第四章 (4.1)活性污泥法的基本原理

第4章活性污泥法4.1活性污泥法的基本原理4.2活性污泥法凈化反應(yīng)影響因素與主要設(shè)計參數(shù)4.3活性污泥反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)4.4活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式與曝氣池工藝參數(shù)4.5活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝4.6曝氣的基礎(chǔ)理論4.7曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置4.8活性污泥反應(yīng)器——曝氣池4.9活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計4.10活性污泥處理系統(tǒng)的運行管理思考題與習(xí)題§4.1活性污泥法的基本原理4.1.1活性污泥法的基本概念與流程4.1.2活性污泥的形態(tài)及其組成4.1.3活性污泥凈化反應(yīng)過程4.1.1活性污泥法的基本概念與流程1．活性污泥法發(fā)展歷史2．基本工藝流程

3．活性污泥法特征?曝氣池是一個生物化學(xué)反應(yīng)器?曝氣池內(nèi)混合液是一個三相混合系統(tǒng)：液相—固相—氣相；混合液=污水+活性污泥+空氣?傳質(zhì)過程：氣象中O2→液相中的溶解氧DO→進入微生物體（固相）液相中的有機物→被微生物（固相）所吸收降解→降解產(chǎn)物（CO2）和（H2O）返回氣相和液相。?物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程：有機物降解→活性污泥增長WaterPollutionControlEngineeringHistoricalDevelopment

suspendedgrowthbiologicaltreatmentprocessesEarly1880s,Dr.AngusSmith,theaerationofwastewaterintankstohastentheoxidationoftheorganicmatter;In1910,BlackandPhelps,aconsiderablereductioninputrescibility（易腐爛）byforcingairintowastewaterinbasins;In1912and1913,ClarkandGage,withaeratedwastewatertocultivategrowthsoforganismsinbottlesandinthetankspartiallyfilledwithroofingslate（石板瓦）about25mmapartandtogreatlyincreasethedegreeofpurification;In1914,ArdernandLockett,Thesludgeplayedanimportantpartintheresultsobtainedbyaeration,intheirpapertheygavethenameactivatedsludge.活性污泥法的基本流程1.什么是活性污泥？由細(xì)菌、菌膠團、原生動物、后生動物等微生物群體及吸附的污水中有機和無機物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的絮絨狀污泥。4.1.2活性污泥的形態(tài)及其組成一組活性污泥圖片2.活性污泥的性質(zhì)顏色黃褐色狀態(tài)似礬花絮絨顆粒味道土腥味相對密度曝氣池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒經(jīng)0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面積曝氣池曝氣池出水堰曝氣池混合液配水進入二沉池棲息著的微生物3.活性污泥的組成大量的細(xì)菌真菌原生動物后生動物活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個以細(xì)菌為主體的群體，除細(xì)菌外,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動物和后生動物。活性污泥中細(xì)菌含量一般在107～108個/mL；原生動物103個/mL，原生動物中以纖毛蟲居多數(shù)，固著型纖毛蟲可作為指示生物，固著型纖毛蟲如鐘蟲、等枝蟲、蓋纖蟲、獨縮蟲、聚縮蟲等出現(xiàn)且數(shù)量較多時，說明培養(yǎng)成熟且活性良好。干固體和水分含水98％~99％干固體1％~2%MLSSMLVSSNVSS2．活性微生物（Ma）的分類及作用（1）細(xì)菌：凈化污水的第一承擔(dān)者，即主要承擔(dān)者

①異養(yǎng)型原核細(xì)菌（107～108個/mL）——好養(yǎng)細(xì)菌

●動膠桿菌屬

●

假單胞菌屬（在含糖類、烴類污水中占優(yōu)勢）

●產(chǎn)堿桿菌屬（在含蛋白質(zhì)多的污水中占優(yōu)勢）

●黃桿菌屬

●大腸埃希式桿菌

②特征：G=20～30min，結(jié)合成菌膠團的絮凝體狀團粒（2）真菌：微小的腐生或寄生絲狀菌，具有分解有機物的功能。若大量繁殖則會引起污泥膨脹。（3）原生動物：肉足蟲、鞭毛蟲、纖毛蟲等。通過辨認(rèn)原生動物的種類，能夠判斷處理水質(zhì)的優(yōu)劣，它是一種指示性生物。原生動物攝食水中的游離細(xì)菌，是細(xì)菌的首次捕食者，它是污水凈化的第二承擔(dān)者。（4）后生動物：主要是輪蟲，它在活性污泥中不經(jīng)常出現(xiàn)，輪蟲的出

現(xiàn)是水質(zhì)穩(wěn)定的標(biāo)志。后生動物是細(xì)菌的第二

捕食者。有辦法知道確切的生物量嗎？有人曾企圖通過直接測定污泥中細(xì)胞的DNA量、有機氮量、三磷酸腺苷（ATP）量、脫氫酶的活力等指標(biāo)去反映活性污泥的活力，這種方法既復(fù)雜又不準(zhǔn)確，而且微生物的含量不斷變化。按McKinney的分析：MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS=Ma+Me+Mi式中：Ma——具備活性細(xì)胞成分；Me——內(nèi)源代謝殘留的微生物有機體；Mi——未代謝的不可生化的有機懸浮固體；Mii——吸附的無機懸浮固體。按有機性和無機性成分：處理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLSS表示懸浮固體物質(zhì)總量，MLVSS揮發(fā)性固體成分表示有機物含量，MLNVSS灼燒殘量，表示無機物含量。MLVSS包含了微生物量，但不僅是微生物的量，由于測定方便，目前還是近似用于表示微生物的量。

MLVSS(Mixedliquorvolatilesuspendedsolids)MLVSS:一般范圍為55％~75％NVSS:一般范圍為25％~45％1.活性污泥微生物的增殖（1）活性污泥微生物增殖曲線（圖4-4活性污泥增長曲線及其和有機污染物（BOD）降解、氧利用速度的關(guān)系）（2）（BOD）——污泥負(fù)荷率（NS）：[kgBOD5/kgMLSS?d]定義：單位重量的活性污泥在單位時間內(nèi)能夠接受（承受），并將其降解到預(yù)定程度的有機物污染量（BOD）

[kgBOD5/kgMLSS?d]式中：F——營養(yǎng)物或有機底量物M——微生物量F/M——食料比，活性污泥的能量。Q——污水流量：m3/dS0——原污水有機底物（BOD5）濃度V、X——曝氣池體積和污泥濃度

NS=F/M食料比，控制著活性污泥微生物的增殖期，是非常重要的設(shè)計與運行參數(shù)4.1.3活性污泥凈化反應(yīng)過程

（3）活性污泥的增殖階段

①適應(yīng)期（延遲期或調(diào)整期）：是微生物細(xì)胞內(nèi)各種酶系統(tǒng)對環(huán)境的適應(yīng)過程

②對數(shù)增殖期（等速增殖期）

活性污泥能量水平很高，活性污泥處于松散狀態(tài)③減速增殖期（減速增長期、穩(wěn)定期、平衡期）特征：●營養(yǎng)物不過剩，它已成為微生物生長的限制因素，●活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。④內(nèi)源呼吸期（衰亡期）特征：●營養(yǎng)物缺乏，為了獲得能量維持生命，分解代謝自身的能量物質(zhì)，開始衰亡。同時內(nèi)酶分解細(xì)胞壁，使污泥量減少。

●后來有機物幾乎被耗盡，能量水平極低，微生物能力非常低，絮凝體形成速率增大，處理水顯著澄清，水質(zhì)良好。1．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）

●

活性污泥巨大的表面積（2000～10000m2/m3活性污泥）其表面為多糖類的粘質(zhì)層，污水中懸浮和膠體狀態(tài)的有機物