第三章 廢水好氧生物處理工藝——活性污泥法

第三章（1）23.1 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理3.2 活性污泥法活性污泥法的運(yùn)行方式的運(yùn)行方式3.3 活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)3.4 曝氣的原理、方法與設(shè)備曝氣的原理、方法與設(shè)備3.5 活性污泥法的工藝設(shè)計(jì)活性污泥法的工藝設(shè)計(jì)3.6 活性污泥法的運(yùn)行管理活性污泥法的運(yùn)行管理第三章（1）33.1.1 活性污泥法的工藝流程活性污泥法的工藝流程3.1.2 活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)3.1.3 活性污泥法的基本工藝參數(shù)活性污泥法的基本工藝參數(shù)3.1.4 活性污泥的增殖規(guī)律及應(yīng)用活性污泥的增殖規(guī)律及應(yīng)用第三章（1）43.1.1 活性污泥法的工藝流程活性污泥法的工藝流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥第三章（1）5活性污泥系統(tǒng)的主要組成活性污泥系統(tǒng)的主要組成：生化反應(yīng)生化反應(yīng)的主體，的主體，有機(jī)物被降解有機(jī)物被降解，微生物增殖微生物增殖；1）泥水分離泥水分離，保證出水水質(zhì)；，保證出水水質(zhì)；2）濃縮污泥濃縮污泥，保證污泥回流，維持曝氣池，保證污泥回流，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。內(nèi)的污泥濃度。1）維持維持曝氣池內(nèi)的曝氣池內(nèi)的污泥濃度污泥濃度；2）改變）改變回流比回流比，可調(diào)整曝氣池的運(yùn)行工況。，可調(diào)整曝氣池的運(yùn)行工況。1）去除有機(jī)物的途徑之一；）去除有機(jī)物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為微生物提供為微生物提供溶解氧溶解氧，并保證活性污泥，并保證活性污泥處于處于懸浮懸浮狀態(tài)。狀態(tài)。3.1.1第三章（1）6生活污水或城市廢水的處理流程生活污水或城市廢水的處理流程高碑店污水處理廠的工藝流程圖高碑店污水處理廠的工藝流程圖活性污泥系統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)3.1.1第三章（1）7正在運(yùn)行的曝氣池正在運(yùn)行的曝氣池3.1.1第三章（1）8曝氣池中的曝氣頭的布置曝氣池中的曝氣頭的布置3.1.1第三章（1）9活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件基本條件是：是：l廢水中含有足夠的廢水中含有足夠的可溶性可溶性；l混合液含有足夠的混合液含有足夠的；l活性污泥在池內(nèi)呈活性污泥在池內(nèi)呈狀態(tài)；狀態(tài)；l活性污泥連續(xù)活性污泥連續(xù)，及時(shí)排放，及時(shí)排放，維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的維持曝氣池內(nèi)穩(wěn)定的活性污泥活性污泥濃度；濃度；l進(jìn)水中不含有進(jìn)水中不含有對(duì)微生物對(duì)微生物的物質(zhì)的物質(zhì)3.1.1第三章（1）103.1.2 活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)活性污泥的性質(zhì)及性能指標(biāo)1、活性污泥的物理性質(zhì)：、活性污泥的物理性質(zhì)：“菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)”“生物絮凝體生物絮凝體”l顏色：顏色：褐色褐色、（土）黃色（土）黃色、鐵紅色鐵紅色l氣味：泥土味（城市污水）氣味：泥土味（城市污水）l比重：略大于比重：略大于1 （1.002 1.006）l粒徑：粒徑：0.02 0.2 mml比表面積：比表面積：20 100cm2/mL第三章（1）112、活性污泥的組成成分：、活性污泥的組成成分：l水水：l固體物質(zhì)固體物質(zhì)：有機(jī)物有機(jī)物7585%活性污泥的含水率：活性污泥的含水率：99.2%99.8%1）活細(xì)胞（）活細(xì)胞（Ma）：）：2）微生物內(nèi)源代謝的殘留物（）微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）：）：3）吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物（）吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物（Mi）：）：4）無(wú)機(jī)物質(zhì)（）無(wú)機(jī)物質(zhì)（Mii）：l有機(jī)物有機(jī)物：l無(wú)機(jī)物無(wú)機(jī)物：活性污泥的含固率：活性污泥的含固率：0.2%0.8%active,endogenesis respiration,inert,inert inorganic3.1.2第三章（1）12 3、活性污泥中的微生物：、活性污泥中的微生物：A細(xì)菌細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分是活性污泥凈化功能最活躍的成分 主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿主要菌種有：動(dòng)膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無(wú)色桿菌屬等特征：特征：1）絕大多數(shù)是）絕大多數(shù)是好氧好氧和和兼性兼性異養(yǎng)型的異養(yǎng)型的原核細(xì)菌原核細(xì)菌；2）在）在好氧好氧條件下，具有很強(qiáng)的條件下，具有很強(qiáng)的分解分解有機(jī)物的功能；有機(jī)物的功能；3）具有很高的）具有很高的增殖速率增殖速率，世代時(shí)間僅為，世代時(shí)間僅為20 30min；4）動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為）動(dòng)膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)成為“菌膠團(tuán)菌膠團(tuán)”的功能。的功能。3.1.2第三章（1）13B、原生動(dòng)物原生動(dòng)物在活性污泥中大約為在活性污泥中大約為103個(gè)個(gè)/ml草履蟲草履蟲蓋纖蟲蓋纖蟲變形蟲變形蟲鐘蟲鐘蟲3.1.2第三章（1）14C、后生動(dòng)物后生動(dòng)物輪蟲輪蟲線蟲線蟲3.1.2第三章（1）15原（后）生動(dòng)物作為原（后）生動(dòng)物作為“指示性生物指示性生物”數(shù)量數(shù)量3.1.2第三章（1）164、活性污泥的性能指標(biāo)：、活性污泥的性能指標(biāo)：1）混合液懸浮固體濃度）混合液懸浮固體濃度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 單位：mg/L 或或 g/m3SSVSSMLSSMLVSS在條件一定時(shí)，較穩(wěn)定；對(duì)于處理城市污水的活性污泥系統(tǒng)，一般為0.750.852）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids）MLVSS=Ma+Me+Mi 單位：mg/L 或或 g/m33.1.2第三章（1）173）污泥沉降比（）污泥沉降比（SV）（Sludge Volume）定義定義：將曝氣池中的：將曝氣池中的混合液混合液在量筒中靜置在量筒中靜置30分鐘分鐘，其沉淀污，其沉淀污 泥與原混合液的泥與原混合液的體積比體積比，一般以，一般以%表示；表示；功能功能：能相對(duì)地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，：能相對(duì)地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹污泥膨脹；正常范圍正常范圍：20%30%3.1.2第三章（1）18SV的測(cè)定的測(cè)定0min15min30minSV=40%3.1.2第三章（1）194）污泥體積指數(shù)（）污泥體積指數(shù)（SVI）（Sludge Volume Index）定義定義：曝氣池出口處混合液經(jīng)：曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，分鐘靜沉后，1g干污泥所形干污泥所形成的污泥體積，成的污泥體積，(mL/g)L/g(MLSS)L/mL(SVSVI 功能功能：能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，：能更準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過(guò)低，說(shuō)明泥粒小，密實(shí)，無(wú)機(jī)成分多；其值過(guò)低，說(shuō)明泥粒小，密實(shí)，無(wú)機(jī)成分多；其值過(guò)高，說(shuō)明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹；其值過(guò)高，說(shuō)明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹；正常范圍正常范圍：50 150 mL/g（處理城市污水時(shí)（處理城市污水時(shí)）)L/g(MLSS)L/mL(10(%)SVSVI3.1.2第三章（1）203.1.3 活性污泥法的基本工藝參數(shù)活性污泥法的基本工藝參數(shù)1、曝氣池的有機(jī)容積負(fù)荷：、曝氣池的有機(jī)容積負(fù)荷：1）進(jìn)水進(jìn)水COD（BOD5）容積）容積負(fù)荷負(fù)荷：VCCQLeivCOD)(VBBQLeivBOD)(5)dmkgCOD(3)dmkgBOD(35VCQLivCODVBQLivBOD5)dmkgCOD(3)dmkgBOD(352）COD（BOD5）去除去除容積容積負(fù)荷負(fù)荷：第三章（1）212、曝氣池的有機(jī)污泥負(fù)荷：曝氣池的有機(jī)污泥負(fù)荷：1）進(jìn)水）進(jìn)水COD（BOD5）污泥負(fù)荷：）污泥負(fù)荷：VMLSSCCQLeisCOD)(VMLSSBBQLeisBOD)(5dkgMLSSkgCODdkgMLSSkgBOD5VMLSSCQLisCODdkgMLSSkgCODVMLSSBQLisBOD5dkgMLSSkgBOD5VMLVSSBQLisBOD5dkgMLVSSkgBOD52）COD（BOD5）去除污泥負(fù)荷：）去除污泥負(fù)荷：3.1.3第三章（1）223、曝氣池的、曝氣池的水力停留時(shí)間水力停留時(shí)間 （HRT、Hydraulic Retention Time）4、曝氣池的、曝氣池的污泥停留時(shí)間污泥停留時(shí)間 （SRT，Sludge Retention Time、c）QVHRT（h）rwewrwXQXVXQQXQXVxXVSRT)(（d）SVIXr6max10)(mg/L)3.1.3第三章（1）233.1.4 活性污泥的增殖規(guī)律及應(yīng)用活性污泥的增殖規(guī)律及應(yīng)用l活性污泥中活性污泥中微生物的增殖微生物的增殖是活性污泥在曝是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增殖。增殖。l活性污泥的活性污泥的增殖曲線增殖曲線第三章（1）24微生物量微生物量時(shí)間時(shí)間活性污泥的增殖曲線活性污泥的增殖曲線注意：1）間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2）底物是一次投加對(duì)數(shù)增殖期對(duì)數(shù)增殖期減速增殖期減速增殖期內(nèi)源呼吸期內(nèi)源呼吸期氧利用速率曲線氧利用速率曲線微生物增殖曲線微生物增殖曲線(M)BOD變化曲線變化曲線(F)適應(yīng)期適應(yīng)期3.1.4第三章（1）25F/M值的概念：值的概念：在溫度適宜、在溫度適宜、DO充足、且不存在抑制物質(zhì)的條件下，活充足、且不存在抑制物質(zhì)的條件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機(jī)基質(zhì)的相性污泥微生物的增殖速率主要取決于微生物與有機(jī)基質(zhì)的相對(duì)數(shù)量，即有機(jī)基質(zhì)對(duì)數(shù)量，即有機(jī)基質(zhì)(Food)與微生物與微生物(Microorganism)的比值，的比值，即即F/M值。值。F/M值是影響有機(jī)物去除速率、氧利用速率的重要因素。值是影響有機(jī)物去除速率、氧利用速率的重要因素。)dkgVSSkgBOD(5visBODXVBQLMF5實(shí)際上，實(shí)際上，F(xiàn)/M值就是以值就是以BOD5表示的表示的進(jìn)水污泥負(fù)荷進(jìn)水污泥負(fù)荷，即：，即：3.1.4第三章（1）26活性污泥的增殖曲線的分區(qū)活性污泥的增殖曲線的分區(qū) 可將增殖曲線分為四個(gè)時(shí)期：可將增殖曲線分為四個(gè)時(shí)期：1)適應(yīng)期適應(yīng)期 2)對(duì)數(shù)增殖期對(duì)數(shù)增殖期 3)減速增殖期減速增殖期 4)內(nèi)源呼吸期內(nèi)源呼吸期3.1.4第三章（1）271)1)適應(yīng)期適應(yīng)期 （1）定義：微生物對(duì)于新的環(huán)境條件、污水中不）定義：微生物對(duì)于新的環(huán)境條件、污水中不同種類的有機(jī)物污染物等的同種類的有機(jī)物污染物等的短暫的適應(yīng)過(guò)程短暫的適應(yīng)過(guò)程；（2）活性污泥）活性污泥微生物的變化微生物的變化：l數(shù)量數(shù)量基本沒有變化；基本沒有變化；l菌體菌體體積體積增大；增大；l酶系統(tǒng)酶系統(tǒng)相應(yīng)調(diào)整；相應(yīng)調(diào)整；l新的新的變異變異；等。；等。（3）水質(zhì)）水質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)基本無(wú)變化?；緹o(wú)變化。3.1.4第三章（1）282 2）對(duì)數(shù)增殖期）對(duì)數(shù)增殖期lF/M值高值高(2.2 kgBOD/kgVSSd)，有機(jī)物豐富，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不，有機(jī)物豐富，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；是微生物增殖的控制因素；l微生物的增值速率與基質(zhì)濃度無(wú)關(guān)，呈微生物的增值速率與基質(zhì)濃度無(wú)關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)零級(jí)反應(yīng)，僅由微，僅由微生物本身特有的最小世代時(shí)間所控制，即只受微生物自身生物本身特有的最小世代時(shí)間所控制，即只受微生物自身生理機(jī)能的限制；生理機(jī)能的限制；l微生物以最高速率對(duì)有機(jī)物進(jìn)行攝取，以微生物以最高速率對(duì)有機(jī)物進(jìn)行攝取，以最高速率增殖最高速率增殖，合成新細(xì)胞；合成新細(xì)胞；l活性污泥的活性污泥的代謝速率極高代謝速率極高，需氧量大；，需氧量大；l活性污泥具有高的能量水平，微生物的活動(dòng)能力很強(qiáng)，污活性污泥具有高的能量水平，微生物的活動(dòng)能力很強(qiáng)，污泥質(zhì)地松散，不易形成較好的絮凝體，泥質(zhì)地松散，不易形成較好的絮凝體，沉淀性能不佳沉淀性能不佳；l一般不采用此階段作為運(yùn)行工況。（但也有，如一般不采用此階段作為運(yùn)行工況。（但也有，如高負(fù)荷活高負(fù)荷活性污泥法性污泥法）3.1.4第三章（1）293 3）減速增長(zhǎng)期）減速增長(zhǎng)期lF/M值下降到一定水平后，值下降到一定水平后，有機(jī)物的濃度有機(jī)物的濃度成為微生物增殖的成為微生物增殖的控制因素；控制因素；l微生物的增殖速率與殘存的有機(jī)物呈正比，為微生物的增殖速率與殘存的有機(jī)物呈正比，為一級(jí)反應(yīng)一級(jí)反應(yīng)；l有機(jī)底物的有機(jī)底物的降解速率降解速率也開始下降；也開始下降；l微生物的微生物的增殖速率增殖速率在逐漸下降，直至最終下降為在逐漸下降，直至最終下降為零零，但活性，但活性污泥的量仍持續(xù)增長(zhǎng)并最終達(dá)到最高；污泥的量仍持續(xù)增長(zhǎng)并最終達(dá)到最高；l絮凝體開始形成絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；好；l出水水質(zhì)出水水質(zhì)有較大改善，且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；有較大改善，且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；l大多數(shù)污水廠曝氣池的大多數(shù)污水廠曝氣池的運(yùn)行工況運(yùn)行工況。3.1.4第三章（1）30微生物量微生物量時(shí)間時(shí)間活性污泥的增殖曲線活性污泥的增殖曲線對(duì)數(shù)增殖期對(duì)數(shù)增殖期減速增殖期減速增殖期內(nèi)源呼吸期內(nèi)源呼吸期氧利用速率曲線氧利用速率曲線微生物增殖曲線微生物增殖曲線(M)BOD變化曲線變化曲線(F)適應(yīng)期適應(yīng)期3.1.4第三章（1）314）內(nèi)源呼吸期）內(nèi)源呼吸期l內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過(guò)超過(guò)了合成速率，了合成速率，因此從整體上來(lái)說(shuō)，因此從整體上來(lái)說(shuō)，活性污泥的量在減少活性污泥的量在減少，最終所，最終所有的活細(xì)胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，有的活細(xì)胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；l污泥的無(wú)機(jī)化程度較高，污泥的無(wú)機(jī)化程度較高，沉降性能良好沉降性能良好，但凝聚性，但凝聚性較差；有機(jī)物基本消耗殆盡，較差；有機(jī)物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好處理水質(zhì)良好；l一般不采用這一階段作為運(yùn)行工況，但也有采用，一般不采用這一階段作為運(yùn)行工況，但也有采用，如如延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法。3.1.4第三章（1）32活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：1）活性污泥的增殖狀況，主要是由）活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值值所控制；所控制；2）不同增殖期的活性污泥，性能不同，）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水質(zhì)出水水質(zhì)也不同；也不同；3）通過(guò)調(diào)整）通過(guò)調(diào)整F/M值，可值，可調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況，以達(dá)到所，以達(dá)到所要求的出水水質(zhì)和活性污泥的良好性能；要求的出水水質(zhì)和活性污泥的良好性能；4）推流式活性污泥法）推流式活性污泥法：一段線段一段線段；完全混合式活性污泥法：完全混合式活性污泥法：一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)3.1.4第三章（1）33微生物量微生物量時(shí)間時(shí)間活性污泥的增殖曲線活性污泥的增殖曲線對(duì)數(shù)增殖對(duì)數(shù)增殖減速增殖減速增殖內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸適應(yīng)期適應(yīng)期3.1.4第三章（1）34有機(jī)物降解與微生物增殖：有機(jī)物降解與微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼內(nèi)源呼吸吸)兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果，所以，微生物的兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果，所以，微生物的凈增殖速率凈增殖速率為：為：esndtdxdtdxdtdx式中式中:ndtdx活性污泥中微生物的凈增值速率（活性污泥中微生物的凈增值速率（kgVSS/d）；）；usdtdsadtdx活性污泥中微生物的合成速率（活性污泥中微生物的合成速率（kgVSS/d）；）；其中：其中：a 降解降解1kgBOD所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的VSS，產(chǎn)率系數(shù)（，產(chǎn)率系數(shù)（kgVSS/kgBOD）；vebxdtdx活性污泥中微生物的自身氧化速率（活性污泥中微生物的自身氧化速率（kgVSS/d）；）；其中：其中：b 活性污泥的自身氧化系數(shù)（活性污泥的自身氧化系數(shù)（kgVSS/kgVSSd，一般為，一般為d-1）；）；xv 系統(tǒng)中活性污泥的總量（系統(tǒng)中活性污泥的總量（kgVSS）3.1.4第三章（1）35有機(jī)物降解與微生物增殖：有機(jī)物降解與微生物增殖：因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式:積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長(zhǎng)量為積分后，得出活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長(zhǎng)量為:Si進(jìn)水進(jìn)水BOD濃度濃度(kgBOD/m3)；Se 出水濃度出水濃度(kgBOD/m3)。式中式中:x每日的污泥增長(zhǎng)量每日的污泥增長(zhǎng)量(kgVSS/d)；=QwXr Q 每日處理廢水量每日處理廢水量(m3/d)；vugbxdtdsadtdxvrbVXaQSxeirSSS3.1.4第三章（1）36a、b經(jīng)驗(yàn)值的獲得：經(jīng)驗(yàn)值的獲得：(1)對(duì)于對(duì)于生活污水生活污水或相近的工業(yè)廢水或相近的工業(yè)廢水:a=0.50.65，b=0.050.1；(2)對(duì)于對(duì)于工業(yè)廢水工業(yè)廢水，則：，則：合成纖維廢水合成纖維廢水0.380.10含酚廢水含酚廢水 0.55 0.13制漿與造紙廢水制漿與造紙廢水0.760.016制藥廢水制藥廢水 0.77 釀造廢水釀造廢水0.93 工業(yè)廢水工業(yè)廢水a(chǎn)b亞硫酸漿粕廢水亞硫酸漿粕廢水 0.55 0.133.1.4第三章（1）37a、b經(jīng)驗(yàn)值的獲得：經(jīng)驗(yàn)值的獲得：（3）通過(guò)小試獲得：）通過(guò)小試獲得：bVXQSaVXxvrvvrbVXaQSx可改寫為：a bQSr/VXv(kgBOD/kgVSSd)x/VXv(1/d)3.1.4第三章（1）38有機(jī)物降解與需氧：有機(jī)物降解與需氧：氧在微生物代謝過(guò)程中的用途：氧在微生物代謝過(guò)程中的用途：(1)氧化分解有機(jī)物；氧化分解有機(jī)物；(2)氧化分解自身的細(xì)胞物質(zhì)。氧化分解自身的細(xì)胞物質(zhì)。vrXVbSQaO2式中：式中：O2曝氣池中混合液的需氧量，曝氣池中混合液的需氧量，kgO2/d;a代謝每代謝每kgBOD所需的氧量，所需的氧量，kgO2/kgBOD;b 每每 k g V S S 每 天 進(jìn) 行 自 身 氧 化 所 需 的 氧 量，每 天 進(jìn) 行 自 身 氧 化 所 需 的 氧 量，kgO2/kgVSS.d。3.1.4第三章（1）39有機(jī)物降解與需氧有機(jī)物降解與需氧:上式可改寫為：上式可改寫為：52bLabXVSQaXVOsrBODvrv522srBODrvrLbaSQXVbaSQOO或或式中：式中：O2/VXv單位質(zhì)量污泥的需氧量單位質(zhì)量污泥的需氧量，kgO2/kgVSSd;O2=O2/QSr去除每去除每kgBOD所需的氧量所需的氧量，kgO2/kgBODd;思考題：思考題：如何解釋單位質(zhì)量污泥的需氧量與負(fù)荷如何解釋單位質(zhì)量污泥的需氧量與負(fù)荷成正比成正比，而去除單位，而去除單位質(zhì)量質(zhì)量BOD的需要量與負(fù)荷的需要量與負(fù)荷成反比成反比？3.1.4第三章（1）40a、b值的確定值的確定:l活性污泥法處理城市污水：活性污泥法處理城市污水：運(yùn)行方式運(yùn)行方式 O2ab完全混合式完全混合式0.7 1.10.420.11生物吸附法生物吸附法0.7 1.1 傳統(tǒng)曝氣法傳統(tǒng)曝氣法0.8 1.1 延時(shí)曝氣法延時(shí)曝氣法1.4 1.80.530.1883.1.4第三章（1）41a、b值的確定值的確定:l活性污泥法處理工業(yè)污水：活性污泥法處理工業(yè)污水：廢水種類廢水種類ab石油化工廢水石油化工廢水0.750.16合成纖維廢水合成纖維廢水0.550.142含酚廢水含酚廢水0.56 制漿與造紙廢水制漿與造紙廢水0.380.092制藥廢水制藥廢水0.350.354釀造廢水釀造廢水0.93 漂染廢水漂染廢水0.5 0.60.065煉油廢水煉油廢水0.550.12亞硫酸漿粕廢水亞硫酸漿粕廢水0.400.1853.1.4第三章（1）42a、b值的確定值的確定:(3)試驗(yàn)法試驗(yàn)法:52bLaXVOsrBODv a bLsrBOD(kgBODr/kgVSSd)O2/VXv(kgO2/kgVSSd)3.1.4第三章（1）433.2.1 傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法推流式推流式活性污泥法活性污泥法；3.2.2 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法；3.2.3 階段曝氣活性污泥法階段曝氣活性污泥法；3.2.4 吸附吸附再生活性污泥法再生活性污泥法；3.2.5 延時(shí)曝氣活性污泥法；延時(shí)曝氣活性污泥法；3.2.6 高負(fù)荷活性污泥法；高負(fù)荷活性污泥法；3.2.7 純氧曝氣活性污泥法純氧曝氣活性污泥法；3.2.8 淺層低壓曝氣活性污泥法淺層低壓曝氣活性污泥法；3.2.9 深水曝氣活性污泥法深水曝氣活性污泥法；3.2.10 深井曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法。第三章（1）44回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 QSi VX QwXSe Q-QwXeSe QrXrSe Q+QrXSe3.2.1 傳統(tǒng)活性污泥法：傳統(tǒng)活性污泥法：1）工藝流程:第三章（1）45平面圖剖面圖 曝氣頭曝氣頭 曝氣設(shè)備曝氣設(shè)備 隔墻隔墻 空氣管溝空氣管溝3.2.1第三章（1）462）供氧速率與需氧速率曝氣池長(zhǎng)度曝氣池長(zhǎng)度 供氧速率供氧速率 需氧速率曲線需氧速率曲線需氧量需氧量3.2.1第三章（1）473）主要優(yōu)點(diǎn)：）主要優(yōu)點(diǎn)：a.處理效果好：處理效果好：BOD5的去除率可達(dá)的去除率可達(dá)90%95%；b.對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)廢水的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。4）主要問題：）主要問題：a.為了避免池為了避免池首端首端形成形成厭氧狀態(tài)厭氧狀態(tài)，不宜采用過(guò)高的有，不宜采用過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大占地面積較大；b.在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會(huì)會(huì)浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用；c.對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。3.2.1第三章（1）48設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3d)0.3 0.6MLSS (mg/L)1500 3000回流比回流比 (%)25 50污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/(kgMLSSd)0.2 0.4污泥齡污泥齡 c(d)5 15MLVSS (mg/L)1200 2400曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)4 8BOD5去除率去除率 (%)85 953.2.1第三章（1）493.2.2 完全混合活性污泥法完全混合活性污泥法l工藝流程工藝流程回流污泥回流污泥二次二次沉淀池沉淀池廢水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 完全混合曝氣池完全混合曝氣池第三章（1）50l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.可以方便地通過(guò)對(duì)可以方便地通過(guò)對(duì)F/M的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)的的調(diào)節(jié)，使反應(yīng)器內(nèi)的有機(jī)物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；有機(jī)物降解反應(yīng)控制在最佳狀態(tài)；b.進(jìn)水一進(jìn)入曝氣池，就立即被大量混合液所稀進(jìn)水一進(jìn)入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；釋，所以對(duì)沖擊負(fù)荷有一定的抵抗能力；c.適合于處理較高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水適合于處理較高濃度的有機(jī)工業(yè)廢水l主要結(jié)構(gòu)形式：主要結(jié)構(gòu)形式：a.合建式（曝氣沉淀池）合建式（曝氣沉淀池）b.分建式分建式3.2.2第三章（1）513.2.2第三章（1）52合建式曝氣池（曝氣沉淀池）合建式曝氣池（曝氣沉淀池）3.2.2第三章（1）53分建式曝氣池分建式曝氣池3.2.2第三章（1）54污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷(kgBOD5/(kgMLSSd)污泥齡污泥齡 (d)MLVSS (mg/L)曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)BOD5去除率去除率 (%)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3d)0.8 2.0MLSS (mg/L)3000 6000回流比回流比 (%)25 100 0.2 0.6 5 15 2400 4800 3 5 85 903.2.2第三章（1）553.2.3 階段曝氣活性污泥法階段曝氣活性污泥法l工藝流程工藝流程第三章（1）56多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法的工藝流程多點(diǎn)進(jìn)水活性污泥法的工藝流程出水出水進(jìn)水進(jìn)水二沉池二沉池進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)水點(diǎn)剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥回流污泥回流污泥出水出水進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)水進(jìn)水剩余污泥剩余污泥二沉池二沉池進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)水點(diǎn)3.2.3第三章（1）57l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.廢水沿池長(zhǎng)分段注入曝氣池，有機(jī)物負(fù)荷分布廢水沿池長(zhǎng)分段注入曝氣池，有機(jī)物負(fù)荷分布較均衡，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛較均衡，改善了供氧速率與需氧速率之間的矛盾，有利于降低能耗；盾，有利于降低能耗；b.廢水分段注入，提高了曝氣池對(duì)沖擊負(fù)荷的適廢水分段注入，提高了曝氣池對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力；應(yīng)能力；3.2.3第三章（1）58設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3d)0.6 1.0MLSS (mg/L)2000 3500回流比回流比 (%)25 75污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/(kgMLSSd)0.2 0.4污泥齡污泥齡 (d)5 15MLVSS (mg/L)1600 2800曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)3 8BOD5去除率去除率 (%)85 903.2.3第三章（1）593.2.4 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：將將吸附吸附、降解降解兩個(gè)過(guò)程分別控制在不同兩個(gè)過(guò)程分別控制在不同的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行。第三章（1）60活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程活性污泥凈化反應(yīng)過(guò)程:l在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機(jī)底物從廢水中被去除的實(shí)在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機(jī)底物從廢水中被去除的實(shí)質(zhì)就是有機(jī)底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、質(zhì)就是有機(jī)底物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過(guò)程，這一過(guò)程的結(jié)果是污水得到了凈化，代謝與利用的過(guò)程，這一過(guò)程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增微生物獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增長(zhǎng)。長(zhǎng)。l一般將這整個(gè)凈化反應(yīng)過(guò)程分為三個(gè)階段：一般將這整個(gè)凈化反應(yīng)過(guò)程分為三個(gè)階段：1）初期吸附；）初期吸附；2）微生物代謝；）微生物代謝；3）活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮）活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮3.2.4第三章（1）61活性污泥的初期吸附作用活性污泥的初期吸附作用曝氣過(guò)程曝氣過(guò)程降解降解初期吸附初期吸附BOD3.2.4第三章（1）62l 在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間(10 30min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附能力，因此在這很短的時(shí)間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠能力，因此在這很短的時(shí)間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的BOD5值值(或或COD值值)大幅度下降。大幅度下降。l但不是真正的降解，隨著時(shí)間的推移，混合液的但不是真正的降解，隨著時(shí)間的推移，混合液的BOD5值會(huì)回升，再值會(huì)回升，再之后，之后，BOD5值才會(huì)逐漸下降。值才會(huì)逐漸下降。l活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關(guān)活性污泥吸附作用的大小與很多因素有關(guān):1）廢水的性質(zhì)、特性：）廢水的性質(zhì)、特性：含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物。含有較高濃度呈懸浮或膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物。2）活性污泥的狀態(tài)：）活性污泥的狀態(tài)：充分的再生曝氣，一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝期，才充分的再生曝氣，一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝期，才能使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng)。能使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng)。3.2.4第三章（1）633.2.4 吸附再生活性污泥法吸附再生活性污泥法l工藝流程工藝流程回流污泥回流污泥進(jìn)水進(jìn)水出水出水吸附池吸附池二沉池二沉池剩余污泥剩余污泥再生池再生池回流污泥回流污泥出水出水進(jìn)水進(jìn)水剩余污泥剩余污泥再生段再生段吸附段吸附段二沉池二沉池第三章（1）64l主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：a.a.廢水與活性污泥在吸附池的接觸時(shí)間較短，吸附池容廢水與活性污泥在吸附池的接觸時(shí)間較短，吸附池容積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積只此，再生池的容積也是小的。吸附池與再生池容積只和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費(fèi)用較低；和仍低于傳統(tǒng)法曝氣池的容積，建筑費(fèi)用較低；b.b.具有一定的承受沖擊負(fù)荷的能力，當(dāng)吸附池的活性污具有一定的承受沖擊負(fù)荷的能力，當(dāng)吸附池的活性污泥遭到破壞時(shí)，可由再生池的污泥予以補(bǔ)充。泥遭到破壞時(shí)，可由再生池的污泥予以補(bǔ)充。l主要缺點(diǎn)主要缺點(diǎn)：對(duì)廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對(duì)溶解性有對(duì)廢水的處理效果低于傳統(tǒng)法，此外，對(duì)溶解性有機(jī)物含量較高的廢水，處理效果更差。機(jī)物含量較高的廢水，處理效果更差。3.2.4第三章（1）65設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3.d)1.0 1.2MLSS (mg/l)吸附池：吸附池：1000 3000再生池：再生池：4000 10000回流比回流比 (%)25 100污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/(kgMLSSd)0.2 0.6污泥齡污泥齡 (d)5 15MLVSS (mg/l)吸附池：吸附池：800 2400 再生池：再生池：3200 8000曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)吸附池吸附池0.5 1.0；再生池再生池3 6BOD5去除率去除率 (%)80 903.2.4第三章（1）663.2.5 延時(shí)曝氣活性污泥法延時(shí)曝氣活性污泥法l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.有機(jī)負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀有機(jī)負(fù)荷率非常低，污泥持續(xù)處于內(nèi)源代謝狀態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無(wú)需再進(jìn)行處理；態(tài)，剩余污泥少且穩(wěn)定，無(wú)需再進(jìn)行處理；b.處理出水出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對(duì)廢水沖擊負(fù)處理出水出水水質(zhì)穩(wěn)定性較好，對(duì)廢水沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；c.在某些情況下，可不設(shè)初沉池。在某些情況下，可不設(shè)初沉池。l主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：池容大、曝氣時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大；池容大、曝氣時(shí)間長(zhǎng)，占地面積大；建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高；建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用高；l適用條件：適用條件：出水水質(zhì)高，小規(guī)模，水量一般在出水水質(zhì)高，小規(guī)模，水量一般在1000m3/d以下。以下。第三章（1）67設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3d)0.1 0.4MLSS (mg/l)3000 6000回流比回流比 (%)75 100污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/(kgMLSSd)0.05 0.15污泥齡污泥齡 (d)20 30MLVSS (mg/l)2400 4800曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)18 48BOD5去除率去除率 (%)95 3.2.5第三章（1）683.2.6 高負(fù)荷活性污泥法高負(fù)荷活性污泥法l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.有機(jī)負(fù)荷率高，曝氣時(shí)間短，對(duì)廢水的處理效果有機(jī)負(fù)荷率高，曝氣時(shí)間短，對(duì)廢水的處理效果較低；較低；b.在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法相同。在系統(tǒng)和曝氣池的構(gòu)造等方面與傳統(tǒng)法相同。第三章（1）69l主要設(shè)計(jì)參數(shù)：主要設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/m3d)1.2 2.4MLSS (mg/L)200 500回流比回流比 (%)5 15污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/kgMLSSd)1.5 5.0污泥齡污泥齡 (d)0.25 2.5MLVSS (mg/L)160 400曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)1.5 3.0BOD5去除率去除率 (%)60 753.2.6第三章（1）703.2.7 純氧曝氣活性污泥法純氧曝氣活性污泥法l工藝流程工藝流程純氧純氧進(jìn)水進(jìn)水尾氣尾氣出水出水回流污泥回流污泥氣體循氣體循環(huán)泵環(huán)泵氣體分散及氣體分散及攪拌裝置攪拌裝置第三章（1）71l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.純氧中氧的分壓比空氣約高純氧中氧的分壓比空氣約高5倍，純氧曝氣可大大倍，純氧曝氣可大大提高氧的轉(zhuǎn)移效率；提高氧的轉(zhuǎn)移效率；b.氧的轉(zhuǎn)移率可提高到氧的轉(zhuǎn)移率可提高到80%90%，而一般鼓風(fēng)曝氣，而一般鼓風(fēng)曝氣僅為僅為5%25%左右；左右；c.可使曝氣池內(nèi)活性污泥濃度高達(dá)可使曝氣池內(nèi)活性污泥濃度高達(dá)4000 7000mg/L，能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；能夠大大提高曝氣池的容積負(fù)荷；d.剩余污泥產(chǎn)量少，剩余污泥產(chǎn)量少，SVI值低，污泥膨脹較少發(fā)生值低，污泥膨脹較少發(fā)生。3.2.7第三章（1）72設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷 (kgBOD5/(m3d)2.0 3.2MLSS (mg/l)6000 10000回流比回流比 (%)25 50污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷 (kgBOD5/(kgMLSSd)0.4 1.0污泥齡污泥齡 (d)5 15MLVSS (mg/l)4000 6500曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT (h)1.5 3.0溶解氧濃度溶解氧濃度DO (mg/l)6 10SVI (ml/g)30 50BOD5去除率去除率 (%)75 953.2.7第三章（1）733.2.8 淺層低壓曝氣法淺層低壓曝氣法l理論基礎(chǔ)：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的理論基礎(chǔ)：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉(zhuǎn)移率最高，因此，沒有必要延長(zhǎng)氣泡在水中的轉(zhuǎn)移率最高，因此，沒有必要延長(zhǎng)氣泡在水中的上升距離。上升距離。l其曝氣裝置一般安裝在水下其曝氣裝置一般安裝在水下0.8 0.9m處，因此可處，因此可以采用風(fēng)壓在以采用風(fēng)壓在1米以下的低壓風(fēng)機(jī)，動(dòng)力效率較高，米以下的低壓風(fēng)機(jī)，動(dòng)力效率較高，可達(dá)可達(dá)1.80 2.60kgO2/kwh；l其氧轉(zhuǎn)移率較低，一般只有其氧轉(zhuǎn)移率較低，一般只有2.5%；l池中設(shè)有導(dǎo)流板，可使混合液呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。池中設(shè)有導(dǎo)流板，可使混合液呈循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)。第三章（1）743.2.8 淺層低壓曝氣法淺層低壓曝氣法第三章（1）753.2.9 深水曝氣活性污泥法深水曝氣活性污泥法l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.曝氣池水深在曝氣池水深在7 8m以上，以上，b.由于水壓較大，氧的轉(zhuǎn)移率可以提高，由于水壓較大，氧的轉(zhuǎn)移率可以提高，相應(yīng)也能加快有機(jī)物的降解速率；相應(yīng)也能加快有機(jī)物的降解速率；c.占地面積較小。占地面積較小。第三章（1）763.2.9 深水曝氣活性污泥法深水曝氣活性污泥法曝氣裝置曝氣裝置空氣空氣導(dǎo)流墻導(dǎo)流墻深水中層曝氣法的示意圖深水中層曝氣法的示意圖空氣空氣曝氣裝置曝氣裝置深水深層曝氣法的示意圖深水深層曝氣法的示意圖第三章（1）773.2.10 深井曝氣活性污泥法深井曝氣活性污泥法l工藝流程：工藝流程：一般平面呈圓形，一般平面呈圓形，直徑約直徑約1 6m，深度為深度為50 150m。回流污泥回流污泥進(jìn)水進(jìn)水出水出水空氣空氣第三章（1）78l主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：a.氧轉(zhuǎn)移率高，約為常規(guī)法的氧轉(zhuǎn)移率高，約為常規(guī)法的10倍以上；倍以上；b.動(dòng)力效率高，占地少，易于維護(hù)運(yùn)行；動(dòng)力效率高，占地少，易于維護(hù)運(yùn)行；c.耐沖擊負(fù)荷，產(chǎn)泥量少；耐沖擊負(fù)荷，產(chǎn)泥量少；d.一般可以不建初次沉淀池一般可以不建初次沉淀池 e.但受地質(zhì)條件的限制。但受地質(zhì)條件的限制。3.2.10第三章（1）79l設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)參數(shù)容積負(fù)荷容積負(fù)荷(kgBOD5/(m3d)3.0 3.6MLSS(mg/L)3000 5000回流比回流比(%)40 80污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷(kgBOD5/(kgMLSSd)1.0 1.2污泥齡污泥齡(d)5MLVSS(mg/L)2400 4000曝氣時(shí)間曝氣時(shí)間HRT(h)1.0 2.0BOD5去除率去除率(%)85 903.2.10第三章（1）80簡(jiǎn)答題：14、15計(jì)算題：6、7第三章（1）81 什么是活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)？可以定量或半定量地揭示系統(tǒng)內(nèi)有有機(jī)物降解機(jī)物降解、污泥增長(zhǎng)污泥增長(zhǎng)、氧氣的消耗氧氣的消耗等與各項(xiàng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行運(yùn)行參數(shù)及環(huán)境因素之間的關(guān)系；第三章（1）82活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的主要內(nèi)容活性污泥法的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的主要內(nèi)容:(1)基質(zhì)降解基質(zhì)降解的動(dòng)力學(xué)，涉及基質(zhì)降解與基質(zhì)濃的動(dòng)力學(xué)，涉及基質(zhì)降解與基質(zhì)濃度、生物量等因素的關(guān)系；度、生物量等因素的關(guān)系；(2)微生物增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)微生物增長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，涉及微生物增長(zhǎng)與基質(zhì)，涉及微生物增長(zhǎng)與基質(zhì)濃度、生物量、增長(zhǎng)常數(shù)等因素的關(guān)系；濃度、生物量、增長(zhǎng)常數(shù)等因素的關(guān)系；(3)底物降解與生物量增長(zhǎng)、底物降解與需氧、底物降解與生物量增長(zhǎng)、底物降解與需氧、營(yíng)養(yǎng)要求等之間的關(guān)系。營(yíng)養(yǎng)要求等之間的關(guān)系。3.3第三章（1）83建立活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)建立活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè):(1)反應(yīng)器處于反應(yīng)器處于完全混合狀態(tài)完全混合狀態(tài)，對(duì)于推流式曝氣池系統(tǒng)，需加以修正；對(duì)于推流式曝氣池系統(tǒng)，需加以修正；(2)活性污泥系統(tǒng)的活性污泥系統(tǒng)的運(yùn)行運(yùn)行條件條件絕對(duì)穩(wěn)定絕對(duì)穩(wěn)定；(3)二沉池內(nèi)二沉池內(nèi)無(wú)微生物活動(dòng)無(wú)微生物活動(dòng)，也無(wú)污泥累積，且泥水分，也無(wú)污泥累積，且泥水分離效果良好；離效果良好；(4)進(jìn)水有機(jī)物均為溶解性有機(jī)物，且濃度恒定，進(jìn)水有機(jī)物均為溶解性有機(jī)物，且濃度恒定，不含不含微生物微生物；(5)進(jìn)水中不含對(duì)微生物具有毒性或抑制性的物質(zhì)。進(jìn)水中不含對(duì)微生物具有毒性或抑制性的物質(zhì)。3.3第三章（1）84反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的由來(lái)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究的由來(lái)勞倫斯勞倫斯麥卡蒂（麥卡蒂（LawrenceMcCarty）模式）模式酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式（米酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式（米門公式）門公式）（MichaelisMenton）莫諾德（莫諾德（Monod）模式）模式基礎(chǔ)基礎(chǔ)基本模型基本模型模型的應(yīng)用模型的應(yīng)用3.3第三章（1）853.3.1 活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)活性污泥反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ) 米門公式與莫諾德模式米門公式與莫諾德模式3.3.2 LawrenceMcCarty模式模式3.3.3 活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用活性污泥法反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用第三章（1）86 1、米門公式、米門公式 MichaelisMenton提出酶的提出酶的“中間產(chǎn)物中間產(chǎn)物”學(xué)說(shuō)，通過(guò)學(xué)說(shuō)，通過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了含單一基質(zhì)單一反應(yīng)的理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了含單一基質(zhì)單一反應(yīng)的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)公式，即米公式，即米門公式：門公式：SKSvmmax 其中：其中：Km飽和常數(shù)，或半速常數(shù)；飽和常數(shù)，或半速常數(shù)；1/Km基質(zhì)親和力基質(zhì)親和力 E+S ES E+P第三章（1）87米門公式的圖示米門公式的圖示vmaxKmv=vmax/2S0v3.3.1第三章（1）882、莫諾德模式、莫諾德模式l1942年和年和1950年，年，Monod;l單一基質(zhì)，純菌種，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)單一基質(zhì)，純菌種，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn);l微生物比增殖速率與基質(zhì)濃度之間的關(guān)系；微生物比增殖速率與基質(zhì)濃度之間的關(guān)系；l與酶促反應(yīng)類似的規(guī)律；與酶促反應(yīng)類似的規(guī)律；l提出活性污泥法的動(dòng)力學(xué)公式，即莫諾德模式：提出活性污泥法的動(dòng)力學(xué)公式，即莫諾德模式：SKSsmax式中：式中：微生物的比增殖速率，微生物的比增殖速率，kgVSS/kgVSS.d；max基質(zhì)濃度飽和時(shí)，微生物的最大比增殖速率基質(zhì)濃度飽和時(shí)，微生物的最大比增殖速率,kgVSS/kgVSS.d;S反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度，反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度，mg/l；Ks飽和常數(shù)，也稱半速常數(shù)。飽和常數(shù)，也稱半速常數(shù)。3.3.1第三章（1）89l隨后發(fā)現(xiàn)，用由混合微生物群體組成的活性污隨后發(fā)現(xiàn)，用由混合微生物群體組成的活性污泥對(duì)多種基質(zhì)進(jìn)行微生物增殖實(shí)驗(yàn)，也取得了泥對(duì)多種基質(zhì)進(jìn)行微生物增殖實(shí)驗(yàn)，也取得了符合這種關(guān)系的結(jié)果。符合這種關(guān)系的結(jié)果。l在微生物比增殖速率與底物的比降解速率之間在微生物比增殖速率與底物的比降解速率之間存在下列比例關(guān)系：存在下列比例關(guān)系：vxdtdx/dkgVSSkgVSS/xdtdsv)(dkgVSSkgBOD53.3.1第三章（1）90l則與則與比增殖速率比增殖速率相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的比底物降解速率比底物降解速率也可以用類似公式表示，即：也可以用類似公式表示，即：SKSSmax 式中：式中：S 限制性底物的濃度；限制性底物的濃度；l對(duì)于廢水處理來(lái)說(shuō)，有機(jī)物的降解是其基本目的，對(duì)于廢水處理來(lái)說(shuō)，有機(jī)物的降解是其基本目的，因此上式的實(shí)際意義更大。因此上式的實(shí)際意義更大。3.3.1第三章（1）91maxmax21vv SKSSmaxmax 一級(jí)反應(yīng)區(qū)一級(jí)反應(yīng)區(qū)過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū) 零級(jí)反應(yīng)區(qū)零級(jí)反應(yīng)區(qū)3.3.1第三章（1）92莫諾德方程式的推論：莫諾德方程式的推論：（1）在在高底物濃度高底物濃度的條件下，即的條件下，即SKs，呈，呈零級(jí)反應(yīng)零級(jí)反應(yīng)，有：，有：maxmaxXKXdtdS1maxmax1vK（2）在）在低底物濃度低底物濃度的條件下，即的條件下，即S Ks，則：則：SKKSs2maxXSKdtdS2sKvKmax23.3.1第三章（1）93莫諾德方程式的應(yīng)用莫諾德方程式的應(yīng)用l【例【例1】pH值影響氨氮氧化速率的動(dòng)力學(xué)解釋？值影響氨氮氧化速率的動(dòng)力學(xué)解釋？l【思考題【思考題1】推流式與完全混合式的比較：進(jìn)水推流式與完全混合式的比較：進(jìn)水條件和出水水質(zhì)要求相同時(shí)，如果單從反應(yīng)動(dòng)條件和出水水質(zhì)要求相同時(shí)，如果單從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)考慮，采用推流式曝氣池和完全力學(xué)的角度來(lái)考慮，采用推流式曝氣池和完全混合式曝氣池，那種所需要的池容較小？混合式曝氣池，那種所需要的池容較?。?.3.1第三章（1）94 pH值對(duì)氨氮氧化速率的影響的動(dòng)力學(xué)解釋值對(duì)氨氮氧化速率的影響的動(dòng)力學(xué)解釋 在一個(gè)硝化反應(yīng)器中，氨氮濃度為在一個(gè)硝化反應(yīng)器中，氨氮濃度為130mg/L，T=35 C，請(qǐng)通過(guò)計(jì)算給請(qǐng)通過(guò)計(jì)算給出當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的出當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)的pH值分別為值分別為6.0和和8.0時(shí)的氨氧化速率的比值。時(shí)的氨氧化速率的比值。3.3.1第三章（1）95研究背景研究背景l(fā)亞硝化的反應(yīng)方程式：亞硝化的反應(yīng)方程式：HOHNOONH25.12224l亞硝化反應(yīng)是由氨氧化細(xì)菌在好氧、亞硝化反應(yīng)是由氨氧化細(xì)菌在好氧、pH值中性值中性偏堿的條件下完成的；偏堿的條件下完成的；l研究表明，亞硝化過(guò)程受研究表明，亞硝化過(guò)程受pH值的影響很大；值的影響很大；l最近的研究表明，氨氧化細(xì)菌的直接底物是游最近的研究表明，氨氧化細(xì)菌的直接底物是游離態(tài)的離態(tài)的NH3，而不是離子態(tài)的，而不是離子態(tài)的NH4+；l但水質(zhì)監(jiān)測(cè)中所測(cè)得的氨氮濃度，實(shí)際上是總但水質(zhì)監(jiān)測(cè)中所測(cè)得的氨氮濃度，實(shí)際上是總氨氮濃度，即氨氮濃度，即TNH3，其中包括，其中包括NH3和和NH4+；3.3.1第三章（1）96研究背景研究背景l(fā)Monod方程認(rèn)為，廢水中的生化反應(yīng)速率為：方程認(rèn)為，廢水中的生化反應(yīng)速率為：SKSvvsmaxl上式中的上式中的S指的是生化反應(yīng)過(guò)程中的限制性基質(zhì)指的是生化反應(yīng)過(guò)程中的限制性基質(zhì)的濃度，即氨氧化過(guò)程中的游離氨濃度；的濃度，即氨氧化過(guò)程中的游離氨濃度；l因此，需要計(jì)算出不同因此，需要計(jì)算出不同pH值下反應(yīng)器中實(shí)際的值下反應(yīng)器中實(shí)際的游離氨的濃度，即游離氨的濃度，即NH3：(1)3.3.1第三章（1）97水中游離氨濃度的計(jì)算水中游離氨濃度的計(jì)算聯(lián)合式聯(lián)合式(2)和式和式(3)，可得：，可得：OHNHOHNH4232343OHNHOHNHKNHOHHOH22OHOHHKw433NHNHTNH(2)(3)10343NHKNHKpHwNHwNHpHpHKKTNHNH3101033再加上再加上:最后可得最后可得:(4)3NHKbK氨的解離常數(shù)，相當(dāng)于3.3.1第三章（1）98其它有關(guān)常數(shù)：其它有關(guān)常數(shù)：l1825 C時(shí)時(shí),14105.1wK51079.13NHKl假定假定30 C時(shí)時(shí),51079.13NHKl30 C時(shí)時(shí),l30 C時(shí)，氨氧化細(xì)菌的時(shí)，氨氧化細(xì)菌的Ks=7.0mgN/L3.3.1第三章（1）99具體的計(jì)算過(guò)程與結(jié)果：具體的計(jì)算過(guò)程與結(jié)果：lpH6時(shí)，利用式（時(shí)，利用式（4），可計(jì)算出：），可計(jì)算出：10.078mg/LNH8pH30.109mg/LNH6pH3l同樣，同樣，pH8時(shí)時(shí):l再利用式（再利用式（1），可計(jì)算出：），可計(jì)算出：lpH6時(shí)時(shí):lpH8時(shí)時(shí):max6015.0vvpHmax8590.0vvpH34.3968pHpHvvl所以：所以：3.3.1第三章（1）100示意圖示意圖Lmg/078.10Lmg/109.0max015.0vmax590.0vLmg/0.7maxvmax5.0 vv3NH3.3.1第三章（1）1013.3.2 l出水水質(zhì)出水水質(zhì)Se：l曝氣池內(nèi)的生物濃度，即污泥濃度曝氣池內(nèi)的生物濃度，即污泥濃度X：l合適的污泥回流比合適的污泥回流比R：l表觀污泥產(chǎn)率系數(shù)表觀污泥產(chǎn)率系數(shù)Yobs：l最小污泥齡最小污泥齡 c：第三章（1）1021、有關(guān)基本概念：、有關(guān)基本概念：a、微生物比增殖速率、微生物比增殖速率 XdtdX)(b、單位基質(zhì)利用率、單位基質(zhì)利用率 XdtdSqu)(3.3.2第三章（1）103c、污泥停留時(shí)間（、污泥停留時(shí)間（SRT）、平均細(xì)胞停留時(shí)間）、平均細(xì)胞停留時(shí)間（MCRT）、）、污泥齡污泥齡(c)：iewrwcXQXQQXQXV)(rwcXQXV3.3.2第三章（1）104 與與 c的關(guān)系：的關(guān)系：xdtdx/TTctxx/1cc1所以有：3.3.2第三章（1）1051）第一基本方程式：）第一基本方程式：前面已有：前面已有：xKdtdsYdtdxdu式中：式中：Y微生物的產(chǎn)率系數(shù)，微生物的產(chǎn)率系數(shù)，kgVSS/kgBOD；Kd 自身氧化系數(shù)，或衰減常數(shù)，自身氧化系數(shù)，或衰減常數(shù)，d-1，（，（kgVSS/kgVSS.d）經(jīng)整理后：經(jīng)整理后：dcKYq 1表示的是表示的是污泥齡污泥齡（c）與）與產(chǎn)率系數(shù)產(chǎn)率系數(shù)Y、基質(zhì)比利用速率基質(zhì)比利用速率（q）及）及自身氧化系數(shù)自身氧化系數(shù)(Kd)之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。2、LM模式的基本方程式：模式的基本方程式：3.3.2第三章（1）1062）第二基本方程式：）第二基本方程式：l認(rèn)同莫諾德模式：認(rèn)同莫諾德模式：l認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：認(rèn)為有機(jī)基質(zhì)的降解速率等于其被微生物的利用速率，即：SKSvvsmaxXdtdSqvuSKSXqdtdSsmax式中：式中：S 反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度；反應(yīng)器內(nèi)的基質(zhì)濃度；qmax單位生物量的最大基質(zhì)利用速率；單位生物量的最大基質(zhì)利用速率；Ks半速常數(shù)。半速常數(shù)。表示的是基質(zhì)利用速率與反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系。表示的是基質(zhì)利用速率與反應(yīng)器內(nèi)微生物濃度和基質(zhì)濃度之間的關(guān)系。3.3.2第三章（1）1073、L-M模式的應(yīng)用（基本方程的推論）模式的應(yīng)用（基本方程的推論）1）第一導(dǎo)出方程）第一導(dǎo)出方程出水水質(zhì)出水水質(zhì)(Se)與污泥齡與污泥齡(c)之間的關(guān)系：之間的關(guān)系：seeuKSSvXdtdSqmax)/(dcKqY1代入：代入：則有：則有：dseecKKSSvYmax11)()1(maxdccdseKYvKKS3.3.2第三章（1）108污泥齡的計(jì)算：污泥齡的計(jì)算：能否有更簡(jiǎn)便的計(jì)算方法？能否有更簡(jiǎn)便的計(jì)算方法？傳統(tǒng)排泥方式：傳統(tǒng)排泥方式：iewrwcXQXQQXQXV)(簡(jiǎn)化后，則：簡(jiǎn)化后，則：rwcXQXV3.3.2第三章（1）109LawrenceMcCarty建議的排泥方式：建議的排泥方式：兩種排泥方式：兩種排泥方式：I.剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出；剩余污泥從污泥回流系統(tǒng)排出；II.剩余污泥從曝氣池直接排出。剩余污泥從曝氣池直接排出?；亓魑勰嗷亓魑勰喽味纬恋沓爻恋沓貜U水廢水曝氣池曝氣池初次初次沉淀池沉淀池出水出水空氣空氣剩余活性污泥剩余活性污泥 QSi VXSe II.QwX I.QwX Q-QwXeSi QrXrSe3.3.2第三章（1）110污泥齡的計(jì)算：污泥齡的計(jì)算：從曝氣池直接排泥，則：從曝氣池直接排泥，則：iewwcQXXQQXQVX)(簡(jiǎn)化后簡(jiǎn)化后:wcQV3.3.2第三章（1）111第二種排泥方式的優(yōu)點(diǎn)：第二種排泥方式的優(yōu)點(diǎn)：1 1）減輕了二沉池的負(fù)擔(dān)；）減輕了二沉池的負(fù)擔(dān)；2 2）可將剩余污泥單獨(dú)濃縮處理；）可將剩余污泥單獨(dú)濃縮處理；3 3）便于控制曝氣池的運(yùn)行。）便于控制曝氣池的運(yùn)行。3.3.2第三章（1）1122）第二導(dǎo)出方程）第二導(dǎo)出方程 曝氣池內(nèi)微生物濃度（曝氣池內(nèi)微生物濃度（X）與污泥齡）與污泥齡(c)的關(guān)系的關(guān)系對(duì)曝氣池作有機(jī)底物的物料衡算對(duì)曝氣池作有機(jī)底物的物料衡算：底物的底物的凈變化率凈變化率=底物進(jìn)入曝氣池底物進(jìn)入曝氣池中的速率中的速率底物從曝氣池底物從曝氣池