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1、第一章 废水好氧生物处理,第一节 概述,一、我国城市污水处理现状及目标,1999处理率26%（二级处理占11.5%)2005年提高到45.67%截至2006年底，达到%城市污水处理及污染防治技术政策规定目标：2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污水处理率不低于70%。“十一五”时期，重点省会城市处理率要达到；一般城市要达到到；县城则要达到。,二、城镇污水处理出水的要求1、一级标准的a标准：城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的a标准。城
2、镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时2、一级标准的B标准：排入GB3838地表水III类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域时。,三、污水处理的一般技术途径,（一）按废水中污染物除去方式物理处理化学处理物化处理生物处理（二）按处理程度一级处理二级处理三级处理,（一）按废水中污染物除去方式,物理处理：通过各种方法使污染物从废水中分离出来，一般不改变污染物的化学本性,化学处理：主要利用化学反应分解污水中各种形态的污染物。物化处理：利用相转移的方法生物处理：利用生物主要是微生物的代谢作用转化污水中的胶体性或溶解性污染物，使之
3、成为无害物质的方法。,生物处理的情况：BOD5/COD0.3才适宜采用生化处理未处理城市污水的BOD5/COD在之间。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。,（二）按处理程度,一级处理：也叫初级处理，通过过滤、沉淀等物理方法除去废水中的粗大固形物及部分悬浮物。,二级处理：在一级处理基础上，主要去除水中溶解性的和胶体性的有机物,三级处理，也称深度处理
4、：进一步除去废水中的胶体及溶解态的污染物，一般可达到回用的目的。,1.废水的一级处理方法,重力分离法阻力截留法稀释法中和法,沉降法上浮法,格栅截留筛网截留粒状介质过滤,2.废水的二级处理方法,气浮法混凝法萃取法氧化还原法电解法生物法吹脱法汽提法,好氧法厌氧法,物化法超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、膜分离法、离子交换法、加氯消毒等；生物法生物法脱氮除磷,3.废水的三级处理方法,城市废水处理的一般流程,废水,格栅,沉砂池,沉淀池,生物处理,二次沉淀池,三级处理,污泥处理,垃圾处理,沉渣处理,污泥浓缩,一级处理出水,沉渣处理,二级处理出水,部分污泥回流,三级处理出水,一级处理,二级处理,三级处理,
5、第二节 有机废水的好氧生物处理 活性污泥法,一、废水生物处理的原理,1、水体自净作用水体自净作用指天然水体受到污染后，在无人为处理条件下，借助水体自身的能力使之得到净化的过程。该过程中包括稀释、沉降等物理作用，氧化、还原、分解、凝聚等化学作用，还有更重要的生物作用，即生物对无机物和有机物的同化和异化作用。,微生物的生长规律,2、废水生物处理的作用机理,废水生物处理实际是水体的自净原理在水污染治理中的应用，即模拟天然水体自净作用的生物过程，在特定构筑物中人工创造适宜条件，充分发挥微生物的作用以高速度、高效率净化污水，通过微生物产生的酶来降解转化有机物，将有机物最终转化为无害的二氧化碳和水，从而使
6、废水得到净化。,好氧活性污泥的净化作用机理,图 9-1 好氧活性污泥的净化作用机理示意图,污水处理中的生化过程,二、活性污泥的组成与特性,1、几个概念活性污泥：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体物质等交织在一起的呈黄褐色絮状体。活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。实质：人工强化下微生物的新陈代谢(包括分解和合成)。,2、活性污泥组成：（1）活性的微生物（2）微生物自身氧化的残留物（3）吸附在活性污泥上不能被生物降解的有机物和无机物组成。其中微生物是活性污泥的主要组成部分。活性污泥中的微生物又是由细菌、真菌、原生动物、后生动物等多种微生物群体相结合所
7、组成的一个生态系统。,3、活性污泥的特征a、形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。b、颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝气过度）。c、理化性质：=1.0021.006，含水率99%，直径大小0.020.2mm，表面积20100cm2/ml，pH值约6.7。其固相组分主要为有机物，约占7585%。d、生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。,4、活性污泥中的微生物类型,（1）细菌：主导作用，108-109个/ml常见菌群：它们多数是 G-菌，如动胶菌属、从毛单胞菌属（优势）；产碱杆菌属、微球菌属、假单胞
8、菌属（较多）；黄杆菌属、芽孢杆菌属、无色杆菌属、棒状杆菌属、不动杆菌属、球衣菌属、诺卡氏菌属、短杆菌属等动胶菌属(Zoogloea)和丛毛单胞菌属Comamonas），数量占70,菌胶团细菌菌胶团：狭义指动胶菌属（Zoogloea）形成的细菌团块，广义指所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集形成的菌胶团块（水处理领域所指）。菌胶团是活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势(丝状膨胀的活性污泥除外)，是活性污泥的基本组分。初生的菌胶团形状有球形、分枝、蘑菇、椭圆、指形、片状等。,菌胶团细菌是活性污泥的主体，它的作用：具有很强的吸附、氧化分解有机物的能力。菌胶团的形成
9、可使细菌避免被微型动物所吞噬，并且与污泥的沉降性能和二沉池能否有效泥水分离密切相关；为原生动物、微型后生动物提供了良好的生存环境、附着场所。,丝状细菌 球衣细菌、贝氏硫菌、发硫菌、铁细菌等它的作用有两方面：一方面：是活性污泥的重要组分，交叉穿织于菌胶团内，成为活性污泥的骨架，或附着生长于絮状体表面，具有强氧化分解有机物能力，起到一定的净化作用。另一方面：当丝状菌的数量超过菌胶团细菌时，可使絮状体沉降性能下降，严重时可引发污泥膨胀（bulking）现象。,污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。丝状膨胀,（2）原生动物肉足纲鞭毛纲纤毛纲：游泳型、固着型（个体
10、、群体）吸管纲,根据原生动物的细胞器和其他特点，将原生动物分为四个纲，即肉足纲、鞭毛纲和纤毛纲、孢子纲。其中孢子纲中原生动物专营寄生生活，其余三类存在于水体当中，重点介绍这三类原生动物,肉足纲2050um特征：大多没有固定形状由体内细胞质不定方向的流动而呈现千姿百态，少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足。作为运动和摄食的胞器。,规律：大量出现时预示出水水质差。如活性污泥驯化初期（游离细菌大量出现后）。,动物性鞭毛虫,400,规律：与变形虫规律类似。常见的有波豆虫和滴虫等。,纤毛纲,草履虫,特征：周身表面或部分表面具有纤毛提问：纤毛的功能？游动及摄食的工具。,草履虫、漫游虫、游仆虫游泳型,
11、33,1领钟虫,2 小口钟虫,其中以小口钟虫在各类废水处理中出现频率最大，数量也是最多，小口钟虫的体长为3270um，宽2248um，口围1225um,3 沟钟虫,固着型,累枝虫,作用：可以降低水中游离细菌的数量，降低水的浑浊度，对废水生物处理起良好的促进作用；规律：固着虫大量出现预示出水水质好，污泥驯化佳。,吸管虫,原生动物的作用净化作用：大部分原生动物是动物性营养，动物性营养的原生动物可吞食有机颗粒、游离细菌及其它微小生物，有利于改善水质促进絮凝和沉淀作用，利于泥水分离指示作用：根据出现的原生动物的种类可以判断活性污泥的状态和处理水质的好坏，可作为处理系统运转管理的指标,(1)着生的固着型
12、纤毛虫多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的 栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。(2)小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势,大量鞭毛虫出现，而着生固着型纤毛虫很少时，表明净化作用较差。,(4)大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。(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
13、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。,（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
14、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。,活性污泥良好时出现的生物活性污泥状态不好时出现的生物在活性污泥恢复时出现的生物活性污泥分散、解体时出现的生物污泥膨胀时出现的生物溶解氧不足出现的生物曝气过量出现的生物 废水浓度极低时出现的生物冲击负荷和毒物流入时出现的生物,活性污泥膨胀时出现的生物,球衣菌属、各种霉菌等丝状菌丝状微生物导致的污泥膨胀：BOD:N BOD:P比例高pH值低BOD负荷高流入废水的小分子化合物多水温低流入重金属等有毒物质,活性污泥分散、解体时出现的生物,变形虫属和简便虫属等肉足类1ml混合液中出现1万个以上个体时，絮体变小，出水混浊并呈现白色解决方案：减少污
15、泥回流量，可以使污泥解絮得到控制。,新态虫属,曝气过渡出现的微生物,轮虫和大量的肉足类微生物溶解氧浓度超过5mg/L解决方案：减少曝气,轮虫电镜,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,三、活性污泥法的基本工艺流程,a.预处理设施：包括初沉池、调节池和水解酸化池，主要作用是去除SS、调节水质、水解酸化b.曝气池：工艺主体，其通过充氧、搅拌、混合、传质
16、实现有机物的降解和硝化反应等c.二次沉淀池：泥水分离，澄清净化、初步浓缩活性污泥。为控制反应器微生物总量与活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是为了接种，排放剩余污泥是为了维持活性污泥系统的稳定或MLSS恒定。,利用生物絮状体为生化反应的主体物利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程采用沉淀方式，降低出水中的微生物的固体含量通过回流使沉淀池浓缩的微生物絮凝体返回到反应系统为保证系统内生物细胞平均停留的时间的稳定，经常排出一部分生物固体。,四、活性污泥的设计和运行参数,1、水力停留时间Hydrolic Rete
17、ntion Time简写作HRT，是指待处理污水在反应器内的平均停留时间。如果反应器的有效容积为V（立方米），则：HRT=V/Q(h)普通活性污泥法一般为6-10h,2、污泥浓度（MLSS）和（MLVSS）:MLSS 为1L曝气池混合液中所含悬浮固体的重量，单位mg/L。一般活性污泥法的MLSS控制在2000-4000mg/L。MLVSS为挥发性污泥浓度：1L曝气池混合液中所含挥发性悬浮固体的重量（干重），单位mg/L。,3、污泥沉降比(SV)：曝气池混合液静置30min后，沉降的污泥体积与原混合液体积之比，以百分数来表示。城市污水:15%30%。反映沉淀和凝聚性能的好坏。,4、污泥容积指数:
18、曝气池混合液30min静沉后，1克干污泥所占沉淀污泥容积的体积。反映污泥的松散程度。(SIV50-150ml/g)SVI反映了活性污泥的凝聚性和沉降性，一般控制在50150之间，对城市污水和生活污水，介于70-100之间。若过低，说明污泥颗粒细小紧密，无机物较多，缺乏活性，若大于200，则表明发生了污泥膨胀。,5、BOD-污泥负荷率（Ns）（又称F/M）单位时间内，单位重量的活性污泥能接受并能将其降解到预定程度的有机物的数量，或每日有机污染物进入量与曝气池内活性污泥总量的比值。用kgBOD5/(kgMLSSd)表示。又称有机负荷率，F/M值。Ns=QSa/XV V=QSa/XNs普通活性污泥法
19、控制在0.2-0.4 kgBOD/（kgMLSSd）。,Ns 选取 过高(达到1.0左右），微生物体内营养贮存增多，多糖类等粘性物质大量出现，使菌胶团的持水性增加，沉淀性变差；如果再进一步增加，生长期变化，大量游离细菌出现，有机物降解和微生物繁殖速度都很大，微生物处于分散状态。过低，有机物降解和微生物繁殖速度慢，容积大，增加了基建投资,Ns 高负荷：1.5-2.50kgBOD5/kgMlss d 中负荷（一般）：0.4-0.2 低负荷：0.1(0.03-0.05)应避开Ns 0.5-1.5易发生污泥膨胀城市污水：Ns：,6、污泥龄又称污泥平均（Sludge Retention Time）（SR
20、T）、生物固体停留时间平均停留时间、细胞平均停留时间，指在反应系统内，微生物从生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内微生物全部更新一次所需的时间。从工程上来说就是反应系统内活性污泥总量与每日排放的污泥量之比。普通活性污泥法一般2-4d。,c=VX/XX每日增长的活性污泥量，即应排出系统外的活性污泥量。X=QwXr+(Q-Qw)XeQw作为剩余污泥排放的污泥量，Xr-剩余污泥浓度；Xe-排放处理水中的污泥浓度。在一般条件下，Xe可忽略不计。c=VX/(QwXr)1/c=YNrs-Kd YNs-Kdc与Ns呈负相关关系Y微生物合成产率系数（降解1kg底物所合成的生物量）Kd衰减系数（微生物
21、内源呼吸时自身降解速率）；,污泥产率系数Y：活性污泥每降解1 kgBOD5所新生成的活性污泥的kg数。生活污水的污泥产率系数一般为0.4-0.7.,6、溶解氧（DO）曝气池出口处的混合液的DO浓度保持在2mg/L左右，可使活性污泥保持良好的净化功能。水温活性污泥微生物的最适温度范围：1535。营养物质微生物对氮和磷的需要量可按BOD：N：P100：5：1来考虑。,7、其他条件活性污泥微生物的最适pH范围：6.58.5。有毒和有抑制物质:如重金属、氰化物、硫化氢、酚、醇、醛、染料等,五、活性污泥的增长规律,减速增殖,内源呼吸阶段,微生物增殖曲线,生长率上升阶段,生长率下降阶段,分批培养；底物一次
22、投加。,活性污泥增殖规律的应用：活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；处于不同增长期的活性污泥，其性能不同，处理出水的水质也不同；提问各阶段特点？生长率下降阶段的特点？（F/M，活性污泥的特点：增殖速率、降解速率、沉降性能等）,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生长率下降阶段；但高负荷活性污泥法采用生长率上升阶段；延时曝气采用内源呼吸阶段,可以通过调整F/M值，来调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；推流式：一段线段；完全混合式：一个点,六、几种活性污泥法的运行方式,推流式活性污泥法完全混合式活性污泥法短时曝气法（高负荷）阶段曝气法（多点
23、进水法）吸附生物降解法（AB法）序批式间歇反应器（SBR法）氧化沟法（Oxidation Ditch）深水曝气活性污泥法,1、推流式活性污泥法,主要优点：a.处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。主要问题：a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；c.对冲击负荷的适应性较弱。,推流式曝气池,2、阶段曝气法（多点进水法）,a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供养速率与需氧速率之间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水
24、分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力；,3、完全混合活性污泥法,污泥、污水进入曝气池后与原混合液充分混合，池内混合液是已处理而未泥水分离的处理水。主要特点：a.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；b.池内各点水质相同，F/M相等，微生物增值曲线上处于一个点，可以方便地通过对F/M的调节，使整个反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；,c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。d.动力消耗低于推流式 问题：微生物对有机物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理水水质比推流式较差。,4、延时曝气活性污泥法完全氧化活性污泥法,主要特点：a.有机负荷率非常低，污泥持
25、续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，勿需再进行处理；b.处理出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。,主要缺点：池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大；一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业废水，水量一般在1000m3/d以下。,又称短时曝气法或不完全处理活性污泥法主要特点：有机负荷率高：Ns=1.5-3.0 kgBOD/kgMLSSd曝气时间短，HRT=1.5-3h,对废水的处理效果较低，BOD去除率不过70-75%；在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。,5、高负荷活性污泥法,6、AB法（吸附生物降解）,AB（Ad
26、sorption-Biodegradation）20世纪70年代中期开创该工艺于80 年代初应用于工程实践,目前,国内已有多家城市污水处理厂采用了AB 法工艺。,AB 法工艺的流程,A 段：负荷较高，缺氧，泥龄短,HRT30min，有利于增殖速度较快的微生物生长繁殖，BOD去除4070;污泥产率较高，吸附能力强，重金属、难降解物质以及氮、磷等植物性营养物质等，都可能通过污泥的吸附作用得以去除。B段：Ns=0.15kgBOD/kgMLSSd，HRT2-4h，污泥龄15-20d 两段完全分开，各自有独特的微生物群体，有利于功能的稳定。,在污水开始与活性污泥接触后1030min内，因吸附去除废水中大
27、量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。,优缺点：,AB法处理效果稳定，具有抗冲击负荷能力；特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水；与传统活性污泥法相比，AB 工艺在COD、BOD、SS、总磷和总氮上的去除率均高于前者，且工程投资和运行费用方面也省；缺点产泥量较大,不具备深度脱氮除磷功能,7、序批式活性污泥法（SBR）,SBR工艺即序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Process，SBR），又称为间歇式活性污泥法，在运行中采用间歇操作的形式，反应池是一批批地处理废水。,SBR工艺的工作原理,SBR是在单一的反应器内
28、,在时间上进行各种目的的不同操作,故称之为时间序列上的废水处理工艺，它集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设污泥回流系统。,SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段:进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期。,进水 反应 沉淀 排水 闲置SBR 运行工序图,流程简单,占地面积小，投资省；管理方便,便于自动控制，运行费用低；固液分离效果好，出水水质好。属于理想的静止沉淀，固液分离效果好。运行操作灵活，效果稳定：可以按脱氮除磷的工艺运行。,有效防止污泥膨胀：由于SBR具有理想推流式特点，有机物浓度存在较大的浓度梯度，有利于菌胶团细菌的繁殖，抑制丝状菌的生长，另外，反应器内缺氧好氧的变化以及较短的污泥龄
29、也是抑制丝状菌的生长的因素，从而有效地防止污泥膨胀。耐冲击负荷：池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。,8、氧化沟(Oxidation Ditch，简称OD),氧化沟的构造,曝气池呈圆形、椭圆形或同心圆形的沟渠；混合液在其中循环流动；曝气设备供氧及推动水流作循环流动，防止活性污泥沉淀及对反应混合液的混合。,氧化沟的特点氧化沟呈完全混合-推流式；0.40.5m/s，在整个停留时间内要作72-360次循环因此氧化沟又是完全混合的；在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，取得脱氮效果，同时使得活性污泥具有良好的沉降性能。,BOD负荷低，0.05-0.15
30、kgBOD/kgMLSSd处理出水水质良好；悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，可考虑不设初沉池，比较经济。对水温、水质和水量的变动有较强的适应性；污泥龄长，可达1530d；剩余污泥产量少；得到一定程度的稳定,一般可不设污泥消化处理装置。硝化细菌生长，从而使氧化沟具有脱氮的功能,Orbal式氧化沟 又称同心圆型氧化沟,圆形或椭圆形的沟渠，能更好地利用水流惯性，可节省能耗；多沟串联可减少水流短路现象；最外层第一沟的容积为总容积的6070%，其中的DO 接近于零，为反硝化和磷的释放创造了条件；第二、三沟的容积分别为总容积的2030%和10%，而DO则分别为1和2mg/l；这种沟渠间的DO浓度差
31、，有利于提高充氧效率；使沟渠具有脱氮除磷的功能。,采用竖轴低速表面曝气器；水深可达44.5m，沟内流速达0.30.4m/s；混合液在沟内每520min循环一次；BOD5去除率可达95%以上，脱氮率可达90%，除磷效率可达50%；,卡罗塞（Carrousel）氧化沟 又称平行多渠形氧化沟,八、活性污泥法水处理系统的过程控制与运行管理1、活性污泥的培育与驯化异步驯化、同步驯化和接种培训法。同步法则培养和驯化同时或交替进行，异步法即先培养后驯化，接种法利用其他污水处理厂的剩余污泥，再进行适当培训。,于生活污水或以生活污水为主的城市污水，污水中菌种和营养物都具备，可直接进行培养。过程：接种污泥闷曝1-
32、2天出现模糊的絮凝体间歇换水（每天1-2次）或连续换水持续7-10天SV值便可达到15%-20%。,(1)异步培训法 工业废水和工业废水为主的城市污水先培养:粪便水稀释BOD5500 mg/L，闷曝1-2天出现模糊的絮凝体间歇换水（或先间歇后连续，适用于有生活污水来源的处理站）至活性污泥培养成熟。后驯化：逐步增加工业废水比例，每次增加设计流量的10%-20%为宜。,（2）同步培训法把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长过程中逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。,（3）接种培训法从附近的污水处理厂引进剩余污泥作种泥进行曝气培养
33、，能够缩短培养时间；如果能从性质相同的废水处理站引入活性污泥，更能提高驯化效果，缩短时间。,2、活性污泥法运行中的问题（1）污泥膨胀：SVI值增高，污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。丝状膨胀和非丝状膨胀。丝状膨胀多见。原因：营养方面氮磷缺乏，碳氮比例高；溶解氧不足；水温高；PH值较低。这些因素都会引起丝状菌大量繁殖而致污泥膨胀。,措施：添加营养成分；投加石灰，调节PH值；加大曝气量；投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等；调整其他工艺条件如降低进水量减轻负荷，降低MLSS使需氧量减少等；也可投加石棉粉、硅藻土、粘土等惰性物质，降低污泥指数。,（2）污泥解体处理水质变浑，污泥絮
34、凝体微细化处理效果变坏原因：运行不污水中混入有毒物质（）污泥上浮上浮原因：污泥腐化上浮长期滞留造成，厌氧发酵产生H2S、CH4；曝气过度上浮，污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上；污泥挟油上浮；污泥脱氮上浮（污泥龄过长）,（4）泡沫问题大量合成洗涤剂消泡措施：消泡剂（机油、煤油等）机械消泡（风机）分段进水,（4）泡沫问题（大量合成洗涤剂）消泡措施：消泡剂（机油、煤油等）机械消泡（风机）分段进水,十、活性污泥反应动力学基础研究目的 研究反应速度和环境因素间的关系对反应的机理进行研究，使反应进行控制反应动力学方程式 米门方程式 莫诺方程式1942劳麦方程式 1970,莫诺方程式-基本方程
35、式形式莫诺1942纯种微生物在单一底物的培养基中，研究微生物的增殖速度与底物浓度间的关系结果与米门方程式相同=maxS/(Ks+S)-比增殖速率（单位生物量的增殖速率）有机底物的浓度s饱和常数 当=1/2max时，有机底物的浓度有机物比降解速度与底物浓度关系 V=VmaxS/(Ks+S)(1)-ds/dt=VmaxXS/(Ks+S)(2),推论（）对于高底物浓度条件下 SKsV=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x结论：在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。低底物浓度，SKs V=VmaxS/Ks=k2S(3)-ds/dt=Vma
36、xXS/Ks=k2SX(4)结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且呈一级反应,推论（）对于高底物浓度条件下 SKsV=Vmax=k1；ds/dt=VmaxX=k1x结论：在高底物浓度下，有机底物以最大速度进行降解，与有机底物浓度无关，其降解速度只与污泥浓度有关。低底物浓度，SKs V=VmaxS/Ks=k2S(3)-ds/dt=VmaxXS/Ks=k2SX(4)结论：在低底物浓度下，有机底物降解速度与有机底物浓度有关，且呈一级反应,莫诺方程式在曝气池中的应用(a-Se）/V=-ds/dtQ(Sa-Se)/V=Nrv ds/dt=Nrv(1)用来计算Nrv=-ds/dt=Q
37、(Sa-Se)/V=(Sa-Se)/t k2XSe=Q(Sa-Se)/V(2)计算rs k2Se=Q(Sa-Se)/X V=Nrs,劳麦方程式基本方程式（）劳-麦第一方程式/c=Yq-Kd（）劳 麦第二方程式v=q有机底物的降解速率等于其被微生物的利用速率v=KS/(Ks+S)(ds/dt)u/Xa=KS/(Ks+S),劳-麦方程式的推论及应用 Sec关系完全混合式：Se=Ks(1/c+Kd)/YVmax-1/c+Kd Xac 完全混合式：Xa=Yc(Sa-Se)/t(1+Kdc),曝气池容积的计算方法Ns V=Q(Sa-Se)/NsXNrs V=Q(Sa-Se)/NrsXv劳麦 V=Q(Sa
38、-Se)/k2SeXa,十一、活性污泥膨胀和控制对策,污泥膨胀：SVI值增高，污泥结构松散，沉降性能恶化，随水漂浮，溢出池外。分为丝状膨胀和非丝状膨胀。丝状膨胀多见。法国有30%的污水处理厂有污泥膨胀德国有50%的污水处理厂有污泥膨胀美国有60%的污水处理厂有污泥膨胀,1.非丝状污泥膨胀,曝气力度过大，污泥碎裂膨胀提问：原因？气泡夹带,密度降低；气泡机械破碎；细菌处于对数期多糖分泌减少缺氧、厌氧膨胀漂泥提问：原因？二沉池底部淤泥厌氧产气（反硝化N2、CH4)进水水质有过量的表面活性物质和油脂类化合物；提问：原因？油及泡沫降低污泥密度,生物中毒（pH波动大、补碱过量、温度过高、CODcr浓度骤然
39、升高、含酚及其衍生物，醇、醛和某些有机酚、硫化物、重金属及卤化物过高等）污泥膨胀原因？细菌休克死亡、粘液分泌减少新污泥膨胀现象未驯化污泥对新类型废水不适应，不沉降或沉降极慢，长时间曝气驯化后恢复正常；提问：原因？类似中毒,2、丝状膨胀原因：丝状细菌对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势：溶解氧不足0.5mg/L（微量好氧菌）；低分子糖类和有机酸等小分子化合物增多;有机物冲击负荷营养方面氮磷缺乏，有机物过多，碳氮比例高（要求 BOD5NP10051）；水温高（春、夏之交和秋季，水的温度在2528之间）；PH值较低。,丝状污泥膨胀,原因 丝状细菌（球衣菌、硫细菌）或真菌优势过度生长丝状菌优势生长条
40、件：A.曝气池DO长期维持在较低（0.10.2mg/l）B.水温过高（25）、pH过低（6.5）C.硫化物过高硫细菌（丝状菌一种）以硫化氢为食,2.丝状污泥膨胀（95污泥膨胀）,(三)化能硫细菌(sulfur-oxidizing bacteria 硫氧化细菌),生理O2氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，化能自养。形态丝状,1.贝日阿托氏菌 漂浮在池沼上，丝状体中的一串细胞相互联接并拥有共同的衣鞘。,硫细菌外在特征：不固着、能进行匍匐运动内部特征：含有大量硫磺颗粒（能源储备）,发硫细菌,球衣细菌,发硫菌,贝氏硫菌,发硫细菌,发固着,危害：？原理？腐蚀管线、硫酸腐蚀应用：生物采矿、生物脱硫硫细菌
41、最早被开发用于细菌开矿，利用硫细菌产生的强酸溶解矿石中的贵重金属，由于效率太慢，现在已经少有报道。目前硫细菌被用于含硫煤、石油、石化废水、含H2S废气的脱硫研究，这类研究已经进入中试水平。,球衣细菌,由许多的球杆状细菌通过衣鞘彼此紧靠的丝状细菌形态,大多具有假分枝。,假分枝好象是分枝,，实际上与旁边的菌丝体并无关。当皮鞘内的一个细菌细胞从皮鞘的一端游出，吸附在另一个球衣细菌的菌丝体上形成,高倍镜放大,生理特征与活性污泥的膨胀,环境影响因素：最适溶解氧0.1mg/L（微量好氧）适宜的pH范围68 适宜的温度在30左右环保应用：污废水中有机物的降解 但数量过大污泥膨胀,近年来还发现枯草杆菌和大肠杆
42、菌也能引起丝状污泥膨胀。,提问：为什么杆菌也能引起丝状污泥膨胀?答案：呈链条状形态大量存在时,3.污泥膨胀的预防与控制对策,提问：基于上述原理如何预防污泥膨胀？A.设调节池(及事故池)控制高负荷（BOD、毒物）冲击，BOD污泥负荷在0.20.3kg(kg MLSSd)为宜。B.控制溶解氧溶解氧必须控制在2 mgL以上。C 调节废水的营养配比尽量逼近BOD5与N和P的比例BOD5：N：P100：5：1。补N尿素或含氮量高的污泥消化池上清液补P磷酸钠低氮和低磷的条件有利于比表面积大的丝状细菌与菌胶团细菌争夺氮和磷而优势生长。,D.改革工艺将活性污泥法改为生物膜法在曝气池中加填料改为生物接触氧化法S
43、BR(即序批式间歇曝气反应器)法改二沉池为气浮法,提问：发生后如何处理？A投加次氯酸钠（1020mg/l内）、H2O2（100200mg/l内）有选择的控制丝状微生物的过渡生长B投加混凝剂FeSO4和FeCl3、干污泥或浓缩消化污泥增加絮体密度、强度，使已膨胀的污泥恢复正常C.强化补氮（C:N100：2030）D.替换污泥最直接的方法,措施：添加营养成分；投加石灰，调节PH值；加大曝气量；投加化学药剂，如漂白粉、次氯酸钠、双氧水等；调整其他工艺条件如降低进水量减轻负荷，降低MLSS使需氧量减少等；也可投加石棉粉、硅藻土、粘土等惰性物质，降低污泥指数。,4.微生物泡沫及其预防与控制对策,气泡附着于大量丝状菌上（Nocardia spp.and Microthrix parvicella）影响？飘泥产生条件(1)高油脂含量;(2)污泥龄（污泥总量/外排剩余污泥量）过长（9d);(3)低溶解氧 or septicity.,
