系统内微生物总量从工程上来说，就是反响系统内微生物总量

54、与每日排放的剩余污泥量的比值与每日排放的剩余污泥量的比值: : XdtdX)(XdtdSqu)(XXVc/1/)/(dtdXXVdtdXXVc2. LM 2. LM 根本方程根本方程(1) (1) 第一根本方程式：第一根本方程式：dcKYq1 (2) (2) 第二根本方程式：第二根本方程式：SKSXqdtdssumaxXKdtdSYdtdXduXdtdsqu)(maxSKSqqs2. 2. 方程的运用方程的运用 A A、第一导出方程、第一导出方程 出水水质出水水质SeSe与污泥龄之间的关系：与污泥龄之间的关系： 适用条件：对于完全混合式适用条件：对于完全混合式m ax(1)()1sdcecdK

55、KSYqKseeuKSSqXdtdSqmax)/(代入第一根本方程。代入第一根本方程。2. 2. 方程的运用方程的运用 B B、第二导出方程、第二导出方程 曝气池内微生物浓度与污泥龄的关系曝气池内微生物浓度与污泥龄的关系cdeicKVSSQYX1代入第一根本方程。代入第一根本方程。VSSQdtdseiu)(2. 2. 方程的运用方程的运用 C C、第三导出方程、第三导出方程 回流比与污泥龄之间的关系回流比与污泥龄之间的关系XXRRVQrc11代入第一根本方程。代入第一根本方程。()(1)rdRQXYqKX VQR X2. 2. 方程的运用方程的运用产率系数：是指单位时间内，微生物的合产率系数：

56、是指单位时间内，微生物的合成量与基质降解量的比值；成量与基质降解量的比值；D D、产率系数、产率系数Y Y与表观产率系数与表观产率系数(Yobs(Yobs之间的关系：之间的关系：表观产率系数：是指单位时间内，实践测表观产率系数：是指单位时间内，实践测定的污泥产量与基质降解量的比值；定的污泥产量与基质降解量的比值；usdtdSdtdXY)()(uTobsdtdSdtdXY)/()/()1/(cdobsKYY2. 2. 方程的运用方程的运用E E、对方程式的推论：、对方程式的推论：VSSQtSSdtdseieiu/ )(/ )()/(在稳态下euSKXdtdsq2)/(又eeSKXVSSQq)(0

57、l4.4.1 4.4.1 传统活性污泥法普通活性污泥法传统活性污泥法普通活性污泥法l4.4.2 4.4.2 阶段曝气活性污泥法阶段曝气活性污泥法l4.4.3 4.4.3 再生曝气活性污泥法系统再生曝气活性污泥法系统l4.4.4 4.4.4 吸附吸附再生活性污泥法系统再生活性污泥法系统l4.4.5 4.4.5 延时曝气活性污泥法延时曝气活性污泥法l4.4.6 4.4.6 高负荷活性污泥法高负荷活性污泥法l4.4.7 4.4.7 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法l4.4.8 4.4.8 多级活性污泥法系统多级活性污泥法系统l4.4.9 4.4.9 深水曝气活性污泥法系统深水曝气活性污泥法系统l

58、4.4.10 4.4.10 深井曝气池活性污泥法系统深井曝气池活性污泥法系统l4.4.11 4.4.11 浅层曝气活性污泥法系统浅层曝气活性污泥法系统l4.4.12 4.4.12 纯氧曝气活性污泥法系统纯氧曝气活性污泥法系统4.4.1 4.4.1 传统活性污泥法：传统活性污泥法： 工艺特征：工艺特征： 1) 1) 有机物的吸附与代谢在一个曝气池中延续进展有机物的吸附与代谢在一个曝气池中延续进展2) 2) 活性污泥阅历了一个生长周期：对数增长期活性污泥阅历了一个生长周期：对数增长期减速增长期减速增长期内源呼吸期。阅历了吸附与代谢二个内源呼吸期。阅历了吸附与代谢二个阶段阶段3) S3) S由大由大

59、小，小，dO2/dtdO2/dt由大由大小。小。池首往往供氧缺乏，后段供氧过剩，池前段池首往往供氧缺乏，后段供氧过剩，池前段DODO浓度较低，沿池长逐渐增高浓度较低，沿池长逐渐增高 存在缺乏：存在缺乏： 1)1)不顺应冲击负荷和有毒物质不顺应冲击负荷和有毒物质 由于是推流式，进入池中的污水和回流污泥在由于是推流式，进入池中的污水和回流污泥在实际上不与池中原有的混合液混合。实际上不与池中原有的混合液混合。 水质的变化对活性污泥影响较大水质的变化对活性污泥影响较大 2)2)前段供氧缺乏，后段供氧过剩前段供氧缺乏，后段供氧过剩 3)Ns3)Ns不高，曝气池不高，曝气池V V大，占地大大，占地大4.4

60、.2 4.4.2 阶段曝气活性污泥法分阶段进水或多阶段进水阶段曝气活性污泥法分阶段进水或多阶段进水工艺特点：工艺特点：a、污水均匀分散地进入，使、污水均匀分散地进入，使负荷及需氧趋于平衡，利于生负荷及需氧趋于平衡，利于生 物降解，降低能耗。物降解，降低能耗。b、混合液中、混合液中Xa浓度逐渐降低，浓度逐渐降低，减轻二次池负荷，利于固液减轻二次池负荷，利于固液 分别。分别。c、污水均匀分散地进入，加、污水均匀分散地进入，加强了系统对水质、水量冲击负强了系统对水质、水量冲击负 荷的顺应才干。荷的顺应才干。4.4.3 4.4.3 再生曝气活性污泥法再生曝气活性污泥法工艺特点：工艺特点：a、提高污泥活