活性污泥法的基本原理
污水处理-活性污泥法
△X = aSr – bX
式中：a——污泥产率（污泥转换率） Sr——污水中被降解、去除的有机污染物量（BOD），kg/d
Sr Q(Sa Se )
X——曝气池混合液含有的活性污泥量，kg/d b——自身氧化率（衰减系数），d－1
5
活性污泥法基本原理
活性污泥净化反应过程
2 、微生物的代谢: 分解代谢和合成代谢
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活性污泥法基本原理
活性污泥净化反应过程
曝气池内有机物氧化分解、细胞合成、内源代谢 数量关系：
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影响因素与主要设计运行参数
净化反应影响因素
由于活性污泥中生物种类的过剩以及它们之间的相互竞 争，工艺条件的微小变化就能够引起微生物种群组成和污泥 絮体物理性能的显著变化。
X v
VX v X v
C
24
活性污泥评价及控制指标
有机污染物降解与需氧
25
反应动力学基础
莫诺方程式基本方程
max
S KS
S
按物理意义考虑：
max
S KS
S
1 dS d(S0 S) X dt Xdt
dS dt
max
XS KS
S
1 ds maxS (kg / kg h) X dt KS S
1细菌是活性污泥法中污水净化的 第一承担者，也是主要承担者。 2原生动物是活性污泥法中外上污水净化的第二承担者，它
摄食游离细菌，是细菌的首次捕食者 3后生动物是细菌的第二捕食者
3
活性污泥的增殖规律
1.适应期：各种酶系统对环境的适应过程 2.对数增殖期：活性污泥能量水平很高，污泥松散 3.减速增殖期：营养物成为微生物生长的限制因素，活性污泥
活性污泥法的基本原理
活性污泥法的基本原理活性污泥法是一种常用的污水处理方法，它通过利用微生物的活性污泥来降解有机物，去除污水中的污染物。
下面将详细介绍活性污泥法的基本原理。
1. 活性污泥法的原理活性污泥法是一种生物处理技术，主要通过微生物的代谢活动来降解污水中的有机物。
在活性污泥法中，将含有有机物的污水与活性污泥充分接触，通过微生物的降解作用，将有机物转化为二氧化碳、水和微生物细胞等无害物质。
2. 活性污泥的组成活性污泥主要由微生物、有机物和无机物组成。
微生物是活性污泥的核心，它们通过吸附、吸附和生物化学反应等方式将有机物降解为无机物。
有机物是活性污泥的营养来源，提供微生物进行代谢反应所需的能量和碳源。
无机物主要包括无机盐和微量元素，为微生物提供必要的营养元素。
3. 活性污泥的处理过程活性污泥法的处理过程主要包括曝气池、沉淀池和回流系统。
曝气池：曝气池是活性污泥法的核心设备，通过机械搅拌或气体曝气等方式，将含有有机物的污水与活性污泥充分接触。
在曝气池中，微生物利用有机物进行代谢反应，将有机物降解为无机物。
沉淀池：曝气池处理后的污水进入沉淀池，在沉淀池中，通过重力沉降将污泥与清水分离。
清水从沉淀池的上部流出，进一步处理或直接排放。
而污泥则沉积在沉淀池的底部，形成污泥层。
回流系统：为了保持活性污泥的稳定性和高效性，一部分污泥会通过回流系统返回到曝气池中。
回流系统可以提供适宜的微生物量和营养物质，保持活性污泥的活性和代谢能力。
4. 活性污泥法的优点活性污泥法具有以下优点：(1) 处理效果好：活性污泥法可以有效去除污水中的有机物和悬浮物，使水质得到明显改善。
(2) 投资和运营成本低：相比其他污水处理方法，活性污泥法的投资和运营成本较低，适合中小型污水处理厂使用。
(3) 工艺稳定性高：活性污泥法对进水水质的适应性较强，处理效果稳定可靠。
(4) 体积小：活性污泥法的处理设备相对较小，占地面积较小。
5. 活性污泥法的应用领域活性污泥法广泛应用于城市污水处理厂、工业废水处理厂、农村生活污水处理等领域。
活性污泥法的工作原理
活性污泥法的工作原理
活性污泥法是一种常用的废水处理技术，其工作原理如下：
1. 污水进入活性污泥池：废水首先被引导进入活性污泥池，其中含有大量的微生物（活性污泥）。
这些微生物能够通过吸附、吞噬、分解等方式处理废水中的有机物。
2. 微生物降解有机物：活性污泥中的微生物通过与废水中的有机物接触，利用有机物作为能源进行生长和繁殖。
微生物分解有机物的主要过程包括：好氧降解和厌氧降解。
在好氧条件下，微生物需氧进行有机物的分解；在缺氧或无氧条件下，微生物可利用硝酸盐、硫酸盐等物质进行有机物的分解。
3. 混合与搅拌：为了保持污泥颗粒的悬浮状态，活性污泥池通常会进行混合与搅拌。
这有助于提供足够的氧气和营养物质到微生物中，使其能够正常生长和降解有机物。
4. 沉淀和分离：经过一段时间的降解后，污水中的微生物和其它固体悬浮物会逐渐沉淀到底部形成污泥。
然后，通过调节沉淀污泥与水的比例，可以将污泥分离出来，从而使净化后的水体流向下一个处理单元。
5. 污泥处理：将分离出来的活性污泥送入消化池或污泥浓缩池中进行进一步处理。
消化池用于进一步降解活性污泥中的有机物，而污泥浓缩池则用于将污泥的固体含量提高，减少处理所需的体积。
6. 净化水体排放：经过活性污泥法处理后，废水中的有机物质得到了有效去除，达到了排放标准。
因此，净化后的水体可以安全地排放或进一步处理，达到再利用的水平。
二、活性污泥法的基本原理与概念
三、活性污泥法的基本工艺参数
BOD ——容积负荷与BOD——污泥负荷 1、曝气池的BOD ——容积负荷： 1）BOD ——进水容积负荷 单位曝气池容积（m3），在单位时间（1d）内，能够接受，并 将其降解到预定程度的进水有机污染物量（BOD）。
NV Q Si V
( kgBOD
5
m d)
3
剩余污泥
活性污泥系统有效运行的基本条件是：
废水中含有足够的溶解和胶体的易降解有机物；
混合液含有足够的溶解氧——曝气；
池内呈悬浮状态的活性污泥； 活性污泥连续回流，剩余污泥及时排放，维持曝气池内 稳定的活性污泥（微生物）浓度； 进水中不含有对微生物有毒有害的物质
活性污泥降解废水中有机物的过程
④ 剩余污泥排走系统：
1） 维持活性污泥系统的正常运行，必须定期排泥;
2） 为了使曝气池内经常保持高度活性的活性污泥。
3） 去除有机物的重要途径之一。 ⑤ 供氧系统： 1）为好氧微生物提供代谢所需的溶解氧 2）使得活性污泥处于悬浮状态
废水好氧活性污泥法中异养微生物的代谢途径
无机代谢产物,随出水排出 少量能量
钟虫
小口钟虫
肾形虫
C、后生动物
线虫
轮虫
原（后）生动物作为“指示性生物”
数 量
二、活性污泥的性质及性能指标
3、活性污泥生化性能:
活性污泥的含水率： 99.299.8% 固体物质的组成：0.2~0.8% 固体物质的组成 1）微生物群体（Ma） 2）微生物内源代谢的残留物（Me） 3）吸附的难于生物降解的有机物（Mi） 4）无机物质（Mii）
Ns Q Si X V
kgBOD
5
kgMLSS
活性污泥净化水质的原理
活性污泥净化水质的原理
活性污泥法是一种常用的生物处理废水的方法，其原理是利用微生物（活性污泥）对废水中的有机物进行降解和氧化，从而净化水质。
具体原理如下：
1. 溶解有机物降解：活性污泥中的微生物通过呼吸作用将氧气与废水中的有机物反应，将有机物分解为水、碳酸盐和二氧化碳等无害物质。
2. 吸附各种有机污染物：活性污泥在废水中可以吸附各种有机污染物，包括悬浮物、微生物和溶解有机物等。
3. 沉淀物去除：活性污泥中的微生物会沉降到底部形成污泥层，从而将废水中的悬浮物和微生物去除。
4. 生物脱氮和脱磷：活性污泥中的特定菌群可以进行脱氮和脱磷反应，将废水中的氮和磷去除，减少水体富营养化的问题。
5. 有机物转化为污泥：活性污泥中的微生物将废水中的有机物转化为新的微生物生物质，从而使有机物被固定在污泥中。
通过以上的一系列生物反应，活性污泥法能够高效地去除废水中的有机污染物，
净化水质。
活性污泥法广泛应用于废水处理厂、工业废水处理和城市污水处理等领域。
活性污泥法基本原
► 5.
活性污泥法基本流程
污水经物化预处理后与二沉池回流污 泥同时进入曝气池，通过曝气搅拌作用， 使污泥呈悬浮态并和污水完全混合，污水 中的有机物被活性污泥吸附并降解或同化， 最终转化为二氧化碳和剩余污泥，污水因 而得到净化。净化后的污水和活性污泥在 二沉池中进行固液分离，上清液溢流排放， 沉淀浓缩的污泥一部分作为接种污泥回流 到曝气池，另一部分则作为剩余污泥排放。
►
微生物对有机物的分解代谢及合成代谢及其产物的模式图
污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线
► 3.絮凝与沉淀 3.絮凝与沉淀
絮凝体是活性污泥的基本结构，它能够防止 微型动物对游离细菌的吞噬，并承受曝气等不利 因素的影响，更有利于与处理水分离。 沉淀是混合液中固相颗粒同废水分离的过程， 好坏直接影响出水水质。
3. 活性污泥的组成
► ►
活性污泥含水率一般都在99%以上，固体物质仅占1%以 活性污泥含水率一般都在99%以上，固体物质仅占1%以 下。而这1%固体物质由有机和无机两部分组成。 下。而这1%固体物质由有机和无机两部分组成。 有机部分包括： Ma——具有代谢功能活性的微生物群体； ——具有代谢功能活性的微生物群体； Me——微生物内源代谢、自身氧化残留的微生物有 ——微生物内源代谢、自身氧化残留的微生物有 机体； Mi ——由原污水挟入的不可生化的有机物质 ； ——由原污水挟入的不可生化的有机物质 无机部分包括： Mii——由原污水挟入的无机物质 。 ——由原污水挟入的无机物质
各种内酶 → 进行代谢反应 胞外酶（水解酶） 透膜酶催化作用 大分子 → 小分子 → 透过细胞壁进入细胞体 内 小分子 透膜酶催化作用 → 透过细胞壁进入细胞体 内
1〉氧化分解 2〉合成代谢（合成新细胞） 3〉内源代谢
活性污泥法原理
活性污泥法原理
活性污泥法是一种常用的生物处理技术，用于污水中有机物的去除。
其原理是通过维持含有大量微生物的活性污泥在氧气充足的环境下进行好氧降解有机物质的作用。
活性污泥法的运行主要依赖于两个重要的环节：曝气和沉淀。
首先，在污水处理过程中，通过曝气方式给活性污泥提供大量的氧气，使微生物得到生长和繁殖，从而降解有机物质。
曝气的方式可以有多种，如表面曝气、喷射曝气、曝气床等。
然后，在经过一段时间的好氧处理之后，活性污泥中的生物颗粒会逐渐沉淀下来形成污泥絮体。
这个过程称为污泥的沉淀，可以通过重力沉淀或污泥回流的方式进行。
活性污泥法的核心是微生物的作用。
在好氧条件下，污泥中的一些具有好氧降解能力的细菌和真菌会分解和氧化有机物质，将其转化为二氧化碳、水和微生物体等。
此外，还有重要的副产物——污泥的产生。
在活性污泥法中，随着细菌和真菌的繁殖和降解，活性污泥会逐渐增加并形成污泥絮体。
这些污泥絮体会随后进行污泥的沉淀并最终从池底排出，形成浓缩后的污泥。
总的来说，活性污泥法通过好氧降解有机物质来实现污水的净化，其中微生物起着重要的作用。
通过曝气和沉淀等步骤，可以使活性污泥保持活性，并达到较好的污水处理效果。
活性污泥法的基本原理活性污泥法中污泥产率的计算及浓度测定
活性污泥法的基本原理一．基本概念和工艺流程（一）基本概念1．活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。
2．活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体（二）工艺原理1．曝气池：作用：降解有机物（BOD5）2．二沉池：作用：泥水分离。
3．曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合4．回流装置：作用：接种污泥5．剩余污泥排放装置：作用：排除增长的污泥量，使曝气也内的微生物量平衡。
混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。
二．活性污泥形态和活性污泥微生物（一）形态：1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状2．特点：①颗粒大小：0.02－0.2mm ②具有很大的表面积。
③含水率>99%,C<1%固体物质。
④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分离。
3.组成：有机物：{具有代谢功能，活性的微生物群体Ma{微生物内源代谢，自身氧化残留物Me{源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi无机物：全部有原污水挟入Mii（二）活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用1．细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟；2．真菌：丝状菌→污泥膨胀。
3．原生动物鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。
作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。
活性污泥培养初期：水质较差，游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。
☆原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。
4．后生动物：（主要指轮虫）在活性污泥处理系统中很少出现。
作用：吞食原生动物，使水进一步净化。
存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。
（三）活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长四个阶段：1．适应期（延迟期，调整期）特点：细菌总量不变，但有质的变化2．对数增殖期增殖旺盛期或等速增殖期）细菌总数迅速增加，增殖表速率最大，增殖速率大于衰亡速率。
3．减速增殖期（稳定期或平衡期）细菌总数达最大，增殖速率等于衰亡速率。
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活性污泥法的基本原理一、活性污泥法的基本工艺流程1、活性污泥法的基本组成① 曝气池：反应主体② 二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池的污泥浓度。
③ 回流系统： 1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行工况。
④ 剩余污泥排放系统： 1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。
⑤ 供氧系统： 提供足够的溶解氧2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：① 废水中含有足够的可容性易降解有机物；② 混合液含有足够的溶解氧；③ 活性污泥在池呈悬浮状态；④ 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； ⑤ 无有毒有害的物质流入。
二、活性污泥的性质与性能指标1、活性污泥的基本性质① 物理性能：“菌胶团”、“生物絮凝体”：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色；气味：泥土味（城市污水）；比重：略大于1，（1.002~1.006）；粒径：0.02~0.2 mm ；比表面积：20~100cm 2/ml 。
② 生化性能：1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；固体物质的组成：活细胞（M a ）、微生物源代的残留物（M e ）、吸附的原废水中难于生物降解的有机物（M i ）、无机物质（M ii ）。
2、活性污泥中的微生物： 剩余活性污泥回流污泥 二次 沉淀池 废曝气池 初次 沉淀池 出水 空气① 细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分，主要菌种有：动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等；基本特征：1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌；2) 在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟；4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。
② 其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥约为103个/ml3、活性污泥的性能指标：① 混合液悬浮固体浓度（MLSS ）（Mixed Liquor Suspended Solids ）：MLSS = M a + M e + M i + M ii 单位： mg/l g/m 3② 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS ）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids ）：MLVSS = M a + M e + M i ；在条件一定时，MLVSS/MLSS 是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85③ 污泥沉降比（SV ）（Sludge Volume ）：是指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；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；正常数值为20~30%。
④ 污泥体积指数（SVI ）（Sludge Volume Index ）：曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g 干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g 。
)/()/((%))/()/(l g MLSS l ml SV l g MLSS l ml SV SVI 10⨯==能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，其值过低，说明泥粒小，密实，无机成分多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象；城市污水的SVI 一般为50~150 ml/g ；三、活性污泥的增殖规律及其应用活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。
1、活性污泥的增殖曲线注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。
①适应期：是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程；经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。
BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。
②对数增长期：)，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控F/M值高(>2.2d/kgVSSkgBOD⋅5制因素；微生物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制；微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代速率极高，需氧量大；一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。
③减速增长期：F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级反应；有机底物的降解速率也开始下降；微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的最后阶段下降为零，但微生物的量还在增长；活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定；一般来说，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一围的。
④源呼吸期：源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；一般不用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。
2、活性污泥增殖规律的应用：①活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；②处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；③通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥；④活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。
3、有机物降解与微生物增殖：活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(源呼吸)两项作用的综合结果，活性污泥微生物在曝气池每日的净增长量为:v r bVX aQS x -=∆;式中: =∆x 每日污泥增长量(VSS ),d kg /；r w X Q ⋅= ；Q ——每日处理废水量(d m /3)；e i r S S S -=；i S ——进水5BOD 浓度(35/m kgBOD 或l mgBOD /5)；e S ——出水5BOD 浓度(35/m kgBOD 或l mgBOD /5)。
a ,b ——经验值：对于生活污水活与之性质相近的工业废水，65.0~5.0=a ，1.0~05.0=b ；——或试验值：通过试验获得。
4、有机物降解与需氧量：活性污泥中的微生物在进行代活动时需要氧的供应，氧的主要作用有：① 将一部分有机物氧化分解；② 对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。
因此，活性污泥法中的需氧量:v r X V b S Q a O ⋅+⋅=''2式中： 2O ——曝气池混合液的需氧量，d kgO /2；'a ——代每5kgBOD 所需的氧量，d kgBOD kgO ⋅52/；'b ——每kgVSS 每天进行自身氧化所需的氧量，d kgVSS kgO ⋅/2。
二者的取值同样可以根据经验或试验来获得。
5、活性污泥净化废水的实际过程：在活性污泥处理系统中，有机污染物物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。
一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：① 初期吸附；② 微生物代；③ 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。
BOD 曝气过程所谓“初期吸附”是指:在活性污泥系统，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(10~30min)，由于活性污泥具有很大的表面积因而具有很强的吸附能力，因此在这很短的时间，就能够去除废水量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD 5值(或COD 值)大幅度下降。
但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD 5值会回升，再之后，BOD 5值才会逐渐下降。
活性污泥吸附能力的大小与很多因素有关：① 废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状有机污染物的废水，具有较好的效果；② 活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入源代期。
四、活性污泥法的基本工艺参数1、容积负荷（Volumetric Organic Loading Rate ）：V C Q L i vCOD ⋅= )(3d m kgCOD ⋅; V B Q L i vBOD ⋅=5 )(35d m kgBOD ⋅2、污泥负荷（Sludge Organic Loading Rate ）：V MLSS C Q L i sCOD ⋅⋅=d kgMLSS kgCOD ⋅; V MLSS B Q L i sBOD ⋅⋅=5d kgMLSS kgBOD ⋅5 3、水力停留时间（Hydraulic Retention Time ）： Q V HRT = （h ）4、污泥龄或污泥停留时间（Sludge Retention Time ）：r w X Q X V SRT ⋅⋅=（h 或 d ）5、回流比：r Q Q R =。