污水处理厂生物处理

活性污泥法活性污泥法性能指标1)混合液悬浮固体（MLSS）

该指标用来表示活性污泥量，指标中包含具有代谢功能的活性微生物群体（Ma）；微生物内源呼吸、自身氧化的残留物（Me）；原污水含有的微生物难以降解有机物（Mi）；原污水含有的无机物（Mii）等四部分。可表示为：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii。活性污泥的形态与组成

活性污泥的形态：黄褐色絮绒状颗粒，粒径0.02-0.2mm；污水中悬浮生长，含水率>99%，比重1.002-1.006活性污泥的组成：具有代谢功能活性的微生物群体（Ma）微生物内源代谢、自身氧化的残留物（Me）原污水带入的难降解惰性有机物（Mi）原污水带入的无机物（Mii）

活性污泥生物代谢过程模式图

分解代谢O2合成代谢代谢产物H2O,CO2,NH3能量微生物内源呼吸O2内源呼吸内源呼吸产物H2O,CO2,NH3微生物内源呼吸残留物合成细胞物质C5H7NO2污水中有机物（CxHyOz）能量活性污泥增长曲线

对数增殖期减速增殖期内源呼吸期S(BOD)O2X(污泥)X0量时间0活性污泥法的主要参数

BOD负荷F/M（Ns，Nv）生物降解需氧量（R0）活性污泥增殖量（⊿X）污泥龄（θc）——生物固体停留时间污泥容积指数（SVI）污泥浓度（X，Xv，Xr）污泥回流比（R）剩余污泥量（Qw）活性污泥法的主要设计参数

BOD污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS.d）Q－设计流量V－曝气池容积t－水力停留时间Sa

－进水BOD浓度Se

－出水BOD浓度X－曝气池混合液污泥浓度K2

－有机物降解动力学常数f－MLVSS/MLSS＝0.75η

－BOD去除率活性污泥法的主要设计参数

有机污染物降解与需氧量O2－活性污泥需氧量，kg/d；Q－污水设计流量，m3/d；Sr－去除的有机物（BOD）浓度，kg/m3；V－曝气池有效容积，m3；Xv－挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；a’－BOD氧化分解需氧率，kg；b’－活性污泥自身氧化需氧率，kg。活性污泥法的主要设计参数

有机污染物降解与活性污泥增殖⊿X－活性污泥增殖量，kg/d；Q－污水设计流量，m3/d；Sr－去除的有机物（BOD）浓度，kg/m3；V－曝气池有效容积，m3；Xv－挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；a－污泥产率(o.4–0.8)；－Yb－活性污泥自身氧化率(0.04–0.075)。－Kd活性污泥法的主要设计参数

污泥龄θc（d）——生物固体停留时间(SRT)⊿X－活性污泥增殖量，kg/d；V－曝气池有效容积，m3；Xv－混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度，kg/m3；X－混合液悬浮固体（MLSS）浓度，kg/m3；Xr－回流污泥（MLSS）浓度，kg/m3；Qw－剩余污泥排放量，m3/d；R－污泥回流比(25–100％)。活性污泥法的主要设计参数

BOD负荷与污泥龄的关系低负荷一般负荷高负荷污泥负荷<0.10.2~0.5>1.5污泥龄20～305～150.2～2.5活性污泥法的主要设计参数

污泥容积指数SVI（mL/g）SVI－污泥容积指数，一般应为120左右；SV（％）－曝气池混合液污泥30分钟沉降比；X－曝气池混合液活性污泥浓度（MLSS）活性污泥法的主要设计参数

污泥容积指数SVI（mL/g）SVI是判断活性污泥沉降性能和生物活性的指标，正常活性污泥的SVI应在80－150之间，一般应为120左右；SVI<80，说明活性污泥中无机成分增多，活性降低；SVI>150，说明活性污泥沉降性能变差，有膨胀趋势；污泥负荷为1左右时，SVI急剧增大，污泥极易膨胀，设计时应尽量避开这一负荷范围。活性污泥法的主要设计参数

污泥浓度（g/L，kg/m3）活性污泥法的主要设计参数

污泥回流比SVI，X，Xr，R之间的关系SVIXr(mg/L)下列X值(mg/L)时的回流比(R)15002000300040005000600080150000.110.150.250.360.500.66120100000.180.250.430.671.001.5015080000.240.330.601.001.703.00活性污泥法的主要设计参数

剩余污泥量(m3/d)活性污泥法的动力学基础1)莫诺德方程：2）劳伦斯－麦卡帝方程活性污泥法活性污泥净化机理、过程及影响因素1)活性污泥净化污水机理与过程①初期的吸附去除②有机物通过微生物代谢的去除③活性污泥絮体的分离沉淀初期吸附的有机物去除段时间有机物量0通过微生物代谢的有机物去除段活性污泥净化过程示意图活性污泥法活性污泥法净化污水的影响因素①营养物质的平衡营养物质的平衡对微生物生长至关重要，当某些元素不足或缺少时会影响活性污泥的正常功能发挥。当碳源不足时会使得活性污泥生长不良，污泥松散、絮凝性不好。②溶解氧的含量在污水好氧生物处理中，为维持好氧微生物的代谢要求，需向曝气池补充氧气，以保证曝气池混合液溶解氧浓度不小于2mg/L。2.1活性污泥法③pH值

曝气池中不利的pH值可引起细胞膜电荷的变化，从而影响微生物对营养物质的吸收以及代谢过程中酶的活性；改变营养物质的供给性和有害物质的毒性。此外，不利的pH值条件不仅影响微生物的生长，甚至影响微生物的形态。④水温水温改变，影响在生物体内所进行的许多生化反应，因而影响生物的代谢活动。此外，水中温度改变可引起其它环境因子变化，从而影响微生物的生命活动。⑤有毒物质等8、曝气池的需氧量和供氧量1)曝气池的需氧量；微生物对降解有机物分解代谢和微生物内源呼吸所需要的氧。氨氮的硝化和反硝化O2total＝O2＋O2N-DN2)曝气池的供氧量R－R0－Gs（α，β，EA）2.1活性污泥法4)完全混合式活性污泥法5)生物吸附-降解活性污泥法（AB法）沉砂池来水剩余污泥回流污泥空气曝气池出水中沉池剩余污泥回流污泥空气曝气池图2-7AB法工艺流程终沉池A段B段氧化沟活性污泥法氧化沟

Simon-Hartley船型氧化沟

一体化氧化沟

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荷兰DHV公司表曝机污水生物脱氮除磷1.污水生物脱氮1)生物脱氮基本原理①氨化反应未经处理的城市污水中氮存在主要形式是有机氮化合物（蛋白质和氨基酸）和氨氮等。在氨化菌作用下，有机氮被分解转化为氨态氮，这一过程称为氨化过程，氨化过程很容易进行。

②硝化反应硝化过程可以分成两个阶段。第一阶段是由亚硝化菌将氨氮转化为亚硝酸盐，第二阶段由硝化菌将亚硝酸盐转化为硝酸盐。

污水生物脱氮除磷污水生物脱氮除磷③反硝化反应

反硝化反应是在缺氧状态下，反硝化菌将亚硝酸盐氮、硝酸盐氮还原成气态氮(N2)的过程。污水生物脱氮除磷2)生物脱氮过程的主要影响因素①温度

生物硝化反应适宜的温度范围为20～30℃，15℃以下硝化反应速率下降，5℃时基本停止。反硝化适宜的温度范围为20～40℃，15℃以下反硝化反应速率下降。②溶解氧

生物硝化反应器内宜保持溶解氧浓度在2.0mg/L以上，溶解氧浓度的增加可以提高硝化反应速率。溶解氧对反硝化有抑制作用，一般控制溶解氧浓度小于0.5mg/L。2.3污水生物脱氮除磷③pH值硝化菌对pH值变化十分敏感，pH值在7.0～7.8时，亚硝酸菌的活性最好；而硝酸菌在pH值为7.7～8.1时活性最好。反硝化最适宜的pH值在7.0～7.5。④碳氮比对于硝化过程，碳氮比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例，过高的碳氮比将降低污泥中硝化细菌的比例。污水生物脱氮除磷⑤泥龄硝化过程的泥龄一般为硝化菌最小世代时间的2倍以上。当冬季温度低于10℃，应适当提高泥龄。⑥有毒物质硝化与反硝化过程都受有毒物质的影响，硝化菌更易受到影响。对硝化菌有抑制作用的有毒物质有Zn、Cu、Hg、Cr、Ni、Pb、CN-、HCN等。污水生物脱氮除磷3)生物脱氮的典型工艺好氧池缺氧池二沉池出水剩余污泥进水混合液回流污泥回流空气图2-20A/O生物脱氮工艺流程污水生物脱氮除磷2.污水生物除磷

1)生物除磷基本原理

厌氧好氧溶解性有机物能量H3PO4CO2+H2O能量H3PO4O2剩余污泥（除磷）污水排水含碳物质聚磷酸盐微粒异染粒沉淀（混合液）（污泥回流）图2-21生物除磷基本过程示意图污水生物脱氮除磷2)生物除磷的主要影响因素①

温度生物除磷的温度宜大于10℃，聚磷菌在低温时生长速率减慢。②pH值生物除磷系统合适的pH范围与常规生物处理相同，为中性和弱碱性。③碳源的数量和性质碳源的数量是影响生物除磷效果的一个重要因素。有机物浓度越高，污泥放磷越早，越快。碳源的性质对磷的吸收也非常重要。污水中的有机物对厌氧放磷的影响情况比较复杂，存在大量不能够被直接利用的大分子有机物。

污水生物脱氮除磷④

溶解氧生物除磷的厌氧环境要求既没有溶解氧也没有硝态氮。实际中应控制溶解氧浓度小于0.2mg/L。通常存在硝酸盐时，微生物进行吸磷，磷浓度缓慢地减少，只有当硝酸盐经反硝化全部耗完后才开始放磷。好氧池是好氧微生物生化活动的场所，溶解氧浓度通常要求保持在2.0mg/L以上。⑤泥龄在生物污泥含磷量一定时，污泥排放的越多系统去除的磷的量就越多。剩余污泥的排放量直接与系统的泥龄相关，剩余污泥排泥量大，则泥龄就小。生物除磷系统的泥龄宜控制3.5～7d的范围内。污水生物脱氮除磷3)生物除磷的典型工艺图2-22A/O法生物脱磷工艺流程

污水生物脱氮除磷.同时生物脱氮除磷典型工艺缺氧池好氧池沉淀池出水进水回流污泥R剩余污泥厌氧池混合液回流Ri图2-23典型的同时生物脱氮除磷A2/O工艺出水进水剩余污泥污泥回流（a）流程1混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池出水进水剩余污泥污泥回流（b）流程2混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池前置缺氧池图2-24同时生物脱氮除磷A2/O的变形工艺污泥处理与处置1.污泥的分类及基本特性1)污泥的种类和性质①污泥可分为以下几类：初沉污泥、腐殖污泥与剩余活性污泥、消化污泥、化学污泥。污泥处理与处置②污泥的基本特性污泥固体：污泥中的总固体包括溶解物质和不溶解物质两部分。含水率：污泥中水的百分含量叫含水率。固体百分含量和含水率的关系：固体（%）+水量（%）=100（%）污泥处理与处置污泥比重：指污泥的重量与同体积水重量的比值。污泥比重S可按下式计算：式中：Wi——污泥中第i项组分的百分含量；

Si——污泥中第i项组分的比重。

污泥处理与处置污泥体积与含水率的关系

含水率为P0的污泥，其体积为V0，若含水率变为P，则其体积公式可按下式计算：污泥处理与处置2)污泥的产量废水处理中产生的污泥量因废水水质和处理工艺而异。3)污泥的处理污泥处理的主要内容包括稳定处理（生物稳定、化学稳定），去水处理（浓缩、脱水）和最终处置与利用（卫生填埋、干化、排海、焚烧、湿式氧化及综合利用等）。污泥处理与污水处理相比设备复杂、管理麻烦、费用昂贵。污泥处理与处置2.污泥的浓缩原理及应用

1)污泥水的分类和去除方法

按存在状态的不同，污泥水可分为四种：游离水、絮体水、毛细水、粒子水。通过各种去水方法降低污泥含水率，能大大减少污泥体积，并能改变其物理状态以便进一步处置利用。

污泥处理与处置2)污泥浓缩浓缩有间歇式和连续式两种操作方式。浓缩方法分重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。①重力浓缩法图2-33分层沉降过程示意图污泥处理与处置5.污泥的最终处置方法1)污泥的综合利用①污泥堆肥②其它用途从工业废水泥渣中可以回收工业原料；由电镀废水的沉渣可提炼铁氧体；从污泥中可以提取维生素B12；低温干馏有机污泥能获得可燃气体、氨及焦油。利用污泥还可以制造生化纤维板，制造水泥和其他建材。2.5污泥处理与处置2)污泥的最终处置①卫生填埋污泥卫生填埋（填垫、堆置、与城市生活垃圾一起填埋）前，必须先将其含水率降低至85%以下。②干化污泥干化是将脱水污泥通过处理，使污泥中的毛细水和吸附水大部分或全部去除的方法。污泥干化后含水率可从60～80%降低至10～30%左右。污泥干化常用的设施为回转式圆筒干燥炉。2.5污泥处理与处置③

焚烧污泥焚烧是一种常用的处置方法，即借助辅助燃料引火，使焚烧炉内温度升至燃点以上，令其自烧，所产生的废气（CO2、SO2等）和炉灰，再分别进行处理。④湿式氧化湿式氧化是将湿污泥在高温高压下分解其中有机物的一种处理方法。活性污泥法设计计算_例题1一曝气池设计水量为50,000m3/d,进水BOD5=200mg/L,混合液活性污泥浓度为2500mg/L,污泥负荷为0.2kgBOD5/kgMLSS.d,求曝气池容积。活性污泥法设计计算_例题2一曝气池设计水量为30,000m3/d,进水BOD5=200mg/L,污泥负荷为0.25kgBOD5/kgMLSS.d,混合液污泥浓度为2g/L,若BOD5去除率为90%,求曝气池容积。活性污泥法设计计算_例题3某生活污水拟采用活性污泥法处理系统，污水设计流量为6000m3/d，原污水BOD5=200mg/L，处理后出水BOD5=20mg/L.设计参数：BOD5-SS负荷率Ns=0.3kgBOD5/(kgMLSS.d),混合液污泥浓度MLSS=2500mg/L,,MLVSS=2000mg/L.污泥龄θ=20d,污泥产率系数Y=0.5衰减系数Kd=0.1，用污泥龄θ设计，曝气池需要的容积为（）m3活性污泥法设计计算_例题4某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，Q＝50000m3/d，Sa=220mg/L，Se=20mg/L，V=14000m3，Xv=2100mg/L，a’=0.5，b’=0.15，求需氧量。A8400，B9410，C10400，D11400；活性污泥法设计计算_例题5某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，设计流量为10000m3／d，曝气池容积为4000m3，曝气池内混合液污泥浓度X=3g/L.已知进水BOD=220mg／L，出水BOD≤20mg/L，求每日活性污泥增殖量（）。（a=0.5,b=0.05,f=0.7)

A.580kg/dB.480kg/dC.680kg/dD.380kg/d活性污泥法设计计算_例题6某城市污水处理厂采用活性污泥法处理污水，设计流量为10000m3／d，曝气池容积为6000m3，曝气池内混合液污泥浓度X=2g/L.已知进水BOD=200mg／L，出水BOD≤20mg/L，求活性污泥的污泥龄（）。（a=0.5,b=0.05,f=0.75)

A.10dB.15d