第十七章活性污泥法 17.1基本概念 17,2活性污泥法处理系统 17,3活性污泥法主要设计参数 7.4活性污泥反应动力学基础 17,5活性污泥处理系统的运行方式 17.6曝气的基本理论 17.7活性污泥处理系统的工艺设让 17.8活性污泥处理系统的运行管理 思考题与习题
第十七章 活性污泥法 17. 1 基本概念 17. 2 活性污泥法处理系统 17．3 活性污泥法主要设计参数 17．4 活性污泥反应动力学基础 17．5 活性污泥处理系统的运行方式 17. 6 曝气的基本理论 17. 7 活性污泥处理系统的工艺设计 17. 8 活性污泥处理系统的运行管理 思考题与习题
17.1基本概念 7.1.1活性污泥及其组成 7.1.2评价活性污泥性能的指标 7.1.3活性污泥净化反应过程 17.1.4活性污泥的增殖规律
17. 1 基本概念 17.1.1 活性污泥及其组成 17.1.2 评价活性污泥性能的指标 17.1.3 活性污泥净化反应过程 17.1.4 活性污泥的增殖规律
17.1.1活性污泥及其组成 1.活性污泥的形态 1)外观形态 活性污泥(生物絮凝体)为黄褐色 絮凝体颗粒 2)特点: (1)颗粒大小:Φ=0.02~0.2mm (2)表面积:20~100cm2/mL (3)(2000~10000)m2/m3污泥 (4)/含水率:9%以上 图17-1活性污泥形状图 固体物质:≤1%
1．活性污泥的形态 1）外观形态： 活性污泥（生物絮凝体）为黄褐色 絮凝体颗粒： 2）特点： (1)颗粒大小：Φ=0.02～0.2 mm (2)表面积：20～100 cm2/mL (3)(2000～10000)m2/m3污泥 (4) 1% 99% 固体物质： 含水率： 以上 图 17-1 活性污泥形状图 17.1.1 活性污泥及其组成
2.活性污泥组成 活性污泥M=Ma+Me+Mi+Mii 1)Ma—具有代谢功能的活性微生物群体 好氧细菌(异养型原核细菌) 真菌、放线菌、酵母菌 原生动物 后生动物 2)Me—微生物自身氧化的残留物 3)Mⅰ一活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物 有机物(75~85% 4)Miⅰ—活性污泥吸附污水中的无机物 无机物(由原污水带入的)(15~25%) 挥发性活性污泥Mv+Xv=Ma+Me+Mi
2．活性污泥组成 活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii 1） Ma—具有代谢功能的活性微生物群体 好氧细菌（异养型原核细菌） 真菌、放线菌、酵母菌 原生动物 后生动物 2） Me—微生物自身氧化的残留物 3） Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物 有机物（75～85%） 4） Mii—活性污泥吸附污水中的无机物 无机物（由原污水带入的）（15～25%） 挥发性活性污泥 M v + X v= Ma + Me + Mi
3.活性污泥微生物的分类(Ma) 1)细菌: (1)异养型原核细菌(107~108个/mL) 动胶杆菌属 假单胞菌属(在含糖类、烃类污水中占优势) 产碱杆菌属(在含蛋白质多的污水中占优势) 黄杆菌属 大肠埃希式杆菌 (2)特征:G=20~30min,结合成菌胶团的絮凝体状团粒 2)真菌:微小的腐生或寄生丝状菌 3)原生动物:肉是虫鞭毛虫,纤毛虫等。通过辨认原生物的种 类,能够判断处理水质的优劣,它是一种指示性生 物。原生物摄食水中的游离细菌,是细菌的首次捕 食者。 4)后生动物:主要是轮虫,它在活性污泥中的不经常出现,轮虫 的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二 捕食者
3．活性污泥微生物的分类（Ma） 1）细菌： （1）异养型原核细菌（107～108个/mL） 动胶杆菌属 假单胞菌属（在含糖类、烃类污水中占优势） 产碱杆菌属（在含蛋白质多的污水中占优势） 黄杆菌属 大肠埃希式杆菌 （2）特征：G=20～30min，结合成菌胶团的絮凝体状团粒 2）真菌：微小的腐生或寄生丝状菌 3）原生动物：肉是虫 鞭毛虫，纤毛虫等。通过辨认原生物的种 类，能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生 物。原生物摄食水中的游离细菌，是细菌的首次捕 食者。 4）后生动物：主要是轮虫，它在活性污泥中的不经常出现，轮虫 的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二 捕食者
17.1.2评价活性污泥性能的指标 1.絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于N。(BD-污泥负荷率) 2.污泥沉降比SV:又称30min沉降率,指混合液在100ml量筒内静 置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率 城市污水:SV取15%--30% 3.衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标—SⅥⅠ(污泥指数) (1)SⅥI=70~100其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SⅥ值过低,活性污泥颗粒细小,无机物含量高,缺乏活性。 SⅥI值过高,沉淀性能不好,可能产生污泥膨胀 (2)影响SⅥI值的主要因素 1)Ns的影响:见图17-2 2)丝状菌的大量繁殖,引起污泥膨胀,SⅥ值↑ 影响丝状菌大量繁殖的因素: DO不足 NS大 PH<4.5 缺乏N、P、Fe 3)T水太高
1．絮凝体的形成与凝聚沉淀主要取决于NS（BOD—污泥负荷率） 2．污泥沉降比SV：又称30min沉降率，指混合液在100ml量筒内静 置30min后所形成的沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。 城市污水：SV取15%--30% 3．衡量活性污泥沉淀性能好坏的指标——SVI（污泥指数） （1）SVI=70～100 其活性污泥凝聚沉淀性能很好 SVI值过低，活性污泥颗粒细小，无机物含量高，缺乏活性。 SVI值过高，沉淀性能不好，可能产生污泥膨胀。 （2）影响SVI值的主要因素 1）NS 的影响：见图17-2 2）丝状菌的大量繁殖，引起污泥膨胀，SVI值↑ 影响丝状菌大量繁殖的因素： • DO不足 • NS大 • PH≤4.5 • 缺乏N、P、Fe 3）T水太高 17.1.2 评价活性污泥性能的指标
500 300 200 般负荷 高负荷 低负荷 2.5 2.0 0.5 2.5 BOD-污泥负荷率(kgBD/ kgMLSS·d) 图17-2污泥负荷与SⅥI值之间的关系
0 100 200 500 400 300 2.5 2.0 1.5 0.5 2.5 0 SVI 高负荷 一般负荷 低 负 荷 BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS·d) 图 17-2 污泥负荷与SVI值之间的关系
17.1.3活性污泥净化反应过程 1.初期吸附去除(物理吸附和生物吸附) ●活性污泥巨大的表面积(2000~10000m2/m活性污泥)其表 面 为多糖类的粘质层,污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝 聚和吸收而得到去除。在3min内能去除70%BOD ●一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强,吸附 能力也强 ●初期吸附去除的过程 2.微生物的代谢 大分子、小分子一透酶催化作用→透过细胞壁进入细胞体内 种内酶>进行代谢反应 小分子 透膜酶催化作用 透过细胞壁进入细胞体内
1．初期吸附去除（物理吸附和生物吸附） ● 活性污泥巨大的表面积（2000～10000m2/m3活性污泥）其表 面 为多糖类的粘质层，污水中悬浮和胶体状态的有机物被其凝 聚和吸收而得到去除。在30min 内能去除70% BOD。 ● 一般处于饥饿状态的内源呼吸期的微生物其活性最强，吸附 能力也强 ● 初期吸附去除的过程 2．微生物的代谢 进行代谢反应 大分子 小分子 透过细胞壁进入细胞体内 小分子 透过细胞壁进入细胞体内 各种内酶 胞外酶（水解酶） 透膜酶催化作用 透膜酶催化作用 ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯⎯⎯→ 17.1.3 活性污泥净化反应过程
1)〉氧化分解 C.,O, +(x+y-20,M>xCO,+yH,O+AH (17-1) 2〉合成代谢(合成新细胞) nC、H、O2+nNH3+n(X+ 5)O 17-2) (CSH,NO,) 微生物细胞组织的化学式 +n(x-5)CO2+(y-4)H2 O-AH 3〉内源代谢 (CsH,NO,),+5nO,-#9>5nCO,+2nH,O+nNH3 +AH
H O H 2 y )O xCO 2 z 4 y Cx Hy Oz + (x + − 2 ⎯⎯→ 2 + 2 + 酶 (y 4)H O H 2 n n(x 5)CO (C H NO ) 5)O 2 z 4 y nC H O nNH n(x 2 2 5 7 2 n x y z 3 2 + − + − − + + + − − ⎯⎯→ 微生物细胞组织的化学式 酶 (C5 H7 NO2 )n + 5nO2 ⎯⎯→5nCO2 + 2nH2 O + nNH3 + H 酶 1〉氧化分解 2〉合成代谢（合成新细胞） 3〉内源代谢 （17－1） （17－2）
17.1.4活性污泥的增殖规律 1.适应期(延迟期或调整期):是微生物的细胞内各种酶系统 对环境的适应过程 2.对数增殖期(等速增殖期) F dMa 2.2, =K1MaSa→Mat=Ma0×ekh dMa 营养物过剩, dt max 活性污泥能量水平很高,活性污泥处于松散状态 3.减速增殖期(减速增长期、私定期、平衡期) F d Ma 0.1<<2.2, =KMaS 营养物不过剩,它已成为微生物生长的限制因素 活性污泥水平的能量低下,污泥絮凝
K t 1 0 0 1 K MaS Mat Ma e dt dMa 2.2， M F = = max max dt dMa ， dt ds ， 营养物过剩 K MaS dt dMa 2.2， M F 0.1 = 2 1．适应期（延迟期或调整期）：是微生物的细胞内各种酶系统 对环境的适应过程 2．对数增殖期（等速增殖期） 活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态 3．减速增殖期（减速增长期、私定期、平衡期） 营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素 活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。 17.1.4 活性污泥的增殖规律