活性污泥法工艺控制参数实践应用
国家精品课程《水污染控制工程》3-活性污泥法
第四章、污水的生物处理
教学要求
1、掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理 2、理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性 污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、SVI、Qc、 容积负荷、污泥产率等。 3、理解活性污泥反应动力学基础及其应用。 4、掌握活性污泥的工艺技术或运行方式； 5、掌握曝气理论。 6、熟练掌握活性污泥系统的计算与设计； 时间安排 20h（其中机动2h）
7
后生动物(主要指轮虫），捕食菌胶团和原生动物，是水质稳 定的标志。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。
• 思考题：后生动物的出现反映了处理水质较好，因此能否说 明出水氨氮较低，氨氮在生物处理过程中被硝化？
③微生物增殖与活性污泥的增长：
a、微生物增值：在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规 律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期， 静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。
③泥龄（Sludge age）Qc：生物固体平均停留时间或活性污泥在 曝气池的平均停留时间，即曝气池内活性污泥总量与每日排 放污泥量之比，用公式表示：θc＝VX/⊿X＝VX/QwXr 。式中： ⊿X为曝气池内每日增长的活性污泥量，即要排放的活性污泥 量。
Qw为排放的剩余污泥体积。 Xr为剩余污泥浓度。其与SVI的关系为(Xr) max＝106 /SVI • Qc是活性污混处理系统设计、运行的重要参数，在理论上也 具重要意义。因为不同泥龄代表不同微生物的组成，泥龄越 长，微生物世代长，则微生物增殖慢，但其个体大；反之， 增长速度快，个体小，出水水质相对差。 Qc长短与工艺组合 密切相关，不同的工艺微生物的组合、比例、个体特征有所 不同。污水处理就是通过控制泥龄或排泥，优选或驯化微生 物的组合，实现污染物的降解和转化。
污水处理 活性污泥法
污水处理活性污泥法活性污泥法是目前常用的污水处理方法之一，通过调节污水中的氧化还原电位、溶解氧浓度、污泥的混合活性等参数，从而促进有机物的降解和去除。
本文将详细介绍污水处理中的活性污泥法的原理、工艺流程、运行要点等内容。
一、原理活性污泥法是利用厌氧和好氧微生物的协同作用，将有机物降解为无机物的过程。
在好氧条件下，厌氧微生物通过氧化有机物、硝化硝酸盐等反应，将有机物转化为无机物。
而在厌氧条件下，好氧微生物通过还原反应，使带有氧的无机物还原为有机物。
二、工艺流程1、前处理：包括进水调节和初级过滤等步骤，目的是去除大颗粒杂质、调整污水的水质和水量。
2、活性污泥处理：将经过前处理的污水引入活性污泥池。
通过不断的搅拌、曝气等方式，促进污水中的有机物降解。
3、沉淀池处理：活性污泥法中产生的混合液经过一段时间的静置，使污泥与水分离，沉淀至池底。
4、出水处理：经过沉淀后的清水从上方取出，经过二次过滤和消毒等步骤，最终实现出水的净化和回用。
三、运行要点1、污水处理设备的维护保养：定期清理设备及管道，确保正常运行和通畅。
2、活性污泥的管理：控制进水水量和水质，根据实际情况调整搅拌和曝气的方式和参数。
3、污泥的处理和回用：及时清理沉淀池中的污泥，可以通过浓缩、脱水等方式处理后用于农田肥料或填埋。
4、出水水质的监测与控制：监测出水的COD、氨氮、总磷等指标，根据环保要求进行调整和控制。
附件：1、活性污泥处理工艺流程图2、活性污泥法相关设备的使用说明书法律名词及注释：1、污水处理：指对废水进行预处理和精处理，以达到排放排放标准或再利用的要求。
2、活性污泥：一种富含微生物的混合物，能够有效降解污水中的有机物。
3、厌氧：生物在缺氧或无氧条件下生长和代谢的过程。
序批式活性污泥法(SBR)原理与应用
SBR 法的工作原理
• 沉淀期
• 相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌 后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池， 避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的 活性污泥破碎。此外，SBR 活性污泥是在静止时沉降而不 是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效 率高。
SBR 法的工作原理与操作
1
空间上是按序排列、间歇的
如下图（处理生活污水的三池SBR系统 ）
2
时间上是按次序列的、间歇的 如右图（SBR一个周期操作过程）
SBR 法的工作原理与操作
SBR处理示意图
传统SBR的操作过程
进水
曝气
曝气/不曝气
曝气
进水期
反应期
静置/不曝气 排水/排泥 污泥活化
沉淀期
排水排泥期 闲置期
d(VS)
dt QSO KXV QSO K ( XVV（O )3-4）
刚开始进水时（t=0），由假设（3）得：
VS (VO VF )Se 0
（3-5）
式中VF——充水期结束时进水的体积；
Se——出水底物浓度。
当进水结束时（t=tF），
VS VO S F
（3-6）
式中SF——进水期结束或反应期开始时底物浓度。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR 技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生 物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
在用地紧张、处理量大的城市具有很高的使用价值。
SBR工艺早在1914年即已开发 ，70年代末 期美国教授R.L.Irvine等人为解决连续污水处理法 存在的一些问题首次提出，并于1979年发表了第 一篇关于采用SBR 工艺进行污水处理得论著。继 后, 日本、美国、澳大利亚等国的技术人员陆续 进行了大量的研究。并发展出很多的衍生工艺如 ICEAS、CASS等。
活性污泥法及其在环境工程中的应用
活性污泥法及其在环境工程中的应用活性污泥法及其在环境工程中的应用活性污泥法是一种常见的污水处理技术，其通过活性污泥中的微生物来降解有机物和净化水体。
该技术在环境工程领域被广泛应用，已取得了显著的效果和成就。
活性污泥是指孕育在废水中的富含生物多样性的污泥，它主要由具有降解和去除有机物能力的微生物所组成。
这些微生物在被合适的条件下，能够高效地降解废水中的有机污染物，并将其转化为无害的物质。
活性污泥的形成需要适宜的环境条件和适宜的营养物质供给。
不同类型的污水处理系统需要不同性质的活性污泥，因此在实际应用中需要进行定制化的设计和运营。
活性污泥法的基本原理是在一个封闭的反应器中，通过给予污水适宜的氧气和温度条件，以及提供足够的养分来维持微生物的生长和繁殖。
当废水进入反应器时，微生物附着在污泥颗粒上，利用废水中的有机物进行生长，而废水中的有机物则被降解和转化为氨氮、硝态氮和无害的气体。
通过相应的工艺设计和操作控制，可以实现高效的去除污水中的有机物和氮磷等营养物质。
活性污泥法在环境工程中具有广泛的应用。
首先，它被广泛用于城市污水处理厂的废水处理过程中。
通过活性污泥法，可以有效地去除废水中的有机物、氨氮和磷等营养物质，使废水达到排放标准，保护环境和水资源。
在大规模城市污水处理厂中，活性污泥法通常与其他处理工艺相结合，如二沉池、生物膜等，以提高污水处理的效果和速度。
其次，活性污泥法也被应用于工业废水处理中。
许多工业过程产生的废水含有高浓度的有机物和毒性物质，对环境造成严重影响。
活性污泥法可以通过调整反应器的氧气浓度和温度等条件来适应不同的废水特性，实现高效的废水处理效果。
在一些高难度的工业废水处理中，活性污泥法与其他先进的物理化学处理技术相结合，如膜分离、活性炭吸附等，可以有效地去除废水中的有毒有害物质。
此外，活性污泥法还可以用于污泥处理和资源化利用。
活性污泥中的微生物经过一段时间的生长与繁殖，会产生大量的污泥。
序批式活性污泥法原理与应用课件
3、调试运行： 当污泥恢复活性、强制驯化完成以后即可进入驯化试运行阶段。此阶段不但要培养出适当的菌种，还要确定活性污泥系统的最佳运行条件。 第一阶段： A、配料：在调节池中进行。按原污水∶稀释水=1∶3的比例进行配制料液，即原污水30 m3，加入稀释水90 m3。根据情况可适当加入一定量的营养源（粪便水）。打开调节池空气阀，使调节池曝气搅拌均匀。监测该水质指标（CODCr 、PH、水温、SS）。 B、强制驯化完成后，停止曝气，静沉记录，根据固液分离情况决定静沉时间（一般为0.5---1.0小时），记录静沉时间。 C、排出上清液约40---50m3。取上清液100ml放入锥形瓶中，以备监测COD值所用。 D、进料运行：将配好的料液以10m3/h的流量加入SBR反应器，进料量为50m3/池，两个池子交替运行。先按22个小时为一周期进行运行。进料1小时后开始曝气，连续曝气4小时，停曝气0.5小时；再连续曝气4小时，停曝气1.0小时；再曝气3小时，停曝气0.5小时；再曝气3小时，停曝气1.0小时；再曝气2小时，静沉0.5—1.0小时，开始排水约50m3，记录排水时间（约0.5小时），闲置0.5---1.0小时。曝气过程中要及时监测DO和SV％；停曝后，重新曝气前要监测DO，并作纪录。一般指标为：DO=1—2mg/l PH=6---9 SV=10---30% 水温：10--35℃。 E、按以上A、B、C、D四步骤重复操作3---4天。注意观察污泥性状及生长情况，有条件时用显微镜观察活性污泥中的微生物生长状况，并及时监测排水水质指标（DO、CODCr、PH、SS），做好记录。
二、SBR调试程序
（三） 污泥沉降性能的控制 导致污泥沉降性能恶化的原因是多方面的，但都表现在污泥容积指数（SVI）的升高。SBR工艺中由于反复出现高浓度基质，在菌胶团菌和丝状菌共存的生态环境中，丝状菌一般是不容易繁殖的，因而发生污泥丝状菌膨胀的可能性是非常低的。SBR较容易出现高粘性膨胀问题。这可能是由于SBR法是一个瞬态过程，混合液内基质逐步降解，液相中基质浓度下降了，但并不完全说明基质已被氧化去除，加之许多污水的污染物容易被活性污泥吸附和吸收，在很短的时间内，混合液中的基质浓度可降至很低的水平，从污水处理的角度看，已经达到了处理效果，但这仅仅是一种相的转移，混合液中基质的浓度的降低仅是一种表面现象。可以认为，在污水处理过程中，菌胶团之所以形成和有所增长，就要求系统中有一定数量的有机基质的积累，在胞外形成多糖聚合物（否则菌胶团不增长甚至出现细菌分散生长现象，出水浑浊）。在实际操作过程中往往会因充水时间或曝气方式选择的不适当或操作不当而使基质的积累过量，致使发生污泥的高粘性膨胀。 污染物在混合液内的积累是逐步的，在一个周期内一般难以马上表现出来，需通过观察各运行周期间的污泥沉降性能的变化才能体现出来。为使污泥具有良好的沉降性能，应注意每个运行周期内污泥的SVI变化趋势，及时调整运行方式以确保良好的处理效果。
活性污泥法各参数控制范围
活性污泥法各参数控制范围
COD：化学需氧量，重铬酸钾法
重铬酸钾法测COD时计算公式：
COD Cr=(V0-V1)×C×8×1000/V 式中
C——硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，mol/L
V——⽔样体积，mL
V0——滴定空⽩时硫酸亚铁铵标准溶液的⽤量，mL
V1——滴定⽔样时硫酸亚铁铵标准溶液的⽤量，mL
BOD5：五⽇⽣化需氧量营养物质⽐例：BOD5：N：P=100:5:1
温度：控制在20-30℃
pH：仪器（控制在6.5-8.5）
SS：重量法
NH3-N：蒸馏⽐⾊法
DO：仪器（初期控制在1-2mg/l，成熟期控制在3-4mg/L）
SVI：污泥体积指数SVI=（1L混合液30min静置沉淀形成的活性污泥体积（ml）/1L混合液中悬浮固体⼲重）50-120良好SV：污泥沉降⽐SV=（1OOml混合液静置30min后沉淀形成的活性污泥体积ml）/混合液体积）
污泥负荷率：Ns=QS/VX 污泥所需量m=XV/(1-ω) ω是含⽔率
污泥量回流量的⼤⼩⼀般为20%~50%，有时也⾼达150%，其直接影响曝⽓池污泥的浓度和⼆次沉淀池的沉降状况。
计算公式：
R·Q·Xr = （R·Q + Q)·X
式中：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。
Q——流量
根据污泥沉降⽐确定回流⽐R=SV／(100—SV)
根据回流污泥浓度和混合液污泥浓度调节回流⽐，计算公式为：R=MLSS／(RSSS—MLSS)。
废水好氧生物处理工艺-——活性污泥法
式中: x——每日的污泥增长量(kgVSS/d)；= Qw·Xr Q ——每日处理废水量(m3/d)；
a、b经验值的获得：
(1) 对于生活污水或相近的工业废水: a = 0.5~0.65，b = 0.05~0.1； (2) 对于工业废水，则：
合成纤维废水
0.38
0.10
含酚废水
0.55
0.13
制浆与造纸废水
0.76
0.016
制药废水
0.77
酿造废水
0.93
工业废水
a
b
亚硫酸浆粕废水
0.55
0.13
a、b经验值的获得：
（3）通过小试获得：
可改写为：
a
b
QSr/VXv(kgBOD/kgVSS.d)
x/VXv(1/d)
一、活性污泥法的工艺流程
回流污泥
二次 沉淀池
废水
曝气池
初次 沉淀池
出水
空气
剩余活性污泥
活性污泥系统的主要组成
曝气池：反应的主体，有机物被降解，微生物得以增殖； 二沉池：1）泥水分离，保证出水水质； 2）浓缩污泥，保证污泥回流，维持曝气池内的污泥浓度。 回流系统：1）维持曝气池内的污泥浓度； 2）回流比的改变，可调整曝气池的运行工况。 剩余污泥： 1）去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行 供氧系统：为微生物提供溶解氧
在条件一定时， 较稳定； 对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.85
4、活性污泥的性能指标：
（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume） 定义：将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示； 功能：能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀； 正常范围： 2030%
SBR工艺特点及其应用发展
SBR工艺特点及其应用发展SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺是一种连续循环的活性污泥法，其特点是将整个处理过程划分为若干个步骤，通过调整步骤的时间顺序和操作条件，实现废水的生物降解和去除污染物的效果。
下面将介绍SBR工艺的特点及其应用发展。
1.SBR工艺的特点：（1）反应器多功能性：SBR反应器一般由进水、好氧、静置、沉降等4个步骤组成，通过不同步骤的操作及控制，能够适应各种水质和处理要求。
（2）周期性操作：SBR反应器通过周期性的运行方式，即周期的将进、排水过程连续地进行，保证了废水处理的连续性和稳定性。
（3）空间利用率高：由于SBR反应器可以采用单体或多体反应器的形式，可以根据实际需要选择合适的反应器数量，以最大限度地利用处理场地面积。
（4）操作简单灵活：SBR工艺不需要混合反应器和沉淀池，操作相对简单，且能够根据具体情况灵活调整步骤的时间和参数，适应不同水质的处理。
（5）处理效果好：SBR工艺在去除COD、氨氮、总磷等主要污染物方面有较好的处理效果，其出水指标能够达到国家排放标准要求。
2.SBR工艺的应用发展：（1）农村和小型城市污水处理：由于SBR工艺可以根据需要调整处理能力和出水水质，且操作灵活简单，因此在农村和小型城市污水处理中得到广泛应用。
（2）工业废水处理：SBR工艺在处理工业废水中，尤其是有机废水方面具有较好的适用性。
通过控制好氧环境和添加适宜的菌群，可以实现高效降解和去除有机污染物。
（3）蓄能池和回用系统：SBR工艺可以通过适当改变操作方式，使反应器具有蓄能的功能，形成SBR蓄能池，并用于需求相对平稳的场所，如虚拟电厂等。
同时，SBR工艺还可以与膜技术相结合，实现废水的高效再利用。
（4）微污染物处理：随着环境污染程度的不断加深，SBR工艺在处理微污染物方面的应用研究也日益受到关注。
通过调整反应器的运行条件和添加特定的微生物，可以实现对药物残留、重金属、农药等微污染物的高效去除。
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巧用SV30在污水处理运行管理中的尝试
肃宁第一污水处理厂张亚锋SV30 测定方便、快速，在了解工艺运行状态方面有无可代替的作用，除了解污泥的结构和沉降性能外，在污泥沉降性能稳定的情况下，还可作为剩余污泥排放的参考依据。
污泥沉降比的定义，很容易给人造成误解，似乎测定SV30就是为了解30min后的测定结果。
但SV30并不仅仅是测定30min后的污泥百分体积，在测定过程中还要观察沉降速率、污泥外观、泥水界面是否清晰、上层液是否有悬浮物等情况，这些表观情况对于了解和判断运行状态很有帮助。
有经验的操作人员不需其他数据，只根据污泥沉降试验就可大概判断整个生化过程的运行状况。
污泥沉降试验也不必遵循30min的规定，不同的污泥测试时间也需要改变。
有的专家建议检测SV
，这是因为不同的污泥在5分钟
5
相同，而初始阶段5min的沉降速度不同，其沉降性能也是不同的。
一般来说无机污泥下沉时体积差异最大。
而且如果两种污泥的SV
30
速度要大于有机污泥。
虽然污泥沉降试验的测定时间统一为30min，但在应用时可以根据实际情况来定，例如为了解沉淀池运行状况，可以采用延长沉降试验时间来判断，如果污泥在量筒中出现整体上浮现象，则可能有三方面的原因导致：
1、在有硝酸氮的情况下，将三十分钟沉降试验结束，再继续让其静止一段时间后下沉的污泥会在缺氧时伴随便氮气泡沫上浮；
2、负荷较高的活性污泥系统中，在气温高，污泥在沉淀池停留时间过长而发生酸化时，也会有气泡沫伴随便污泥上浮，这些气泡通常是酸化过程中产生的氨引起的；
3、当曝气量过大，而混合液进入沉淀池后空气不能充分释放，也会造成沉淀池漂泥等现象。
根据以上原因再根据其他相关因素可以对二沉池漂泥现象做一个初步判断。
下面以肃宁一污一期、二期百乐克生化池污泥以及二沉池缺氧污泥为检测对象，研究不同的污泥在5min、10min、15min、20min、
25min、30min时不同的SV。
一期污泥活性较好，运行正常。
二期污泥为新培养污泥，缺乏营养，活性较差。
二沉池污泥由于回流泵损坏，长时间停留导致缺氧。
做SV与时间曲线如下：
一期污泥
5minSV图片二期污泥5minSV图片缺氧污泥图片
由上图看出一期污泥沉降较慢，SV
5达到85，经过SV
10
以后污泥沉降呈平缓状态。
最终达到29。
但是污泥沉降完后上清液非常清
澈。
二期污泥沉降过程虽然很快，SV
5
达到了20，但是沉降完毕后上清液比较浑浊、污泥絮体也非常多。
厌氧污泥沉降速度非常慢，并且上清液非常浑浊。
SV状况分析：
SV
30
观察只能对生化池运行状况做出初步判断，具体异常现象还需要结合现场运行实际情况、污泥负荷、好氧污泥速率检测、镜检
等来确认，但是由于SV
30检测方便、快捷，运行管理人员在日常运行中只需做到常检测、细观察就能根据SV
30
对生化池异常情况做出
迅速反应，对于迅速诊断、预防污泥膨胀、中毒有很好的预警作用。