活性污泥法培养细菌步骤
水污染控制工程_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
活性污泥法的主要类型及基本流程
第一阶段：①进水，①反硝化作用， ②硝化作用，②出水
第二阶段：①进水，①硝化作用， ②出水
第三阶段：①进水，①硝化作用， ②反硝化作用，②出水
第四阶段：②进水，②反硝化作用， ①硝化作用，①出水
氧化塘的特点
①停留时间很长 ②负荷较低 ③微生物量较低 ④不需要曝气 ⑤下层有厌氧分解 ⑥生物以藻菌共生为主，并起主要的净化作用
长繁殖快的酸化细菌大量增加，提高了对有 机物降解的能力，具有较快的生物繁殖速率
• （5）通过缺氧-厌氧-好氧的过程，能降解难 降解的有机物；
7、深水曝气活性污泥法（包括深水中层曝气法和深井曝气法）
深水中层曝气法：池深不超过10m ，
池内没有导流隔墙或导流筒，曝气装置 位于水下4m
深井曝气法：池深达50~150m，池
活性污泥法的主要类型及基本流程.ppt
第六章 环境污染物的生物净化方法
1
废水的好氧生物处理
2
废水的厌氧生物处理
3 特定微生物处理及组合工艺
4
废水的微生物脱氮除磷
5
固体废弃物的微生物处理
6
大气污染物的微生物处理
第一节 废水的好氧生物处理
在有氧条件下，有机污染物 作为好氧微生物(主要是好氧微 生物，也有厌氧和兼性厌氧微生 物)的营养基质而被氧化分解， 使污染物的浓度下降。是废水生 物处理中应用最为广泛的一大类 方法。
成表面积较大的菌胶团，大量絮凝和吸附废水，污水中大
部分有机污染物是通过吸附去除的。
第二阶段是摄取、分解阶段：微生物将被吸附的污
染物摄入细胞内，进行代谢，一部分在氧的作用下，将其 转化为菌体本身的结构组分和新的细胞，另一部分则完全 被氧化为二氧化碳和水等物质。
第四章 第一节-活性污泥法
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
对活性污泥法曝气过程中污水中有机物的变化分析得到结论：
废 水 中 的 有 机 物
残留在废 水中的有 机物
微生物不能利用的有机物
微生物能利用的有机物
微生物能利用而尚未 利用的有机物 （吸附量） 从废水中 去除的有 机物 微生物不能利用的 有机物 微生物已利用的有机 物（氧化和合成） 增殖的微生物体
二是废水中的有机物，它是处理对象，也是 微生物的营养食料；
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。
城市污水处理工艺基本流程： 污水→格栅→沉砂池→初沉池
→活性污泥曝气池→二沉池→消毒
高碑店污水处理厂的工艺流程图
活性污泥系统
高碑店污水处理厂的工艺流程与平面布置
第一节 活性污泥法
一、基本概念与流程 二、活性污泥形态与微生物 三、活性污泥净化反应过程 四、活性污泥法主要影响因素与控制指标
第二节 生物膜法
一、生物膜法概述 二、生物膜的形成及净化过程 三、生物膜法载体 四、生物膜法特征 五、生物膜反应器
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二沉池 曝气池 初沉池
初沉池
二期 曝气池 二沉池
活 性 污 泥 法 的 基 本 流 程
活性污泥处理系统的组成
1.曝气池： 2.二沉池：
微生物降解有机物的反应场所 泥水分离
3.污泥回流系统： 确保曝气池内生物量稳定 4.曝气系统： 为微生物提供溶解氧，同时起到 搅拌混合的作用。
活性污泥法处理系统有效运行的基本条件
净化污水的主要的第一的承担者细菌净化污水的第二承担者原生动物指示性生物原生动物通过显微镜镜检是对活性污泥质量评价的重要手段之一原生动物在活性污泥中大约为103个ml01mm原生动物钟虫小口钟虫草履虫盖纤虫肾形虫变形虫后生动物线虫轮虫微生物的生长规律复习适应期对数期平衡期衰老期培养时间微生物生长速率微生物生长速率微生物量的对数微生物量的对数培养时间总菌数活细菌数微生物生长曲线线死细菌数4
活性污泥法
空气净化器--改善曝气系统运行状态, 防止扩散器阻塞. 鼓风机--供应压缩空气.
a.鼓风曝气
(水下曝气)
空气输配管系统—输送空气.
扩散器--将空气分散成空气泡，将 氧溶解于水中 .
扩散器
1.气泡大小 （1）小气泡扩散器 （2）中气泡扩散器 （3）大气泡扩散器 （4）微气泡扩散器 2.外形 (1)管式 (2)盘式
2.2.2 微生物生长动力学-----莫诺德方程
1.细胞反应速率的定义
微生物比增长速率μ 的提出？
当微生物生长不受外界条件限制（对数增长期）时，
μ表示每单位微生物的增长速度
1.细胞反应速率的定义
绝对速率---是单位时间 单位反应体积某一组分的 变化量。
细胞生长速率
比速率---是以单位浓度 细胞为基准而表示的各个 组分的变化速率。
废水的生物处理
-----活性污泥法
activated sludge process
1.基本概念
1.1 活性污泥及其组成
1.2 评价活性污泥数量和性能的指标
1.3 活性污泥净化反应过程 1.4 活性污泥的增殖规律
1.1 活性污泥及其组成
1.外观形态： 多为黄褐色絮体，含水率超过99％.
2.活性污泥组成 M =Ma + Me + Mi + Mii
污泥增长数率 N S V曝气池 Se 沉淀性能变好 有机物降解数率
3．DO溶解氧
(1）曝气池在稳定运行时，微生物的耗氧速率（Rr 需氧速率）
dc ，其池中的溶解氧DO不变。 ＝曝气器的供氧速率时 dt
(2）曝气池中DO浓度大小将取决于： 1）生物絮体的大小：要求生物絮体大，则要求DO浓度高， DO才能扩散转移到生物絮体内部,反之则不能。对此要求 DO浓度为2mg/L左右为好。
活性污泥的培养和驯化（好帖）
活性污泥的培养和驯化（好帖）活性污泥的培养与驯化活性污泥有多种培养方法，但不同的方法所要求的培养时间和人力物力均不同。
应根据废水水质、气候、实际许可的条件等情况来选择培养方法。
1.培养前的准备工作（1）各构筑物建成，并经清池清除建筑垃圾，静压试验证明无渗漏，无下沉位移，最后按有关规程验收合格。
（2）电器、机械、管路等全部设备建成并经单机试车、联动试车正常。
最后按有关规程（说明书）验收合格。
（3）根据日后运行管理需要，有条件的污水处理厂（站）需进行最基本的常规化验测试，如pH、水温、COD、DO、生物相等，用以指导活性污泥的培养过程和日常运行。
（4）基础数据的调查摸底，包括污水流量昼夜变化情况，水质（pH、水温、COD、BOD5/CODCr、含氮、含磷、有毒物质等）及其变化情况，各种设施和设备的技术参数。
有条件的地方最好对受纳水体(如接纳排污的河流等)本底水质调查备案，以便考察若干年后对受纳水体的影响提供依据。
（5）根据处理水质状况备足必需的营养物(碳源、氮源、磷源)，以备缺什么补什么。
采用接种培菌法还需备足污水性质相似其他污水处理厂（站）的干（或浓缩）污泥作为活性污泥微生物培养用的菌种。
（6）操作人员应熟悉整个系统的管道布置和公用工程方面的情况，了解污泥培养的基本过程和控制要求。
（7）人员到位，自培养和驯化后一般应使系统连续运行，不能脱人。
（8）编制必要的化验和运转的原始记录报表以及初步的建章立制。
从培菌伊始，逐步建立较规范的组织和管理模式，确保启动与正式运行的有序进行。
2．自然培菌自然培菌，也称直接培菌法。
它是利用废水中原有的少量微生物，逐步繁殖的培养过程。
城市污水和一些营养成份较全、毒性小的工业废水，如食品厂、肉类加工厂废水，可以考虑这种培养方法，但培养时间相对较长。
自然培菌又可分为间歇培菌和连续培菌二种。
（1）间歇培菌。
将曝气池注满废水，进行闷曝（即只曝气而不进废水），数天后停止曝气，静置沉淀1 h ，然后排出池内约1/5的上层废水，并注入相同量的新鲜污水。
污水处理细菌培养规程(有接种污泥)电子版本
污水处理细菌培养规程(有接种污泥)污水处理好氧细菌培养规程（有接种污泥）一、培养前的准备工作1、各构筑物建成，并经清池清除建筑垃圾，静压试验证明无渗漏，无下沉位移，最后按有关规程验收合格。
2、电器、机械、管路等全部设备建成并经单机试车、联动试车正常。
最后按有关规程验收合格。
3、根据日后运行管理需要，有条件的污水处理厂（站）需进行最基本的常规化验测试，如pH、水温、COD、DO、生物相等，用以指导活性污泥的培养过程和日常运行。
4、基础数据的调查摸底，包括污水流量昼夜变化情况，水质（pH、水温、COD、BOD5/CODCr、含氮、含磷、有毒物质等）及其变化情况，各种设施和设备的技术参数。
5、根据处理水质状况备足必需的营养物(碳源：大粪及淀粉、氮源：尿素、磷源：普钙Ca（H2PO4)2)，以备缺什么补什么。
6、操作人员应熟悉整个系统的管道布置和公用工程方面的情况，了解污泥培养的基本过程和控制要求。
7、人员到位，自培养和驯化后一般应使系统连续运行，不能脱人。
8、编制必要的化验和运转的原始记录报表以及初步的建章立制。
从培菌伊始，逐步建立较规范的组织和管理模式，确保启动与正式运行的有序进行。
二、污泥驯化（调试）阶段1、初期（3d）①首先将生化池注入一定量的清水和部分待处理的污水，然后将污泥倒入物料化制池。
一般第1次投加适量污泥，同时投加大粪等培养料，加水搅拌后按比例均匀投加到生化池内。
投加培养料以生化池COD的质量浓度控制在300 mg/L为准。
然后按比例补加普钙Ca（H2PO4)2（由于投加大粪无需补加氮源）。
②闷曝：投料后进行闷曝。
水气体积控制在1：（5~10）。
第1天曝气采取6h充氧，4h停机的方式进行。
③再次投料：经过1d闷曝后，第2天COD的质量浓度降至100mg/L左右。
需再次投料，第2次可投入略少于第1次投加量的污泥至化料池。
同时投加以大粪为主的培养料，投加培养料仍以控制生化池COD的质量浓度在200 ~300mg/L为标准。
第一章第二节 活性污泥法生物处理概论
（3）微型后生动物
5、管理中的指示生物
原生动物和后生动物出现的顺序：细菌－植物型 鞭毛虫－肉足类－动物型鞭毛虫－游泳性纤毛虫、 吸管虫－固着性纤毛虫－轮虫
原生动物和微型后生动物的演替判断水质和污水 处理程度，还可以判断污泥培养成熟程度；
根据原生动物的种类判断活性污泥和处理水质的 好坏；
根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化 过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。
BOD负荷很低时出现的微生物
游仆虫属 鳞科虫属等 标志：硝化过程正在
进行 解决：提高BOD负荷
或采用两套系统
游仆虫属
个体详细图
游仆虫属捕食
鳞可虫属1
鳞可虫属2
有毒物质流入时微生物的变化
现象： 原生动物和轮虫等后
生动物减少 楯纤属急剧减少 解决措施：增加曝气
池微生物浓度，去除 有毒物质
BOD5/COD>0.3才适宜采用生化处理 未处理城市污水的BOD5/COD在0.3-0.8之间。 投资少、成本低、工艺设备较简单、运行条件平和，不
产生二次污染 成为污水处理工艺的主流技术，已广泛用于生活污水和
工业废水的处理。 世界各国污水处理厂90%以上采用生物处理技术。美国
共有废水处理厂18000多座，其中84%为二级生物处理厂， 英国有废水处理厂3000多座，几乎全部是二级生物处理 厂。
(5) 如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、 寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率 在90%以上。 (6) 根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。 (7) 如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨 胀、解絮的征兆。 (8) 而在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示 生物。 (9) 在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。 (10) 过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。 另在一些对原生动物不宜生长的污泥中，主要看菌胶团的 大小用数量来判断处理效果。
活性污泥的工作原理、操作流程
活性污泥的工作原理、操作流程活性污泥（activesludge）是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称，1912年由英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）发现，活性污泥可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥，活性污泥主要用来处理污废水。
活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机污水的一类好氧处理方法。
活性污泥是一种好氧生物处理方法，活性污泥基本概念是1912年英国的克拉克（Clark）和盖奇（Gage）发现的。
他们对污水长时间曝气会产生污泥，同时水质会得到明显的改善。
继而阿尔敦（Arden）和洛开脱（Lockgtt）对这一现象进行了研究。
曝气试验是在瓶中进行的，每天试验结束时把瓶子倒空，第二天重新开始，他们偶然发现，由于瓶子清洗不完善，瓶壁附着污泥时，处理效果反而好。
由于认识了瓶壁留下污泥的重要性，他们把它称为活性污泥。
随后，他们在每天结束试验前，把曝气后的污水静止沉淀，只倒上层净化清水，留下瓶底的污泥，供第二天使用，这样大大缩短了污水处理的时间。
1916年，应用这个试验的工艺建成的第一个活性污泥法污水处理厂。
在显微镜下观察这些褐色的絮状污泥，可以见到大量的细菌，还有真菌，原生动物和后生动物，它们组成了一个特有的生态系统。
正是这些微生物（主要是细菌）以污水中的有机物为食料，进行代谢和繁殖，才降低了污水中有机物的含量。
工作原理活性污泥中复杂的微生物与废水中的有机营养物形成了复杂的食物链。
最先担当净化任务的是异氧菌和腐生性真菌，细菌特别是球状细菌起着最关键的作用，优良运转的活性污泥，是以丝状菌为骨架由球状菌组成的菌胶团。
沉降性好，随着活性污泥的正常运行，细菌大量繁殖，开始生长原生动物，是细菌一次捕食者。
活性污泥常见的原生动物有鞭毛虫、肉毛虫、纤毛虫和吸管虫。
活性污泥成熟时固着型的纤毛虫、种虫占优势；后生动物是细菌的二次捕食者，如轮虫、线虫等只能在溶解氧充足时才出现，所以当出现后生动物时说明处理水质好转标志。
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活性污泥的培养步骤
1. 向好氧池注入清水（同时引入生活污水）至一定水位，并注意水温。
2. 按风机操作规程启动风机，鼓风。
3. 向好氧池投加经过滤的浓粪便水（当粪便水不充足时，可用化粪池和排水沟内的污泥补充。
），使得污泥浓度不小于1000mg/L，BOD达到一定数值。
4. 有条件时可投加活性污泥的菌种，加快培养速度。
5. 按照活性污泥培养运行工艺对反应池进行曝气、搅拌、沉降、排水。
6. 通过镜检及测定沉降比、污泥浓度，注意观察活性污泥的增长情况。
并注意观察在线PH值、DO的数值变化，及时对工艺进行调整。
7. 测定初期水质及排水阶段上清液的水质，根据进出水NH3-N、BOD、COD、NO3-、NO2-等浓度数值的变化，判断出活性污泥的活性及优势菌种的情况，并由此调节进水量、置换量、粪水、NH4Cl、H3PO4、CH3OH的投加量及周期内时间分布情况。
8. 注意观察活性污泥增长情况，当通过镜检观察到菌胶团大量密实出现，并能观察到原生动物（如钟虫），且数量由少迅速增多时，说明污泥培养成熟，可以进生产废水，进行驯化。
二、活性污泥的驯化步骤
1. 通过分析确认来水各项指标在允许范围内，准备进水。
2. 开始进入少量生产废水，进入量不超过驯化前处理能力的20％。
同时补充新鲜水、粪便水及NH4Cl。
3. 达到较好处理后，可增加生产废水投加量，每次增加不超过10～20％，同时减少NH4Cl投加量。
且待微生物适应巩固后再继续增生产废水，直至完全停加NH4Cl。
同步监测出水CODcr浓度等指标,并观察混合液污泥性状。
在污泥驯化期还要适时排放代谢产物,即泥水分离后上清液。
4. 继续增加生产废水投加量，直至满负荷。
满负荷运行阶段,由于池中已培养和保持了高浓度、高活性的足够数量的活性污泥,池中曝气后混合液的MLSS达到5000mg/1,此过程同步监测溶解氧,控制曝气机的运行,并进行污泥的生物相镜检。
三、调试期间的监测和控制
在调试及运行过程有许多影响处理效果的因素,主要有进水CODcr浓度、pH值、温度、溶解氧等,所以对整个系统通过感官判断和化学分析方法进行监测是必不可少的。
根据监测分析的结果对影响因素进行调整，使处理达到最佳效果。
1、温度
温度是影响整个工艺处理的主要环境因素,各种微生物都在特定范围的温度内生长。
生化处理的温度范围在10～40℃,最佳温度在20～30℃。
任何微生物只能在一定温度范围内生存，在适宜的温度范围内可大量生长繁殖。
在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。
2、pH值
微生物的生命活动、物质代谢与pH值密切相关。
大多数细菌、原生动物的最适pH值为6.5～7.5，在此环境中生长繁殖最好，它们对pH值的适应范围在
4～10。
而活性污泥法处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5～8.5的pH值条件下可产生较多粘性物质，形成良好的絮状物。
3、营养物质
废水中的微生物要不断地摄取营养物质，经过分解代谢(异化作用)使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢(同化作用)利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢废物排泄到体外。
水、碳源、氮源、无机盐及生长因素为微生物生长的条件。
废水中应按BOD5∶N∶P=100∶5∶1的比例补充氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件。
4、悬浮物质SS
污水中含有大量的悬浮物,通过预处理悬浮物已大部分去除,但也有部分不能降解,曝气时会形成浮渣层,但不影响系统对污水的处理。
5、溶解氧量DO
好养的生化细菌属于好氧性的。
氧对好氧微生物有两个作用：①在呼吸作用中氧作为最终电子受体；②在醇类和不饱和脂肪酸的生物合成中需要氧。
且只有溶于水的氧(称溶解氧)微生物才能利用。
在活性污泥的培养中，DO的供给量要根据活性污泥的结构状况、浓度及废水的浓度综合考虑。
具体说来，也就是通过观察显微镜下活性污泥的结构即成熟程度，测量曝气池混合液的浓度、监测曝气池上清液中CODCr的变化来确定。
根据经验，在培养初期DO控制在1～2mg/l，这是因为菌胶团此时尚未形成絮
状结构，氧供应过多，使微生物代谢活动增强，营养供应不上而使污泥自身产生氧化，促使污泥老化。
在污泥培养成熟期，要将DO提高到3～4mg/l左右，这样可使污泥絮体内部微生物也能得到充足的DO，具有良好的沉降性能。
在整个培养过程中要根据污泥培养情况逐步提高DO。
特别注意DO不能过低，DO不足，好氧微生物得不到足够的氧，正常的生长规律将受到影响，新陈代谢能力降低，而同时对DO要求较低的微生物将应运而生，这样正常的生化细菌培养过程将被破坏。
6、混合液MLSS浓度
微生物是生物污泥中有活性的部分,也是有机物代谢的主体,在生物处理工艺中起主要作用,而混合液污泥MLSS的数值即大概能表示活性部分的多少。
对高浓度有机污水
兼氧菌
兼性厌氧菌（facultativeanaerobe）又称兼嫌气性微生物，兼嫌气菌。
在有氧或无氧环境中均能生长繁殖的微生物。
在有氧（O2）或缺氧条件下，可通过不同
的氧化方式获得能量。
如酵母菌在有氧环境中进行有氧呼吸，在缺氧条件下发酵葡萄糖生成酒精。
许多肠道细菌，如大肠杆菌等均属此类。
先在有氧环境下培养一段时间，再慢慢转换的无氧环境培养一段时间，再从存活下来的菌种中提取优势菌种。