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1、污水的生物处理-活性污泥法(Biological Treatment of Wastewater:The Activated Sludge Process) 水体自净，氧化塘 自然条件下 土壤自净，土地处理 好氧处理 人工条件下 活性污泥法生物处理 生物膜法 厌氧处理 自然条件下 ：高温堆肥、厌氧塘人工条件下 厌氧处理技术 污泥消化(Aerobic/Anaerobic Suspended-Growth Treatment Processes Attached-Growth Treatment Processes)4.1.1. 活性污泥处理法的基本概念与流程 Wastewater Air Aer
2、ation tank Secondary clarifier Return Sludge Excess sludge4.1.2 活性污泥的形态与活性污泥微生物1 活性污泥的形态: 颜色，味，形状，比重，含水率 表面积20-100cm2/ml；有机（75-85%）/无机成分， 活性污泥组成：Ma +Me+Mi+Mii 微生物 惰性有机物 无机物 自身氧化残留物2 活性污泥微生物（Ma）及其在活性污泥反应中作用细菌：产碱干菌属，芽胞干菌属，动胶杆菌属，假单胞菌属，大肠杆菌属，无色杆菌属等 （增殖世代时间20-30min）； 数量：107-108个/mL真菌：丝状菌，霉菌；净化能力与不利影响原生动物
3、： 肉足虫类：如变形虫、滴虫，鞭毛虫类，：豆形虫、肾形虫、草履虫；纤毛虫类：钟虫、等枝虫、盖纤虫 原生动物- 细菌的捕食者后生动物：轮虫；水质良好的标志 微 生 残留食物量 物 量 微生物总量 自由游泳 纤毛虫类 有柄纤毛虫类 鞭毛虫类 肉足虫类 轮虫类 Time图：原生动物在活性污泥反应过程中数量和种类的增长与递变模式3 活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长多种属的活性污泥微生物增殖规律与纯种微生物增殖规律相似微生物增殖=活性污泥增殖活性污泥的增殖受活性污泥能含量的控制 F/M有机物量/活性污泥量-有机负荷 量 对数增殖 减速增殖 内源呼吸 C d X （Sludge） 氧利用速率 b S（
4、BOD） a 适应期X0Time静态培养条件下，活性污泥增长曲线、有机物降解和氧利用速率4 活性污泥絮体的形成意义与作用活性污泥絮凝体形成的骨干-菌胶团活性污泥形成机制： 能含量-F/M； 电斥力与范德华引力细菌种类：分泌粘着物的细菌：动胶杆菌、黄杆菌、蜡状芽孢杆菌等4.1.3 活性污泥净化反应过程 有机物污染物净化-有机物被微生物摄取、代谢与利用1、 初期吸附去除 初期：5-10 min 30min内BOD去除率达到70% 活性污泥强吸附能力的产生源：1） 具有很大的表面积：2000-10000m2/m3混合液2） 多糖类粘质层 吸附能力影响因素：1）微生物的生理状态 处于饥饿状态的微生物具
5、有最强吸附能力2）反应器中流态吸附不等于降解，吸附能力是有限的，提高吸附能力污泥曝气2、 微生物代谢小分子有机物-细胞壁微生物体内内酶代谢大分子有机物水解酶小分子细胞壁微生物体内有机物的氧化方程： 新细胞的合成： 微生物自身氧化：分解代谢与合成代谢模式图： H2O，CO2，NH3 +能量 分解代谢（1/3）有机物 +O2 合成（2/3） 内源呼吸产物+能量 合成细胞物质+O2 80% 内源呼吸残留物 20%4.2 活性污泥净化反应影响因素与主要设计、运行参数4.2.1 活性污泥净化反应影响因素1. 营养物质平衡：C：N：P= 100：5：1其他微量元素：钠、钾、钙、镁、铁2. 溶解氧含量： D
6、O2mg/L3. PH值 6.5-8.54. 水温 适宜：10-450C 最佳：15-350C5. 有毒物质：重金属、酚类、甲醛 经过培养驯化后， 微生物对有毒物质有适应与降解能力 （表4-4 p105）4.2.2活性污泥处理系统的控制指标与设计、运行操作参数使活性污泥系统正常、高效运行的基本条件：适当的污水水质、水量具有活性和足够量的活性污泥生物量满足微生物需要的溶解氧良好的流态，气、液、固充分接触控制指标（设计、运行操作参数）1、 表示及控制混合液中活性污泥微生物量的指标(1)Mixed liquor suspended solids (MLSS)(2)Mixed liquor volat
7、ile suspended solids (MLVSS) f=MLVSS/MLSS 0.752、 活性污泥的沉降性能及其评价指标（1） 30min污泥沉降比（%） 30%Settling Velocity / Sludge （settling） Volume（SV） （2）污泥容积指数，Sludge Volume Index （SVI） 定义：曝气池出口处混合液经过30min沉降后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积（mL/g）：SVI的意义：SVI沉降性能；SVI沉降性能SVI正常范围：SVI=70-100（120） 城市和生活污水SVI100 沉降性能好；100SVI200，不好SVI
8、与BOD-污泥负荷的关系（城市污水）：SVI 分散矾花 絮凝污泥 膨胀污泥400 SVI 差 优 差300200 高负荷 一般负荷 SVI ZSV100 0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 0.3 0.6 0.9 1.2 BOD-污泥负荷（kgBOD/kgMLSS.d） BOD-污泥负荷（kgBOD/kg.d）BOD-污泥负荷与SVI之间的关系3.污泥龄 （Sludge age，Mean cellresidence time） 污泥增长与剩余污泥的产生与排出剩余污泥产量： DX=QWXr+（Q-QW）Xe （g/d）污泥龄：曝气池内活性污泥总量与每日排放污泥量之比 （d） 当二
9、沉池处于最佳沉淀状态下： 污泥龄的重要性：系统控制参数，生物种类控制4.BOD-污泥负荷 F/MFood-to-microorganism ratio kgBOD/kgMLSS.dX=MLSS ； Q=进水流量； Sa=BODin；V=曝气池体积BOD容积负荷 kgBOD/m3.dBOD负荷对有机物降解与活性污泥增长以及污泥沉降性能的影响（生物处理过程中的两个重要关系）：5.有机物降解与活性污泥增长活性污泥的增殖有机物的降解活性污泥的增殖=合成反应-内源代谢活性污泥增长基本方程：污泥净增长速率=合成速率-内源代谢速率合成速率与有机物利用有关： Y-产率系数内源代谢速率与生物量有关： Kd-衰减
10、系数d-1 （霍克来金 Heukelekian方程）净增长速率以天（d）计时：Sa-BODin；Se-BODout；Xv-MLVSSOr： Sr=Sa-Se ；X=MLSSa，b-Y， Kd （Y=0.5-0.65；Kd=0.05-0.1）污泥泥龄与BOD污泥去除负荷的关系的推导：由：两边同以XVV除： 令： BOD污泥去除负荷（kg/kg.d）而根据泥龄的定义： 则推导出：思考题：推导出水BOD浓度与污泥泥龄的关系（城市污水20OC：Y=0.4-0.8 mgVSS/mgBOD；0.25-0.4mgVSS/mgCOD Kd=0.04-0.075 d-1）6. 有机物降解与需氧 kg O2/d ；a- kg O2/kgBOD去除 ；b- kg O2/kg污泥自身氧化由以上式子也可导出两个重要关系：F单位重量活性污泥需氧量与BOD污泥去除负荷： F每降解1kgBOD的需氧量与BOD污泥去除负荷：a=0.42-0.53；b=0.188-0.11 (生活污水)系数 Y，Kd，a，b，；a，b 的确定：j DX/XVV
