第一章第二节活性污泥法生物处理

第一章废水好氧生物处理好氧活性污泥法好氧生物膜法第一节概述一、我国城市污水处理现状及目标

1999处理率26%（二级处理占11.5%)2005年提高到45.67%

截至２００６年底，达到５６《城市污水处理及污染防治技术政策》规定目标：2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污水处理率不低于70%。

“十一五”时期，重点省会城市处理率要达到８０％；一般城市要达到６０％到７０％；县城则要达到６０％。二、城镇污水处理出水的要求1、一级标准的a标准：城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的a标准。城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时2、一级标准的B标准：排入GB3838地表水III类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域时。

三、污水处理的一般技术途径（一）按废水中污染物除去方式物理处理化学处理物化处理生物处理（二）按处理程度一级处理二级处理三级处理（一）按废水中污染物除去方式物理处理：通过各种方法使污染物从废水中分离出来，一般不改变污染物的化学本性化学处理：主要利用化学反应分解污水中各种形态的污染物。物化处理：利用相转移的方法生物处理：利用生物主要是微生物的代谢作用转化污水中的胶体性或溶解性污染物，使之成为无害物质的方法。生物处理的情况：BOD5/COD>0.3才适宜采用生化处理未处理城市污水的BOD5/COD在0.3-0.8之间。投资少、成本低、工艺设备较简单、运行条件平和，不产生二次污染成为污水处理工艺的主流技术，已广泛用于生活污水和工业废水的处理。世界各国污水处理厂90%以上采用生物处理技术。美国共有废水处理厂18000多座，其中84%为二级生物处理厂，英国有废水处理厂3000多座，几乎全部是二级生物处理厂。（二）按处理程度一级处理：也叫初级处理，通过过滤、沉淀等物理方法除去废水中的粗大固形物及部分悬浮物。二级处理：在一级处理基础上，主要去除水中溶解性的和胶体性的有机物

三级处理，也称深度处理：进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。1.废水的一级处理方法重力分离法阻力截留法稀释法中和法沉降法上浮法格栅截留筛网截留粒状介质过滤2.废水的二级处理方法气浮法混凝法萃取法氧化还原法电解法生物法吹脱法汽提法好氧法厌氧法物化法——超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、膜分离法、离子交换法、加氯消毒等；生物法——生物法脱氮除磷3.废水的三级处理方法城市废水处理的一般流程废水格栅沉砂池沉淀池生物处理二次沉淀池三级处理污泥处理垃圾处理沉渣处理污泥浓缩一级处理出水沉渣处理二级处理出水部分污泥回流三级处理出水一级处理二级处理三级处理第二节有机废水的好氧生物处理

—活性污泥法一、废水生物处理的原理

1、水体自净作用水体自净作用指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。微生物的生长规律

2、废水生物处理的作用机理废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程，在特定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作用以高速度、高效率净化污水，通过微生物产生的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的二氧化碳和水，从而使废水得到净化。好氧活性污泥的净化作用机理图9-1好氧活性污泥的净化作用机理示意图污水处理中的生化过程O2、CO2、SO42－、NO3－等细胞构成物C、H、O、N、P、S维生素等能源受氢体微生物微生物细胞合成生物污泥分解能量代谢产物＋热能CO2、H2O、SO42－、NO3－、NH4＋、PO43－、H2S、CH4、有机酸、醇等排水排出不可降解残留物(排出）内源呼吸污水处理中的生化过程二、活性污泥的组成与特性1、几个概念活性污泥：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体物质等交织在一起的呈黄褐色絮状体。活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。实质：人工强化下微生物的新陈代谢(包括分解和合成)。2、活性污泥组成：（1）活性的微生物（2）微生物自身氧化的残留物（3）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。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、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。3、活性污泥的特征a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。c、理化性质：ρ=1.002～1.006，含水率99%，直径大小0.02～0.2mm，表面积20～100cm2/ml，pH值约6.7。其固相组分主要为有机物，约占75～85%。d、生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。4、活性污泥中的微生物类型（1）细菌：主导作用，108-109个/ml常见菌群：它们多数是G-菌，如动胶菌属、从毛单胞菌属（优势）；产碱杆菌属、微球菌属、假单胞菌属（较多）；黄杆菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌属、不动杆菌属、球衣菌属、诺卡氏菌属、短杆菌属等动胶菌属(Zoogloea)和丛毛单胞菌属Comamonas），数量占70％①菌胶团细菌菌胶团：狭义指动胶菌属（Zoogloea）形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块（水处理领域所指）。菌胶团是活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势(丝状膨胀的活性污泥除外)，是活性污泥的基本组分。初生的菌胶团形状有球形、分枝、蘑菇、椭圆、指形、片状等。菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。②丝状细菌球衣细菌、贝氏硫菌、发硫菌、铁细菌等它的作用有两方面：一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织于菌胶团内，成为活性污泥的骨架，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。丝状膨胀（2）原生动物肉足纲鞭毛纲纤毛纲：游泳型、固着型（个体、群体）吸管纲根据原生动物的细胞器和其他特点，将原生动物分为四个纲，即肉足纲、鞭毛纲和纤毛纲、孢子纲。其中孢子纲中原生动物专营寄生生活，其余三类存在于水体当中，重点介绍这三类原生动物肉足纲20～50um特征：

大多没有固定形状由体内细胞质不定方向的流动而呈现千姿百态，少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足。作为运动和摄食的胞器。变形虫规律：大量出现时预示出水水质差。如活性污泥驯化初期（游离细菌大量出现后）。动物性鞭毛虫×400规律：与变形虫规律类似。常见的有波豆虫和滴虫等。波豆虫(bodo)滴虫纤毛纲草履虫特征：周身表面或部分表面具有纤毛提问：纤毛的功能？游动及摄食的工具。草履虫、漫游虫、游仆虫游泳型1领钟虫2小口钟虫其中以小口钟虫在各类废水处理中出现频率最大，数量也是最多，小口钟虫的体长为32~70um，宽22~48um，口围12~25um3沟钟虫固着型33累枝虫柄不收缩作用：可以降低水中游离细菌的数量，降低水的浑浊度，对废水生物处理起良好的促进作用；规律：固着虫大量出现预示出水水质好，污泥驯化佳。吸管虫原生动物的作用净化作用：大部分原生动物是动物性营养，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物，有利于改善水质促进絮凝和沉淀作用，利于泥水分离指示作用：根据出现的原生动物的种类可以判断活性污泥的状态和处理水质的好坏，可作为处理系统运转管理的指标(1)着生的固着型纤毛虫多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。

(2)小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。

(3)如果大量鞭毛虫出现，而着生固着型纤毛虫很少时，表明净化作用较差。

(4)大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。

(5)如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在90%以上。

(6)根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。

(7)如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。

(8)而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。

(9)在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。

(10)过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。

另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的大小用数量来判断处理效果。（3）微型后生动物

5、管理中的指示生物原生动物和后生动物出现的顺序：细菌－植物型鞭毛虫－肉足类－动物型鞭毛虫－游泳性纤毛虫、吸管虫－固着性纤毛虫－轮虫原生动物和微型后生动物的演替判断水质和污水处理程度，还可以判断污泥培养成熟程度；根据原生动物的种类判断活性污泥和处理水质的好坏；根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。活性污泥良好时出现的生物活性污泥状态不好时出现的生物在活性污泥恢复时出现的生物活性污泥分散、解体时出现的生物污泥膨胀时出现的生物溶解氧不足出现的生物曝气过量出现的生物

废水浓度极低时出现的生物冲击负荷和毒物流入时出现的生物活性污泥膨胀时出现的生物球衣菌属、各种霉菌等丝状菌丝状微生物导致的污泥膨胀：BOD:NBOD:P比例高pH值低BOD负荷高流入废水的小分子化合物多水温低流入重金属等有毒物质活性污泥分散、解体时出现的生物变形虫属和简便虫属等肉足类1ml混合液中出现1万个以上个体时，絮体变小，出水混浊并呈现白色解决方案：减少污泥回流量，可以使污泥解絮得到控制。新态虫属曝气过渡出现的微生物轮虫和大量的肉足类微生物溶解氧浓度超过5mg/L解决方案：减少曝气轮虫电镜BOD负荷很低时出现的微生物游仆虫属鳞科虫属等标志：硝化过程正在进行解决：提高BOD负荷或采用两套系统游仆虫属个体详细图游仆虫属捕食鳞可虫属1鳞可虫属2有毒物质流入时微生物的变化现象：原生动物和轮虫等后生动物减少楯纤属急剧减少解决措施：增加曝气池微生物浓度，去除有毒物质三、活性污泥法的基本工艺流程处理后出水初沉池曝气池二沉池进水污泥回流污泥剩余污泥图6－2活性污泥法的基本流程a.预处理设施：包括初沉池、调节池和水解酸化池，主要作用是去除SS、调节水质、水解酸化b.曝气池：工艺主体，其通过充氧、搅拌、混合、传质实现有机物的降解和硝化反应等c.二次沉淀池：泥水分离，澄清净化、初步浓缩活性污泥。为控制反应器微生物总量与活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是为了接种，排放剩余污泥是为了维持活性污泥系统的稳定或MLSS恒定。利用生物絮状体为生化反应的主体物利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程采用沉淀方式，降低出水中的微生物的固体含量通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一部分生物固体。四、活性污泥的设计和运行参数1、水力停留时间HydrolicRetentionTime简写作HRT，是指待处理污水在反应器内的平均停留时间。如果反应器的有效容积为V（立方米），则：HRT=V/Q(h)

普通活性污泥法一般为6-10h2、污泥浓度（MLSS）和（MLVSS）:MLSS为1L曝气池混合液中所含悬浮固体的重量，单位mg/L。一般活性污泥法的MLSS控制在2000-4000mg/L。MLVSS为挥发性污泥浓度：1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体的重量（干重），单位mg/L。3、污泥沉降比(SV)：曝气池混合液静置30min后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。城市污水:

15%---30%。反映沉淀和凝聚性能的好坏。4、污泥容积指数:曝气池混合液30min静沉后，1克干污泥所占沉淀污泥容积的体积。反映污泥的松散程度。(SIV50-150ml/g)SVI反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50－150之间，对城市污水和生活污水，介于70-100之间。若过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物较多，缺乏活性，若大于200，则表明发生了污泥膨胀。5、BOD-污泥负荷率（Ns）（又称F/M）单位时间内，单位重量的活性污泥能接受并能将其降解到预定程度的有机物的数量，或每日有机污染物进入量与曝气池内活性污泥总量的比值。用kgBOD5/(kgMLSS•d)表示。又称有机负荷率，F/M值。Ns=QSa/XVV=QSa/XNs普通活性污泥法控制在0.2-0.4kgBOD/（kgMLSS•d）。Ns选取过高(达到1.0左右），微生物体内营养贮存增多，多糖类等粘性物质大量出现，使菌胶团的持水性增加，沉淀性变差；如果再进一步增加，生长期变化，大量游离细菌出现，有机物降解和微生物繁殖速度都很大，微生物处于分散状态。过低，有机物降解和微生物繁殖速度慢，容积大，增加了基建投资

Ns{高负荷：1.5-2.50

kgBOD5/kgMlssd

｛中负荷（一般）：0.4-0.2

{低负荷：≤0.1(0.03-0.05)

应避开Ns

0.5-1.5

易发生污泥膨胀

城市污水：Ns：0.4-0.36、污泥龄又称污泥平均停留时间（SludgeRetentionTime）（SRT）、生物固体平均停留时间、细胞平均停留时间，指在反应系统内，微生物从生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内微生物全部更新一次所需的时间。从工程上来说就是反应系统内活性污泥总量与每日排放的污泥量之比。普通活性污泥法一般2-4d。

θc=VX/△X△X每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量。△X=QwXr+(Q-Qw)XeQw作为剩余污泥排放的污泥量，Xr-剩余污泥浓度；Xe-排放处理水中的污泥浓度。在一般条件下，Xe可忽略不计。θc=VX/(QwXr)1/θc=YNrs-Kd≈YNs-Kdθc与Ns呈负相关关系Y微生物合成产率系数（降解1kg底物所合成的生物量）Kd—衰减系数（微生物内源呼吸时自身降解速率）；污泥产率系数Y：活性污泥每降解1kgBOD5所新生成的活性污泥的kg数。生活污水的污泥产率系数一般为0.4-0.7.6、溶解氧（DO）曝气池出口处的混合液的DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的净化功能。水温活性污泥微生物的最适温度范围：15～35℃。营养物质微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P＝100：5：1来考虑。7、其他条件活性污泥微生物的最适pH范围：6.5～8.5。有毒和有抑制物质:如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等五、活性污泥的增长规律生长率下降阶段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；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。减速增殖内源呼吸阶段微生物增殖曲线生长率上升阶段生长率下降阶段活性污泥增殖规律的应用：活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；处于不同增长期的活性污泥，其性能不同，处理出水的水质也不同；可以通过调整F/M值，来调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；推流式：一段线段；完全混合式：一个点六、几种活性污泥法的运行方式推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短时曝气法（高负荷）阶段曝气法（多点进水法）吸附－生物降解法（AB法）序批式间歇反应器（SBR法）氧化沟法（OxidationDitch）深水曝气活性污泥法1、推流式活性污泥法

VX二沉池QS0QrXrSeQwXrSe曝气池供氧速率需氧速率曝气过程主要优点：a.处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。主要问题：a.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；b.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；c.对冲击负荷的适应性较弱。推流式曝气池2、阶段曝气法（多点进水法）

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之间的矛盾，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、完全混合活性污泥法

污泥、污水进入曝气池后与原混合液充分混合。主要特点：a.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；b.池内各点水质相同，F/M相等，微生物增值曲线上处于一个点，可以方便地通过对F/M的调节，使整个反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。d.动力消耗低于推流式

问题：微生物对有机物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理水水质比推流式较差。4、延时曝气活性污泥法

——完全氧化活性污泥法

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。4、延时曝气活性污泥法

——完全氧化活性污泥法

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废水，水量一般在1000m3/d以下。——又称短时曝气法或不完全处理活性污泥法主要特点：有机负荷率高：Ns=1.5-3.0kgBOD/kgMLSS•d曝气时间短，HRT=1.5-3h,对废水的处理效果较低，BOD去除率不过70-75%；在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。5、高负荷活性污泥法6、AB法（吸附－生物降解）AB（Adsorption-Biodegradation）20世纪70年代中期开创该工艺于80年代初应用于工程实践,目前,国内已有多家城市污水处理厂采用了AB法工艺。

AB法工艺的流程

A段：负荷较高，缺氧，泥龄短,HRT30min，有利于增殖速度较快的微生物生长繁殖，BOD去除40％～70％;污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解物质以及氮、磷等植物性营养物质等，都可能通过污泥的吸附作用得以去除。B段：Ns=0.15kgBOD/kgMLSS•d，HRT2-4h，污泥龄15-20d

两段完全分开，各自有独特的微生物群体，有利于功能的稳定。在污水开始与活性污泥接触后1030min内，因吸附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BOD5值(或COD值)大幅度下降。BOD吸附降解曝气过程优缺点：AB法处理效果稳定，具有抗冲击负荷能力；特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水；与传统活性污泥法相比，AB工艺在COD、BOD、SS、总磷和总氮上的去除率均高于前者，且工程投资和运行费用方面也省；缺点产泥量较大,不具备深度脱氮除磷功能7、序批式活性污泥法（SBR）

SBR工艺即序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorProcess，SBR），又称为间歇式活性污泥法，在运行中采用间歇操作的形式，反应池是一批批地处理废水。

SBR工艺的工作原理

SBR是在单一的反应器内,在时间上进行各种目的的不同操作,故称之为时间序列上的废水处理工艺，它集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设污泥回流系统。

SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段:进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期。

进水反应沉淀排水闲置SBR运行工序图流程简单,占地面积小，投资省；管理方便,便于自动控制，运行费用低；

固液分离效果好，出水水质好。属于理想的静止沉淀，固液分离效果好。剩余污泥含水率低,这为后续污泥的处置提供了良好的条件。运行操作灵活，效果稳定：

可以按脱氮除磷的工艺运行。

有效防止污泥膨胀：

由于SBR具有理想推流式特点，有机物浓度存在较大的浓度梯度，有利于菌胶团细菌的繁殖，抑制丝状菌的生长，另外，反应器内缺氧好氧的变化以及较短的污泥龄也是抑制丝状菌的生长的因素，从而有效地防止污泥膨胀。

耐冲击负荷：池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。

8、氧化沟(OxidationDitch，简称OD)

氧化沟的构造曝气池呈圆形、椭圆形或同心圆形的沟渠；混合液在其中循环流动；曝气设备供氧及推动水流作循环流动，防止活性污泥沉淀及对反应混合液的混合。

氧化沟的特点氧化沟呈完全混合-推流式；0.40.5m/s，在整个停留时间内要作72-360次循环因此氧化沟又是完全混合的；在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，取得脱氮效果，同时使得活性污泥具有良好的沉降性能。

BOD负荷低，0.05-0.15kgBOD/kgMLSS•d处理出水水质良好；悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，可考虑不设初沉池，比较经济。对水温、水质和水量的变动有较强的适应性；污泥龄长，可达1530d；剩余污泥产量少；得到一定程度的稳定,一般可不设污泥消化处理装置。硝化细菌生长，从而使氧化沟具有脱氮的功能

Orbal式氧化沟又称同心圆型氧化沟圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗；多沟串联可减少水流短路现象；最外层第一沟的容积为总容积的6070%，其中的DO接近于零，为反硝化和磷的释放创造了条件；第二、三沟的容积分别为总容积的2030%和10%，而DO则分别为1和2mg/l；这种沟渠间的DO浓度差，有利于提高充氧效率；使沟渠具有脱氮除磷的功能。

采用竖轴低速表面曝气器；水深可达44.5m，沟内流速达0.30.4m/s；混合液在沟内每520min循环一次；BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；卡罗塞（Carrousel）氧化沟又称平行多渠形氧化沟

八、活性污泥法水处理系统的过程控制与运行管理1、活性污泥的培育与驯化异步驯化、同步驯化和接种培训法。同步法则培养和驯化同时或交替进行，异步法即先培养后驯化，接种法利用其他污水处理厂的剩余污泥，再进行适当培训。

于生活污水或以生活污水为主的城市污水，污水中菌种和营养物都具备，可直接进行培养。过程：接种污泥—闷曝1-2天出现模糊的絮凝体—间歇换水（每天1-2次）或连续换水持续7-10天SV值便可达到15%-20%。

(1)异步培训法工业废水和工业废水为主的城市污水先培养:粪便水稀释BOD5＜500mg/L，闷曝1-2天出现模糊的絮凝体—间歇换水（或先间歇后连续，适用于有生活污水来源的处理站）至活性污泥培养成熟。后驯化：逐步增加工业废水比例，每次增加设计流量的10%-20%为宜。

（2）同步培训法把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长过程中逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。

（3）接种培训法从附近的污水处理厂引进剩余污泥作种泥进行曝气培养，能够缩短培养时间；如果能从性质相同的废水处理站引入活性污泥，更能提高驯化效果，缩短时间。

2、活性污泥法运行中的问题（1）污泥膨胀：SVI值增高，污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。丝状膨胀和非丝状膨胀。丝状膨胀多见。原因：营养方面氮磷缺乏，碳氮比例高；溶解氧不足；水温高；PH值较低。这些因素都会引起丝状菌大量繁殖而致污泥膨胀。

措施：添加营养成分；投加石灰，调节PH值；加大曝气量；投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等；调整其他工艺条件如降低进水量减轻负荷，降低MLSS使需氧量减少等；也可投加石棉粉、硅藻土、粘土等惰性物质，降低污泥指数。

（2）污泥解体处理水质变浑

，污泥絮凝体微细化处理效果变坏原因：运行不污水中混入有毒物质（３）污泥上浮

上浮原因：污泥腐化上浮长期滞留造成，厌氧发酵产生H2S、CH4；曝气过度上浮，污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上；污泥挟油上浮；污泥脱氮上浮（污泥龄过长）

（4）泡沫问题大量合成洗涤剂

消泡措施：消泡剂（机油、煤油等）机械消泡（风机）分段进水

（4）泡沫问题（大量合成洗涤剂）

消泡措施：消泡剂（机油、煤油等）机械消泡（风机）分段进水

十、活性污泥反应动力学基础

研究目的①研究反应速度和环境因素间的关系②对反应的机理进行研究，使反应进行控制反应动力学方程式{米门方程式

{莫诺方程式1942

｛劳—麦方程式1970

莫诺方程式-基本方程式形式

莫诺

１９４２纯种微生物在单一底物的培养基中，

研究微生物的增殖速度与底物浓度间的关系

结果与米门方程式相同

μ=μmaxS/(Ks+S)

μ---比增殖速率（单位生物量的增殖速率）

Ｓ―有机底物的浓度

Ｋs－饱和常数

当μ=1/2μmax时，有机底物的浓度

有机物比降解速度与底物浓度关系

V=VmaxS/(Ks+S)

(1)

-ds/dt=VmaxXS/(Ks+S)

(2)

推论

（１）对于高底物浓度条件下

S>>Ks

V=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x

结论：①在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。

②低底物浓度，S<<Ks

V=VmaxS/Ks=k2S

(3)

-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX

(4)

结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且呈一级反应

推论

（１）对于高底物浓度条件下

S>>Ks

V=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x

结论：①在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。

②低底物浓度，S<<Ks

V=VmaxS/Ks=k2S

(3)

-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX

(4)

结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且呈一级反应

莫诺方程式在曝气池中的应用

Ｑ(Ｓa-Se）/V=-ds/dt

Q(Sa-Se)/V=Nrv

∴ds/dt=Nrv

(1)

用来计算

Nrv=-ds/dt=Q(Sa-Se)/V=(Sa-Se)/t

k2XSe=Q(Sa-Se)/V(2)计算Ｎrs

k2Se=Q(Sa-Se)/XV=Nrs

劳—麦方程式

基本方程式

（１）劳---麦第一方程式１/θc=Yq-Kd

（２）劳－麦第二方程式v=q

有机底物的降解速率等于其被微生物的利用速率v=KS/(Ks+S)

→(ds/dt)u/Xa=KS/(Ks+S)

劳-麦方程式的推论及应用

①

Se—θc关系

完全混合式：Se=Ks(1/θc+Kd)/〔YVmax-1/θc+Kd〕②

Xa—θc

完全混合式：

Xa=Yθc(Sa-Se)/t(1+Kdθc)

曝气池容积的计算方法

{①Ns

V=Q(Sa-Se)/NsX

{②Nrs

V=Q(Sa-Se)/NrsXv

{③劳麦

V=Q(Sa-Se)/k2SeXa

十一、活性污泥膨胀和控制对策污泥膨胀：SVI值增高，污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。分为丝状膨胀和非丝状膨胀。丝状膨胀多见。法国有30%的污水处理厂有污泥膨胀德国有50%的污水处理厂有污泥膨胀美国有60%的污水处理厂有污泥膨胀1.非丝状污泥膨胀①曝气力度过大，污泥碎裂膨胀提问：原因——？气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；细菌处于对数期多糖分泌减少②缺氧、厌氧膨胀漂泥提问：原因——？二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)③进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；提问：原因——？油及泡沫降低污泥密度④生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤然升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）污泥膨胀原因——？细菌——休克死亡、粘液分泌减少⑤新污泥膨胀现象未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；提问：原因——？类似中毒2、丝状膨胀原因：丝状细菌对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势：溶解氧不足0.5mg/L（微量好氧菌）；低分子糖类和有机酸等小分子化合物增多;有机物冲击负荷营养方面氮磷缺乏，有机物过多，碳氮比例高（要求BOD5∶N∶P＝100∶5∶1）；水温高（春、夏之交和秋季，水的温度在25～28℃之间）；PH值较低。

丝状污泥膨胀后处理生物处理（二级处理）化学营养物曝气池沉淀池污泥回流净水外排污泥及余渣消化罐原因——丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长丝状菌优势生长条件：A.曝气池DO长期维持在较低（＜0.1~0.2mg/l）B.水温过高（＞25℃）、pH过低（＜6.5）C.硫化物过高硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食2.丝状污泥膨胀（95％污泥膨胀）