废水的生物处理法(2)市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第四章、污水生物处理教学要求1、掌握活性污泥法基本原理及其反应机理2、了解活性污泥法主要概念与指标参数：如活性污泥、剩下污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、容积负荷、污泥产率等。3、了解活性污泥反应动力学基础及其应用。4、掌握活性污泥工艺技术或运行方式；5、掌握曝气理论。6、熟练掌握活性污泥系统计算与设计；10/10/1第1页废水生物处理方法介绍废水生物处理方法介绍v废水生物处理方法是利用生物新陈代谢作用，对废水中污染物质进行转化和稳定、使之无害化处理方法。对污染物进行转化和稳定主体是微生物。因为微生物含有起源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特征，所以在使用上能较轻易地采集菌种进行培养增殖，并在特定条件下进行驯化使之适应有毒工业废水水质条件。10/10/2第2页v微生物生存条件温和，新陈代谢过程中不需高温高压，它是不需投加催化剂催化反应，用生化法促使污染物转化过程与普通化学法相比优越得多。处理废水费用低廉，运行管理较方便，所以生化处理是废水处理系统中最主要过程之一，当前，这种方法已广泛用作生活污水及工业有机废水二级处理。10/10/3第3页第五章第五章 废水生物化学处理法废水生物化学处理法第一节 废水处理中微生物学基础第二节 生物化学法概述第三节 活性污泥法第四节 生物膜法第五节 生物塘法第六节 厌氧处理法10/10/4第4页第一节第一节 废水处理中微生物学基础废水处理中微生物学基础一微生物种类二微生物生长规律10/10/5第5页一微生物种类一微生物种类在水处理中包括微生物主要有两类：（一）植物型：藻类 菌类：细菌真菌 （二）动物型：原生动物 后生动物在水生物处理中，净化污水第一和主要担者是细菌，其次是原生动物，它是细菌首次捕食者；后生动物是细菌第二次捕食者。10/10/6第6页细细 菌菌细菌是废水处理中最主要一类微生物。分为下等细菌和高等细菌两类。下等细菌简称为细菌，是单细胞，氧化分解有机物能力较大，在废水处理中起作用最主要。下等细菌中有很各种，其中假单孢菌属是最含有代表性污水处理细菌之一，它能利用有机物作为氮源和碳源，该菌属有各种细菌，能够分解不一样种类有机物。高等细菌中有单细胞放线菌，也有多细胞，是由单个细胞连成丝状体，称为丝状细菌，有些丝状菌非常有利于有机物去除，但大量繁殖会引发污泥膨胀，影响处理效果，所以在废水处理中要控制丝状菌数量。10/10/7第7页微杆菌属 发酵单胞杆菌属 脱硫杆菌属 脱硫杆菌属与脱硫丝菌属 10/10/8第8页微球菌及葡萄球菌微球菌及葡萄球菌微球菌微球菌葡萄球菌葡萄球菌10/10/9第9页甲烷八叠球菌甲烷八叠球菌10/10/10第10页真真 菌菌v真菌是一个丝状无叶绿素微生物，不能进行光合作用，大多数真菌为好氧菌，对氮素营养要求较低，约为细菌需氮量二分之一，在水处理中常见有酵母菌和霉菌两种。v酵母菌是单细胞真菌，培养条件要求不高，广泛用于高浓度有机废水处理。v霉菌大量繁殖也会引发污泥膨胀，但能有效地分解无机氰化物，所以可利用霉菌处理含氰废水。10/10/11第11页酵母菌酵母菌10/10/12第12页污泥膨胀污泥膨胀10/10/13第13页藻藻 类类藻类都是含有光合作用自养型微生物，能利用光能CO2 PO4 3NH3等产生新细胞并放出氧气增加水中溶解氧。细菌分解有机物时最终产物如（CO2）可被藻类利用并释放出氧气，这又有利于细菌增殖，所以二者起着协同作用。因为光在废水中透过性能差，所以不利于藻类光合作用，所以在废水处理中藻类所起作用是有限。10/10/14第14页藻藻 类类10/10/15第15页原原 生生 动动 物物原生动物是极微小能运动微生物，大多属于好氧异养型，少数为厌氧型。在废水处理中它主要是吞食细菌，吞食部分有机物，所以能起到净化水质作用，同时控制细菌增加速度，保持了生物群体生态平衡。有些原生动物能分泌粘液，可促进生物污泥絮凝。运行条件和水质发生改变时，原生动物种类也发生改变，所以它能起指示生物作用。10/10/16第16页草履虫钟虫10/10/17第17页后后 生生 动动 物物v后生动物在水处理设备中普通不常见，轮虫是后生动物经典代表，是好氧生物净化过程高度有效指标。v后生动物多数存在于活性污泥和生物膜中。v思索题：后生动物出现反应了处理水质很好，所以能否说明出水氨氮较低，氨氮在生物处理过程中被硝化？10/10/18第18页轮虫轮虫10/10/19第19页二微生物生长规律二微生物生长规律v（一）停滞期（一）停滞期v（二）对数增长久（二）对数增长久v（三）稳定时（三）稳定时v（四）衰退期（四）衰退期v（五）结论（五）结论10/10/20第20页10/10/21第21页（一）停滞期（一）停滞期 停滞期也称为迟缓期，表示细菌适应新环境需要时间，此阶段细菌正在合成新原生质，并没有分裂增殖。有些细菌因不适应新环境而死亡，故细菌总数略有降低。10/10/22第22页（二）对数增长久v 在对数增长久，细菌经停滞期调整适应在对数增长久，细菌经停滞期调整适应后，活力增强，由于营养物浓度超过细菌后，活力增强，由于营养物浓度超过细菌需要量，生长不受限制，细菌分裂增殖速需要量，生长不受限制，细菌分裂增殖速度迅速提高，生物量以对数速度增加。度迅速提高，生物量以对数速度增加。10/10/23第23页（三）稳定时（三）稳定时v经过对数增长久，细菌总数大大增加，到经过对数增长久，细菌总数大大增加，到稳定时繁殖率与死亡率最终达到平衡，达稳定时繁殖率与死亡率最终达到平衡，达到最大值。到最大值。v营养物浓度随细菌消耗而下降，细菌繁殖营养物浓度随细菌消耗而下降，细菌繁殖世代增长，同时细菌有毒代谢产物逐渐积世代增长，同时细菌有毒代谢产物逐渐积累，会对细菌产生抑制和毒害作用，使细累，会对细菌产生抑制和毒害作用，使细菌繁殖速率减慢，并开始有细菌死亡。菌繁殖速率减慢，并开始有细菌死亡。10/10/24第24页（四）衰退期（四）衰退期 衰退期又称内源呼吸期，在此阶段，营养物耗尽，迫使细菌代谢本身原生质来维持生命，大多数细菌死亡或进入休眠状态；同时，有毒代谢产物积累也会造成细菌大量死亡，所以细菌数大大降低。10/10/25第25页（五）结（五）结 论论v在对数增长久，细菌对废水处理速率最快，在对数增长久，细菌对废水处理速率最快，若将细菌生长稳定在这一时期，则装置效若将细菌生长稳定在这一时期，则装置效率高，可缩短处理时间和减小装置体积。率高，可缩短处理时间和减小装置体积。但此时细菌需要较多营养食料，要求进水但此时细菌需要较多营养食料，要求进水有机物含量高，所以出水中有机物也会增有机物含量高，所以出水中有机物也会增多，出水水质差，而且排出污泥量也大。多，出水水质差，而且排出污泥量也大。v在稳定时细菌数量较高，但对营养物要求在稳定时细菌数量较高，但对营养物要求低，运行稳定，水中有机物消耗较彻底，低，运行稳定，水中有机物消耗较彻底，去除高，产生泥量也相对不大，但处理时去除高，产生泥量也相对不大，但处理时间长，设备容积大。间长，设备容积大。v所以，要根据不一样处理方式和水质要求所以，要根据不一样处理方式和水质要求人为地将细菌生长控制在某个时期。人为地将细菌生长控制在某个时期。10/10/26第26页第二节第二节 生物化学法概述生物化学法概述一生物化学法概念二生物化学法特点三生物化学法基本原理四生物化学法主要类型五生物化学法对处理水质要求10/10/27第27页一生物化学法概念一生物化学法概念 生物化学处理法简称生化法。它是利用自然环境中微生物，并经过体内生物化学作用来氧化分解废水中溶解性和胶体性有机物和一些无机毒物，使 之转化为稳定无毒物质一个水处理方法。10/10/28第28页二生物化学法特点二生物化学法特点v优点：去除溶解和胶体有机物效率较高；比化学法经济；出水水质很好，基本能到达排放要求；污泥沉降性能好。v缺点：运行管理较复杂，会产生污泥膨胀现象，影 响处理效果，所以需一定运行经验；对原水水质有要求，不能妨碍微生物生长；如不采取特殊办法，在严寒地带将难以适用；普通占地面积较大。10/10/29第29页三生物化学法基本原理三生物化学法基本原理（）（）（一）生化法是利用微生物对废水中一些物质氧化分 解作用，分解作用是在细胞产生催化剂酶 作用下完成。（二）依据酶作用位置可把酶分为两类：细胞内酶和 细胞外酶。（三）在处理过程中，细菌吸附有机物，其中较小分子 量可溶于水有机物透过细胞壁进入细菌体内，在内酶作用下完成生化反应，较大分子量不 溶性物质吸附在细菌细胞壁上，细菌分泌细胞外 酶，将不溶性物质分解成水溶性物质，再渗透细 胞内，在内酶作用下进行生化反应；10/10/30第30页三生物化学法基本原理三生物化学法基本原理（）（）（四）细菌在分解有机物过程中取得了能量，其中一部分作为细胞组成材料来进行 本身生长和繁殖，叫同化作用，大部 分作为废物排出体外，叫异化作用；（五）经过同化作用，确保了废水处理“原 料”，经过异化作用使废水中有机物变 成简单无机物，废水得到净化。10/10/31第31页生物化学法基本原理10/10/32第32页好氧生物处理基本反应（1）氧化与合成反应（2）内源呼吸反应 微生物对本身细胞物质进行氧化分解，并提供能量即内源呼吸。内源呼吸反应式以下：（3）有机物在微生物作用下好氧代谢总反应为：10/10/33第33页v生物化学法主要类型v生物处理法 好氧生物法 自然条件下 水体自净天然水体和氧v 化塘v 土壤净化污水浇灌v 人工条件下 悬浮生物法活性污泥法v 及其变种、氧化v 塘、氧化沟v 固着生物法生物滤池、生物v 转盘、接触氧化v 、好氧生物流化床v 厌氧生物法 自然条件下 高温堆肥v 厌氧塘v 人工条件下 悬浮生物法厌氧消化、上流v 式厌氧污泥床、v 高温堆肥、化粪池v v 固着生物法厌氧滤池、厌v 氧流化床10/10/34第34页好氧生物处理法好氧生物处理法v一些菌只能在有氧存在环境中生存和繁殖，这种菌称为好氧菌；v利用好氧菌作用来处理废水方法称为好氧生物处理法。v经典好氧生物处理法有：活性污泥法氧化塘生物滤池生物转盘生物接触氧化等。10/10/35第35页厌氧生物处理法厌氧生物处理法v一些菌只能在无氧存在环境中生存和繁 殖，这种菌称为厌氧菌；v利用厌氧菌作用来处理废水方法称为 厌氧生物处理法。v经典厌氧生物处理法有：厌氧流化床 厌氧消化池厌氧滤池化粪 池等。10/10/36第36页悬浮生长系统悬浮生长系统v悬浮生长系统是使微生物群体在处理设备内呈悬浮状态生长，并和污水接触使之净化方法；v经典悬浮生长系统有：活性污泥法氧化塘厌氧消化及化粪池等。10/10/37第37页附着生长系统附着生长系统v附着生长系统是使微生物附着在一些惰性介质上呈膜状生长，污水经过膜表面得到净化方法；v经典附着生长系统有：生物滤池生物转盘生物接触氧化厌氧滤池厌氧流化床。10/10/38第38页五生物化学法对处理水质要求五生物化学法对处理水质要求（一）废水中污染物浓度（二）营养物质（三）溶解氧（四）水值（五）水温10/10/39第39页（一）废水中污染物浓度（一）废水中污染物浓度v对好氧生化处理，普通要求处理废水BOD500-1000mg/L,BOD过高，不经济，应采取厌氧处理法，过低则不能满足微生物生长繁殖所需养料，普通不低于100mg/L；10/10/40第40页BOD负荷率负荷率(FM)v 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（BOD5）与活性污泥）与活性污泥(MLSS)重量比值重量比值(foodtobiomass,F:M)，称为，称为污泥负荷污泥负荷，普通用普通用N表示。表示。u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。u重量负荷重量负荷(organicloadingrate,NS）即单位重量活性污）即单位重量活性污泥在单位时间内所承受泥在单位时间内所承受BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5/(kgMLSS d)。u容积负荷（容积负荷（volumetricloadingrate,NV）是曝气池单位）是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受有效容积在单位时间内所承受BOD5量，单位为量，单位为kgBOD5/(m3 d)。10/10/41第41页：a、BOD污泥负荷：NsQSa/XV=F/M，即单位重量活性污泥在单位时间内降解到预定程度有机物量。b、BOD容积负荷：NvQSa/V，指单位曝气池容积在单位时间内降解到预定程度有机物量。C、BOD污泥负荷和BOD容积负荷关系式：NvNsX。BOD污泥负荷是活性污泥法设计、运行一个主要参数。因为负荷与污水处理技术经济性相关。负荷高则有机物降解速度与污泥增殖量加大，曝气池容积小，投资省，但其泥龄短，处理出水水质不高，难以满足环境要求；反之若过低则曝气池容积加大，投资加大，曝气量加大，经济性能降低。故应选择适宜负荷，同时还要避开0.51.5kgBOD/kgMLSS.d负荷区间。v思索题 能否经过增加污泥浓度，降低构筑物体积，节约投资？10/10/42第42页v假如在运行时负荷波动进入高SVI负荷区，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。普通在高负荷时应选择在1.5-2.0kgBOD/kgMLSSd范围内，中负荷时为0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd，低负荷时为0.030.05kgBOD/kgMLSSd10/10/43第43页（二）营养物质（二）营养物质v微生物生长需要各种营养物，包含碳源氮源无机盐和维生素，而且需要一定百分比。v生活污水般能满足微生物所需营养物，但工业废水却不能，所以工业废水若采取生物处理法时，可注入一些生活污水来满足其对营养物要求。10/10/44第44页好氧微生物对碳，氮，磷需求比好氧微生物对碳，氮，磷需求比vBoD5：N：P=100：5：1v初沉池100：20：2.55(为何？）v对于生活污水和城市污水而言，水中碳，氮，磷含量普通是比较充分，而对于部分工业废水，就需要补充氮和磷。v其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；v微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；10/10/45第45页注意事项注意事项10/10/46第46页（三）溶解氧（三）溶解氧溶解氧是好氧生物处理所必需；溶解氧过低，会影响好氧微生物活性，从而影响处理效果；溶解氧过高，会增加曝气不经济性，同时，溶解氧过多，营养物质相对不足，微生物就会氧化分解本身物质来提供能量（内源呼吸），也会影响微生物生长，影响处理效果；所以溶解氧应控制在2-4mg/L；DO0.5mgL时，DO对底物降解速率影响不大。DO过高，耗电量大，运行成本高厌氧处理过程中，如有溶解氧存在，会使厌氧微生物死亡，所以应在隔绝空气条件下才能进行。10/10/47第47页（四）水值（四）水值v不一样种类微生物最适宜值范围不一样，但大多数最适宜范围在6.5-8.5之间；v对于好氧生物处理，值普通控制在6.5-8.5之间。v对于厌氧生物处理，值普通控制在6.5-8之间。10/10/48第48页v当PH65时，有利于真茵繁殖，若pH45时，真菌将完全占优势，活性污泥絮体遭到破坏，产生真菌性污泥膨胀，原生动物完全消失，出水水质恶化。当pH9时，菌胶团可能解体，活性污泥絮体被破坏。10/10/49第49页（五）水（五）水 温温v温度显著地影响着微生物生长速率和代谢过程；v温度高于微生物生存最高极限，会使微生物死亡，低于其适宜最低极限，会使微生物暂时失去活性，生长繁殖处于停顿状态。不一样微生物适宜生存温度是不一样。好氧处理普通控制在20-35摄氏度，在此范围内，酶催化能力最强，微中物生理活性旺盛。水温升高有利于提升传质速率，但不利于增加氧溶解度。水温处于283l时，好氧异养菌代谢活性最高；进水溶解性COD百分比越大，水温对絮状菌生长速率影响越大。水温过高，絮状茵酶活性下降、本身氧化加紧(35.5)，微型动物消失40)，嗜高温丝状菌大量繁殖，污泥结构涣散(43.3)出水悬浮物增多；水温过低，出水悬浮物也会增多而对于厌氧处理则有低温中温和高温三种温度。10/10/50第50页10/10/51第51页细菌可分为细菌可分为 嗜冷菌，嗜温菌和嗜嗜冷菌，嗜温菌和嗜热菌三大类。热菌三大类。v1.嗜冷菌 最正确温度410度v 2.嗜温菌 最正确温度2040度v 3.嗜热菌 最正确温度5055度v 实践表明：废水好氧生物处理适宜温度范围为1540度，而2030度效果最正确。v工业排除高温废水？10/10/52第52页（六）有毒物质（六）有毒物质v所谓“有毒物质”是指对微生物生理活动含有毒害和抑制作用一些有机物质。v如：无机物重金属离子；铅，镉，铁，铜，锌，氰等v 有机物酚类（对细胞蛋白有凝固作用）v 吡啶（对脱氢酶和氧化酶产生抑制作用）v所以，在好氧生物处理系统中，应该对有毒物质浓度加以控制。v书P123表5-1列出了部分有毒物质允许浓度 10/10/53第53页第三节第三节 活性污泥法活性污泥法一、相关活性污泥法基本概念二、活性污泥法净化机理与工 艺流程三、相关活性污泥参数及生长动力学四、氧传递理论五、活性污泥法运行方式六、活性污泥法新发展七、活性污泥法应用10/10/54第54页一相关活性污泥法基本概念一相关活性污泥法基本概念（一）活性污泥法起源与发展（二）什么是活性污泥（三）评价活性污泥性能指标（四）活性污泥培养和驯化10/10/55第55页v（一）活性污泥法起源与发展（一）活性污泥法起源与发展v1882年前后，人们曾进行了向污水中年前后，人们曾进行了向污水中鼓入空气试验，探讨通入空气后对水质鼓入空气试验，探讨通入空气后对水质改进情况；改进情况；v19美国美国Lawlence研究所开始进行活性研究所开始进行活性污泥试验，污泥试验，19，活性污泥法诞生；，活性污泥法诞生；v19在英国曼彻斯特和美国休斯顿分别建在英国曼彻斯特和美国休斯顿分别建造了活性污泥法污水处理厂，并开始投造了活性污泥法污水处理厂，并开始投入运行；入运行；v1942年由年由Gould提出了阶段曝气法，提出了阶段曝气法，1944年年Setter提出了改进型曝气法；提出了改进型曝气法；v1945年年Krauss为了控制污泥膨胀提出为了控制污泥膨胀提出了了Krauss法；法；v1951年年Ulrich等又提出了吸附再生法。等又提出了吸附再生法。v今后，高负荷活性污泥法、延时曝气法、今后，高负荷活性污泥法、延时曝气法、氧化构等方法相继问世并得到发展。氧化构等方法相继问世并得到发展。10/10/56第56页（二）什么是活性污泥（二）什么是活性污泥v 活性污泥通常由以下几部分组成:活性微生物;微生物本身氧化残留物;吸附在活性污泥上不能被生物降解有机物和无机物组成。其中微生物是活性污泥主要组成部分。活性污泥中微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等各种微生物群体相结合所组成一个生态系。v 活性污泥通常为黄褐色絮状颗粒，其直径普通为0.02-2mm，含水率普通为99.2-99.8，密度因含水率不一样而异，普通为1.002-1.006g/cm3。v 细菌是活性污泥组成和净化功效中心，是微生物最主要部分。v 污水中有机物性质决定那些种属细菌占优势。10/10/57第57页（三）评价活性污泥性能指标（三）评价活性污泥性能指标混合液悬浮固体混合液挥发性悬浮固体污泥沉降比污泥指数污泥龄10/10/58第58页混合液悬浮固体（混合液悬浮固体（MLSSMLSS）vMLSS是指曝气池中升混合液中所含悬 浮固体数量，单位为mg/L；v它是计量曝气池中活性污泥数量指标，所以可表示出处理有机物能力强弱；v普通废水处理可取2103-4103mg/L。10/10/59第59页10/10/60第60页混合液挥发性悬浮固体混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)(MLVSS)v指活性污泥中有机固体物质浓度，单位为mg/L或g/L。v把混合液悬浮固体在600焙烧，能挥发部分即是挥发性悬浮固体，剩下部分称为非挥发性悬浮固体（MLVSS）。v普通在活性污泥法中用MLVSS表示活性污泥中生物含量。在普通情况下，MLVSS/MLSS比值较固定，对于生活污水，常在0.75-0.85左右。对于工业废水，其比值视水质不一样而异。10/10/61第61页污泥沉降比污泥沉降比（SVSV）污泥沉降比是指1L混合液静置沉降30分钟后，沉淀污泥占混合液体积百分比。v正常活性污泥在沉降30min后，能够靠近它最大密度，故污泥沉降比能够反应曝气池正常运行时污泥量。可用于控制剩下污泥排放。v它还能及时反应出污泥膨胀等异常情况，便于及早查明原因，采取办法。普通废水处理取值为15-40。10/10/62第62页10/10/63第63页污泥指数污泥指数（SVISVI）污泥指数是指曝气池中混合液经30分钟 沉淀后，1克干污泥在湿时所占体积，单位为ml/g。vSVI值能很好地反应出活性污泥涣散程度(活性)和凝聚、沉降性能。vSVl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；vSVI值过高，说明污泥难于沉降分离，并使回流污泥浓度降低，甚至出现污泥膨胀，造成污泥流失等后果。v普通认为，处理生活污水时SVI100时，沉降性能良好；SVI为100-200时，沉降性能普通；SVI 200时，沉降性能不好。v普通控制SVI为50-150之间很好。10/10/64第64页泥龄（Sludge age）SRT c：生物固体平均停留时间或活性污泥在曝气池平均停留时间，即曝气池全部活性污泥平均更新一次所需要时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比，单位：d。用公式表示：cVX/XVX/QwXr。式中：X为曝气池内每日增加活性污泥量，即要排放活性污泥量。Qw为排放剩下污泥体积。Xr为剩下污泥浓度。其与SVI关系为(Xr)max106/SVIvc是活性污混处理系统设计、运行主要参数，在理论上也具主要意义。因为不一样泥龄代表不一样微生物组成，泥龄越长，微生物世代长，则微生物增殖慢，但其个体大；反之，增加速度快，个体小，出水水质相对差。c 长短与工艺组合亲密相关，不一样工艺微生物组合、百分比、个体特征有所不一样。污水处理就是经过控制泥龄或排泥，优选或驯化微生物组合，实现污染物降解和转化。10/10/65第65页污泥龄污泥龄v普通地，最使絮体形成和TSS最大去除在20度时，出现在SRT大于2.5-3.0d时，而在10度时出现在SRT大于35d时。坐落在气候温暖地域废水处理厂，其SRT通常小于l-1.5。过长SRT如大于20d不可取，？v世代时间长于污泥龄微生物在曝气池内不可能繁衍成优势菌种属，如硝化菌在20时，其世代时间为3d，当c3d时，硝化菌就不可能在曝气池内大量增殖，不能成为优势种属，就不能在曝气池内产生硝化反应。10/10/66第66页（四）活性污泥培养和驯化（四）活性污泥培养和驯化（1 1）v污水中本身含有微生物并不是针对要处理有机物，而是自然存在，所以不能直接用来处理废水；v含有相当数量和处理某种废水能力特定污泥是活性污泥法关键；v此污泥最简便起源是同类型废水处理厂成熟活性污泥直接培养使用；10/10/67第67页（四）活性污泥培养和驯化（四）活性污泥培养和驯化（2 2）污泥培养所需菌种可从粪便或河流底泥中提取，培养成熟污泥含有良好凝聚沉淀性能，污水中含有大量菌胶团，可用于生活污水处理；污泥驯化是针对工业废水，其目标是繁殖特定物质分解菌并淘汰不适应菌，产生和增多该种菌所适应酶；对于含特殊毒物工业废水，普通细菌不能适应，必须筛选出对此种毒物有氧化分解能力特殊菌种，这类菌种普通在该种废水长久流过地方提取污泥然后加以驯化而成。10/10/68第68页 二活性污泥法二活性污泥法 净化机理与工艺流程净化机理与工艺流程（一）净化机理（二）工艺流程10/10/69第69页（一）净化机理（一）净化机理活性污泥法在曝气过程中，对有机物去除分两个阶段，吸附阶段和稳定阶段。（1）吸附阶段v思索题：为何说是吸附？其吸附速度取决于：微 生 物 活 性 程 度 饥 饿 程 度，衰 亡 期 最 强；水动力学条件：泥水接触或混合越快速、越均匀、从图可看出，在泥水混和曝气30min内，废水中BOD5去除率可达70，在其后有一个BOD5回升阶段，伴随曝气时间延长，BOD5再逐步降低。BOD5吸附降解曝气过程10/10/70第70页其吸附速度取决于：v微 生 物 活 性 程 度 饥 饿 程 度，衰 亡 期 最 强；水动力学条件：泥水接触或混合越快速、越均匀、液膜更新越快，接触时间越长则越好；泥水接触水力学状态以湍流或紊流为好，但过大会击碎絮体。10/10/71第71页（2）稳定阶段v 吸附阶段结束后，微生物要对大量被吸附有机物进行氧化分解，并利用有机物合成细胞本身物质，进行细胞更新、增殖，同时也继续吸附废水中残余有机物。v 经过稳定阶段后，废水中有机物发生了质改变，一部分被氧化为无机物，另一部分变为微生物细胞体即活性污泥。絮凝体形成和沉淀阶段絮凝体形成和沉淀阶段：氧化阶段合成菌体形成絮凝体，经过重力沉淀从水中分离出来，使水得到净化。10/10/72第72页v详细代谢产物数量关系以下列图：即1/3被氧化分解，802/3=53%左右经过内源呼吸降解，14%左右变成了残物。v从上述结果能够看出，污染物降解主要是经过静止期、衰亡期微生物内源呼吸进行，并非直接生物氧化(仅33)。v引申出问题：在利用对数期微生物进行污水净化装置中加大曝气强度，能否提升处理效果？10/10/73第73页（二）工艺流程（二）工艺流程10/10/74第74页三、相关参数及生长动力学三、相关参数及生长动力学v生物量产率Y10/10/75第75页由化学计量式估算生物量产率由化学计量式估算生物量产率在工程实际中，COD与vss分别用来表示有机底物和新细胞物质。10/10/76第76页10/10/77第77页需氧量需氧量10/10/78第78页生长动力学生长动力学可溶性底物利用速率10/10/79第79页10/10/80第80页10/10/81第81页10/10/82第82页Kd内源呼吸衰减系数10/10/83第83页四氧传递理论四氧传递理论v活性污泥法是采取人工办法，创造适宜条件，强化活性污泥微生物新陈代谢功效，加速污水中有机污染物降解污水生物处理技术。v主要人工办法之一是向活性污泥反应器-曝气池中混合液提供足够溶解氧和使混合液中活性污泥与污水充分接触，这两项任务是经过曝气这一伎俩实现。v现在通行曝气法有：鼓风曝气、机械曝气和二者联合鼓风-机械曝气10/10/84第84页n经过曝气，空气中氧，从气相传递到混合液液相中，这是一经过曝气，空气中氧，从气相传递到混合液液相中，这是一个传质过程，也是一个物质扩散过程。个传质过程，也是一个物质扩散过程。扩散过程推进力是物质在界面两侧浓度差。扩散过程推进力是物质在界面两侧浓度差。物质分子从浓度物质分子从浓度较高一侧向着较低一侧扩散、转移。较高一侧向着较低一侧扩散、转移。10/10/85第85页双膜理论双膜理论10/10/86第86页v(1)在气、液两相接触界面两侧存在着处于层流状态气膜和液膜，在其外侧则分别为气相主体和液相主体，两个主体均处于紊流状态。v气体分子以分子扩散方式从气相主体经过气膜与液膜而进入液相主体。v(2)因为气、液两相主体均处于紊流状态，其中物质浓度基本上是均匀，不存在浓度差，也不存在传质阻力，气体分子从气体主体传递到液相主体，阻力仅存在于气、液两层层流膜中。10/10/87第87页v(3)在气膜中存在着氧分压梯度，在液膜中存在着氧浓度梯度，它们是氧转移推进力。v(4)氧难溶于水，所以，氧转移决定性阻力又集中在液膜上，所以，氧分子经过液膜是氧转移过程控制步骤，经过液膜转移速度是氧转移过程控制速度。10/10/88第88页氧转移影响原因氧转移影响原因v1污水水质:原废水中含有各种杂质，它们对氧转移有一定影响。尤其是一些表面活性物质，如短链脂肪酸和乙醇等，它们含有亲水端和疏水端，聚集在气液界面上并形成一层分子膜，妨碍了氧分子扩散，使得转移系数下降。v 2水温 水温对氧转移影响较大v粘滞性：水温上升，水粘滞性降低，扩散系数提升，液膜厚度随之降低，氧总转移系数值增高，反之，则氧总转移系数值降低。v溶解氧饱和度值：因温度上升而降低。v总来说，水温降低有利于氧转移。v3氧分压v溶解氧饱和度值受氧分压或气压影响。气压降低，溶解氧饱和度值也随之下降；反之则提升。v氧转移还与气泡大小、液体紊流程度和气泡与液体接触时间相关。10/10/89第89页10/10/90第90页v因为氧气在废水中转移情况不一样于清水，它受水温、混合程度、废水性质、氧分压或气压影响，所以公式需要修正。v 水温影响10/10/91第91页v 混合强度影响。废水水质影响。废水水质影响。10/10/92第92页v 气压或氧分压影响。10/10/93第93页10/10/94第94页10/10/95第95页10/10/96第96页三活性污泥法运行方式三活性污泥法运行方式（一）传统活性污泥法（二）阶段曝气法（三）完全混正当（四）生物吸附法10/10/97第97页v1传统活性污泥法(推流曝气池）v(1)平面布置 推流曝气池长宽比普通为5-10。为了便于布置，长池能够两折或多折。污水从一端进，另一端出。进水方式不限；出水都用溢流堰。v 推流曝气池普通采取鼓风曝气。v(2)横断面布置 推流曝气池池宽和有效水深之比普通为1-2。有效水深最小为3m，最大为9m。依据横断面上水流情况，又可分为平移推流和旋转推流。10/10/98第98页v平移推流是曝气池底铺满扩散器，池中水流只有沿池长方向流动。这种池型横断面宽深比能够大些，见图10/10/99第99页v旋转推流是在这种曝气池中，扩散器装于横断面一侧。因为气泡形成密度差，池水产生旋流。池中水沿池长方向流动外，还有侧向旋流，形成了旋转推流。10/10/100第100页优点优点v曝气池采取长方形，水流为推流式，污水吸附和氧化阶段均在曝气中完成，因为回流污泥处于饥饿状态，所以回流后有较高活性，所以对BOD去除效率较高，可达90%-95%；v需氧量沿池长降低，有机物量也沿池长降低，池中微生物量先升高至最大值，然后再降低；v池起始端易进入对数生长久。末端微生物进入内源呼吸，池效率高。v曝气时间长，曝气48h，吸附量大。v污泥颗粒大，易沉降。v污泥量少，剩下污泥量占不到回流10%。10/10/101第101页缺点v该法不耐冲击负荷，出水水质不稳定；v因均匀曝气，若确保前段供氧充分，则后段氧量过剩，若确保后段供氧不浪费，则前段供氧则不足。v普通活性污泥法有体积负荷小，曝气池体积相当庞大，占地面积大，基建投资高等10/10/102第102页10/10/103第103页(二二)渐减曝气法渐减曝气法v 为了处理普通活性污泥法供氧与需氧之间矛盾可沿曝气池长供氧按需氧量要求分几段提供，即前段多供氧，后段少供氧，可使供氧与需氧基本一致。v 渐减曝气池因为处理了供氧与需氧矛盾，改进了运行条件在供氧相同情况下，改进了曝气池溶解氧分布，提升了氧利用率，从而可节约运行费用，提升处理效率。10/10/104第104页10/10/105第105页三、阶段曝气法(多点进水或逐步活性污泥法)在阶段曝气法中，污水沿池长分段多点进入，使有机物负荷分布较为均匀，对氧需求变得较为均匀，处理了传统法供氧浪费和微生物功效发挥不充分缺点。此种方法尤其是适合大型曝气池及高深度废水处理。工艺特点：a、污水均匀分散地进入，使负荷及需氧趋于均衡，利于生 物降解，降低能耗。b、混合液中Xa浓度逐步降低，减轻二次池负荷，利于固液 分离。C、污水均匀分散地进入，增强了系统对水质、水量冲击负 荷适应能力。10/10/106第106页10/10/107第107页10/10/108第108页（四）完全混正当v完全混合曝气池池型可认为圆型也可认为方完全混合曝气池池型可认为圆型也可认为方型或矩型。型或矩型。v曝气设备可采取表面曝气机，置于池表层中曝气设备可采取表面曝气机，置于池表层中心，污水进入池底部中心。污水一进池，在心，污水进入池底部中心。污水一进池，在表面曝气机搅拌下，立即和全池混合，水质表面曝气机搅拌下，立即和全池混合，水质均匀，不象推流那样前后段有显著区分。均匀，不象推流那样前后段有显著区分。v完全混合曝气池可以和沉淀池分建和合建，完全混合曝气池可以和沉淀池分建和合建，即分建式和合建式。即分建式和合建式。10/10/109第109页v1)分建式 表面曝气机充氧和混性能同池型关系亲密，因而表面曝气机选取应和池型配合，以到达好效果。v不如合建式用地紧凑，且需专设污泥回流设备，运行上便于调整控制。v2)合建式 合建式表面曝气池，我国定名为曝气沉淀池，国外称为加速曝气池。v这种池型结构紧凑，沉淀池与曝气池合建于一个园型池中。因为曝气池和沉淀池合建于一个构筑物，难于分别控制和调整，运行不灵活，出水水质难于确保，池型见图10/10/110第110页10/10/111第111页v3两种池型结合v在推流曝气池中，也能够用多个表曝机充氧和搅拌，对于每一个表曝机所影响范围内，则为完全混合，而对全池而言，又近似推流，v相邻表曝机旋转方向应相反，不然两机间水流会相互冲突。也可用横向挡板在机与机之间隔开，防止相互干扰。v这种池型各池能够独立，就成为完全混合；也能够各池串联，成为近似推流，运行灵活。10/10/112第112页10/10/113第113页v特点v进入曝气池污水即与池内原有混合液混合，所以抗冲击负荷能力强；v池内各点有机物浓度均匀，微生物活性能充分发挥；v但因为连续出水，可能会出现短流现象，所以影响出水水质，所以去除率不及传统法。10/10/114第114页10/10/115第115页（五）生物吸附法（吸附再生（五）生物吸附法（吸附再生或接触稳定）或接触稳定）v活性污泥法净化水质第一阶段是吸附阶段，这就是生物吸附法原理基础；v污水和活性污泥在吸附池内混合0.5-1小时，使污泥吸附大部分悬浮物胶体及部分溶解性有机物，然后在二沉池中分离，分离出回流污泥先在再生池内进行曝气，充分恢复活性再回到吸附池；10/10/116第116页10/10/117第117页v工艺特点：vA、因为再生池只对活性污泥曝气，减小了池容。vB、因为吸附段池容较小（部分为再生池容积），泥水接触时间短（3060min），出水BOD去除率普通小于90。10/10/118第118页（六）氧化沟（六）氧化沟v 氧化沟是一个含有封闭沟渠活性污泥曝气池，故称为氧化沟或氧化渠。v其水流特征是混合液在沟内不停循环流动，因为废水在氧化沟内停留时间普通很长(15-40h)，氧化沟实际上是一个有机负荷率低、停留时间长活性污泥法处理系统。其运行状态更靠近延时曝气活性污泥法。10/10/119第119页v 氧化沟去除有机物效率很高，BOD去除率普通可达95以上。处理生活污水时，出水BOD为10-20mgL，SS为10-20mgL，氨氮为0-2mgL。氧化沟不但能去除含碳有机物，而且能脱氮和除磷。10/10/120第120页10/10/121第121页10/10/122第122页10/10/123第123页A圆形b椭圆形c马蹄形d同心圆形e平行多渠形f以侧渠为二沉池合建型10/10/124第124页四活性污泥法新发展四活性污泥法新发展延时曝气法纯氧曝气法深水曝气法粉末炭活性污泥法投菌活性污泥法10/10/125第125页延时曝气法延时曝气法v 延时曝气活性污泥法特征:v曝气时间很长，普通为24h左右，微生物生优点于内源代谢阶段，不但能几乎完全氧化去除废水中有机物，出水水质很好，而且还能氧化合成细胞物质，剩下污泥量极少，甚至可长久不排泥，排出污泥稳定性很好，无须再进行厌氧处理(即厌氧消化)。10/10/126第126页v因为延时曝气曝气时间很长，所以曝气池体积很大，曝气池建造费用和用于曝气电耗很高。v在国外，延时曝气法普通适合用于规模较小且出水水质要求较高污水处理系统，如氧化沟、A2/O、A/O其优点是管理十分方便，正常情况下平时不需要人去管理，只要定时巡视即可；而且出水水质很好，污泥也无须专门处理。10