湖北工业大学废水好氧生物处理技术

1、第四章 废水好氧生物处理技术第一节 废水处理的基础知识现代废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为现代废水处理技术按其作用原理和去除对象可分为物理法、化学法和生物法物理法、化学法和生物法。是指利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物质，是指利用物理作用，分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中在处理过程中不改变水的化学性质，如重力分离、气浮、反渗透、离心分离、蒸发等。不改变水的化学性质，如重力分离、气浮、反渗透、离心分离、蒸发等。使用的处理设备和构筑物有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤使用的处理设备和构筑物有格栅、筛网、沉砂池、沉淀池、滤池、微滤机、气浮装置、离心机等。机、气浮装置

2、、离心机等。 1、废水的物理处理方法、废水的物理处理方法是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置成是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置成6060o o7070o o于废水流经的渠道于废水流经的渠道上，上，当废水流过时，呈块状的污染物即被栅条所截留，而从废水中去除。当废水流过时，呈块状的污染物即被栅条所截留，而从废水中去除。（1）废水的物理处理法 通过本身的重力作用使固体物质与水分离。这种工艺分离效果好，简通过本身的重力作用使固体物质与水分离。这种工艺分离效果好，简单易行，应用广泛，是一种重要的处理单元。单易行，应用广泛，是一种重要的处理单元。 沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固体，

3、沉淀池主要用于去除废水中大量的呈颗粒状的悬浮固体，沉砂池沉砂池主要去除废水中相对密度较大的固体颗粒。主要去除废水中相对密度较大的固体颗粒。 对于一些相对密度接近于水的细微颗粒，可采用气浮装置，使空气对于一些相对密度接近于水的细微颗粒，可采用气浮装置，使空气以细小气泡的形式散步于水中，并与颗粒附聚在一起，形成浮选体，以细小气泡的形式散步于水中，并与颗粒附聚在一起，形成浮选体，上浮到水面而与水分离。上浮到水面而与水分离。（1）废水的物理处理法 （2）废水化学处理法 是向废水中投加某些化学物质，通过化学反应作用来分离、转是向废水中投加某些化学物质，通过化学反应作用来分离、转化、破坏或回收废水中的污染

4、物，并使其转化为无害物质，如化、破坏或回收废水中的污染物，并使其转化为无害物质，如混凝、中和、氧化还原、吸附、电渗析、汽提、萃取等处理工混凝、中和、氧化还原、吸附、电渗析、汽提、萃取等处理工艺。艺。用化学方法消除废水中过量的酸或碱，使其用化学方法消除废水中过量的酸或碱，使其pHpH值达到中性值达到中性左右的过程。左右的过程。向废水中投加某些化学物质，使它与水中某些溶解物质向废水中投加某些化学物质，使它与水中某些溶解物质产生反应，生成难溶盐沉淀下来。产生反应，生成难溶盐沉淀下来。这种方法一般处理含这种方法一般处理含重金属离子的工业废水。重金属离子的工业废水。 向水中投加一定量的药剂，经化学反应过

5、程，使水中呈向水中投加一定量的药剂，经化学反应过程，使水中呈胶状的污染物质形成絮状体，胶状的污染物质形成絮状体，再经过沉淀或气浮的过程，再经过沉淀或气浮的过程，使污染物从废水中分离出来。使污染物从废水中分离出来。溶解于废水中的有毒、有害物质在氧化还原反应中，被溶解于废水中的有毒、有害物质在氧化还原反应中，被转化为无毒无害的新物质。转化为无毒无害的新物质。使用的氧化剂有空气中的氧、使用的氧化剂有空气中的氧、臭氧、氯气等；还原剂有铁、锌、石灰等。臭氧、氯气等；还原剂有铁、锌、石灰等。是指不同界面上的物质传递。在废水处理中常用的吸附是指不同界面上的物质传递。在废水处理中常用的吸附剂有活性炭、磺化煤、

6、沸石、硅藻土、焦炭等。剂有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭等。在废水处理中应用较广，使用的离子交换剂分为无机离子交在废水处理中应用较广，使用的离子交换剂分为无机离子交换剂、有机离子交换树脂两大类。换剂、有机离子交换树脂两大类。 渗析、电渗析、超滤、反渗透等技术都是通过一种特殊的渗析、电渗析、超滤、反渗透等技术都是通过一种特殊的半透膜，分离水中离子和分子的技术统称为膜分离法。半透膜，分离水中离子和分子的技术统称为膜分离法。 电渗析、反渗透法主要用于水的脱盐和回收某些重金属离电渗析、反渗透法主要用于水的脱盐和回收某些重金属离子等。子等。反渗透分离的溶质粒径小，除盐率高，所需工作压力大。反渗透分离

7、的溶质粒径小，除盐率高，所需工作压力大。超滤所用材质和反渗透可以相同，但超滤是筛滤作用，分离溶超滤所用材质和反渗透可以相同，但超滤是筛滤作用，分离溶质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。质粒径大，透水率高，除盐率低，工作压力小。 （一）废水水质指标与排放标准（一）废水水质指标与排放标准生活污水：生活污水：居民在日常生活中产生的废水，包括厨房洗涤、居民在日常生活中产生的废水，包括厨房洗涤、沐浴、衣物洗涤等的废水及冲洗厕所的污水等。沐浴、衣物洗涤等的废水及冲洗厕所的污水等。工业废水：工业废水：在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要在工业生产过程中所排出的废水，其成分主要取决于生产过程中应用的

8、原料和化学品。不经处理即排放取决于生产过程中应用的原料和化学品。不经处理即排放的工业废水成为的工业废水成为生产废水生产废水，处理后排放的工业废水成为，处理后排放的工业废水成为生生产污水产污水。废废 水水水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、水质指标种类有：有毒物质、有机物质、固体物质、pH值、值、色度、温度等。色度、温度等。水质水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和是指水和其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。生物学的综合特性。水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准，间

9、接表示出水体受污染的程度。的具体衡量标准，间接表示出水体受污染的程度。1. 水质指标水质指标 某些水体中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，某些水体中的污染物往往对人体和生物有毒害作用，但这些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利但这些有毒物质往往又都是有用的工业原料，可以回收利用。用。 有毒和有用物质的含量是污水处理与利用工作中的重要有毒和有用物质的含量是污水处理与利用工作中的重要水质标准，应通过水质分析加以确定。水质标准，应通过水质分析加以确定。1. 水质指标水质指标（1）有毒和有用物质）有毒和有用物质（1）有毒物质）有毒物质1. 水质指标水质指标（2）有机物）有机物 有机物的成分比

10、较复杂，难以准确测定，通常采用有机物的成分比较复杂，难以准确测定，通常采用生化需生化需氧量氧量(BOD)和和化学需氧量化学需氧量(COD)两个指标表示有机物的含量。两个指标表示有机物的含量。如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质如果水中的有机物含有毒性，则需要分别测定这些有毒物质的数量。的数量。 有机物是很多微生物的良好养料，微生物利用有机物的有机物是很多微生物的良好养料，微生物利用有机物的同时要消耗水中的溶解氧，当溶解氧得不到有效补充时有机同时要消耗水中的溶解氧，当溶解氧得不到有效补充时有机物开始腐化，产生臭气；有毒有机物会对生物体产生危害。物开始腐化，产生臭气；有毒有机物会对

11、生物体产生危害。 废水中有机物的浓度也是一个重要的水质指标。废水中有机物的浓度也是一个重要的水质指标。1、化学需氧量：化学需氧量（化学需氧量（CODCOD）：是指利用化学氧化剂（如重铬酸钾）将水中的还）：是指利用化学氧化剂（如重铬酸钾）将水中的还原性物质（如有机物）氧化分解所消耗的氧量。原性物质（如有机物）氧化分解所消耗的氧量。它反映了水体受到它反映了水体受到还原性物质污染的程度，还原性物质污染的程度， 用用CODCOD表示。表示。当水体中存在有毒有机物时，一般不能准确测定废水中当水体中存在有毒有机物时，一般不能准确测定废水中BODBOD的值，采用的值，采用CODCOD值可以较准确地测定废水中

12、有机物的含量，但值可以较准确地测定废水中有机物的含量，但CODCOD值不能区别可值不能区别可生物降解和不可生物降解的物质。生物降解和不可生物降解的物质。常用的化学氧化剂有常用的化学氧化剂有K K2 2CrCr2 2O O7 7和和KMnOKMnO4 4，但前者的氧化能力，但前者的氧化能力更强，能使水体中更强，能使水体中80%-100%80%-100%的有机物迅速氧化，由此测得的有机物迅速氧化，由此测得的的CODCOD值应标以值应标以“CODCODCrCr”。生化需氧量生化需氧量(BOD)(BOD)，指水中所含的有机物被微生物生化降解时所消耗的氧，指水中所含的有机物被微生物生化降解时所消耗的氧气

13、量。气量。是一种以微生物学原理为基础的测定方法。所有影响微生物降是一种以微生物学原理为基础的测定方法。所有影响微生物降解的因素，如温度的时间等将影响解的因素，如温度的时间等将影响BODBOD的测定。最终的的测定。最终的BODBOD是指全部的是指全部的有机物质经生化降解至简单的最终产物所需的氧量。一般采用有机物质经生化降解至简单的最终产物所需的氧量。一般采用2020和和培养培养5 5天的时间作为标准。以天的时间作为标准。以BODBOD表示，通常用亳克表示，通常用亳克/ /升或升或ppmppm作为作为BODBOD的的量度单位。量度单位。 BODBOD越大，表示水体中的有机物越多，污染越严重。越大，

14、表示水体中的有机物越多，污染越严重。由于有机物全部分解由于有机物全部分解稳定所需时间很长，可达稳定所需时间很长，可达100100天以上，实际上常采用天以上，实际上常采用2020o oC C温度条件下温度条件下5 5天的生化需氧量作为衡量污染水体中的有机物浓度，通常用天的生化需氧量作为衡量污染水体中的有机物浓度，通常用BODBOD5 5来表来表示。示。我国对地面水环境质量标准的规定为：我国对地面水环境质量标准的规定为：一级水一级水BODBOD5 51mg/L1mg/L；二级水；二级水3mg/L3mg/L；三级水；三级水4mg/L4mg/L，若，若 10mg/L10mg/L时，时，表示该水已严重污

15、染。表示该水已严重污染。2、生化需氧量：废水的可生化性废水的可生化性16 根据根据BOD5与与CODcr的比值大小判断：的比值大小判断：B/C0.45 B/C0.30 B/C0.25 B/C0.2生化性好生化性好 可生化可生化 较难生化较难生化 不易生化不易生化按溶解性分按溶解性分溶解性固体溶解性固体（DS）对水样经过滤操对水样经过滤操作后，滤液在作后，滤液在105 110温温度下烘干后的蒸度下烘干后的蒸发残渣就是发残渣就是溶解溶解性固体性固体滤渣经烘干后的质滤渣经烘干后的质量就是量就是悬浮固体悬浮固体。悬浮固体悬浮固体（SS）（3）固体物质）固体物质挥发性固体挥发性固体（VS）在在600 温

16、度下，温度下，将水样蒸发干燥后将水样蒸发干燥后的固体灼烧而减少的固体灼烧而减少的成分称为的成分称为挥发性挥发性固体。固体。可粗略代表固体中可粗略代表固体中有机物的含量有机物的含量灼烧后的残余物灼烧后的残余物质称为质称为固定性固固定性固体。体。可代表固体中的可代表固体中的无机物含量无机物含量固定性固体固定性固体（FS）（3）固体物质）固体物质按挥发性分按挥发性分按溶解性分按溶解性分按挥发性分按挥发性分悬浮固体和挥发性悬浮固体和挥发性固体是表示废水强固体是表示废水强度的重要指标，是度的重要指标，是废水处理工程设计废水处理工程设计的重要参数之一。的重要参数之一。1. 水质质指标标 水体生物及细菌对水

17、体生物及细菌对pH值比较敏感，因而值比较敏感，因而pH值的变化会影响污值的变化会影响污水的净化和水体自净。水的净化和水体自净。 pH值是废水重要值是废水重要污染指标之一。污染指标之一。pH值值 带有颜色的水会带有颜色的水会减弱水体的透光性，减弱水体的透光性，影响水体中生物的生影响水体中生物的生长，也容易令人生厌。长，也容易令人生厌。 颜色也是一个重颜色也是一个重要的污染指标。要的污染指标。颜颜色1. 水质质指标标 根据废水的温根据废水的温度，可以确定在回度，可以确定在回用或处理之前是否用或处理之前是否需要冷却或加热。需要冷却或加热。温度温度 某些废水中含某些废水中含有大量的微生物，有大量的微生

18、物，其中可能有对人体其中可能有对人体健康有害的病原微健康有害的病原微生物，通常是判断生物，通常是判断地面水和饮用水的地面水和饮用水的重要指标之一。重要指标之一。微生物微生物第二节第二节 有机污水的生物处理有机污水的生物处理一、有机污水生物处理的基本原理一、有机污水生物处理的基本原理水体自净：水体自净：天然水体受到污染后，在没有人为干预天然水体受到污染后，在没有人为干预的条件下，可借助水体自身的能力使之得到净化。的条件下，可借助水体自身的能力使之得到净化。水体自净过程主要包括：水体自净过程主要包括：稀释、沉降、扩散等物理作用；稀释、沉降、扩散等物理作用；氧化、还原、分解、絮凝等化学作用和生物降解

19、作氧化、还原、分解、絮凝等化学作用和生物降解作用，而生物降解即生物净化作用是水体自净的主要用，而生物降解即生物净化作用是水体自净的主要动力。动力。污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解/ /转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，可将污水处理

20、分为可将污水处理分为好氧处理与厌氧处理好氧处理与厌氧处理污水生物处理方法概述1. 定义：定义： 通过通过微生物微生物的新陈代谢作用，将废水中的的新陈代谢作用，将废水中的有有机物机物的一部分转化为的一部分转化为微生物微生物的的细胞物质细胞物质，另一部分，另一部分转化为比较稳定的转化为比较稳定的化学物质化学物质（无机物或简单有机物）（无机物或简单有机物）的方法。的方法。废水的生物处理废水的生物处理（一）概述（一）概述细菌细菌动胶菌属、球衣菌属和甲烷菌属动胶菌属、球衣菌属和甲烷菌属真菌真菌藻类、半知菌和酵母藻类、半知菌和酵母原生动物原生动物纤毛虫纲的草履虫、游仆虫等纤毛虫纲的草履虫、游仆虫等微小的后

21、生动物微小的后生动物轮虫、线虫等轮虫、线虫等微微 生生 物物污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物污水生物处理法：通过创造适宜的条件，使微生物高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，高浓度的富集在特定的构筑物，即污水处理装置中，充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解充分利用微生物的作用，高速度、高效率的分解/ /转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。转化污水中的污染物，从而使污水得到净化。根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，根据处理过程中起作用的微生物对氧气要求的不同，可将污水处理分为可将污水处理分为好氧处理与厌氧处理好氧处理与厌氧处理生物处理法生物处理法好氧处理好

22、氧处理厌氧处理厌氧处理自然条件下自然条件下人工条件下人工条件下自然条件下自然条件下人工条件下人工条件下水体自净水体自净好氧稳定塘好氧稳定塘土壤自净土壤自净污水灌溉及渗滤污水灌溉及渗滤活性污泥法活性污泥法曝气池，氧化沟曝气池，氧化沟生物膜法生物膜法生物滤池及生物转盘生物滤池及生物转盘堆肥堆肥厌氧稳定塘厌氧稳定塘化粪池、厌氧消化池及污泥床化粪池、厌氧消化池及污泥床2. 用生物法处理废水对水质的要求 由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因由于生物法中的各种微生物生长与水质关系密切，因而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和而必须控制适宜的水质指标以保证微生物能够正常的生长和工作。

23、工作。 好好氧氧生生物物处处理理 厌厌氧氧生生物物处处理理 备备注注 氧氧气气 需需 不不需需 温温度度 1040 3040 只只代代表表常常用用的的中中温温细细菌菌特特点点 pH 69 6.57.5 BOD5 5001500mg/L 之之间间，不不低低于于50100mg/L 1500 mg/L 以以上上 BOD：N：P 100：5：1 （350500） ：5：1 工工业业废废水水常常需需要要额额外外补补充充氮氮磷磷源源 代谢作用代谢作用有机物有机物+氧氧+微生物微生物合成新微生物合成新微生物CO2、H2O、NH3SO42-、PO43-能量能量+30在有氧条件下，有机污染物作为在有氧条件下，有

24、机污染物作为好氧微生物的营养基质而被氧化分解，好氧微生物的营养基质而被氧化分解，使污染物的浓度下降的处理方法。使污染物的浓度下降的处理方法。好氧生物处理好氧生物处理好氧生物处理原理好氧生物处理原理31有机物有机物+O+O2 2+ +微生物微生物能量能量+ +无机物无机物（CO2、NH3）能量能量+ +无机物无机物（CO2、NH3）细胞物质细胞物质残留物残留物分解分解，1/31/3合成合成，2/32/3内源呼吸内源呼吸80%80%20%20%（3）特点）特点 反应速度较快，所需反应时间较短，且在反应过程反应速度较快，所需反应时间较短，且在反应过程中，基本上没有什么臭气，较卫生，对中，基本上没有什

25、么臭气，较卫生，对BOD5浓度在浓度在600mg/L以下的废水较为适用。以下的废水较为适用。好氧生物处理的特点好氧生物处理的特点好氧生物处理的反应速度较快，所需的好氧生物处理的反应速度较快，所需的反应时间较反应时间较短短，故处理，故处理构筑物容积较小构筑物容积较小。且处理过程中散发的。且处理过程中散发的臭气较少臭气较少。目前对中、低浓度的有机废水，或者说目前对中、低浓度的有机废水，或者说BODBOD5 5浓度小浓度小于于800mg/L800mg/L的有机废水，基本上采用好氧生物处理的有机废水，基本上采用好氧生物处理法。法。在废水处理工程中，常用的好氧生物处理法有在废水处理工程中，常用的好氧生物

26、处理法有活性污泥法；活性污泥法；生物膜法。生物膜法。33二、好氧生物处理第第三三节节 活活 性性 污污 泥泥 法法36活性污泥法活性污泥法19121912年英国的年英国的ClarkClark和和GageGage发现长时间曝气会发现长时间曝气会产生污泥，同时水质明显改善。产生污泥，同时水质明显改善。ArdenArden和和LockettLockett发现了正是这些污泥对水质发现了正是这些污泥对水质改善有着关键作用，所以把这些污泥称为活改善有着关键作用，所以把这些污泥称为活性污泥。性污泥。37活性污泥法活性污泥法活性污泥活性污泥(activated (activated sludge)sludge

27、)：是由多种好氧微是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物生物以及废水中的固体物质、胶体等交织在一起的质、胶体等交织在一起的呈黄褐色絮体。呈黄褐色絮体。活性污泥法：活性污泥法：是以活性污是以活性污泥为主体的污水生物处理泥为主体的污水生物处理方法。方法。（一）活性污泥法（一）活性污泥法利用含有大量好氧性微生物的活性污泥，在强力利用含有大量好氧性微生物的活性污泥，在强力通气的条件下使污水净化的生物学方法。通气的条件下使污水净化的生物学方法。1.1.活性污泥的性质和生物相活性污泥的性质和生物相活性污泥活性污泥：以好氧性细菌为主体的微生物和水中的以好氧性细菌为主

28、体的微生物和水中的悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见悬浮物质、胶体物质混杂在一起形成的肉眼可见的絮状颗粒。的絮状颗粒。 2、活性污泥的性质、活性污泥的性质 颜色以颜色以为佳，为佳，黑色黑色说明厌氧、说明厌氧、白色白色说明无机物过说明无机物过多多 含水率在含水率在99左右，密度为左右，密度为 1.0021.006 颗粒大小为颗粒大小为0.020.2mm 比表面积为比表面积为 20100cm2mL之间之间 弱酸性弱酸性(pH约为约为6.7) 当进水改变时，对进水当进水改变时，对进水pH的变化有的变化有一定的承受能力。一定的承受能力。颗粒大小约0.050.5mm，表面积为20100 cm2/

29、mL，比重约1.0021.006，静置时能立即凝聚成较大的绒粒而沉降。絮状体一般呈黄褐色，因水质不同也有呈深灰、灰褐，灰白等色。（一）（一） 定义定义 就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有就是以含于废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中的有机污染物。42利用活性污泥作为生化反应的主体物；利用活性污泥作为生化反应的主体物；利用曝气设备提供氧源；利用曝气设备提供氧源；对体系进行搅拌增加接触和传质过程；对体系进行搅拌增加接触和传质过程；

30、通过污泥回流使微生物返回系统；通过污泥回流使微生物返回系统；经常排除一部分活性污泥。经常排除一部分活性污泥。活性污泥法的基本特点活性污泥法的基本特点活性污泥降解有机物的过程活性污泥降解有机物的过程43（1）吸附阶段）吸附阶段 污水中的污染物与活性污泥微生物充分接触过程中，被具有巨大比表面积（可达200010000m2/m3）且表面有多糖类粘性物质的活性污泥微生物所吸附及粘连，从而使污水得到净化。（2）氧化阶段）氧化阶段 活性污泥在有氧条件下，以吸附及吸收的一部分有机物为营养，进行细胞合成，以另一部分进行分解代谢，并释放能量。（3）絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段）絮凝体的形成与凝聚沉淀阶段 氧化阶段

31、合成的菌体絮凝形成絮凝体，通过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。污水与污泥混合曝气后污水与污泥混合曝气后BODBOD的变化曲线的变化曲线有机物降解的过程有机物降解的过程（2 2）活性污泥法的微生物学过程）活性污泥法的微生物学过程活性污泥的比表面积大，吸附力强。废水活性污泥的比表面积大，吸附力强。废水进入曝气池与活性污泥接触后，其中有机进入曝气池与活性污泥接触后，其中有机物在约物在约1 13030分钟的短时间内被分钟的短时间内被吸附吸附到活到活性污泥上。性污泥上。大分子大分子的有机物，先被细菌的的有机物，先被细菌的胞外酶分解胞外酶分解，成为较小分子化合物，成为较小分子化合物，然后摄入菌体然后

32、摄入菌体内。内。低分子有机物则可直接吸收。低分子有机物则可直接吸收。在微生物胞内酶作用下，有机物的一部分在微生物胞内酶作用下，有机物的一部分同化形成微生物有机体，另一部分转化为同化形成微生物有机体，另一部分转化为COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、SOSO4 42-2-、POPO4 42-2-等简单无机物等简单无机物及能量释出。及能量释出。活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥所吸附有活性污泥中的微生物不断地氧化分解污泥所吸附有机质，合成新的微生物细胞。机质，合成新的微生物细胞。活性污泥具有良好的沉降性能，使处理水与污泥分活性污泥具有良好的沉降性能，使处理水与污泥分开，达到净化的

33、目的。开，达到净化的目的。 微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为微生物的代谢，无论合成或分解，都是一系列极为复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、还原、复杂的生物化学变化，有分解、合成、氧化、还原、转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定的酶促转移、异构等各种反应，绝大多数是在特定的酶促作用中进行的。作用中进行的。活性污泥的驯化活性污泥的驯化将取来的污泥将取来的污泥/ /土壤置入含有待处理污水的土壤置入含有待处理污水的培养基中进行培养，在开始驯化时先加入培养基中进行培养，在开始驯化时先加入少量污水，然后转种扩大培养量，废水浓少量污水，然后转种扩大培养量，废水浓度逐渐增加；在此过程中，使

34、微生物由原度逐渐增加；在此过程中，使微生物由原来不适应而驯化至适应，降解污染物能力来不适应而驯化至适应，降解污染物能力从无到有，由弱到强。从无到有，由弱到强。（3 3）活性污泥的培育及驯化）活性污泥的培育及驯化活性污泥的培育一般在曝气池中进行，步骤如下：活性污泥的培育一般在曝气池中进行，步骤如下：A A、将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的、将污水泵入曝气池，并按曝气池有效体积的5%5%10%10%投入接种污泥。投入接种污泥。B B、在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在、在不进水的条件下，连续曝气数天，溶解氧控制在1mg/L1mg/L左右。左右。C C、继续保持曝气，以小流量进水，并

35、逐渐提高进水流、继续保持曝气，以小流量进水，并逐渐提高进水流量，最终达到设计流量。量，最终达到设计流量。判断活性污泥是否成熟，可以利用镜检的方法。判断活性污泥是否成熟，可以利用镜检的方法。活性污泥净化反应的影响因素活性污泥净化反应的影响因素3.活性污泥法的基本要求（1 1）养料）养料活性污泥的生物合成，取决于能源物质的活性污泥的生物合成，取决于能源物质的性质、浓度、氮和磷等的平衡，少量的钾、性质、浓度、氮和磷等的平衡，少量的钾、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量的铜、锌、钠、硫、钙、镁、铁以及痕量的铜、锌、钻、铝等都是必要的。钻、铝等都是必要的。 一般认为一般认为BODBOD：N N：P P的比例为的

36、比例为100100：5 5：1 1是是适宜的适宜的 有机物的浓度过高，微生物难以适应，或有机物的浓度过高，微生物难以适应，或感氧气供应不足；同时，进水有机物浓度感氧气供应不足；同时，进水有机物浓度高时，出水浓度也会相应提高。高时，出水浓度也会相应提高。浓度过低，微生物缺乏营养，也会降低处浓度过低，微生物缺乏营养，也会降低处理效果。理效果。一般而言，好氧性生物处理法进水有机物一般而言，好氧性生物处理法进水有机物浓度不宜超过浓度不宜超过BODBOD5 55005001000mg/L1000mg/L。（2 2）水中溶解氧）水中溶解氧(DO) (DO) 溶解氧太低会影响到活性污泥微生物的正常溶解氧太低

37、会影响到活性污泥微生物的正常代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌代谢活动，净化功能下降，易于滋生丝状菌产生污泥膨胀。产生污泥膨胀。混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，混合液溶解氧浓度过高，氧转移效率降低，浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。浪费动力费用，还会引起絮凝体分散。 DODO应保持在应保持在1.53 mg1.53 mgL L较为适宜。较为适宜。（3 3）温度）温度一般认为活性污泥处理中的适宜温度为一般认为活性污泥处理中的适宜温度为2532，10或过高温度都会影响处理效果。或过高温度都会影响处理效果。（4 4）pHpH 活性污泥微生物的最适活性污泥微生物的最适pH值介于值介于6.58.

38、0之间。之间。 pH9.0，微生物的代谢速率也会受到影响。，微生物的代谢速率也会受到影响。（5 5）有毒物质）有毒物质无机物和有机物两类 无机物有重金属、硫化氢、卤族元素及其化合物，有机物有酚、醇、醛等。重金属及其盐类是蛋白质沉淀剂，其离子易与细胞蛋白质结合，使之变性。 按栖息着的微生物分：按栖息着的微生物分：活性污泥的组成活性污泥的组成大量的细菌大量的细菌真菌真菌原生动物原生动物微小后生动物微小后生动物 活性污泥活性污泥是以细菌为主体的群体，除细菌活性污泥活性污泥是以细菌为主体的群体，除细菌外外, ,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动

39、物。还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物； 活性污泥中细菌含量一般在活性污泥中细菌含量一般在10107 710108 8个个/mL/mL；原生动；原生动物物10103 3个个/mL/mL，原生动物中以纤毛虫居多数。，原生动物中以纤毛虫居多数。 干固体和水分干固体和水分含水含水98989999干固体干固体1 12%2%MLSSMLSSMLVSSMLVSSNVSSNVSS 一组活性污泥图片一组活性污泥图片活性污泥的性质活性污泥的性质颜色颜色黄褐色黄褐色状态状态絮状颗粒絮状颗粒味道味道土腥味土腥味相对密度相对密度曝气池混合液：曝气池混合液：1.0

40、021.0021.0031.003回流污泥：回流污泥：1.0041.0041.0061.006粒经粒经0.020.020.2mm0.2mm活性污泥中的生物组分活性污泥中的生物组分（1）细 菌 起主导作用，活性污泥中有多种细菌；主要的优势种有：产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微球菌属、假单胞菌属和动胶菌属以及球衣菌属等。动胶菌属动胶菌属活性污泥中，细菌大多数以活性污泥中，细菌大多数以菌胶团菌胶团的形式的形式存在，呈游离状态的较少；存在，呈游离状态的较少；生枝动胶菌生枝动胶菌是最早发现的菌胶团形成菌；是最早发现的菌胶团形成菌；现已知道现已知道埃希氏菌属埃希氏菌属、假单胞菌属假单胞菌属、产碱产碱杆

41、菌属杆菌属、芽孢杆菌属芽孢杆菌属的一些菌株均可以产的一些菌株均可以产生菌胶团。生菌胶团。活性污泥絮状体的作用活性污泥絮状体的作用有机物的有机物的吸附或黏附吸附或黏附及其分解；及其分解；金属离子的金属离子的吸附吸附；防止防止原生动物原生动物对细菌的吞食；对细菌的吞食；增强增强污泥的污泥的沉降性沉降性，有利于污水分离。，有利于污水分离。在水处理领域内，将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌相互凝聚成的菌胶团块称为菌胶团。菌胶团是活性污泥的结构和功能中心，是活性污泥的基本组分，一旦菌胶团受到破坏，活性污泥对有机物的去除率将明显下降或丧失。通过观察菌胶团的颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构松紧程度等

42、可以判断和衡量活性污泥的性能。新生菌胶团无色透明、结构紧密，吸附氧化能力强、活性高；老化的菌胶团颜色深、结构松散，吸附氧化能力差、活性低。在活性污泥中的一些丝状细菌，如球衣菌属、贝日阿托氏菌属和硫发菌属等，附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。 （2 2）原生动物原生动物纤毛虫类纤毛虫类 ：游泳型和固着型：游泳型和固着型鞭毛虫类鞭毛虫类 肉足虫类肉足虫类 都为好氧性生物，主要附聚在活性污泥的表面。都为好氧性生物，主要附聚在活性污泥的表面。（2）原生动物）原生动物 是废水净化的主要成员，污水处理效率的重要指是废水净化的主要成员，污水处理效率的重要指示生物。示生物。 以纤毛虫占多数，

43、如草履虫、游仆虫等。以纤毛虫占多数，如草履虫、游仆虫等。70活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物2 2、原生动物、原生动物鞭毛虫鞭毛虫纤毛虫纤毛虫活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物2 2、原生动物、原生动物2 2、原生动物、原生动物活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物原生动物在活性污泥中的作用原生动物在活性污泥中的作用1 1、促进絮凝、促进絮凝：分泌黏液，促进生物絮凝，从而改：分泌黏液，促进生物絮凝，从而改善活性污泥的泥水分离特性。善活性污泥的泥水分离特性。2 2、净化作用：、净化作用：能吞食游离细菌和微小污泥，有利能吞食游离细菌和微小污泥，有利于净化水质；于净化水质；3 3、指示作用：、指

44、示作用：根据出现的原生动物的种类可判断根据出现的原生动物的种类可判断活性污泥的状态和处理水质的好坏。活性污泥的状态和处理水质的好坏。植鞭毛虫植鞭毛虫 肉足虫肉足虫 动鞭毛虫动鞭毛虫 小型游泳型纤毛虫小型游泳型纤毛虫 大型游泳型纤毛虫大型游泳型纤毛虫 固着型纤毛虫固着型纤毛虫 匍匐型纤毛匍匐型纤毛虫虫 轮虫。轮虫。瑞氏木霉瑞氏木霉（Trichoderma）（3 3）其他微生物其他微生物青霉属青霉属( (PenicilliumPenicillium) )头孢霉属头孢霉属 ( (CephalosporiumCephalosporium) )枝孢属枝孢属( (CladosporiumCladospor

45、ium) )镰孢霉镰孢霉( (FusariumFusarium) )地霉属地霉属( (GeotrichumGeotrichum) )假丝酵母屑假丝酵母屑( (CandidaCandida) )红酵母属红酵母属( (RhodotorulaRhodotorula) ) 活性污泥中的真菌主要为霉菌活性污泥中的真菌主要为霉菌76活性污泥中的微生物活性污泥中的微生物4 4、微小后生动物、微小后生动物轮虫类轮虫类(rotifers)(rotifers)线虫类线虫类(nematodes)4(nematodes)4微小后生动物常摄食污泥中细菌、微小后生动物常摄食污泥中细菌、原生动物残骸的碎片等。原生动物残骸的

46、碎片等。（4）微小后生动物）微小后生动物 有轮虫类和线虫类物种，常摄食污泥中细菌和原生动物有轮虫类和线虫类物种，常摄食污泥中细菌和原生动物残骸的碎片。残骸的碎片。78活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程活性污泥法系统组成活性污泥法系统组成1 1、初沉池、初沉池; ;2 2、曝气池、曝气池; ;3 3、二沉池、二沉池; ;4 4、曝气系统、曝气系统; ;5 5、污泥回流系统。、污泥回流系统。曝气池曝气池与与二沉池二沉池是活性污泥法的基本组成。是活性污泥法的基本组成。活活性性污污泥泥法法的的基基本本流流程程 二沉池二沉池废水废水初沉池初沉池空气空气曝气池曝气池二沉池二沉池处理水处理水回流污泥回

47、流污泥（二）基本流程（二）基本流程 活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、曝气活性污泥法通常是由曝气池、沉淀池、曝气系统、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。系统、污泥回流和剩余污泥排除系统所组成。污泥处理污泥处理81活性污泥工艺在污水工艺中的位置活性污泥工艺在污水工艺中的位置进厂污水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 活性污泥反应池 UV 消毒 剩余污泥 鼓风机房 排放 污泥脱水车间 泥饼外运 曝气池曝气池曝气池曝气池曝气池曝气池曝气池出水堰曝气池出水堰曝气池混合液配水进入二沉池曝气池混合液配水进入二沉池87 二沉池二沉池二沉池二沉池88二沉池二沉池4.4.活性污泥法运行中的问题活性污泥法运行中的

48、问题（1 1）污泥膨胀：在曝气池运转过程中，有时）污泥膨胀：在曝气池运转过程中，有时会出现污泥结构松散，沉降性能恶化，随会出现污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外的异常现象，引起出水水漂浮，溢出池外的异常现象，引起出水水质的恶化。水质的恶化。 （一）污泥膨胀（一）污泥膨胀产生原因产生原因:污泥结构松污泥结构松散，沉降性差，造成散，沉降性差，造成污泥上浮而随水流失，污泥上浮而随水流失，广义地把活性污泥的广义地把活性污泥的凝聚性和沉降性恶化，凝聚性和沉降性恶化，以及处理水浑浊的现以及处理水浑浊的现象总称为活性污泥的象总称为活性污泥的膨胀。膨胀。引起污泥膨胀的原因和条件引起污泥膨胀的原因和

49、条件（1）污泥膨胀类型有丝状菌性膨胀和非丝状菌性膨胀两种 非丝状菌膨胀因高黏性物质大量积累而引起的膨胀。低温季节容易产生，出现这种污泥膨胀时，废水净化效果良好，上清液清澈，但污泥难于沉淀。 丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀丝状菌性膨胀是由于丝状菌异常增长而引起的；活性污泥呈棉絮状，沉降性能变差。通常所说的膨胀是指丝状菌性膨胀(filamentous bulking)。 污水处理厂常见的污泥膨胀污水处理厂常见的污泥膨胀(1)缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含缺氮和缺磷的废水：如造纸废水、含酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严酚废水和印染废水，污泥膨胀比较严重。重。(2)温度过高：夏秋季膨胀现象频繁。有温度过高

50、：夏秋季膨胀现象频繁。有时低水温也会有问题。时低水温也会有问题。(3)污泥负荷过低或高：一般认为污泥负污泥负荷过低或高：一般认为污泥负荷超过荷超过0.35kgBOD(kgMLSS d)就会就会膨胀。膨胀。(4)废水中悬浮物低，低分子糖类多；废水中悬浮物低，低分子糖类多；(5)有毒金属、硫化物等毒物流入。有毒金属、硫化物等毒物流入。抑制丝状菌生长的方法抑制丝状菌生长的方法投加化学药剂投加化学药剂调节水的酸碱度调节水的酸碱度调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥调整其他工艺条件，如改变供氧量、排泥量、进水流量等。量、进水流量等。镜检时，丝状菌已伸出絮状体外或原生动物种镜检时，丝状菌已伸出絮状体外或原

51、生动物种类与数量发生急剧变化，则预示污泥可能发生类与数量发生急剧变化，则预示污泥可能发生膨胀。膨胀。（2 2）污泥的解体（不絮凝）：）污泥的解体（不絮凝）：在曝气池运转在曝气池运转过程中有时会出现污泥絮凝体微细化，导致过程中有时会出现污泥絮凝体微细化，导致处理水质浑浊，处理效果变坏的现象。处理水质浑浊，处理效果变坏的现象。引起的原因：引起的原因：曝气过量、污水中混入有毒物质曝气过量、污水中混入有毒物质等。等。解决方法：解决方法：通过控制曝气量、或对污水进行适通过控制曝气量、或对污水进行适当的预处理。当的预处理。（二）污泥上浮（二）污泥上浮（3 3）起泡沫现象：）起泡沫现象：在曝气池运转过程中，

52、有在曝气池运转过程中，有时会出现起泡现象。时会出现起泡现象。原因：原因：污水中含有合成洗涤剂或由微生物产生污水中含有合成洗涤剂或由微生物产生的表面活性物质。的表面活性物质。解决方法：解决方法：适当减少曝气量或喷洒消泡剂可缓适当减少曝气量或喷洒消泡剂可缓解泡沫现象。解泡沫现象。（4 4）剩余污泥：）剩余污泥：经焚烧或堆肥处理掉。经焚烧或堆肥处理掉。（三）污泥的致密与减少（三）污泥的致密与减少 污泥失去活性。污泥失去活性。 解决方法：投加营养料；缩短曝气时间或解决方法：投加营养料；缩短曝气时间或减少曝气量；调整回流比和污泥排放量；防减少曝气量；调整回流比和污泥排放量；防止污泥上浮，提高沉淀效果止污

53、泥上浮，提高沉淀效果。污泥的致密与减少污泥的致密与减少解决方法：在曝气池解决方法：在曝气池上安装喷洒管网，用上安装喷洒管网，用压力水（处理后的废压力水（处理后的废水或自来水）喷洒，水或自来水）喷洒，打破泡沫；定时投加打破泡沫；定时投加除沫剂（如机油、煤除沫剂（如机油、煤油等）以破除泡沫。油等）以破除泡沫。（四）泡沫问题（四）泡沫问题当废水中含有合成洗当废水中含有合成洗涤剂及其它起泡物质涤剂及其它起泡物质时，就会在曝气池表时，就会在曝气池表面形成大量泡沫。它面形成大量泡沫。它会隔绝空气与水接触，会隔绝空气与水接触，吸附大量活性污泥固吸附大量活性污泥固体，影响环境卫生。体，影响环境卫生。（1）污泥

54、沉降比（）污泥沉降比（SV） 污泥沉降比是指一定量的曝气池混合液，静止污泥沉降比是指一定量的曝气池混合液，静止30min后，后，沉降污泥体积沉降污泥体积与与原混合液体积原混合液体积之比，是之比，是控制运行的重要指标之一。一般在控制运行的重要指标之一。一般在1530。（2）污泥浓度（）污泥浓度（MLSS） 指曝气池单位混合液中所含指曝气池单位混合液中所含悬浮固体的质量悬浮固体的质量（g/L或或mg/L），反映微生物的量。一般），反映微生物的量。一般MLSS值控制在值控制在24g/L。活性污泥系统的指标活性污泥系统的指标污泥体积指数（污泥体积指数（SVISVI）： SVSV不能确切表示污泥沉不能确

55、切表示污泥沉降性能，故用单位质量干泥形成湿泥的体积来表降性能，故用单位质量干泥形成湿泥的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/gmL/g。103 1L1L混合液沉淀混合液沉淀30min30min的活性污泥体积（的活性污泥体积（mLmL） SV(mL/L)SV(mL/L)SVI = = SVI = = 1 1升混合液中悬浮固体干重（升混合液中悬浮固体干重（g g） MLSS(g/L)MLSS(g/L)（3）污泥（容积）指数（）污泥（容积）指数（SVI） 是指曝气池混合液静止是指曝气池混合液静止30min后，后，1g干污泥干污泥湿时所湿时所占有的占有

56、的体积体积（mL/g）。即）。即SVI（mL/g）SV/MLSS 注：注：SVI过低过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物含量多，说明污泥颗粒细小紧密，无机物含量多，缺乏活性和吸附能力缺乏活性和吸附能力；SVI过高过高，说明污泥，说明污泥难于凝聚难于凝聚沉降，沉降，已经发生或即将发生污泥膨胀。已经发生或即将发生污泥膨胀。（4）污泥密度指数（）污泥密度指数（SDI） 曝气池混合液在静置曝气池混合液在静置30min后，含于后，含于100mL沉降污沉降污泥中的活性污泥悬浮固体的克数。泥中的活性污泥悬浮固体的克数。SDI=100/SVI105活性污泥系统的指标活性污泥系统的指标3 3、负荷、负荷容积负荷：

57、容积负荷：单位体积，单位时间去除单位体积，单位时间去除BODBOD或或CODCOD的的量，量，kgBOD/mkgBOD/m3 3d d。污泥负荷污泥负荷(F/M)(F/M)：单位质量活性污泥，单位时间单位质量活性污泥，单位时间去除去除CODCOD或或BODBOD的量，的量，kgBOD/kgMLSSkgBOD/kgMLSSd d。（1 1）鼓风曝气）鼓风曝气 曝气系统由曝气系统由加压设备加压设备（鼓风机）（鼓风机）、管道管道和和空空气扩散装置气扩散装置三部分组成。三部分组成。空气以气泡的形式扩散空气以气泡的形式扩散到混合液，使气泡中的到混合液，使气泡中的氧迅速转移到液相供微氧迅速转移到液相供微生

58、物需要并搅拌混合液。生物需要并搅拌混合液。多用于长廊式曝气池，多用于长廊式曝气池，现也用于深井曝气池。现也用于深井曝气池。空气扩散装置空气扩散装置（2 2）机械曝气）机械曝气 机械曝气是以装在曝气机械曝气是以装在曝气池水面的表面曝气机的快速转池水面的表面曝气机的快速转动，进行表面充氧。按转轴的动，进行表面充氧。按转轴的方向不同，表面曝气机分为方向不同，表面曝气机分为竖竖式式和和卧式卧式两类。两类。竖式表面曝气机（伞型叶轮）竖式表面曝气机（伞型叶轮） 竖式曝气机的转轴与水面垂直，竖式曝气机的转轴与水面垂直，装有叶轮，常用的有平板型、伞型和装有叶轮，常用的有平板型、伞型和泵型三种。但运行时噪声较大

59、，易使泵型三种。但运行时噪声较大，易使污泥破碎。污泥破碎。TNO型曝气转刷型曝气转刷 卧式的表面曝气设备包括转刷曝气机和卧式的表面曝气设备包括转刷曝气机和转盘曝气机转盘曝气机，常用于氧化沟活性污泥法中。，常用于氧化沟活性污泥法中。（3 3）特点）特点表面机械曝气的氧吸表面机械曝气的氧吸收率高，鼓风曝气低，收率高，鼓风曝气低，前者耗电较后者少；前者耗电较后者少；鼓风曝气设备多，机鼓风曝气设备多，机械曝气设备少；械曝气设备少；叶轮曝气适合水量较叶轮曝气适合水量较小的小型曝气池，鼓风小的小型曝气池，鼓风曝气适用于大水量的大曝气适用于大水量的大型曝气池。型曝气池。 鼓风曝气鼓风曝气表面机械曝气表面机械

60、曝气1.特点：处理能力强，出水水质好，但基建费、运行费高；能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀，污泥上浮等问题。2.改革方向：（1）简化流程，压缩基建费；（2）节约能源，降低运行费；（3）增加功能，改善出水水质；（4）简化管理，保证稳定运行；（5）简化污泥的后处理。活性污泥法的主要类型活性污泥法的主要类型1141、传统活性污泥法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、选择型活性污泥法6、渐减曝气活性污泥法7、纯氧曝气活性污泥法8、限制性曝气活性污泥法9、高负荷活性污泥法10、延时曝气活性污泥法11、投料式活性污泥法冲击负荷1）负荷：一般说负荷有污泥负荷和容积负荷两种，