第六章__污水的好氧生物处理(二)――活性污泥法2
【环境】第6章 污水的好氧生物处理(二)活性污泥法PPT课件
稳定阶段 主要是转移到活性污泥上 的有机物为微生物所利用
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第二节 气体传递原理和曝气池
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构成活性污泥法的三个要素
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。
Fick扩散定律
dC vd D dt
Vd:物质的扩散速度；D扩散系数
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气体传递原理：双膜理论
双膜理论的基本论点： 1.气液两相界面附近存在着作层流运动的气膜和液膜，主体流动情 况影响着膜的厚度； 2.两膜以外的气、液相主体中，流体充分湍动，组分物质浓度均匀， 不存在浓度差，也没有任何传质阻力，整个传质过程阻力仅存在于 气液两层层流膜； 3.气液两相界面上物质浓度相平衡，界面上无阻力。
絮状体团粒
活性污泥中细菌
9
活性污泥中原生动物
活性污泥中后生动物
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活性污泥数量指标
混合液悬浮固体浓度：MLSS
单位体积混合液中所含活性污泥固体物的总重量，mg/l MLSS=Ma+Me+Mi+Mii
混合液挥发性悬浮固体浓度：MLVSS 单位体积混合液中有机性固体物质的总重量，mg/l MLVSS=Ma+Me+Mi
因为氧是一种难溶气体，溶解度小，故传质阻力主要在于液 膜，可以认为气相主体与界面之间的氧分压差值很小；
同时因为液膜厚度很小，Ci与C之间可按直线变化考虑，即：
dC Ci C
dt
L
21
（1422 -3）
对式14-3积分得
C2 C1
水污染控制工程第12-2章
总反应式为：
6NO3 5CH3OH 反硝化菌3N2 5CO2 7H2O 6OH
反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它 会以O2为电子进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在 时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供 体和营养源进行反硝化反应。
在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌 的生长繁殖，即菌体合成过程，反应如下：
VX C qvw X (qv qvw ) Xe
对上图所示系统进行微生物量的物料平衡计算：
d X dS V qv X0 qv w X (qv qv w ) Xe V y Kd X dt dt
d X dS V qv X0 qv w X (qv qv w ) Xe V y Kd X dt dt
曝气池用于吹脱废水中的氮气，提高污泥的沉 降性能，防止在二沉池发生污泥上浮现象。
（d）同步硝化反硝化（SNdN）过程 P150
机理：
1、反应器DO分布不均理论：氧化沟系统
第六章 污水的好氧生物处 理（二）——活性污泥法
第五节
去除有机污染物的活性 污泥法过程设计
活性污泥系统工艺设计
应把整个系统作为整体来考虑，包括曝气池、二沉池、曝 气设备、回流设备等，甚至包括剩余污泥的处理处臵。 主要设计内容： （1） 工艺流程选择； （2） 曝气池容积和构筑物尺寸的确定； （3）二沉池澄清区、污泥区的工艺设计； （4） 供氧系统设计； （5）污泥回流设备设计。 主要依据：水质水量资料 生活污水或生活污水为主的城市污水：成熟设计经验 工业废水：试验研究设计参数
2、微生物对有机物的氧化分解需氧量
难点、重点
生物处理2(活性污泥法、厌氧、脱氮除磷)
利用聚磷菌在好氧条件下过量摄取磷， 并在缺氧条件下释放磷的原理，通过 排放富磷污泥达到除磷目的。
同步脱氮除磷技术
A2/O工艺
即厌氧-缺氧-好氧工艺，是最典型的同步脱氮除磷工艺。在厌氧区，聚磷菌释放磷并摄取有机物；在 缺氧区，反硝化菌将硝酸盐还原为氮气；在好氧区，聚磷菌过量摄取磷，同时硝化菌将氨氮氧化为硝 酸盐。
脱氮原理及方法
氨化作用
01
将有机氮转化为氨氮。
硝化作用
02
在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧
化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。
反硝化作用
03
在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐氮和亚硝酸盐氮还原为氮气，
达到脱氮目的。
除磷原理及方法
化学沉淀法
通过投加化学药剂，使磷酸根离子与 钙、镁等离子反应生成难溶性的磷酸 钙、磷酸镁等沉淀物，从而去除磷。
02
生物强化技术
通过投加特效菌种或基因工程菌，提）
结合活性污泥法和生物膜法的优点，具有高效、节能、占地面积小等优
点。
生物处理与膜技术结合
膜生物反应器（MBR）
将膜分离技术与生物处理相结合，实现高效固液分离，提高出水水质。
动态膜生物反应器（DMBR）
采用动态膜代替静态膜，降低膜污染，提高膜通量和使用寿命。
影响因素及优化措施
影响因素
包括污泥浓度、曝气量、污水水质、 温度等。
优化措施
通过合理控制污泥回流量和剩余污泥 排放量，调整曝气量，提高污水水质 稳定性等措施来优化活性污泥法的运 行效果。
应用实例
城市污水处理
活性污泥法广泛应用于城市污水处理中，可有效去除污水中的有机污染物和营 养盐，提高出水水质。
常见的污水生物处理方法
常见的污水生物处理方法污水处理是指对污水中的有机物、无机物、悬浮物、微生物等进行处理，以达到排放标准或者再利用的要求。
生物处理方法是其中一种常见的污水处理方法，通过利用微生物的生长代谢作用，将有机物降解为无机物，从而净化污水。
以下是常见的污水生物处理方法：1. 活性污泥法活性污泥法是一种广泛应用的生物处理方法，主要包括接触氧化池、好氧池和厌氧池。
在接触氧化池中，污水与活性污泥接触，有机物被微生物降解。
好氧池中提供充足的氧气，进一步降解有机物。
厌氧池则用于去除氮和磷。
该方法具有处理效果好、适应性强等优点。
2. 人工湿地法人工湿地法利用湿地植物和微生物的作用，对污水进行处理。
通过植物的吸收、降解和微生物的降解作用，去除有机物、氮、磷等污染物。
人工湿地法具有处理效果稳定、造价低廉等特点，适合于小型污水处理厂和农村污水处理。
3. 曝气生物滤池法曝气生物滤池法是利用生物膜和微生物的作用，将污水中的有机物进行降解。
污水通过滤池，生物膜上的微生物利用有机物进行生长和降解。
曝气系统提供充足的氧气，促进微生物的降解作用。
该方法具有处理效果好、运行稳定等优点。
4. 厌氧消化法厌氧消化法是将污泥在无氧条件下进行降解，产生沼气。
厌氧消化池中的微生物通过厌氧呼吸将有机物降解为沼气和沉淀物。
沼气可以作为能源利用，沉淀物则可作为肥料利用。
该方法具有能源回收、减少污泥量等优点。
5. 膜生物反应器法膜生物反应器法是利用膜技术与生物处理相结合的方法。
通过膜的过滤作用，将污水中的悬浮物和微生物截留在膜上，达到净化的目的。
该方法具有处理效果好、占地面积小等优点。
6. 固定化生物法固定化生物法是将微生物固定在载体上，形成生物膜或者颗粒，利用其降解污水中的有机物。
固定化生物法具有降解效果好、抗冲击负荷能力强等特点。
以上是常见的污水生物处理方法，每种方法都有其适合的场景和优缺点。
在实际应用中，可以根据污水的性质、处理要求和经济条件选择合适的处理方法。
污水的好氧生物处理
污水的好氧生物处理随着城市化的发展，污水成为一大难题。
而作为一种可持续的方法，好氧生物处理越来越成为处理污水的首选方案。
好氧生物处理通过利用微生物来降解有机物质和氮磷等营养物，最终将污水转变为优质的水资源，以此保护环境和人类健康。
本文将对好氧生物处理的原理、类型、工艺和优势进行详细介绍。
一、好氧生物处理的原理好氧生物处理利用氧与有机物质反应的原理来移除污水中的有机物质和营养物。
在好氧条件下，细菌和其他微生物会利用有机物质和氨氮等营养物质作为能量来源和碳源，进而将其转变为二氧化碳和水等不含污染物质的无害物质。
这个过程可以简单的视为有机物质的氧化过程。
此外，好氧生物处理还可以通过混合固液方式来去除固体颗粒，提高水的清洁度。
二、好氧生物处理的类型好氧生物处理主要有两种类型：传统好氧生物处理和活性污泥法。
传统好氧生物处理是将污水引入池中，然后注入氧气。
氧气会刺激微生物菌群分解有机物质，从而将其转化为水和二氧化碳。
活性污泥法又分为好氧污泥法和好氧-厌氧污泥法。
好氧污泥法是将有机物质和氮磷等营养物质混合在一起，再将其注入到好氧生物反应器中。
在这里，微生物会迅速繁殖，消耗有机物质和氮磷等营养物质。
当污水经过反应器的时间足够长后，微生物数量会达到一个峰值，此时污水中的有机物质和氮磷等营养物质的浓度会下降到可以接受的范围。
最终，微生物会沉淀，并被再次注入反应器作为下一轮处理的初始菌苗。
好氧-厌氧污泥法与好氧污泥法类似。
最大的区别在于反应器的内部具有好氧区和厌氧区。
此方法可以更好地控制污水的营养物质浓度，并更好地降低化学需氧量。
三、好氧生物处理工艺好氧生物处理工艺一般包括以下流程：1.预处理在输入反应器前，需要进行预处理，包括过滤、细菌消毒、水解和厌氧治理，以确保反应器内微生物群落平衡。
2.好氧处理阶段在反应器内，注入氧气以滋养好氧菌群。
在好氧条件下，微生物将有机物质分解转换为二氧化碳和水。
3.沉淀阶段处理后的水被放入一个沉淀池，以使栖息在水中的微生物得以沉淀。
污水的好氧生物处理—活性污泥法
活性污泥法的微生物种群丰富多样， 包括好氧细菌、原生动物和后生动物 等，这些微生物共同作用，使活性污 泥法具有较高的净化效率和稳定性。
去除大颗粒杂质 调节水质和水量 减轻后续处理负荷 提高污泥活性
曝气池中的微 生物通过曝气 设备获得足够
的溶解氧
微生物在曝气 池中降解有机 物，产生二氧
化碳和水
曝气池中的溶 解氧浓度需保 持在一定范围 内，以保证微 生物的正常生 长和降解效率
改进措施：采用 低能耗工艺，提 高设备效率；
应用实例：某城市 污水处理厂采用活 性污泥法处理污水， 取得了良好的效果。
序批式反应器（SBR）工艺：通过间 歇运行方式，实现反应池内混合液的 交替循环流动，提高处理效果和抗冲 击负荷能力。
膜生物反应器（MBR）工艺：结合膜 分离技术，实现悬浮固体和活性污泥 的有效分离，提高出水水质和容积负 荷。
活性污泥法是一种生物处理技术，通 过好氧微生物的代谢作用，将污水中 的有机物转化为稳定的无机物，从而 达到净化污水的目的。
活性污泥法的作用机制还包括沉淀和 固液分离过程，将微生物和污水中的 悬浮物从水中分离出来，使出水水质 得到改善。
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活性污泥中的微生物通过吸附和降解 有机物，将其转化为二氧化碳和水， 同时释放能量供微生物生长繁殖。
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氧化沟工艺：通过循环流动的水体 实现有机污染物的降解，具有较好 的脱氮除磷效果和稳定性。
移动床生物膜反应器（MBBR）工艺： 通过在反应器内投加悬浮填料，增加 生物膜附着表面积，提高处理效果和 抗冲击负荷能力。
活性污泥法与A2O工艺的联合应用 活性污泥法与氧化沟工艺的联合应用 活性污泥法与SBR工艺的联合应用 活性污泥法与MBR工艺的联合应用
污水的好氧生物处理活性污泥法
紊流 p
分
压 或
气体
浓
度
层流
紊流
Pi
ρsO 气膜
ρO 液膜
内表面
液体
0 膜厚
图14-3 气体传递双膜理论简图
(2) 由于气液两相的 主体均处于紊流状态， 其中物质浓度基本上 是均匀的，不存在浓 度差，也不存在传质 阻力，气体分子从气 相主体传递到液相主 体，阻力仅存在于气、 液两层层流膜中。
二
、
活
性
污
泥 法
基
本 流
活性污泥工艺主要由曝气池、曝
程 气装置、二沉池、污泥回流系统和
剩余污泥排放系统组成。
曝气池是由微生物组成的活性污泥 与污水中的有机污染物质充分混合接 触，进而将其吸收并分解的场所，是 活性污泥工艺的核心。
曝气装置的作用:
❖向曝气池供给微生物增长及分解 有机污染物所必需的氧气 ❖进行混合搅拌，使活性污泥与有 机污染物质充分接触
污 泥 1.0021.003 ， 回 流 污 泥 1.0041.006 ； ✓ 颗粒直径：0.020.2 mm； ✓ 比表面积：20100cm2/mL。
§14-2 气体传递原理和曝气池
本节重点
❖双膜理论 ❖影响KLa的因素 ❖机械曝气与鼓风曝气
构成活性污泥法有3个基本要素:
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DO，没有充足的DO，好氧微生物 既不能生存，也不能发挥氧化分解作用。
ρsO——液相中氧的饱和浓度，mg/L； ρO——液相内氧的实际浓度，mg/L。
dm dt
好氧生物处理活性污泥法
第一节 基本概念
• 二. 活性污泥性能指标 • (二) 污泥浓度(MLSS) • 污泥浓度 — 指曝气池中单位体积混合液所
含悬浮固体的重量，单位mg/L。污泥浓度的大小 间接地反映混合液中所含微生物的量。因此，为 了保证曝气池的净化效率，必须在池内维持一定 量的污泥浓度。对于普通活性污泥法，曝气池内 污泥浓度常控制在3～4g/L。
第一节 基本概念
• 二. 活性污泥法基本流程
鼓风机 污水 预处理 活性污泥池 二沉池 排放
污泥回流
剩余污泥
第一节 基本概念
• 二. 活性污泥性能指标 • (一) 污泥沉降比(SV) • 污泥沉降比(SV) — 是指曝气池混合液沉
淀30分钟后，沉淀污泥与混合液之体积比(以 ％表示)。因为活性污泥在沉淀30分钟后一般 可接近它的最大密度。所以以30分钟作为测定 沉降比的标准时间。
• 一．什么是活性污泥法？ • 3．活性污泥的特性
• 颜色：
• •
根据废水水质的不同，活性污泥有着不同的颜色，有 褐色的，有黄色的等，它和矾花一样，具有很大的表而积。 在活性污泥中，主要有微生物、无机物和分解中的有 机物。微生物和有机物构成活性污泥的挥发性部分 ( 即挥 发性悬浮固体MLVSS)，它约占全部活性污泥的 70～80％左 右。活性污泥的含水率一般为 98～99％。它具有很强的吸 附和氧化分解有机物的能力。
★
生物处理的基本流程
污水
预处理
生物处理池
后处理
排放
•
图14-1
生物处理的基本流程
第一节 基本概念
• 一．什么是活性污泥法？ • 1．活性污泥 • 如果在一桶粪便污水中，不断地鼓入空气，
维持水中有足够的溶解氧，在经过一定时间后， 就会产生褐色絮花状的泥粒，对泥粒进行镜检， 可以看到里面充满着各种各样的微生物，这种 充满微生物的絮状泥粒就叫做活性污泥。
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主要的活性污泥工艺有8种：①传统式(CAS)；②分段进 水 式 (SFAS) ； ③ 接 触 稳 定 式 (CSAS) ； ④ 完 全 混 合 式 (CMAS)；⑤延时曝气式(EAAS)；⑥高纯氧式(HPOAS)； ⑦选择器式(SAS)；⑧序批反应器式(SBRAS)。 SBRAS将生物反应和沉淀结合在一个容器中进行。微处理 器被用来自动控制进水、曝气、混合和出水撇出等功能。 它通常用于小型污水处理厂。 污泥沉降特性一般用污泥体积指数(SVI)表示。SVI是l g沉 淀的污泥占有的体积mL。SVI大于150mL/g表示污泥沉淀 性能比较差，发生了膨胀。在SVI测量过程中，观察沉淀 速率和上清液透明度可以发现活性污泥的一些内在特性。 生物絮凝将单个细菌凝聚成为密实的、能够沉淀的颗粒， 形成了活性污泥絮体的微观结构。它是由微生物胞外聚合 物形成的。进行生物絮凝需要的SRT最小值，生活污水为 1d，工业废水为3d。
渐减曝气
分步曝气
把入流的一部分从池端引入到池中的中部 分点进水。
完全混合法
完全混合的概念
在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加 回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，长条形池子中也能做到 完全混合状态。
完全混合法
完全混合的特征
①池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生化环 境也基本相同；
第三节 活性污泥法的发展和演变
传统推流式
Tapering Aeration
渐减曝气
•在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量 在长度方向是逐步下降的。 •实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供 氧量超过需要。 •渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，使 布气沿程变化，而总的空气量不变，这样可 以提高处理效率。
•
溶解氧浓度的主要作用是影响丝状菌的繁殖，虽然它也会影 响硝化过程的进行。DO浓度2mg/L是一个合理的界限，但是 在有些情况下，需要比较低的DO才能达到良好的处理，而 在另外一些情况下却需要比较高的DO。 曝气设备用于供氧和维持污泥处于悬浮状态，设备的选择受 到反应器大小的限制。如果反应器太小，那么供氧所需要的 单位体积功率输入就会导致絮体剪切。如果反应器太大，单 位体积功率输入就会有混合搅拌作用，能量消耗增加。 活性污泥系统中微生物的平衡生长需要适当的营养物质。营 养不足会引起丝状菌过度生长和/或产生胞外粘液。这两种情 况都会干扰活性污泥的沉淀和浓缩。 活性污泥系统的温度可以维持在中温(35～40℃)或者高温 (45～60℃)范围。但是不应该在这两个温度之间转换。有机 物和氨氮的氧化会放热，而反应器构造和曝气会损失热量。
②入流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤 然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是像推流中仅 仅由部分回流污泥来承担。完全混合池从某种意义上来讲 ，是一个大的缓冲器和均和池，在工业污水的处理中有一 定优点；
③池液里各个部分的需氧量比较均匀。
第四节 活性污泥法的设计计算
第五节 二次沉淀池
第五节 活性污泥法系统设计和 运行中的一些重要问题
要 点
•所有的活性污泥系统具有4个共同点：①微生物在好氧 条件下氧化有机物形成絮凝性的污泥；②微生物通过沉 淀分离，产生悬浮固体浓度低的出水；③沉淀的微生物 作为浓缩污泥回流到反应器；④多余的微生物通过调节 SRT被排出。 •活性污泥反应器一般是开放式的池子，有机械式供氧设 备，保持絮凝性的微生物处于悬浮状态。主要设备包括 大孔和微孔空气曝气机、机械表面曝气机、喷射式曝气 机和淹没式涡流曝气机。 •活性污泥系统中的沉淀池有两个功能：①分离絮凝性的 微生物，产生澄清的出水（澄清）；②浓缩微生物，使 其回流至上游反应器（浓缩）。
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确定了SRT之后，就可以计算活性污泥系统的MLSS数量和生 物污泥数量。计算一般根据冬季寒冷条件，原因是此时产生 的污泥量最高，从而确定反应器。需氧量在最 高温度下是最大的，所有计算是根据夏季条件。在多级反应 器系统中需氧量必须逐级进行分配。在选择供氧系统的大小 时还必须考虑瞬时需氧量变化。 观察活性污泥反应器中污泥的颜色和外观可以发现系统运行 状态方面的信息。 目视观察二沉池可以发现反硝化和絮凝细菌与丝状细菌不平 衡生长的现象。 应该对活性污泥进行经常性的显微镜观察。对真核生物进行 观察可以确定SRT值是否合适。真核生物突然变化说明DO浓 度不合适或者存在有毒物质。对丝状细菌类型进行观察可以 确定引起丝状菌过度繁殖和污泥膨胀的条件。
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丝状细菌形成了活性污泥絮体的宏观结构，类似于“脊梁 骨”，使絮体能够抵抗机械剪切。只有絮凝细菌与丝状细 菌之间达到适当的平衡才能形成结实的絮体，既能够抵抗 反应器内的剪切，又能够在沉淀池内快速沉淀和压缩。 过量的丝状菌会引起活性污泥膨胀。在活性污泥系统中已 经发现了大约30种丝状细菌，这些类型为消除污泥膨胀 提供了有用的途径。 许多活性污泥系统的SRT是由生物絮凝的要求所决定的。 在其他情况下，比较长的SRT适用于硝化，处理含有难生 物降解有机物的工业废水和污泥的稳定化处理等。选择 SRT时还需要考虑污泥处理系统的可靠性和容量。 有两个因素限制了生物反应器的MLSS浓度。一个是污泥 浓缩，限定经济性的最大MLSS浓度至5000mgTSS/L。另 一 个 是 生 物 絮 凝 ， 其 需 要 的 最 小 MLSS 浓 度 是 500 ～ 1000mgTSS/L。