1、第三章 污水的好氧生物处理活性污泥法第一节 基本概念 什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。一组活性污泥图片活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.0021.003；回流污泥：1.0041.006粒径0.020.2mm20100cm2/mL比表面积曝气池曝气池出水堰曝气池混合液配水进入二沉池按栖息着的微生物分：活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物 除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以
2、好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外还有酵母菌、放线菌、霉菌，以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在107108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。干固体和水分：含水9899干固体12%MLSSMLVSSNVSS以异养型原核生物以异养型原核生物(细菌细菌)为主，数量为主，数量107108个个/ml，自养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属等，它是，自养菌数量略低。其优势菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的
3、能力。降解污染物质的主体，具有分解有机物的能力。由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。脂肪、蛋白质的功能，但丝状菌大量增殖会引发污泥膨胀。肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类、捕类、捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、泳型纤毛虫；当处理水质良好时出现固着型纤
4、毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫等。主要指轮虫，捕食菌胶团和主要指轮虫，捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。原生动物，是水质稳定的标志。因而利用镜检生物相评价活因而利用镜检生物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。性污泥质量与污水处理的质量。丝状细菌：如球衣菌、贝氏硫菌、发硫菌等，往往附着在菌胶团上或与之交织在一起，成为活性污泥的骨架。具有很强的氧化分解有机物的能力，但繁殖过多会引起活性污泥膨胀。真菌：不多，主要为霉菌，已报道的有：毛霉属、曲霉属、青霉属、镰孢霉属、枝孢霉属、木霉属、地霉属等。霉菌的出现与水质有关，常出现于pH偏低的污水中。霉菌与
5、絮状体的形成和污泥膨胀均有联系。原生动物原生动物：好氧性单细胞生物，附聚在活性污泥的表面作用：促进絮凝：有的能分泌黏液。净化作用：吞食细菌和微小污泥，改善水质 指示作用：根据活性污泥中原生动物的种类可判断活性污泥的状态和处理水质的好坏。鞭毛虫和肉足虫鞭毛虫和肉足虫 游动纤毛虫游动纤毛虫 固着固着型纤毛虫型纤毛虫 （有柄纤毛虫：钟虫）（有柄纤毛虫：钟虫）鞭鞭毛毛虫虫肉肉足足虫虫类类 具有具有1 1至多根鞭毛作为至多根鞭毛作为运动胞器，体表有一层运动胞器，体表有一层坚硬角质膜，保持外形坚硬角质膜，保持外形不变。植鞭毛虫类体内不变。植鞭毛虫类体内有叶绿素进行植物型营有叶绿素进行植物型营养如绿眼虫、眼
6、虫；动养如绿眼虫、眼虫；动鞭毛虫如滴虫、波豆虫。鞭毛虫如滴虫、波豆虫。以肉质伪足作为运动和以肉质伪足作为运动和摄食胞器，无固定形状，摄食胞器，无固定形状，如变形虫。如变形虫。在污泥运行在污泥运行初期可见到大量以有机初期可见到大量以有机颗粒为食的肉足虫和鞭颗粒为食的肉足虫和鞭毛虫。毛虫。匍匍匐匐型型纤纤毛毛虫虫游游动动型型纤纤毛毛虫虫体外有纤毛作为运动和体外有纤毛作为运动和摄食工具。以游离的细摄食工具。以游离的细菌为食，随着菌胶团形菌为食，随着菌胶团形成，数量减少，在污泥成，数量减少，在污泥老化、解絮，处理效果老化、解絮，处理效果差时数量增多差时数量增多纤毛粘合成棘毛，排纤毛粘合成棘毛，排列于腹
7、面，在污泥表列于腹面，在污泥表面爬行或游动。面爬行或游动。固固着着型型纤纤毛毛虫虫钟钟虫虫虫体钟形，口缘纤毛虫体钟形，口缘纤毛摆动，将细菌或有机摆动，将细菌或有机颗粒引进胞口，能分颗粒引进胞口，能分泌粘液固着在絮泥上。泌粘液固着在絮泥上。如小口钟虫、沟钟虫如小口钟虫、沟钟虫等。当污泥运行正常，等。当污泥运行正常，处理水质良好时，暴处理水质良好时，暴气池中大量出现。气池中大量出现。微型后生动物微型后生动物轮虫、线虫、寡毛类。轮虫、线虫、寡毛类。以细菌、原生动物及污泥碎片为食。以细菌、原生动物及污泥碎片为食。一组活性污泥图片（细菌）一组活性污泥图片（细菌）菌胶团菌胶团污泥细碎污泥细碎菌胶团菌胶团菌
8、胶团菌胶团轮虫轮虫轮虫轮虫一组活性污泥图片（后生动物）一组活性污泥图片（后生动物）原生动物和后生动物可以作为指示微生物原生动物和后生动物可以作为指示微生物有办法知道确切的生物量吗？有人曾企图通过直接测定污泥中细胞的DNA量、有机氮量、三磷酸腺苷（ATP）量、脱氢酶的活力等指标去反映活性污泥的活力，这种方法既复杂又不准确，而且微生物的含量不断变化。按McKinney的分析：MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMa具备活性细胞成分Me内源代谢残留的微生物有机体Mi未代谢的不可生化的有机悬浮固体Mii吸附的无机悬浮固体按有机性和无机性成分：处理生活污水的活性污泥MLVSS:70%NVSS:30%MLS
9、S表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示无机物含量。MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量，由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。MLVSS:一般范围为5575NVSS:一般范围为2545污泥沉降比：SV活性污泥的沉降浓缩性能 取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。污泥体积指数：SVI SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。1升混合液沉淀30min的活性污泥体积（m
10、L）SV(mL/L)SVI=1升混合液中悬浮固体干重（g）MLSS(g/L)活性污泥指标 RxRxR )1(xR回流污泥的悬浮固体浓度，mg/L;R污泥回流比；x混合液污泥浓度，mg/L)/(106LmgSVIxR SVIxR6102.1 SVIRRx61012.1 活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有机物的过程 活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段。吸附阶段稳定阶段 由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的粘性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。活性污泥降解污水中有机物的过程污水与污泥混合曝气后B
11、OD的变化曲线 活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥降解污水中有机物的过程对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物 活性污泥降解污水中有机物的过程活性污泥降解污水中有机物的过程曲线反映污水中有机物的去除规律；曲线反映活性污泥利用有机物的规律；曲线反映了活性污泥吸附有机物的规律。这三条曲线反映出，在曝气过程中：A:污水中有机物的去除在较短时间(图中是5h左右)内就基本完成
12、了（见曲线）；B:污水中的有机物先是转移到（吸附）污泥上（见曲线），然后逐渐为微生物所利用（见曲线）；C:吸附作用在相当短的时间（图中是45min左右）内就基本完成了（见曲线）；D:微生物利用有机物的过程比较缓慢（见曲线）。第二节气体传递和曝气池 活性污泥法的三个要素构成 一是引起吸附和氧化分解作用的微生物，也就是活性污泥；二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用。气 体 传 递 原 理 双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当
13、气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：式中：dm/dt气体传递速率；Kg气体扩散系数；A气体扩散通过的面积；s0气体在溶液中的饱和浓度；0气体在溶液中的浓度。而dm=Vd0，则前式可改写成：)(ddosogAKtm)(ddosogoVAKt通常KgA/V项用KLa来代替，由此（142）式变为：KLa值受污水水质的影响，把用于清水测出的值用于污水，要采用修正系数，同样清水的s0值要用于污水要乘值，因而上式变为：式中)(ddosoLao Kt)(ddosoLaoKt)()()()(sosoLaLa清水污水清水污水KK溶解在
14、水中的憎水性有机物影响KLa值；水中溶解的无机物影响s0值；溶解的有机物影响KLa值；温度也影响KLa和s0值。影响KLa值的因素从常用污水处理流程看曝气系统从常用污水处理流程看曝气系统 进厂污水 粗格栅 污水泵房 细格栅 沉砂池 A2/O 反应池 UV 消毒 剩余污泥 鼓风机房 排放 污泥脱水车间 泥饼外运 曝气的作用与曝气方式曝气的作用与曝气方式 1 好氧微生物的需氧代谢2 兼性微生物酶的好氧合成3 混合液的搅拌作用（厌氧、缺氧池另加搅拌器）曝气方式：1鼓风曝气系统2机械曝气装置：纵轴表面曝气机、横轴表面曝气器3鼓风+机械曝气系统4其他：富氧曝气、纯氧曝气微孔曝气盘 微孔曝气设备测试 微孔
15、曝气设备安装 微孔曝气设备的运行状况 射流曝气器曝气转刷测试中的曝气转碟 曝 气 设 备 性 能 指 标 比较各种曝气设备性能的主要指标氧转移率，单位为mg（O2）/（Lh）；充氧能力（或动力效率），即每消耗1kWh动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率），单位为kg（O2）/（kWh）；氧利用率，通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的百分比，单位为。曝 气 设 备 性 能满足混合要求的曝气量满足混合要求的曝气量满铺的小气泡扩散器：2.2m3/（m2 h）旋流的大中气泡扩散器：1.2m3/（m2 h）机械曝气：13W/m3注注:标准状态是用清水标准状态是用清水,水温水温20,大气压力为大
16、气压力为101.325kPa,最初水中的溶解氧浓最初水中的溶解氧浓度为度为0。现场试验用的是污水，水温。现场试验用的是污水，水温15 ，海拔，海拔150m，=0.85=0.85，=0.9=0.9。曝气池的三种池形推流式曝气池完全混合式曝气池两种池形结合形推流式曝气池 推流式曝气池的长宽比一般为510；进水方式不限；出水用溢流堰。（1）平面布置推流式曝气池的池宽和有效水深之比一般为12。（2）横断面布置根据横断面上的水流情况，可分为推流式曝气池推流式曝气池局部完全混合推流式曝气池A A 推流式（推流式（CASCAS）：）：废水从曝气池的狭长流槽一端进入，另一端流出。随着水流的过程，底物降解，微生
17、物增长。曝气池F（污染物浓度）/M（微生物的生物量）变化优点优点：BODBOD和和SSSS去除率高，可达去除率高，可达90%90%95%95%，适于处理要求高、水质稳的废，适于处理要求高、水质稳的废水。水。缺点缺点：对水质变化适应差；实际需氧前大后小，使前段氧少、后段氧余；：对水质变化适应差；实际需氧前大后小，使前段氧少、后段氧余；曝气池容积负荷低、占地面积大、基建费高。曝气池容积负荷低、占地面积大、基建费高。推流式曝气池推流式曝气池B 阶段曝气法（SAAS）：多点进水法，可克服前段氧少、后段氧余缺点，提高空气利用率，曝气池容积减少30%。C C 生物吸附法（生物吸附法（ABAB）：）：再生吸
18、附曝气法。吸附阶段和氧化分解阶段分开进行。对于处理废水中的胶体污染物胶体污染物比较理想，并可使吸附和再生曝气池的总体积减少50以上。但吸附时间短，效果有限。D D 完全混合式（完全混合式（CMASCMAS）废水进入曝气池后在搅拌下立即与池内活性污泥混合液混合，从而使进水得到良好的稀释，污泥与废水得到充分混合，可以最大限度地承受水质变化的冲击。特点：特点：承受冲击负荷强，适应工业废水特点，可处理高浓度有机废水；需氧均匀，动力省；但连续出水时，水质不理想、容易发生污泥膨胀。废水在池内停留时间短，细菌处于对数生长期，处理效果差。（三）影响微生物对物质降解转化作用的因素1、微生物的代谢活性2、微生物的适应性3、化合物结构4、环境因素（四）微生物对常见污染物的降解和转化1、大分子有机物的降解，以多糖，淀粉为例2、木质素的降解芳香族化合物，再由细菌，真菌，放线菌等降解3、烃类的微生物降解，包括芳烃类和脂环烃类的降解4、石油的微生物降解5、人工合成化合物的降解 有机农药，洗涤剂（ABS-LAS）,增塑剂的降解THANK YOU！
