1、第四章 活性污泥法第一節(jié) 基本概念 第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展 第三節(jié) 活性污泥法數(shù)學模型基礎 第一節(jié) 基 本 概 念 1880 安古斯史密斯 1912 克拉克和蓋奇 1914 阿爾敦和洛凱特 1916 曼徹斯特活性污泥法的起源活性污泥組成 由細菌、真菌、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)組成的絮絨狀污泥。 有活性的微生物（Ma）活性污泥的組成 微生物自身氧化殘留物（Me）吸附在活性污泥上不能被微生物所降解的有機物（Mi） 無機懸浮固體（Mii）菌膠團 一組活性污泥圖片活性污泥的性狀顏色黃褐色狀態(tài)似礬花狀不定型絮凝體味道土壤味夾帶一些霉臭味相對密度曝氣池混合液：1.002

2、1.003回流污泥：1.0041.006粒徑0.21.0mm20100cm2/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 活性污泥中細菌含量一般在107108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?；钚晕勰嗟脑u價方法生物相觀察評價微生物濃度評價生活污水的活性污泥MLVSS/MLSS=0.70.8 MLSS表示曝氣池單位體積混合液中活性污泥懸浮固體的質(zhì)量，也叫污泥濃度； MLVSS表示混合液懸浮固體中揮發(fā)性物質(zhì)的質(zhì)量，表示有機物含量； MLN

3、VSS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。污泥沉降比：SV %活性污泥的沉降濃縮性能評價取混合液至1000mL或100mL量筒，靜止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例（%）表示污泥沉降比。污泥沉降比可反映污泥的沉降性能，污泥濃度在3000mg/L左右時，正常曝氣池污泥沉降比在30左右。指曝氣池混合液靜止30min后沉淀污泥的體積分數(shù)。活性污泥的沉降濃縮性能評價污泥體積指數(shù)：SVI指曝氣池混合液沉淀30min后，每單位質(zhì)量干泥形成的濕污泥的體積。單位為mL/g。 1L混合液沉淀30mi

4、n的活性污泥體積（mL） SV(mL/L)SVI= = 1升混合液中懸浮固體干重（g） MLSS(g/L) SVI100150 污泥沉降性能良好 SVI200時 污泥沉降性能差 SVI50時 污泥活性差活性污泥法的基本流程 活性污泥降解污水中有機物的過程 活性污泥在曝氣過程中，對有機物的降解(去除)過程可分為兩個階段：吸附階段穩(wěn)定階段 由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面上含有多糖類的黏性物質(zhì)，導致污水中的有機物轉移到活性污泥上去。 主要是轉移到活性污泥上的有機物為微生物所利用。活性污泥降解污水中有機物的過程污水與污泥混合曝氣后BOD的變化曲線對活性污泥法曝氣過程中污水中有機物的變化分析得到結

5、論：污水中的有機物殘留在污水中的有機物從污水中去除的有機物微生物不能利用的有機物微生物能利用的有機物微生物能利用而尚未利用的有機物微生物不能利用的有機物微生物已利用的有機物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物體氧化產(chǎn)物 曲線反映污水中有機物的去除規(guī)律； 曲線反映活性污泥利用有機物的規(guī)律； 曲線反映了活性污泥吸附有機物的規(guī)律。 這三條曲線反映出，在曝氣過程中： 污水中有機物的去除在較短時間( 圖中是5h左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線)； 污水中的有機物先是轉移到(吸附)污泥上(見曲線),然后逐漸為微生物所利用(見曲線)； 吸附作用在相當短的時間(圖中是45min左右)內(nèi)就基本完成了(見曲線)； 微

6、生物利用有機物的過程比較緩慢(見曲線)。 第二節(jié) 活性污泥法的發(fā)展曝氣池的基本形式推流式曝氣池封閉環(huán)流式曝氣池序批式曝氣池完全混合式曝氣池推流式曝氣池 推流式曝氣池呈長方形，污水及回流污泥從池體一端進入，另一端流出，水流呈推流型。1.平面布置推流式曝氣池的池長可達100m，長寬比一般為510，常采用鼓風曝氣；為了便于布置，長池可以兩折或多折。進水方式不限；出水用溢流堰。 推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為12。2.橫斷面布置根據(jù)橫斷面上的水流情況，可分為進水平移推流式推流式曝氣池推流式曝氣池完全混合曝氣池 池 形 根據(jù)和沉淀池的關系 圓 形 方 形 矩 形 分建式合建式合建式圓形曝氣沉淀池

7、機械曝氣完全混合曝氣池鼓風曝氣完全混合曝氣池局部完全混合推流式曝氣池封閉環(huán)流式反應池序批式反應池（SBR）SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行的。 SBR反應池屬于“注水反應排水”類型反應器，在流態(tài)上屬于完全混合，但有機污染物卻是隨著反應時間的推移而降解的。 進水 反應 沉淀 排水 閑置傳統(tǒng)推流式 漸 減 曝 氣階 段 曝 氣高負荷曝氣延 時 曝 氣吸附再生法完全混合法深 層 曝 氣純 氧 曝 氣克 勞 斯 法吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR

8、法）氧 化 溝活性污泥法的發(fā)展和演變有機物去除和氨氮硝化在推流式的傳統(tǒng)曝氣池中，混合液的需氧量在長度方向是逐步下降的。實際情況是：前半段氧遠遠不夠，后半段供氧量超過需要。漸減曝氣的目的就是合理地布置擴散器，使布氣沿程變化，而總的空氣量不變，這樣可以提高處理效率。 漸 減 曝 氣 漸 減 曝 氣 把入流的一部分從池端引入到池的中部分點進水。 階段 曝 氣 分布曝氣示意圖 部分污水廠只需要部分處理，因此產(chǎn)生了高負荷曝氣法。 曝氣池中的MLSS約為30005000mg/L，曝氣時間比較短，約為1.53h，處理效率僅約70%75左右，有別于傳統(tǒng)的活性污泥法，故常稱變形曝氣。 活性污泥處于生長旺盛期，有

9、機負荷高，曝氣時間短，處理效果低，必須保證充分的攪拌和曝氣。高負荷曝氣 延時曝氣的特點：曝氣時間很長，達24h甚至更長，MLSS較高，達到30006000mg/L；活性污泥在時間和空間上部分處于內(nèi)源呼吸狀態(tài)，剩余污泥少而穩(wěn)定，無需消化，可直接排放；適用于污水量很小的場合，近年來，國內(nèi)小型污水處理系統(tǒng)多有使用。 延 時 曝 氣 吸附再生法 混合液曝氣過程中第一階段BOD5的下降是由于吸附作用造成的，對于溶解的有機物，吸附作用不大或沒有，因此，把這種方法稱為接觸穩(wěn)定法，也叫吸附再生法?；旌弦旱钠貧馔瓿闪宋阶饔?，回流污泥的曝氣完成穩(wěn)定作用。直接用于原污水的處理比用于初沉池的出流處理效果好；可省去初

10、沉池；此方法剩余污泥量增加。 吸附再生法 完 全 混 合 法 在分步曝氣的基礎上，進一步大大增加進水點，同時相應增加回流污泥并使其在曝氣池中迅速混合，長條形池子中也能做到完全混合狀態(tài)。完全混合的概念 （1）池液中各個部分的微生物種類和數(shù)量基本相同，生活環(huán)境也基本相同。 （2）入流出現(xiàn)沖擊負荷時，池液的組成變化也較小，因為驟然增加的負荷可為全池混合液所分擔，而不是像推流中僅僅由部分回流污泥來承擔。完全混合池從某種意義上來講，是一個大的緩沖器和均和池，在工業(yè)污水的處理中有一定優(yōu)點。（3）池液里各個部分的需氧量比較均勻。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 深 層 曝 氣 深井曝氣法處理流程深井曝

11、氣池簡圖一般曝氣池直徑約16m，水深約1020m。深井曝氣法深度為50150m，節(jié)省了用地面積。在深井中可利用空氣作為動力，促使液流循環(huán)。深井曝氣法中，活性污泥經(jīng)受壓力變化較大，實踐表明這時微生物的活性和代謝能力并無異常變化，但合成和能量分配有一定的變化。深井曝氣池內(nèi)，氣液紊流大，液膜更新快，促使KLa值增大，同時氣液接觸時間延長，溶解氧的飽和度也由深度的增加而增加。當井壁腐蝕或受損時，污水可能會通過井壁滲透，污染地下水。 深 層 曝 氣 純氧代替空氣，可以提高生物處理的速率。純氧曝氣池的構造見右圖。 純 氧 曝 氣 純氧曝氣的缺點是純氧發(fā)生器容易出現(xiàn)故障，裝置復雜，運轉管理較麻煩。 在密閉的

12、容器中，溶解氧的飽和度可提高，氧溶解的推動力也隨著提高，氧傳遞速率增加了，因而處理效果好，污泥的沉淀性也好。純氧曝氣并沒有改變活性污泥或微生物的性質(zhì)，但使微生物充分發(fā)揮了作用。 克勞斯工程師把厭氧消化的上清液加到回流污泥中一起曝氣，然后再進入曝氣池，克服了高碳水化合物的污泥膨脹問題，這個方法稱為克勞斯法。 消化池上清液中富含氨氮，可以供應大量碳水化合物代謝所需的氮。 消化池上清液夾帶的消化污泥相對密度較大，有改善混合液沉淀性能的功效。 克 勞 斯 法 吸附生物降解工藝（AB法）A級以高負荷或超高負荷運行，B級以低負荷運行，A級曝氣池停留時間短，3060min，B級停留時間24h。該系統(tǒng)不設初沉

13、池，A級曝氣池是一個開放性的生物系統(tǒng)。A、B兩級各自有獨立的污泥回流系統(tǒng)，兩級的污泥互不相混。處理效果穩(wěn)定，具有抗沖擊負荷和pH變化的能力。該工藝還可以根據(jù)經(jīng)濟實力進行分期建設。吸附生物降解工藝（AB法）序批式活性污泥法（SBR法） SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器內(nèi)依次進行的。 進水 反應 沉淀 排水 閑置 SBR工藝的基本運行模式由進水、反應、沉淀、出水和閑置五個基本過程組成，從污水流入到閑置結束構成一個周期，在每個周期里上述過程都是在一個設有曝氣或攪拌裝置的反

14、應器內(nèi)依次進行的。 序批式活性污泥法（SBR法） (1)工藝系統(tǒng)組成簡單，不設二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥回流設備； (2)耐沖擊負荷，在一般情況下（包括工業(yè)污水處理）無需設置調(diào)節(jié)池； (3)反應推動力大,易于得到優(yōu)于連續(xù)流系統(tǒng)的出水水質(zhì); (4)運行操作靈活，通過適當調(diào)節(jié)各單元操作的狀態(tài)可達到脫氮除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值較低,能有效地防止絲狀菌膨脹; (6)該工藝的各操作階段及各項運行指標可通過計算機加以控制，便于自控運行，易于維護管理。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相比的優(yōu)點 (1)容積利用率低； (2)水頭損失大； (3)出水不

15、連續(xù)； (4)峰值需氧量高； (5)設備利用率低； (6)運行控制復雜； (7)不適用于大水量。 序批式活性污泥法（SBR法）SBR工藝的缺點氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，它的池體狹長，池深較淺，在溝槽中設有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉動，推動溝內(nèi)液體迅速流動，具有曝氣和攪拌兩個作用，溝中混合液流速約為0.30.6m/s，使活性污泥呈懸浮狀態(tài)。 氧 化 溝 第三節(jié) 活性污泥法數(shù)學模型基礎勞倫斯麥卡蒂模型 （Lawrence-Mc Carty）建立模型的假設曝氣池處于完全混合的狀態(tài)進水中的微生物濃度與曝氣池相比可認為是0全部可生物降解的底物都處于溶解狀態(tài)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)二沉池中沒有微生物活動二沉池中沒有污泥積累，泥水分離良好剩余污泥從二沉池底部排除圖12-24 完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程曝氣池剩余污泥QW,Se,XRQ,S0,X0進水二沉池出水(Q-QW),Se,XeSe, X, V回流污泥RQ,Se,XR(1+R)Q,Se,X系統(tǒng)邊界污泥齡Solids Retention Time, SRT污泥齡指微生物在處理系統(tǒng)中的平均停留時間。即處理系統(tǒng)中總的活性污泥質(zhì)量與每天排出的活性污泥質(zhì)量的比值。完全混合活性污泥法系統(tǒng)的典型流程曝氣池剩余污泥QW,Se,XRQ,S0,X0進水二沉池出水(Q-QW),Se,XeSe, X, V回流污泥RQ,Se,XR(1+R)Q,Se