第十二章 活性污泥法
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污水处理-活性污泥法
活性污泥微生物在曝气池内每日净增殖量ΔX（kg/d）是 微生物合成反应和内源代谢的综合结果，即
△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
6
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：
7
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
△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
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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
6
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：
7
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
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活性污泥评价及控制指标
有机污染物降解与需氧
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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
12-1 活性污泥法基本概念ppt课件
机物和无机物质组成的，有一定活力、具有良好净化污水功能的 絮绒状污泥。 包括：活性微生物(Ma)；微生物自身氧化残留物(Me)；吸附的不 能被降解的有机物(Mi);无机悬浮固体(Mii). 活性微生物主要为呈菌胶团状的细菌、真菌。菌胶团是由细菌分 泌的多糖类物质等包覆的黏性团块，使微生物具有抵御外界不利 因素的性能；游离状的细菌不易沉淀，而原生动物捕食游离细菌 ，这样沉淀的出水更清澈，故原生动物利于提高出水水质。
上与自然水体处理污水的过程相似，是自然水体 净化过程的人工强化。
第十二章 活性污泥法
§12-1 基本概念 2.活性污泥 (1)发现过程
1882年史密斯向污水鼓入空气试验；1912年美国的Lawlence研究 所进行污水曝气试验；英国Fowler访问该研究所后，让lark和 Gage进行试验，发现污水长时间曝气会产生一些絮状体，水质会 得到明显改善，Ardern和Lockett继续对这一现象进行了研究， 在瓶中进行曝气试验，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新 开始，发现由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着一些棕褐色絮状体时 ，处理效果反而好,他们就把它称为活性污泥。随后，每天结束试 验前，把曝气后的污水静置沉淀，倒去上层清水，留下瓶底污泥 ，第二天使用,发现大大缩短了污水处理时间。1914年Ardern和 Lockett在英国化学工程学会上发表试验成果，活性污泥法诞生 。
。
第十二章 活性污泥法
§12-1 基本概念
4 有机物降解过程
(1) BOD去除基本集中在起始一段时间。起始0.5小时内,去除率达 82%,去除速率高;随后,BOD去除率减少,去除速率减慢。
(2)吸附阶段：起始0.5小时内，吸附量可达70％，占去除量85% ，说明BOD的去除，主要在于吸附。
上与自然水体处理污水的过程相似，是自然水体 净化过程的人工强化。
第十二章 活性污泥法
§12-1 基本概念 2.活性污泥 (1)发现过程
1882年史密斯向污水鼓入空气试验；1912年美国的Lawlence研究 所进行污水曝气试验；英国Fowler访问该研究所后，让lark和 Gage进行试验，发现污水长时间曝气会产生一些絮状体，水质会 得到明显改善，Ardern和Lockett继续对这一现象进行了研究， 在瓶中进行曝气试验，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新 开始，发现由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着一些棕褐色絮状体时 ，处理效果反而好,他们就把它称为活性污泥。随后，每天结束试 验前，把曝气后的污水静置沉淀，倒去上层清水，留下瓶底污泥 ，第二天使用,发现大大缩短了污水处理时间。1914年Ardern和 Lockett在英国化学工程学会上发表试验成果，活性污泥法诞生 。
。
第十二章 活性污泥法
§12-1 基本概念
4 有机物降解过程
(1) BOD去除基本集中在起始一段时间。起始0.5小时内,去除率达 82%,去除速率高;随后,BOD去除率减少,去除速率减慢。
(2)吸附阶段：起始0.5小时内，吸附量可达70％，占去除量85% ，说明BOD的去除，主要在于吸附。
第12章活性污泥法
负荷过低则曝气池容积加大，投资加大，曝气量加大，出水水质较高。 应选择适宜的负荷，同时还要避开0.5 ~ 1.5 kgBOD/kgMLSS.d负荷区间。
500
400
300
SVI
200
一般负荷
100 高负荷 0 2.5
低 负 荷 1.5 0.5 2.5 0
2.5
2.0
2.0
1.5
1.0
0.5
0
BOD-污泥负荷率(kgBOD/kgMLSS²d)
12
图 17-2 污泥负荷与SVI值之间的关系
3．活性污泥组成
活性污泥 MLSS = 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—吸附在活性污泥上的不能被微生物降解的有机物 4） Mii—吸附在活性污泥上的无机物
小分子内酶 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
16
1〉氧化分解
C x H y O z (x y z y 酶 )O 2 xCO 2 H 2 O H 4 2 2
14
12.1.2
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
15
12.1.3 活性污泥法降解污水中有机物的过程
1．初期吸附去除阶段（物理吸附和生物吸附）
● 活性污泥巨大的表面积（2000～10000 m2/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30 min 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 2．微生物的代谢（有机物的稳定阶段）
水污染控制工程_第十二章_ 活性污泥法
第十二章 活性污泥法
第一节 基 本 概 念
什么是活性污泥？
由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积
黄褐色
土腥味
似矾花絮绒颗粒
曝气池混合液：1.002～ 1.003
Lawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型
第四节 气体传递原理和曝气设备
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；
二是污水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的食料；
回流污泥
RQ、Se、XR
系统边界
剩余污泥
QW、Se、XR
完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
c (QQW） XXV eQWXR
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
Q 0 （ X [Q Q W ） X Q e W X R ] （ d d)g X V t 0
▪ 在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。 如SVI较高，表示SV值较大、沉淀性较差；如SVI较小，
污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，
如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。
▪ 通常，当SVI为100~150，沉淀性能良好；而当SVI
＞200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性 质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含
量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机
第一节 基 本 概 念
什么是活性污泥？
由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积
黄褐色
土腥味
似矾花絮绒颗粒
曝气池混合液：1.002～ 1.003
Lawrence、McCarty导出的活性污泥数学模型
第四节 气体传递原理和曝气设备
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；
二是污水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的食料；
回流污泥
RQ、Se、XR
系统边界
剩余污泥
QW、Se、XR
完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
c (QQW） XXV eQWXR
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需 要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
Q 0 （ X [Q Q W ） X Q e W X R ] （ d d)g X V t 0
▪ 在一定的污泥量下，SVI反映了活性污泥的凝聚沉淀性。 如SVI较高，表示SV值较大、沉淀性较差；如SVI较小，
污泥颗粒密实，污泥无机化程度高，沉淀性好。但是，
如SVI过低，则污泥矿化程度高，活性及吸附性都较差。
▪ 通常，当SVI为100~150，沉淀性能良好；而当SVI
＞200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。但根据废水性 质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含
量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含无机
活性污泥法PPT参考课件
3、活性污泥中的微生物：
A．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
特征： 1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌； 2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟； 4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。
污泥龄c(d)
MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l)
回流比 (%) 曝气时间HRT (h) BOD5去除率 (%)
1)普通活性污泥法； 2)阶段曝气活性污泥法； 3)吸附—再生活性污泥法； 4)延时曝气活性污泥法； 5)完全混合活性污泥法
34
1. 普通活性污泥法
普通活性污泥法的水流为推流式，池内均匀曝气。活性污泥经历了吸附与 代谢两个完整阶段。
普通活性污泥法工艺的污泥负荷约为0.2-0.4kg BOD / kg MLVSS ∙d,混合液 悬浮固体浓度 1500-3000 mg/L, 活性污泥回流比为10 % -30%，去除每公斤 BOD需空气44m3-62m3。
对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.85
15
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；
功能：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；
正常范围： 50150 ml/g（处理城市污水时）
A．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
特征： 1）绝大多数是好氧和兼性异养型的原核细菌； 2）在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3）具有很高的增殖速率，其世代时间仅为2030分钟； 4）动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。
污泥龄c(d)
MLSS (mg/l) MLVSS (mg/l)
回流比 (%) 曝气时间HRT (h) BOD5去除率 (%)
1)普通活性污泥法； 2)阶段曝气活性污泥法； 3)吸附—再生活性污泥法； 4)延时曝气活性污泥法； 5)完全混合活性污泥法
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1. 普通活性污泥法
普通活性污泥法的水流为推流式，池内均匀曝气。活性污泥经历了吸附与 代谢两个完整阶段。
普通活性污泥法工艺的污泥负荷约为0.2-0.4kg BOD / kg MLVSS ∙d,混合液 悬浮固体浓度 1500-3000 mg/L, 活性污泥回流比为10 % -30%，去除每公斤 BOD需空气44m3-62m3。
对于处理城市污水的活性污泥系统，一般为0.75~0.85
15
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；
功能：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；
正常范围： 50150 ml/g（处理城市污水时）
《活性污泥法》课件
《活性污泥法》PPT课件
本课件将带您深入了解活性污泥法，掌握其原理和工艺流程，探索其在不同 领域中的应用，同时讨论其优缺点以及变种。
活性污泥法的概述
活性污泥是一种微生物群体，可以代谢有机物质，转化成无机物质，并去除 污水中的胶体和悬浮性物质。
活性污泥法通过在污水处理系统中投放一定量的活性污泥来处理污水，使污 染物质在活性污泥中受到有氧条件下的分解和降解，净水质量高，处理效率 又高，环保且节约资源。
除磷、除氮池
添加化学药剂，使污水中的磷和氮成为 易于沉淀的物质，去除磷和氮。
常见的活性污泥法变种
SBR法
序批式反应器技术，将传统活性污泥法中术
间歇氧气曝气技术，通过增加空气量、降低曝 气时间、提高玄武岩填料的比表面积来增强吸 附和降解有机物的能力。
MBBR法
流化床生物反应器技术，将活性污泥附着在滑 动载体上，以增加生物量和氧气传递速度，提 高水体处理能力。
高级氧化法
采用化学方法氧化污水中的污染物，因其处理 效率和适用性强，仍在不断地改进和完善。
活性污泥法的应用领域
污水处理
废物处理
活性污泥法适用于各种含有有机物的／污水的处理。
活性污泥法可以将部分有机废弃物转化成微生物群 体，减少浪费，缓解资源短缺问题。
水产养殖
堆肥处理
活性污泥法可以将养殖水体中产生的有机质污染物 得到有效降解，改善水质，提高水产养殖的利用率。
由于其微生物群体可以加速有机物质的分解与降解， 使得原料堆肥的时间大大缩短。
活性污泥法的优缺点
优点
• 处理效率高 • 净水质量高 • 节水、节泥 • 处理适应性强
缺点
• 污泥浓度大、生物生长速率慢 • 对进水中的物理化学质量依赖较大 • 技术操作和运行维护成本高
本课件将带您深入了解活性污泥法，掌握其原理和工艺流程，探索其在不同 领域中的应用，同时讨论其优缺点以及变种。
活性污泥法的概述
活性污泥是一种微生物群体，可以代谢有机物质，转化成无机物质，并去除 污水中的胶体和悬浮性物质。
活性污泥法通过在污水处理系统中投放一定量的活性污泥来处理污水，使污 染物质在活性污泥中受到有氧条件下的分解和降解，净水质量高，处理效率 又高，环保且节约资源。
除磷、除氮池
添加化学药剂，使污水中的磷和氮成为 易于沉淀的物质，去除磷和氮。
常见的活性污泥法变种
SBR法
序批式反应器技术，将传统活性污泥法中术
间歇氧气曝气技术，通过增加空气量、降低曝 气时间、提高玄武岩填料的比表面积来增强吸 附和降解有机物的能力。
MBBR法
流化床生物反应器技术，将活性污泥附着在滑 动载体上，以增加生物量和氧气传递速度，提 高水体处理能力。
高级氧化法
采用化学方法氧化污水中的污染物，因其处理 效率和适用性强，仍在不断地改进和完善。
活性污泥法的应用领域
污水处理
废物处理
活性污泥法适用于各种含有有机物的／污水的处理。
活性污泥法可以将部分有机废弃物转化成微生物群 体，减少浪费，缓解资源短缺问题。
水产养殖
堆肥处理
活性污泥法可以将养殖水体中产生的有机质污染物 得到有效降解，改善水质，提高水产养殖的利用率。
由于其微生物群体可以加速有机物质的分解与降解， 使得原料堆肥的时间大大缩短。
活性污泥法的优缺点
优点
• 处理效率高 • 净水质量高 • 节水、节泥 • 处理适应性强
缺点
• 污泥浓度大、生物生长速率慢 • 对进水中的物理化学质量依赖较大 • 技术操作和运行维护成本高
《水污染控制工程》(第4版)(下册)第12章 活性污泥法【圣才出品】
第12章活性污泥法12.1复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、基本概念1．活性污泥（1）活性污泥组成①有活性的微生物（Ma），如以菌胶团形式存在的细菌、真菌等；②微生物自身氧化残留物（Me）；③吸附在活性污泥上没有被微生物所降解的有机物（Mi）；④无机悬浮固体（Mii），主要来自入流的污水，也包括细胞物质中的一些无机物质。
（2）活性污泥性状①粒径在200～1000μm的类似矾花状不定形的絮凝体；②具有约20～100cm2/mL的较大表面积；③一般呈茶褐色，略显酸性，稍具土壤的气味并夹带一些霉臭味；④供氧不足或出现厌氧状态时活性污泥呈黑色，供氧过多营养不足时污泥呈灰白色。
（3）活性污泥的评价方法①生物相观察利用光学显微镜或电子显微镜进行观察。
②混合液悬浮固体浓度、混合液挥发性悬浮固体浓度a．混合液悬浮固体浓度（MLSS），是指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，又称污泥浓度。
它包括Ma、Me、Mi及Mii四者在内的总量。
b．混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS），是指混合液悬浮固体中有机物的质量。
它包括Ma、Me及Mi三者，不包括污泥中无机物质。
MLSS 测定简便，工程上往往以它作为评价活性污泥量的指标。
MLVSS 代表混合液悬浮固体中有机物的含量，比MLSS 更接近活性微生物的浓度，测定也较为方便。
对某一特定的污水处理系统，MLVSS/MLSS 的比值相对稳定，因此可用MLVSS 表示污泥浓度。
③污泥沉降比（SV%）污泥沉降比是指曝气池混合液静止30min 后沉淀污泥的体积分数，标准采用1L 的量筒测定污泥沉降比。
通常使用污泥沉降比（SV%）和污泥体积指数来表示活性污泥的沉降性能。
④污泥体积指数（SVI）污泥体积指数（SVI）是指曝气池混合液沉淀30min 后，每单位质量干泥形成的湿污泥的体积，常用单位为mL/g。
其计算公式为：()()m S L VI /L MLSS g/L =沉淀污泥的体积SVI 表示沉淀后单位干泥所占体积，比SV%能更准确反映污泥的沉降性能。
(NEW)高廷耀《水污染控制工程》(第4版)(下册)笔记和课后习题(含考研真题)详解
目 录第9章 污水水质和污水出路9.1 复习笔记9.2 课后习题详解9.3 考研真题详解第10章 污水的物理处理10.1 复习笔记10.2 课后习题详解10.3 考研真题详解第11章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础11.1 复习笔记11.2 课后习题详解11.3 考研真题详解第12章 活性污泥法12.1 复习笔记12.2 课后习题详解12.3 考研真题详解第13章 生物膜法13.1 复习笔记13.2 课后习题详解13.3 考研真题详解第14章 稳定塘和污水的土地处理14.1 复习笔记14.2 课后习题详解14.3 考研真题详解第15章 污水的厌氧生物处理15.1 复习笔记15.2 课后习题详解15.3 考研真题详解第16章 污水的化学与物理化学处理16.1 复习笔记16.2 课后习题详解16.3 考研真题详解第17章 城市污水回用17.1 复习笔记17.2 课后习题详解17.3 考研真题详解第18章 污泥的处理与处置18.1 复习笔记18.2 课后习题详解18.3 考研真题详解第19章 工业废水处理19.1 复习笔记19.2 课后习题详解19.3 考研真题详解第20章 污水处理厂设计20.1 复习笔记20.2 课后习题详解20.3 考研真题详解第9章 污水水质和污水出路9.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、污水性质与污染指标1污水的类型与特征（见表9-1）表9-1 污水来源及特点2污水的性质与污染指标水质污染指标是评价水质污染程度、进行污水处理工程设计、反映污水处理厂处理效果、开展水污染控制的基本依据。
（1）污水的物理性质与污染指标（见表9-2）表9-2 污水的物理性质与污染指标（2）污水的化学性质与污染指标①有机物有机物的主要危害是消耗水中溶解氧。
在工程中一般采用生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD或OC）、总有机碳（TOC）、总需氧量（TOD）等指标来反映水中有机物的含量。
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1 1 dS Y ( )u K d c X dt 1
Q( S 0 S e ) Y Kd c XV
Q( S 0 S e ) Y Kd c XV 1
YQ( S0 Se ) c X V（ 1 K d c）
活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄 和动力学参数密切相关。
回流污泥
RQ、Se、XR
剩余污泥
QW、Se、XR
系统边界 完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
XV c (Q QW）Xe QW X R
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需
要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
产碱杆菌
丝状菌
草履虫
游泳型纤毛虫
钟虫
固着型纤毛虫
轮虫
线虫
曝气池
曝气池出水堰
曝气池混合液配水进入二沉池
生物量分析： MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固 体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示 无机物含量。 MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量， 由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。
通常，当SVI＜100，沉淀性能良好；当SVI=100～200 时，沉淀性一般；而当SVI＞200时，沉淀性较差，污 泥易膨胀。一般常控制SVI在50～150之间。但根据废 水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机 物含量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含 无机性悬浮物较多时，正常有的SVI值可能较低。
第十二章 活性污泥法
第一节
基 本 概 念
什么是活性污泥？ 由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积 黄褐色 土腥味 似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006 20～100cm2/mL
活性污泥降解污水中有机物的过程
污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线
曲线①反映污水中有机 物的去除规律； 曲线②反映活性污泥利 用有机物的规律；
曲线③反映了活性污泥 吸附有机物的规律。
这三条曲线反映出，在曝气过程中： 污水中有机物的去除在较短时间( 图中是5h左右)内就基本 完成了(见曲线①)； 吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成 了(见曲线③)； 微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线②)。
浅层曝气
扩散器的深度以在水面以下 0.6 ～ 0.8m 范围为宜，可 以节省动力费用，动力效率可达 1.8 ～ 2.6kg （ O2 ） / kW· h。
• •
浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为 一般曝气的 1/4~1/6 左右，约 10kPa ，故电耗略有下降。 •曝气池水深一般3～4m，深宽比1.0～1.3，气量比30 ～40m3/（m3 水.h）。
K（ S 1 K d c） Se （ 1 c Yr max K d）
出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数 的函数，与进水有机物浓度无关。
（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：
dS QS 0 RQS e ( ) u V (1 R)QS e 0 dt Q（S 0 S e） dS ( )u dt V
第二节
活性污泥法的发展
一、活性污泥法曝气反应池的基本形式
推流式（PF） 完全混合式 封闭环流式 序批式
二、活性污泥法的发展与演变
有机物去除和 氨氮硝化
传统活性污泥法 • 渐 减 曝 气 • 分 步 曝 气 • 完全混合法 • 浅 层 曝 气 • 深 层 曝 气 • 高负荷曝气或变形曝气 • 克 劳 斯 法 • 延 时 曝 气 • 接触稳定法 • 氧 化 沟 • 纯 氧 曝 气 • 活性污泥生物滤池（ABF工艺） • 吸附－生物降解工艺（AB法） • 序批式活性污泥法（SBR法）
•
AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值
项目 容积负荷 (kgBOD5/(m3d) 段 A B 推荐设计参数 6~10 ≤0.9
污泥负荷 (kgBOD5/(kgMLSS•d)
泥龄/d 曝气时间/h 沉淀时间/h
A B
A B A B A B
2~5 ≤0.3
0.3~0.5 15~20 0.5~0.75 2~4 1~2 2~4
•
活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态， 剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；
•
适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污 水处理系统多有使用。
•
氧 化 沟
• 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池 深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。 • 曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅 拌两个作用，沟中混合液流速约为0.25～0.3m/s，使活性污 泥呈悬浮状态。
微生物组成特征（一）
细菌：以异养型原核生物 ( 细菌 ) 为主，数量 107 ～ 108 个 /mL ，自养菌数量略低。其优势 菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的 主体，具有分解有机物的能力。
真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解 碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状 菌大量增殖会引发污泥膨胀。
dX QX 0 （ [ Q QW）Xe QW X R ] （ )gV 0 dt
dX dS （ ) g Y ( )u K d X dt dt
活性污泥的净增长速率， gMLVSS/（m3d）
1 dS Y ( )u K d c X dt
1
1 dS Y ( )u K d c X dt
MLVSS: 70% 处理生活污水的活性污泥 NVSS: 30%
活性污泥的沉降浓缩性能
污泥沉降比：SV 取混合液至1000mL或100mL量筒，静 止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的 体积，以占混合液体积的比例（%）表 示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的 沉降比正常范围为15％-30%。
污泥体积指数：SVI
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥降解污水中有机物的过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物 的降解（去除）过程可分为两个阶段： 吸附阶段
由于活性污泥具有巨大 的表面积，而表面上含 有多糖类的黏性物质， 导致污水中的有机物转 移到活性污泥上去。
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。
微生物组成特征（二）
原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类，捕食游 离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏 （这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足 虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良 好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩 虫、聚缩虫、盖纤虫等。 后生动物(主要指轮虫、线虫、甲壳虫如水骚类）， 捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。
吸附－生物降解工艺（AB法）
吸附－生物降解工艺（AB法）
• A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运 行，A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停 留时间2～4h。
该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的 生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统， 两级的污泥互不相混。
•
处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能 力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
BOD5去除率/%
A AB
45~55 90~95
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和 闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一 个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或 搅拌装置的反应器内依次进行的。
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺与连续流活性污泥 工艺相比的优点 (1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能， 无污泥回流设备； (2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置 调节池； (3)时间上呈推流式,易于得到优于连续流系统的出水水质； (4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮 除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀； (6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制， 便于自控运行，易于维护管理。
•
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地布置扩散器， 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。
渐减曝气
分步曝气
把入流的一部分从池端引入到池的中部分 点进水。
循环式活性污泥法工艺
第三节 活性污泥法数学模型基础
活性污泥法动力学模型
劳伦斯（Lawrence） 和麦卡蒂(McCarty) 模型
Eckenfelder 模型
麦金尼 (McKinney) 模型
底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系 微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系
一、建立模型的假设
1
1 dS Y ( )u K d X dt
1
c
通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率
r rmax
S KS S
代入
1 dS Y ( )u K d c X dt
1
dS dt r X Y
rmax Se Y Kd c K S Se 1
rmax Se Y Kd c K S Se 1
SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用 单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性 能，简称污泥指数，单位为mL/g。
1L混合液沉淀 30min的活性污泥体积（ mL） SV（mL / L） SVI ＝ 1L混合液中悬浮固体干重 （g） MLSS（g / L）
Q( S 0 S e ) Y Kd c XV
Q( S 0 S e ) Y Kd c XV 1
YQ( S0 Se ) c X V（ 1 K d c）
活性污泥浓度与进出水水质、污泥泥龄 和动力学参数密切相关。
回流污泥
RQ、Se、XR
剩余污泥
QW、Se、XR
系统边界 完全混合活性污泥法系统的典型流程
二、劳伦斯和麦卡蒂 （Lawrence－McCarty)模型
XV c (Q QW）Xe QW X R
污泥龄（SRT）
SRT：曝气池中污泥全部更新一次所需
要的时间。
（一）在稳态下，作系统活性污泥的物料平衡：
产碱杆菌
丝状菌
草履虫
游泳型纤毛虫
钟虫
固着型纤毛虫
轮虫
线虫
曝气池
曝气池出水堰
曝气池混合液配水进入二沉池
生物量分析： MLSS表示悬浮固体物质总量，MLVSS挥发性固 体成分表示有机物含量，MLNVSS灼烧残量，表示 无机物含量。 MLVSS包含了微生物量，但不仅是微生物的量， 由于测定方便，目前还是近似用于表示微生物的量。
通常，当SVI＜100，沉淀性能良好；当SVI=100～200 时，沉淀性一般；而当SVI＞200时，沉淀性较差，污 泥易膨胀。一般常控制SVI在50～150之间。但根据废 水性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机 物含量高时，正常的SVI值可能较高；相反，废水中含 无机性悬浮物较多时，正常有的SVI值可能较低。
第十二章 活性污泥法
第一节
基 本 概 念
什么是活性污泥？ 由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及 吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、 具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。
活性污泥的性质
颜色 味道 状态 相对密度 比表面积 黄褐色 土腥味 似矾花絮绒颗粒 曝气池混合液：1.002～1.003 回流污泥：1.004～1.006 20～100cm2/mL
活性污泥降解污水中有机物的过程
污水与污泥混合曝气后BOD的变化曲线
曲线①反映污水中有机 物的去除规律； 曲线②反映活性污泥利 用有机物的规律；
曲线③反映了活性污泥 吸附有机物的规律。
这三条曲线反映出，在曝气过程中： 污水中有机物的去除在较短时间( 图中是5h左右)内就基本 完成了(见曲线①)； 吸附作用在相当短的时间(图中是45min左右)内就基本完成 了(见曲线③)； 微生物利用有机物的过程比较缓慢(见曲线②)。
浅层曝气
扩散器的深度以在水面以下 0.6 ～ 0.8m 范围为宜，可 以节省动力费用，动力效率可达 1.8 ～ 2.6kg （ O2 ） / kW· h。
• •
浅层曝气与一般曝气相比，空气量增大，但风压仅为 一般曝气的 1/4~1/6 左右，约 10kPa ，故电耗略有下降。 •曝气池水深一般3～4m，深宽比1.0～1.3，气量比30 ～40m3/（m3 水.h）。
K（ S 1 K d c） Se （ 1 c Yr max K d）
出水有机物浓度仅仅是污泥龄和动力学参数 的函数，与进水有机物浓度无关。
（二）在稳态下，作曝气池底物的物料平衡：
dS QS 0 RQS e ( ) u V (1 R)QS e 0 dt Q（S 0 S e） dS ( )u dt V
第二节
活性污泥法的发展
一、活性污泥法曝气反应池的基本形式
推流式（PF） 完全混合式 封闭环流式 序批式
二、活性污泥法的发展与演变
有机物去除和 氨氮硝化
传统活性污泥法 • 渐 减 曝 气 • 分 步 曝 气 • 完全混合法 • 浅 层 曝 气 • 深 层 曝 气 • 高负荷曝气或变形曝气 • 克 劳 斯 法 • 延 时 曝 气 • 接触稳定法 • 氧 化 沟 • 纯 氧 曝 气 • 活性污泥生物滤池（ABF工艺） • 吸附－生物降解工艺（AB法） • 序批式活性污泥法（SBR法）
•
AB两段的主要工艺参数对比及推荐取值
项目 容积负荷 (kgBOD5/(m3d) 段 A B 推荐设计参数 6~10 ≤0.9
污泥负荷 (kgBOD5/(kgMLSS•d)
泥龄/d 曝气时间/h 沉淀时间/h
A B
A B A B A B
2~5 ≤0.3
0.3~0.5 15~20 0.5~0.75 2~4 1~2 2~4
•
活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态， 剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放；
•
适用于污水量很小的场合，近年来，国内小型污 水处理系统多有使用。
•
氧 化 沟
• 氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，它的池体狭长，池 深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置。 • 曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅 拌两个作用，沟中混合液流速约为0.25～0.3m/s，使活性污 泥呈悬浮状态。
微生物组成特征（一）
细菌：以异养型原核生物 ( 细菌 ) 为主，数量 107 ～ 108 个 /mL ，自养菌数量略低。其优势 菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的 主体，具有分解有机物的能力。
真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解 碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状 菌大量增殖会引发污泥膨胀。
dX QX 0 （ [ Q QW）Xe QW X R ] （ )gV 0 dt
dX dS （ ) g Y ( )u K d X dt dt
活性污泥的净增长速率， gMLVSS/（m3d）
1 dS Y ( )u K d c X dt
1
1 dS Y ( )u K d c X dt
MLVSS: 70% 处理生活污水的活性污泥 NVSS: 30%
活性污泥的沉降浓缩性能
污泥沉降比：SV 取混合液至1000mL或100mL量筒，静 止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的 体积，以占混合液体积的比例（%）表 示污泥沉降比。通常，曝气池混合液的 沉降比正常范围为15％-30%。
污泥体积指数：SVI
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥降解污水中有机物的过程
活性污泥在曝气过程中，对有机物 的降解（去除）过程可分为两个阶段： 吸附阶段
由于活性污泥具有巨大 的表面积，而表面上含 有多糖类的黏性物质， 导致污水中的有机物转 移到活性污泥上去。
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。
微生物组成特征（二）
原生动物：肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫3类，捕食游 离细菌。其出现的顺序反映了处理水质的好坏 （这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足 虫，继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫；当处理水质良 好时出现固着型纤毛虫，如钟虫、等枝虫、独缩 虫、聚缩虫、盖纤虫等。 后生动物(主要指轮虫、线虫、甲壳虫如水骚类）， 捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。
吸附－生物降解工艺（AB法）
吸附－生物降解工艺（AB法）
• A级以高负荷或超高负荷运行，B级以低负荷运 行，A级曝气池停留时间短，30～60min，B级停 留时间2～4h。
该系统不设初沉池，A级曝气池是一个开放性的 生物系统。A、B两级各自有独立的污泥回流系统， 两级的污泥互不相混。
•
处理效果稳定，具有抗冲击负荷和pH变化的能 力。该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。
BOD5去除率/%
A AB
45~55 90~95
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺的基本运行模式由进水、反应、沉淀、出水和 闲置五个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一 个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或 搅拌装置的反应器内依次进行的。
序批式活性污泥法（SBR法）
SBR工艺与连续流活性污泥 工艺相比的优点 (1)工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能， 无污泥回流设备； (2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置 调节池； (3)时间上呈推流式,易于得到优于连续流系统的出水水质； (4)运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮 除磷的效果； (5)污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀； (6)该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制， 便于自控运行，易于维护管理。
•
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地布置扩散器， 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。
渐减曝气
分步曝气
把入流的一部分从池端引入到池的中部分 点进水。
循环式活性污泥法工艺
第三节 活性污泥法数学模型基础
活性污泥法动力学模型
劳伦斯（Lawrence） 和麦卡蒂(McCarty) 模型
Eckenfelder 模型
麦金尼 (McKinney) 模型
底物降解速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系 微生物增殖速率与底物浓度、生物量等因素之间的关系
一、建立模型的假设
1
1 dS Y ( )u K d X dt
1
c
通过控制污泥龄，可以控制微生物的比增长速率
r rmax
S KS S
代入
1 dS Y ( )u K d c X dt
1
dS dt r X Y
rmax Se Y Kd c K S Se 1
rmax Se Y Kd c K S Se 1
SV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用 单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性 能，简称污泥指数，单位为mL/g。
1L混合液沉淀 30min的活性污泥体积（ mL） SV（mL / L） SVI ＝ 1L混合液中悬浮固体干重 （g） MLSS（g / L）