废水好氧生物处理工程ppt课件

1、内容：第一节 废水处理技术概述第二节 活性污泥法第三节 生物膜法1. 一、生物处理的基本原理生物处理的主体是微生物。有机物的转化广义上可以定义为两种： 矿化和共代谢2. 矿化是将有机物完全无机化的过程，是与微生物生长包括分解代谢与合成代谢过程相关的过程。 共代谢通常是由非专一性酶促反应完成的，不导致细胞质量或能量的增加,使有机物得到修饰和转化，但不能使其分子完全分解。3.1.好氧生物处理的基本原理 在好氧条件下，有机物在好氧微生物的作用下氧化分解，有机物浓度下降，微生物量增加。微生物将有机物摄入体内后，以其作为营养源加以代谢，代谢按两条途径进行：合成代谢和分解代谢4.图6-1 有机物好氧分解图

2、示5. 在有机物的好氧分解过程中，有机物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个过程是同步进行的，也是控制好氧生物处理成功与否的关键过程。6.（1）有机物的降解图6-2 有机物好氧生物降解的一般途径7.（2）微生物的增殖图6-3 静态培养微生物生长曲线8.（3）溶解氧的提供 溶解氧是影响好氧生物处理过程的重要因素。 充足的溶解氧供应有利于好氧生物降解过程的顺利进行。 溶解氧的需求量与微生物的代谢过程密切相关。 在不同的好氧生物处理过程和工艺中，溶解氧的提供方式也不同。9.1.存在含有某种降解酶的微生物。2.微生物必须在目标化合物出现的环境中出现。3.化合物必须是具有适宜酶的微生物可获得的。4.

3、 如果产生降解的启动酶是胞外酶，酶作用的化学键必须暴露以利于催化作用发生，这种条件并不是总能满足，因为许多化合物会发生吸附。10.5. 催化起始降解的酶如果是胞内酶，化合物分子则必须进入细胞内部的酶作用位点，或者胞外反应产物进入细胞内部进行进一步降解。6. 由于能作用于多种合成化合物的细菌或真菌种群或生物量起始浓度较低，环境条件必须适合具有活性潜力的微生物增殖。11.1.微生物活性2.目标化合物特征3.环境因素（1）营养（2）温度（3）pH（4）氧12.废水包括生活污水和工业废水工业废水是生产污水和生产废水的总称一、废水水质指标13.1）表示水的污染程度 2）表示处理厂的处理效果 3）作为设计

4、处理工程的指标 4）作为污水排入水体的标准制定、检验等。 14.生物化学需氧量（BOD）生化需氧量表示在有氧的情况下，由于微生物的活动，可降解有机物稳定化所需的氧量。BOD越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。15.化学需氧量是指在一定条件下水中有机物与强氧化剂（如 K2CrO4,KMnO4 )作用所消耗的氧量。水中的COD不仅代表水中有机物的含量，同时也包括水中还原性无机物被氧化的耗氧量。16.根据BOD/COD的比值可以初步评介废水的可生化性。一般来说： BOD/COD =0.4 BOD/COD =0.4 可生化性较好，适合于用生可生化性较好，适合于用生化处理方法。化处理方法。 BOD

5、/COD =0.3BOD/COD =0.30.4 0.4 可生化性一般，可以用生可生化性一般，可以用生化处理方法。化处理方法。 BOD/COD =0.2BOD/COD =0.20.3 0.3 可生化性较差，需驯化后可生化性较差，需驯化后用生化处理方法。用生化处理方法。BOD/COD 0.2 BOD/COD 0.2 可生化性很差，不适合于用生可生化性很差，不适合于用生化处理方法。化处理方法。 17.悬浮固体悬浮固体 SSSS；挥发性悬浮固体挥发性悬浮固体 VSSVSS； 总固体总固体 TSTS； 18.PH；颜色；温度；氨氮；溶解固体；氯化物。有毒物指标：重金属；硫化物；氰化物；有毒物指标：重金

6、属；硫化物；氰化物； 其它有机物；其它有机物； 三致物质及高稳定有机合成化三致物质及高稳定有机合成化合物。合物。 （细菌总数；大肠菌指数。（细菌总数；大肠菌指数。-微生物指标）微生物指标） 19.按照作用原理和去除对象可分为： 物理法 化学法 生物法20.利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质。使用的处理设备有：格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、气浮装置、离心机等。21.利用化学反应作用来分离、转化、破坏或回收废水中的污染物，使其转化为无害物质。通常通过向废水中投加某些化学物质，从而达到净化废水的目的。22.1）中和处理法 酸或碱2）混凝处理法 3) 化学沉淀法4）氧化 还原法5）吸附法6

7、）离子交换法7）膜分离法23.采取一定的措施，使微生物大量生长和繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。24.第二节第二节 生物处理法生物处理法1.活性污泥法活性污泥法Activated Sludge Processes251. 活性污泥法活性污泥法 主要内容：主要内容：1.1 废水的生物处理方法简介 L L1.2 活性污泥法的基本原理 L1.3 活性污泥法的分类1.4 活性污泥的评价指标 L1.5 影响活性污泥法处理效果的因素 L L1.6 活性污泥增长规律L1.7 活性污泥法的结论 L1.8 曝气的方法与设备 L1.9 活性污泥法的运行管理L1.10 活性污泥法的运行方式L26

8、1 11 1废水的生物处理方法简介废水的生物处理方法简介1）定义：）定义：废水的生物处理废水的生物处理方法是方法是利用生物的新陈代谢作用利用生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处理对废水中的污染物质进行转化和稳定、使之无害化的处理方法。方法。2）方法特点：）方法特点：对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。对污染物进行转化和稳定的主体是微生物。由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特性，因此强、易变异等特性，因此在使用上能较容易地采集菌种进在使用上能较容易地采集菌种进行培养增殖，并在特定条件下

9、进行驯化使之适应有毒工业行培养增殖，并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业废水的水质条件。废水的水质条件。微生物的生存条件温和，新陈代微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂的催化反应，催化反应，用生化法促使污染物的转化过程与一用生化法促使污染物的转化过程与一般化学法相比优越得多。般化学法相比优越得多。 273）微生物的生长）微生物的生长（1）微生物的新陈代谢）微生物的新陈代谢(i) 分解代谢：分解代谢：好氧分解代谢：好氧分解代谢：好氧菌在好氧条件下，将有机物好氧菌在好氧条件下，将有机物分解为二氧化碳和水，并释放出能量的过程

10、；分解为二氧化碳和水，并释放出能量的过程；厌氧分解代谢：厌氧分解代谢：厌氧菌在厌氧条件下，将复杂的厌氧菌在厌氧条件下，将复杂的有机物分解为简单的有机物和无机物，再被甲有机物分解为简单的有机物和无机物，再被甲烷菌进一步转化为甲烷和二氧化碳等，并释放烷菌进一步转化为甲烷和二氧化碳等，并释放出能量的过程；出能量的过程；(ii) 合成代谢：合成代谢： 将低能化合物合成为生物体的过程。将低能化合物合成为生物体的过程。28（2）微生物的生长繁殖规律）微生物的生长繁殖规律(i) 生长规律及生长曲线生长规律及生长曲线微生物生长分为以下四个时期：微生物生长分为以下四个时期：a)停滞期停滞期，细菌需要适应环境，经

11、过一段时间后才，细菌需要适应环境，经过一段时间后才能在新的培养基中生长繁殖，故细菌数有所减少；能在新的培养基中生长繁殖，故细菌数有所减少；b)对数期对数期，微生物适应了环境，利用环境中营养迅，微生物适应了环境，利用环境中营养迅速增长，增长速率达到最大；速增长，增长速率达到最大；c)静止期静止期，微生物总数达到最大，并恒定一段时间，微生物总数达到最大，并恒定一段时间，代谢产物抑制微生物生长；代谢产物抑制微生物生长；d)衰亡期衰亡期，微生物因缺乏营养而死亡，总数减少。，微生物因缺乏营养而死亡，总数减少。29(ii) 细菌生长曲线在污水处理中的应用：细菌生长曲线在污水处理中的应用：a)反应微生物量（

12、反应微生物量（M)与营养物与营养物(F)量间的关系量间的关系b)为使处理效果达到最好，一般不利用对数为使处理效果达到最好，一般不利用对数增长期的微生物而利用静止期的微生物增长期的微生物而利用静止期的微生物304）微生物的营养及影响因素：）微生物的营养及影响因素：（1）微生物生长的营养）微生物生长的营养(i)主要为主要为C、N、P称为碳源、氮源、磷源。称为碳源、氮源、磷源。(ii)营养对微生物的作用：营养对微生物的作用：a)提供合成细胞质时需要的物质；提供合成细胞质时需要的物质；b)作为细胞增长和生物合成反应时的能源；作为细胞增长和生物合成反应时的能源；c)充当产能反应所释放的电子的受体。充当产

13、能反应所释放的电子的受体。31（2）环境对微生物生长的影响因素）环境对微生物生长的影响因素(i)温度：温度：按细胞对温度需求分为嗜冷菌按细胞对温度需求分为嗜冷菌（510），中温菌（），中温菌（2540 ），嗜热菌），嗜热菌（5060 ）；）；(ii)溶解氧：溶解氧：根据好氧性不同分为好氧微生物和厌根据好氧性不同分为好氧微生物和厌氧微生物；氧微生物；(iii)PH：需氧微生物处理要求需氧微生物处理要求6.58.5，厌氧微生，厌氧微生物处理要求物处理要求6.77.4；(iv)营养物要求：营养物要求：好氧生物处理对营养物的要求好氧生物处理对营养物的要求为为C：N：P=100：5：1；(v)有毒物质：

14、有毒物质：抑制微生物的新陈代谢抑制微生物的新陈代谢(vi)进水有机物浓度：进水有机物浓度：好氧处理中进水好氧处理中进水BOD5宜在宜在5001000之间（过高则溶解氧不足），且不低之间（过高则溶解氧不足），且不低于于100（过低则营养物不足）；（过低则营养物不足）；325）污水的可生化性评价）污水的可生化性评价（1）污水的可生化性）污水的可生化性（2）主要评价方法）主要评价方法(i)相对耗氧速率法相对耗氧速率法(ii)生化呼吸线法生化呼吸线法(iii)有关水质指标法有关水质指标法(iv)微生物脱氢酶含量或微生物脱氢酶含量或ATP含量法含量法336）应用：）应用：处理废水的费用低廉，运行管理较处

15、理废水的费用低廉，运行管理较方便，所以生化处理是废水处理系统中最方便，所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一，目前，这种方法已广泛重要的过程之一，目前，这种方法已广泛用作生活污水及工业有机废水的二级处理用作生活污水及工业有机废水的二级处理。7）处理方法简介）处理方法简介好氧法和厌氧法处理区别：好氧法和厌氧法处理区别：起作用的微生物群不同；产物不同；反应速起作用的微生物群不同；产物不同；反应速率不同；对环境条件要求不同；对进水率不同；对环境条件要求不同；对进水BODBOD要求不同。要求不同。34 生生物物处处理理法法好好氧氧生生物物法法厌厌氧氧生生物物法法自然自然条件条件下下人工人工条件条

16、件下下自然自然条件条件下下人工人工条件条件下下水体自净水体自净天然水体和氧化塘天然水体和氧化塘土壤净化土壤净化污水灌溉污水灌溉悬浮生物法悬浮生物法活性污泥法及其活性污泥法及其变种变种、氧化塘氧化塘、氧化沟氧化沟固着生物法固着生物法生物滤池生物滤池、生物转生物转盘盘、接触氧化接触氧化、好氧生物流化床好氧生物流化床高温堆肥高温堆肥厌氧塘厌氧塘悬浮生物法悬浮生物法厌氧消化厌氧消化、上流式上流式厌氧污泥床厌氧污泥床、高温堆肥高温堆肥、化粪池化粪池固着生物法固着生物法厌氧滤池厌氧滤池、厌氧流化厌氧流化床床返回目录返回目录3512活性污泥法的基本原理1 1）基本流程）基本流程 定义：定义：向生活污水注向生

17、活污水注入空气进行曝气，并持入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，积和很强的吸附性能，称为称为活性污泥活性污泥。出出水水剩余剩余污泥污泥进进水水回流回流污泥污泥空空气气曝曝气气池池二二沉沉池池36活性污泥法处理食品废水活性污泥法处理食品废水37活性污泥法处理食品废水活性污泥法处理食品废水38活性污泥法处理食品废水（活性污泥）活性污泥法处理食品废水（活性污泥）39活性污泥法处理印染废水活性污泥法处

18、理印染废水402）活性污泥的组成活性污泥组成：活性污泥组成：（1 1）活性的微生物）活性的微生物（2 2）微生物自身氧化的残留物）微生物自身氧化的残留物（3 3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的）吸附在活性污泥上不能被生物降解的有机物和无机物组成。有机物和无机物组成。u其中微生物是活性污泥的主要组成部分。其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所组成的一个生态系统。相结合所组成的一个生态系统。41u活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒

19、，其直，其直径一般为径一般为0.022mm，含水率一般为，含水率一般为99.299.8，密度因含水率不同而异。，密度因含水率不同而异。u细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，细菌是活性污泥组成和净化功能的中心，是微生物的最主要部分。是微生物的最主要部分。42u污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势污水中有机物的性质决定那些种属的细菌占优势u例如：含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢例如：含蛋白质的污水有利于产碱杆菌属和芽孢杆菌属，而糖类污水或烃类污水则有利于假单孢杆菌属，而糖类污水或烃类污水则有利于假单孢菌属。菌属。u在一定的能量水平在一定的能量水平( (即细菌的活动能力即细菌的活动能力)

20、)下，细菌下，细菌构成了活性污泥的絮凝体的大部分，并形成菌胶构成了活性污泥的絮凝体的大部分，并形成菌胶团，具有良好的自身凝聚和沉降性能。团，具有良好的自身凝聚和沉降性能。u在活性污泥中，除细菌外还出现原生动物，是细在活性污泥中，除细菌外还出现原生动物，是细菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的菌的首次捕食者，继之出现后生动物，是细菌的第二次捕食者。第二次捕食者。43活性污泥絮体活性污泥絮体443）净化过程与机理（1）初期去除与吸附作用）初期去除与吸附作用u在很多活性污泥系统里，当污水与活性在很多活性污泥系统里，当污水与活性污泥接触后很短的时间（污泥接触后很短的时间（101045 min)4

21、5 min)内内就出现了很高的有机物就出现了很高的有机物(BOD)(BOD)去除率。去除率。u这种初期高速去除现象是这种初期高速去除现象是吸附作用吸附作用所引所引起的。由于污泥表面积很大起的。由于污泥表面积很大( (可达可达2000200010000m10000m2 2/m/m3 3混合液混合液) )，且表面具有多糖类，且表面具有多糖类粘质层，因此，粘质层，因此，污水中悬浮的和胶体的污水中悬浮的和胶体的物质是被絮凝和吸附去除的。物质是被絮凝和吸附去除的。45（2）微生物的代谢作用）微生物的代谢作用活性污泥中的微生物以污水中各种有活性污泥中的微生物以污水中各种有机物作为营养，在有氧的条件下，机物

22、作为营养，在有氧的条件下，将其将其中一部分有机物合成新的细胞物质中一部分有机物合成新的细胞物质(原生原生质质)，对另一部分有机物则进行分解代谢，对另一部分有机物则进行分解代谢，即氧化分解以获得合成新细胞所需要的即氧化分解以获得合成新细胞所需要的能量，并最终形成能量，并最终形成CO2和和H2O等稳定物质。等稳定物质。46（3）絮凝体的形成与凝聚沉降）絮凝体的形成与凝聚沉降（i i）如果形成菌体的有机物不从污水中分如果形成菌体的有机物不从污水中分离出去，这样的净化不能算结束。离出去，这样的净化不能算结束。（iiii）为了使菌体从水中分离出来，现多采为了使菌体从水中分离出来，现多采用用重力沉降重力沉

23、降法。如果每个菌体都处于松散法。如果每个菌体都处于松散状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同，状态，由于其大小与胶体颗粒大体相同，它们将保持稳定悬浮状态，沉降分离是不它们将保持稳定悬浮状态，沉降分离是不可能的。为此，必须使菌体凝聚成为易于可能的。为此，必须使菌体凝聚成为易于沉降的絮凝体。沉降的絮凝体。（iiiiii）絮凝体的形成是通过絮凝体的形成是通过丝状细菌丝状细菌来实来实现的。现的。返回目录返回目录4713活性污泥法的分类 1）分类：）分类：（1）按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池按废水和回流污泥的进入方式及其在曝气池中的混合方式，活性污泥法可分为中的混合方式，活性污泥法可分为推流式推流式

24、和和完完全混合式全混合式两大类。两大类。（i）推流式）推流式活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，活性污泥曝气池有若干个狭长的流槽，废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方废水从一端进入，在曝气的作用下，以螺旋方式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，式推进，流经整个曝气池，至池的另一端流出，随着水流的过程，污染物被降解。此类曝气池随着水流的过程，污染物被降解。此类曝气池又可分为又可分为平行水流平行水流(并联并联)式式和和转折水流转折水流(串联串联)式式两种两种。48曝气池曝气池推流式曝气池示意图（平行水流式） 出水出水剩余污泥剩余污泥进水进水回流污泥回流污泥空气空气二次沉二次沉淀池淀池曝曝气气

25、池池49推流式曝气池示意图 （转折水流式） 剩余污泥剩余污泥进水进水回流污泥回流污泥空气空气二次沉二次沉淀池淀池出水出水曝曝气气池池505152推流式活性污泥法的特点：推流式活性污泥法的特点：（a a）废水中污染物浓度自池首至池尾是逐渐）废水中污染物浓度自池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；高；（b b）推流式曝气池可采用多种运行方式；）推流式曝气池可采用多种运行方式；（c c）曝气池可以做的比较大，不易产生短路，）曝气池可以做的比较大，不易产生短路，适合于处理量比较

26、大的情况；适合于处理量比较大的情况；（d d）氧的利用率不均匀，入流端利用率高，）氧的利用率不均匀，入流端利用率高，出流端利用率低，会出现池尾供气过量的出流端利用率低，会出现池尾供气过量的现象，增加动力费用。现象，增加动力费用。53（ii）完全混合式活性污泥法：）完全混合式活性污泥法：u完全混合式完全混合式曝气池，是废水进入曝气池后在搅曝气池，是废水进入曝气池后在搅拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，拌的作用下迅速与池中原有的混合液充分混合，因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全因此混合液的组成、微生物群的量和质是完全均匀一致的。均匀一致的。u这意味着曝气池中所有部位的生物反应都是同这

27、意味着曝气池中所有部位的生物反应都是同样的，氧吸收率都是相同的。样的，氧吸收率都是相同的。曝气池进水进水回流污泥回流污泥剩余污泥剩余污泥出水出水二沉池二沉池54完全混合式活性污泥法的特点：完全混合式活性污泥法的特点：（a a）抗冲击负荷的能力强，池内混合液能对）抗冲击负荷的能力强，池内混合液能对废水起稀释作用。废水起稀释作用。（b b）由于全池需氧要求相同，能节省动力；）由于全池需氧要求相同，能节省动力；（c c）有时曝气池和沉淀池可合建，不需要单）有时曝气池和沉淀池可合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；独设置污泥回流系统，便于运行管理；（d d）连续进水、出水可能造成短路，易引起

28、）连续进水、出水可能造成短路，易引起污泥膨胀。污泥膨胀。（e e）池子体积不能太大，因此一般用于处理）池子体积不能太大，因此一般用于处理量比较小的情况，比较适宜处理高浓度的有量比较小的情况，比较适宜处理高浓度的有机废水机废水。55（2 2）按供氧方式，活性污泥可分为）按供氧方式，活性污泥可分为鼓风曝鼓风曝气气式和式和机械曝气机械曝气式两大类。式两大类。（i i）鼓风曝气）鼓风曝气式是采用空气式是采用空气( (或纯氧或纯氧) )作氧源，作氧源，以气泡形式鼓入废水中。以气泡形式鼓入废水中。它适合于长方形曝它适合于长方形曝气池，气池，布气设备装在曝气池的一侧或池底。布气设备装在曝气池的一侧或池底。气

29、泡在形成、上升和破坏时向水中传氧并搅气泡在形成、上升和破坏时向水中传氧并搅动水流。动水流。适用于大型曝气池适用于大型曝气池（iiii）机械曝气）机械曝气式是用专门的曝气机械，剧烈式是用专门的曝气机械，剧烈地搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。通地搅动水面，使空气中的氧溶解于水中。通常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接常，曝气机兼有搅拌和充氧作用，使系统接近完全混合型。近完全混合型。适用于小型曝气池适用于小型曝气池（iiiiii）联合曝气）联合曝气5657鼓风曝气鼓风曝气返回目录返回目录5814活性污泥的评价指标（1 1）混合液悬浮固体）混合液悬浮固体(mixed liquor suspensi

30、on solid, MLSS)u混合液混合液是曝气池中污水和活性污泥混合后是曝气池中污水和活性污泥混合后的混合悬浮液。的混合悬浮液。u混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合混合液固体悬浮物数量是指单位体积混合液中干固体的含量，单位为液中干固体的含量，单位为mg/Lmg/L或或g/Lg/L，工程上还常用工程上还常用kg/mkg/m3 3，也称混合液污泥浓度，也称混合液污泥浓度（一般用（一般用X X表示）。表示）。u它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指它是计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，标。一般活性污泥法中，MLSSMLSS浓度一般为浓度一般为2 24g/L4g/L。59（2

31、2）混合液挥发性悬浮固体）混合液挥发性悬浮固体 (mixed liquor volatile suspension solid, MLVSS)u指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为指混合液悬浮固体中的有机物的重量，单位为mg/Lmg/L、g/Lg/L或或kg/mkg/m3 3。u把混合液悬浮固体在把混合液悬浮固体在600600焙烧，能挥发的部分焙烧，能挥发的部分即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性即是挥发性悬浮固体，剩下的部分称为非挥发性悬浮固体（悬浮固体（MLNVSSMLNVSS）。）。u一般在活性污泥法中用一般在活性污泥法中用MLVSSMLVSS表示活性污泥中生表示活性污泥中生物

32、的含量。在一般情况下，物的含量。在一般情况下，MLVSS/MLSSMLVSS/MLSS的比的比值较固定，对于生活污水，常在值较固定，对于生活污水，常在0.750.75左右。对于左右。对于工业废水，其比值视水质不同而异工业废水，其比值视水质不同而异。60（3 3）污泥沉降比）污泥沉降比(settling volume, sludge sedimentation ratio, SV)u污泥沉降比是指曝气池混合液在污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mLl00mL量筒中，静量筒中，静置沉降置沉降30min30min后，沉降污泥所占的体积与混合液总后，沉降污泥所占的体积与混合液总体积之比的百分数。所以也

33、常称为体积之比的百分数。所以也常称为30 min30 min沉降比。沉降比。u正常的活性污泥在沉降正常的活性污泥在沉降30min30min后，可以接近它的最后，可以接近它的最大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时大密度，故污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。u它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早它还能及时反映出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取措施。查明原因，采取措施。u污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因污泥沉降比测定比较简单，并能说明一定问题，因此它成为评定活性污泥的重要指标之一。此它成为评

34、定活性污泥的重要指标之一。61（4 4）污泥体积指数）污泥体积指数 (sludge volume index, SVI)u污泥体积指数简称污泥指数（污泥体积指数简称污泥指数（SI），系指曝气池），系指曝气池污泥混合液经污泥混合液经30min沉降后，沉降后，1g干污泥所占的体干污泥所占的体积（以积（以mL计）。单位为计）。单位为mL/g，但经常省略。，但经常省略。u计算式如下：计算式如下： 62它与污泥沉降比有如下关系：它与污泥沉降比有如下关系：SVI=(SV10)/X式中：式中：X的单位为的单位为g/L，SVI以百分数代入。以百分数代入。63SVISVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度值能较

35、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。uSVl值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机值过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物多，缺乏活性和吸附力；物多，缺乏活性和吸附力；uSVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥的浓度降低，甚至出现回流污泥的浓度降低，甚至出现污泥膨胀污泥膨胀，导致污泥流失等后果。导致污泥流失等后果。u一般认为，处理生活污水时一般认为，处理生活污水时SVI200时，沉降性能不好。时，沉降性能不好。u一般控制一般控制SVI为为50150之间较好。之间较好。64（5）活性污泥的生物相）活性污泥的生物相u

36、活性污泥中出现的是普通的微生物。活性污泥中出现的是普通的微生物。 主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数主要是细菌、放线菌、真菌、原生动物和少数其他微型动物。其他微型动物。u在正常情况下，细菌主要以菌胶团形式存在在正常情况下，细菌主要以菌胶团形式存在，游离细菌仅出现在未成熟的活性污泥中，也游离细菌仅出现在未成熟的活性污泥中，也可能出现在废水处理条件变化可能出现在废水处理条件变化 ( (如毒物浓度如毒物浓度升高、升高、pHpH值过高或过低等值过高或过低等) )，使菌胶团解体时。，使菌胶团解体时。u游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特游离细菌多是活性污泥处于不正常状态的特征征。返回目录返回目录

37、651 15 5影响活性污泥法处理效果的因素影响活性污泥法处理效果的因素1 1）污泥负荷）污泥负荷（1）定义：）定义： 在活性污泥法中，一般将有机物（在活性污泥法中，一般将有机物（BOD5）与活性污）与活性污泥泥(MLSS)的重量比值的重量比值( F:M)，称为，称为污泥负荷污泥负荷，一般，一般用用N表示。表示。（2）分类：）分类：污泥负荷又分为污泥负荷又分为重量负荷重量负荷和和容积负荷容积负荷。（i）重量负荷）重量负荷( NS）即单位重量活性污泥在单位时间）即单位重量活性污泥在单位时间内所承受的内所承受的BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5 /(kgMLSS d)。（ii）容积负荷（）容

38、积负荷（NV）是曝气池单位有效容积在单位时）是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受的间内所承受的BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5/(m3 d)。66污泥负荷的计算公式污泥负荷的计算公式：u式中：式中：Q Q废水的废水的处理量，处理量，m m3 3/d/d；uV V曝气池的有效曝气池的有效容积，容积，m m3 3；uS S0 0进水进水BODBOD5 5浓度，浓度，kg/mkg/m3 3；uX X活性污泥浓度，活性污泥浓度，kgMLSS/mkgMLSS/m3 3 。VXQSsN0VQSNV067为了表示有机物的去除情况，也采用为了表示有机物的去除情况，也采用去除负荷去除负荷Nr，即单位重

39、量活性污泥在，即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量。单位时间所去除的有机物重量。VXSSQNer)(0Nr去除负荷；去除负荷；Se出水出水BOD浓度浓度。68(3) 污泥负荷的影响：污泥负荷的影响：（i i）污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特污泥负荷与废水处理效率、活性污泥特性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系，性、污泥生成量、氧的消耗量有很大关系，是设计活性污泥法时的主要参数。温度对是设计活性污泥法时的主要参数。温度对污泥负荷的选择也有一定影响。污泥负荷的选择也有一定影响。（iiii）污泥负荷影响活性污泥特性。采用不污泥负荷影响活性污泥特性。采用不同的污泥负荷，微生物的营养状态不同

40、，同的污泥负荷，微生物的营养状态不同，活性污泥絮凝和沉降性也就不同。活性污泥絮凝和沉降性也就不同。（iiiiii）实践表明，在一定的活性污泥法系统实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的中，污泥的SVISVI值与污泥负荷之间有复杂的值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。变化关系。69BODBOD负荷及水温对污泥负荷及水温对污泥SVISVI的影响的影响0 01001002002003003004004005005000 01 12 23 34 45 5BOD负荷(kgBOD/kgMLSS d)BOD负荷(kgBOD/kgMLSS d)SVI(mL/g)SVI(mL/g)21213838低低SVI负

41、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370(iv)(iv)SVISVI与污泥负荷曲线是具有多峰的波形与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有曲线，有三个低三个低SVISVI的负荷的负荷区和区和两个高两个高SVISVI的负荷区的负荷区。如果在运行时负荷波动进。如果在运行时负荷波动进入高入高SVISVI负荷区，污泥沉降性差，将会出负荷区，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。现污泥膨胀。(v)(v)一般在高负荷时应选择在一般在高负荷时应选择在1.5-2.0kgBOD 1.5-2.0kgBOD /kgMLSS/kgMLSSd d范围内，中

42、负荷时为范围内，中负荷时为0.2-0.2-0.4kgBOD/kgMLSS0.4kgBOD/kgMLSSd d，低负荷时为，低负荷时为0.030.030.05kgBOD/kgMLSS0.05kgBOD/kgMLSSd d712 2）污泥龄）污泥龄(t(ts s或或 c c) )和水力停留时间（和水力停留时间（ ）u污泥龄（污泥龄（sludge age)sludge age)是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的污泥量之比，单位是d。u在运行稳定时，曝气池中活性污泥的量保持常数，每日排出的污泥量也就是新增长的污泥量。u污泥龄也就是新增长的污泥在曝气池中平均停留时间，或污泥增长一倍平均所需要的时

43、间。72u污泥龄也称固体平均停留时间固体平均停留时间或细胞平细胞平均停留时间均停留时间 。u污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要污泥龄是影响活性污泥处理效果的重要参数。参数。u水力停留时间水力停留时间 (hydraulic retention time, HRT)是指水在处理系统中的停留时间，是指水在处理系统中的停留时间，单位也是单位也是d。 V/Q，V是曝气池的体积；是曝气池的体积；Q是废水的流量。是废水的流量。733 3）溶解氧）溶解氧(dissolved oxygen, DO) u对推流式活性污泥法，氧的最大需要量出现在污水对推流式活性污泥法，氧的最大需要量出现在污水与污泥开始混合的曝气池

44、首端，常供氧不足。供氧与污泥开始混合的曝气池首端，常供氧不足。供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。供氧量一般用混合液溶解氧的浓度表示。丝状菌。供氧量一般用混合液溶解氧的浓度表示。u活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的最小溶解氧活性污泥絮凝体的大小不同，所需要的最小溶解氧浓度也就不一样。浓度也就不一样。絮凝体越小，与污水的接触面积絮凝体越小，与污水的接触面积越大，也越利于对氧的摄取，所需要的溶解氧浓度越大，也越利于对氧的摄取，所需要的溶解氧浓度就小。反之絮凝体大，则所需的溶解氧浓度就大；就小。反之絮凝体大，则所需的溶解氧浓度就大；为了

45、使沉降分离性能良好，较大的絮凝体是所期望为了使沉降分离性能良好，较大的絮凝体是所期望的，因此溶解氧浓度以的，因此溶解氧浓度以2mg/L左右左右为宜。为宜。744）营养物(nutrients)u在活性污泥系统里，微生物的代谢需要在活性污泥系统里，微生物的代谢需要一定比例的营养物，除以一定比例的营养物，除以BOD表示的碳表示的碳源外，还需要氮、磷和其他微量元素。源外，还需要氮、磷和其他微量元素。u生活污水含有微生物所需要的各种元素，生活污水含有微生物所需要的各种元素，但某些工业废水却缺乏氮、磷等重要元但某些工业废水却缺乏氮、磷等重要元素。素。u一般认为对氮、磷的需要应满足以下比一般认为对氮、磷的需

46、要应满足以下比例，即例，即BOD:N:P=100:5:1。755） pH值u对于好氧生物处理，对于好氧生物处理，pHpH值一般以值一般以6.56.58.58.5为宜为宜。pHpH值低于值低于6.56.5，真菌即开始与，真菌即开始与细菌竞争，降低到细菌竞争，降低到4.54.5时，真菌将占优势，时，真菌将占优势，严重影响沉降分离。严重影响沉降分离。pHpH值超过值超过8.58.5时，代时，代谢速度受到阻碍。谢速度受到阻碍。u需要指出的是需要指出的是pHpH值是指混合液而言值是指混合液而言。对。对于碱性废水，生化反应可以起缓冲作用。于碱性废水，生化反应可以起缓冲作用。对于以有机酸为主的酸性废水，生化

47、反对于以有机酸为主的酸性废水，生化反应也可以起缓冲作用。应也可以起缓冲作用。766）水温(temperature)u在微生物酶系统不受变性影响的温度范在微生物酶系统不受变性影响的温度范围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，围内，水温上升就会使微生物活动旺盛，就能够提高反应速度。就能够提高反应速度。u水温上升还有利于混合、搅拌、沉降等水温上升还有利于混合、搅拌、沉降等物理过程，但不利于氧的转移。物理过程，但不利于氧的转移。u对于生化过程，一般认为水温在对于生化过程，一般认为水温在20203030时效果最好，时效果最好，3535以上和以上和l0l0以下以下净化效果即降低净化效果即降低。777 7）有

48、毒物质）有毒物质(toxic materials)(toxic materials)u对生物处理有毒害作用的物质很多。毒对生物处理有毒害作用的物质很多。毒物大致可分为重金属、物大致可分为重金属、H H2 2S S等无机物质和等无机物质和氰、酚等有机物质。氰、酚等有机物质。u这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏这些物质对细菌的毒害作用，或是破坏细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑细菌细胞某些必要的生理结构，或是抑制细菌的代谢进程。制细菌的代谢进程。u毒物的毒害作用还与毒物的毒害作用还与pH值、水温、溶解值、水温、溶解氧、有无其他毒物及微生物的数量或是氧、有无其他毒物及微生物的数量或是否驯化等有很大关

49、系否驯化等有很大关系。788 8）污泥回流比）污泥回流比u污泥回流比污泥回流比是指回流污泥的流量与曝气是指回流污泥的流量与曝气池进水流量的比值，一般用百分数表示，池进水流量的比值，一般用百分数表示，符号为符号为R。u污泥回流量的大小直接影响曝气池污泥污泥回流量的大小直接影响曝气池污泥的浓度和二次沉淀池的沉降状况，所以的浓度和二次沉淀池的沉降状况，所以应适当选择，应适当选择，一般在一般在2050之间之间，有时也高达有时也高达150。返回目录返回目录7916活性污泥增长规律u活性污泥中的微生物是多菌种的混合群活性污泥中的微生物是多菌种的混合群体，其生长繁殖规律比较复杂，但也可体，其生长繁殖规律比较

50、复杂，但也可用其增长曲线表示一般规律。用其增长曲线表示一般规律。u活性污泥的增长过程可分为活性污泥的增长过程可分为对数增长对数增长期期、减速增长期减速增长期和和内源呼吸期内源呼吸期三三个阶段。在每个阶段，有机物个阶段。在每个阶段，有机物(BOD)(BOD)的去的去除率、去除速率、氧的利用速度及活性除率、去除速率、氧的利用速度及活性污泥特征等都各不相同污泥特征等都各不相同。80活性污泥微生物增长曲线 时间时间量量对数增长期对数增长期减速增长期减速增长期内源呼吸期内源呼吸期污泥浓度污泥浓度氧利用率氧利用率BOD浓度浓度返回目录返回目录8117活性污泥法的结论：结论：（1）实际水处理中一般就是通过控

51、制）实际水处理中一般就是通过控制 c 来取来取得不同的处理效率的。得不同的处理效率的。（2）在活性污泥法中，污泥回流的目的就是）在活性污泥法中，污泥回流的目的就是在不增加曝气池体积的条件下增加在不增加曝气池体积的条件下增加 c 来增加来增加去除率的去除率的。（3）实际废水处理中所选的污泥龄不能小于实际废水处理中所选的污泥龄不能小于最小污泥龄，否则没有处理效果，对于传统最小污泥龄，否则没有处理效果，对于传统的活性污泥法，一般是的活性污泥法，一般是 c(2-20)( c)min 才能才能取得较好的处理效果。取得较好的处理效果。82（4 4）推流活性污泥法各符号的意义）推流活性污泥法各符号的意义 Q

52、,SQ,S0 0 S Si i进水进水曝气池V,Xave二次沉淀池回流污泥回流污泥RQ,Se,XrQ+RQS Se e,X XaveaveQ-QQ-Qw wS Se e,X Xe e排放污泥排放污泥I IQ Qw w,X,Xaveave,S,Se e排放污泥排放污泥IIQw,Xr,Se出出水水83（5）因为）因为BOD的去除率为的去除率为:对于同一废水，进水的对于同一废水，进水的S0是固定的，所是固定的，所以去除率取决于出水的以去除率取决于出水的BOD浓度浓度Se，也即去除率也仅与也即去除率也仅与 c 有关。有关。84（6 6）污泥负荷对需氧量的影响）污泥负荷对需氧量的影响u理论上，去除理论上

53、，去除lkgBOD应消耗应消耗lkgO2。u由于废水中有机物的存在形式及运转条件由于废水中有机物的存在形式及运转条件不同，需氧量有所不同。不同，需氧量有所不同。u废水中胶体和悬浮状态的有机物首先被污废水中胶体和悬浮状态的有机物首先被污泥表面吸附、水解、再吸收和氧化，其降泥表面吸附、水解、再吸收和氧化，其降解途径和速度与溶解性解途径和速度与溶解性BOD不同。不同。u当污泥负荷大时，当污泥负荷大时，BOD在系统中的停留时在系统中的停留时间短，一些只被吸附而未经氧化的有机物间短，一些只被吸附而未经氧化的有机物可能随污泥排出处理系统，使去除单位可能随污泥排出处理系统，使去除单位BOD的需氧量减少。的需

54、氧量减少。85在低负荷情况下，有机物能彻底氧化，甚至过量自在低负荷情况下，有机物能彻底氧化，甚至过量自身氧化，因此需氧量单耗大。身氧化，因此需氧量单耗大。从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济。从需氧量看，高负荷系统比低负荷系统经济。过程总需氧量包括过程总需氧量包括有机物去除有机物去除 ( (用于分解和合成用于分解和合成) )的需氧量以及有机体自身氧化需氧量的需氧量以及有机体自身氧化需氧量之和，在工程之和，在工程上，常表示为：上，常表示为：u式中：式中：O2每日系统的需氧量，每日系统的需氧量，kg/d；ua有机物代谢的需氧系数，有机物代谢的需氧系数，kg/kg BOD；ub污泥自身氧化需氧系数

55、，污泥自身氧化需氧系数，kg/kg MLSSd；uNr去除负荷，去除负荷，kg BOD/kg MLSSd。VXbVXNaOr2 86把把Nr代入代入上式得：上式得：VXbVXVXSSQaOe)(02)()(002eeSSQVXbaSSQO等式两边除以等式两边除以Q(S0-Se)，得：，得：reNba)SQ(SO02再把再把Nr代入，得：代入，得：u即去除每单位质量即去除每单位质量BODBOD的需氧量随污泥负荷升高而减的需氧量随污泥负荷升高而减小。小。u在活性污泥法中，一般在活性污泥法中，一般a a = 0.25= 0.250.760.76，平均，平均0.470.47；b b = 0.10= 0

56、.100.370.37，平均，平均0.170.17。返回目录返回目录8718曝气方法与设备1）曝气的作用：）曝气的作用：（1）供氧；）供氧；（2）搅拌混合作用，使活性污泥在混合液中）搅拌混合作用，使活性污泥在混合液中保持悬浮状态，与废水充分接触混合。保持悬浮状态，与废水充分接触混合。2）曝气的方法：）曝气的方法： 鼓风曝气鼓风曝气 机械爆气机械爆气 鼓风机械曝气联合鼓风机械曝气联合883）曝气原理u气液传质过程通常遵循一定的传质气液传质过程通常遵循一定的传质扩散理论，气液传质理论目前有：扩散理论，气液传质理论目前有：双膜理论双膜理论浅层理论浅层理论表面更新理论表面更新理论目前工程和理论上应用较

57、多的为双膜理论目前工程和理论上应用较多的为双膜理论。89双膜理论：双膜理论：u双膜理论认为，在气双膜理论认为，在气- -水界面上存在着气膜水界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，属紊流状态，气膜和液膜间属层流状态，不属紊流状态，气膜和液膜间属层流状态，不存在对流。存在对流。L Lu在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，在其界面存在的浓度梯度将促使氧向液膜传在其界面存在的浓度梯度将促使氧向液膜传递，空气中的氧继续向内扩散透

58、过液膜进入递，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是这就是双膜理论双膜理论。90双膜理论示意图双膜理论示意图 气相主体界面气膜液膜Cs层流液相主体CpgpiPg表示气相表示气相中氧的分压中氧的分压Pi表示界面表示界面处氧的分压处氧的分压Cs表示界面处表示界面处水中氧的浓度水中氧的浓度C表示水中氧表示水中氧的浓度的浓度91氧传递过程的基本方程如下氧传递过程的基本方程如下:)(dtdCCCKsLau式中：式中：dC/dt氧的传递速率氧的传递速率(氧进入水氧进入水的速率的速率)，mg/(Lh)；uC液相氧的实际浓度，液

59、相氧的实际浓度，mg/L；uCs氧的饱和浓度，氧的饱和浓度，mg/L；uKLa液相总传质系数，液相总传质系数，1/h。92u克服液膜障碍的最有效的方法是快速变换气克服液膜障碍的最有效的方法是快速变换气- -水界面，曝气搅拌正是如此。水界面，曝气搅拌正是如此。u曝气时推动氧分子通过液膜的动力是水中氧的曝气时推动氧分子通过液膜的动力是水中氧的饱和浓度饱和浓度C Cs s和实际浓度和实际浓度C C的差。的差。L LuC Cs s决定于空气中氧的分压，所以最终起决定作决定于空气中氧的分压，所以最终起决定作用的推动力是氧分压，而用的推动力是氧分压，而C C值由微生物的耗氧值由微生物的耗氧速率确定。速率确

60、定。L Lu氧的传递速率同气、液两相的界面面积成正比，氧的传递速率同气、液两相的界面面积成正比，由于其面积难于估算，所以把它的影响包括在由于其面积难于估算，所以把它的影响包括在传质系数内，故传质系数内，故K KLaLa叫总传质系数。叫总传质系数。uK KLaLa的倒数单位是时间，可以把它看作是把溶解的倒数单位是时间，可以把它看作是把溶解氧浓度从氧浓度从C C增加到增加到C Cs s所需的时间所需的时间。L934）曝气设备（1）衡量曝气设备效能的指标有衡量曝气设备效能的指标有动力效率动力效率EP、氧转氧转移效率移效率EA和和充氧能力充氧能力。（i）动力效率）动力效率EA是指消耗是指消耗1kWh电