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1、第四章 污水的生物处理（一） 活性污泥法人工处理：活性污泥法、生物膜法自然处理4.1活性污泥法的基本原理一 基本概念和工艺流程（一） 基本概念1 活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。2 活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体（二） 工艺原理1 曝气池：作用：降解有机物（BOD5）2 二沉池：作用：泥水分离。3 曝气装置：作用于充氧化搅拌混合4 回流装置：作用：接种污泥5 剩余污泥排放装置： 作用：排除增长的污泥量，使曝气也内的微生物量平衡。混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。二 活性污泥形态和活性污泥微生物（一） 形态：1、外
2、观形态：颜色黄褐色，絮绒状2特点：颗粒大小：0.020.2mm 具有很大的表面积。含水率99%,C8.5 粘性物质破坏活性污泥结构破坏PH6.5:分子结构有变化4.水温:低温细菌中温细菌 一般化10-45 污水中草药 15-35高温细菌 对常年或半年处于低温地区,曝气池建在室内,建在室外要有保温措施.5.有毒物质 对微生物抑制和毒害作用 重金属离子 CN- 酚 S2- 二.活性污泥处理系统的控制指标和设计运行操作参数 目标:使水质,水量得到控制使活性污泥量保持相对稳定控制混合液中DO浓度,满足要求使活性污泥有机物和DO充分接触控制指标(对活性污泥的评价指标)(工程上)设计运行操作的参数1.表示
3、控制混合液中活性污泥微生物量的指标 混合液 污泥浓度 混合液悬浮固体浓度(简化混合液污泥浓度) 英文:Mixed liquid suspended solids (mlss) 定义:P106 MLSS=(活性污泥固体物总重量)/混合液体积 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii (Me+Mi)非活性 Mii无机 混合液挥发性悬浮固体浓度SS MLVSS 有 MLSS 无一般用f表示=MLVSS/MLSS 城市污水落石出 0.7-0.8、 活性污泥的沉降性能及评定指标 污泥沉降比 P107 SV=(混合液30min静沉的沉降污泥体积ml)/(原混合液体积l) 意义:SV小,沉淀污泥体积小,污泥沉降性
4、能好.城市污水: 15%-30% 污泥溶积指数: (SVI) (sludgs Volume Index) SVI=(混合液30min静沉形成的活性污泥溶积ml)/（混合液中悬浮固体干重g）=（混合静沉30min的污泥体积）/（混合液体积）/（混合液悬浮固体干重）/混合液体积）=SV/MLSS意义：SVI过低，无机颗粒多，污泥缺乏活性。 SVI过高，污泥沉降性能不好，易发生膨胀。SVI：70-100 SVI=100 SVI=120 工程意义：SVI与OBD污泥负荷关系 SVI MLSS图3污泥龄（sludge age） 指曝气池内活性污泥平均停留时间，以称生物固体平均停留时间。 在曝气池内，有机
5、物降解过程中，微生物保持系统平衡，必须排除相当于每日增长的污泥量。所以，排除污泥量=每日增长的污泥量 X= 随上清液排放的污泥土 （Q-Qw）Xe从二沉池底部排出的污泥 QwXr X=(Q-Qw)Xe+Qw-Xr污泥量定义：曝气池内活性污泥量与每日排放的污泥量之比 Qc=XV/X=XV/(Q-Qw)Xe+QwXV)X:代表微生物量 X Xr Xe XvS:代表有机物量 Sa Se So 回流污泥浓度等于排放剩余污泥浓度（Xr）max=106/SVI4.BOD污泥负荷和BOD容积负荷 F/M=NS=（QSa）/(XV) (kgBOD)/(kg mlss d) 定义： V=(QSa)/(XNs)
6、Q日平均流量 m3/sSa 进入曝气池的原污水有机污染物（BOD）浓度Sa=（1-）S0（经除尘之后）Sa=S0 直接进入在工程上：BOD容积负荷 Nv=(Q Sa)/v (kg BOD)/(m2曝气池d) Nv=NsXNs 选取 过高，有机物降解和微生物繁殖速度都很大 过低，有机物降解和微生物繁殖速度慢，容积大，增加了基建投资Ns 高负荷：1.5-2.5 kgBOD5/kgMlss d 中负荷（一般）：0.5-0.2 低负荷：0.1SVI 0.5-1.5 避免易发生污泥膨胀城市污水：Ns：0.5-0.3有机物的降解和活性污泥增长合成代谢-新细胞差值-净增值-排放内源代谢-减少新细胞X=aSr
7、-bx b-自身氧化率a-合成产率 Sr=Sa-Se (dx/dt)g=(dx/dt)s-(dx/dt)e (dx/dt)s=Y(ds/dt)u Y合成产率系数 (dx/dt)e=kdsv (dx/dt)g=Y(ds/dt)u-kdxv-微生物增值速度基本方程式 (ds/dt)v=(Sa-Se)/t=(Sa-Se)/(V/Q)=Q(Sa-Se)/V X/v=YQ(Sa-Se)/v-KdXv 同乘vX=YQ(Sa-Se)-KdVXv 用来计算排放的剩余污泥量 Y Kd 的确定 （上式同除以VXv） X/VXv=YQ(Sa-Se)/VXv-KdBOD污泥去除负荷 Xv/X=Qc 1/Qc=Ynys
8、-KdNys与Qc成反比关系用图解法确定Y Kd 图经验数据 生活污水: Y 0.40.65 Kd 0.050.1 城市污水; Y 0.40.5 Kd 0.07 工业废水，Y Kd 按实测数据由图解法组成6有机物的降解与需氧量 需氧过程 有机物降雨量降解的需氧量 微生物内源代谢自身氧化需气量 Ov=aQ(Sa-Se)+bVXv 用来计算曝气池内实际需氧量 a:有机物降解需氧量 b:需氧率 图解确定 O2/VXv=aQ(Sa-Se)/VXv+b=aNrs+b 同除以Q(Sa-Se)O2/QSr=a+b/Nrs结论：降解单位有机物需氧量小，BOD去除率高。ab确定 O2/VXv=a+b/Nrs a
9、 0.42-0.53 b 0.188-0.114.3 活性污泥反应动力学基础一 概述 研究目的 研究反应速度和环境因素间的关系对反应的机理进行研究，使反应进行控制 反应动力学方程式 米门方程式 1913研究酶促反应速度 莫诺方程式1942 劳麦方程式 1970二 莫诺方程式 基本方程式形式提出人：莫诺 时间: 试验条件：纯种生物在单一底物的培养基中 试验内容：研究微生物的增值速度与底物浓度间的关系 结果与米门方程式相同=maxS/(Ks+S) -比增值速度（单位生物量的增殖速度）有机底物的浓度s饱和常数 当=1/2max时，有机底物的浓度有机物比降解速度与底物浓度关系 V=VmaxS/(Ks+S) (1) V=-(ds+dt)/x v=f(s) -ds/dt=vmaxX
