废水好氧生物处理工程

活性污泥法 生物膜法生物滤池生物转盘法生物接触氧化法生物流化床废水好氧生物处理工程

在充足供氧条件下，利用好氧微生物的生命活动过程，将有机污染物氧化分解成稳定的无机物的处理方法。在充足供氧条件下，利用好氧微生物的生命活动过程，将有机污染物氧化分解成稳定的无机物的处理方法。好氧氧化包括二个过程：有机物的分解和原生质的合成。好氧生物处理原理

有机物好氧生物降解的一般途径

内源呼吸：当基质浓度降低，微生物缺乏营养时，只能依靠分解细胞内贮藏的物质，甚至把原生质也当成营养物质利用，以获得生命活动所需的最低限度的能量。原生质的分解：内源呼吸：当基质浓度降低，微生物缺乏营养时，只能依靠分解细胞内贮藏的物质，甚至把原生质也当成营养物质利用，以获得生命活动所需的最低限度的能量。原生质的分解：

在有机物的好氧分解过程中，有机物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个过程是同步进行的，也是控制好氧生物处理成功与否的关键过程。在有机物的好氧分解过程中，有机物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个过程是同步进行的，也是控制好氧生物处理成功与否的关键过程。

是当前应用最广泛的一种生物处理技术。 1. 活性污泥法

1882年，安格斯和史密斯进行了向污水中鼓入空气的实验，开始了污水曝气处理尝试。1882年，安格斯和史密斯进行了向污水中鼓入空气的实验，开始了污水曝气处理尝试。 1912年英国人Clark and Cage发现对废水进行长时间曝气会产生污泥并使水质明显改善，其后Arden and Lackett研究发现活性微生物菌胶团，定名为活性污泥。 1916年英国建成第一座污水处理厂，1923年上海建成第一座活性污泥处理厂。 1.1活性污泥及其组成⑴活性污泥法的产生

有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。有机废水经过一段时间的曝气后，水中会产生一种以好氧菌为主体的茶褐色絮凝体，其中含有大量的活性微生物，这种污泥絮体就是活性污泥。活性污泥法是以废水中的有机污染物为培养基，在有溶解氧的条件下，连续地培养活性污泥，再利用其吸附凝聚和氧化分解作用净化废水中有机污染物。 ⑵活性污泥的概念

“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）含水率：99.299.8% 比重：略大于1，（1.0021.006）粒径：0.020.2 mm；比表面积：20100cm2/ml。具有沉降性能和生物活性（自我繁殖、吸附、氧化有机物的能力） ⑶活性污泥的基本性质

活性污泥M =Ma + Me + Mi + Mii Ma—具有代谢功能的活性微生物群体 Me—微生物自身氧化（内源代谢）的残留物，难以生物降解 Mi—活性污泥吸附的污水中不能降解的惰性有机物 Mii—活性污泥吸附污水中的无机物有机物（75～85%）,无机物（15～25%） ⑷活性污泥组成

细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分，形成菌胶团。细菌：是活性污泥净化功能最活跃的成分，形成菌胶团。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。污泥颗粒形成的初期，细菌多以游离状态为主，随菌胶团增加，游离细菌减少，活性污泥不断成熟且净化效果逐步提高。 ⑸活性污泥中的微生物

特征： 1) 大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌； 2)好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能； 3) 较高的增殖速率，世代时间仅为2030分钟； 4) 动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。

真菌：主要是霉菌，一般呈丝状。具有分解大分子物质的能力。霉菌异常繁殖会引起活性污泥膨胀。真菌：主要是霉菌，一般呈丝状。具有分解大分子物质的能力。霉菌异常繁殖会引起活性污泥膨胀。

原生动物：单细胞异养真核生物。 鞭毛虫、肉足虫、纤毛虫等在污泥中大量存在，属需养生物，主要位于污泥颗粒表面，吞噬游离细菌。通过辨认原生动物的种类能够判断处理水质的优劣，它是一种指示性生物。

后生动物：轮虫类、线虫类等。 轮虫的出现是水性稳定的标志。后生动物是细菌的第二捕食者。另有病毒、立刻次氏体、支原体、衣原体及其它病原微生物。

（1）活性污泥净化性能良好时：钟虫、等枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性或匍匐型生物。（1）活性污泥净化性能良好时：钟虫、等枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性或匍匐型生物。当这些生物达到1000个/mL以上，占整个生物个体数80%以上时，可以断定这种活性污泥具有较高的净化效果。 ⑹活性污泥的生物相变化

（2）活性污泥净化性能恶化时：多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。菌胶团小（约100um）。（2）活性污泥净化性能恶化时：多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。菌胶团小（约100um）。严重恶化时只出现多波虫、屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。

（3）活性污泥由恶化状态进行恢复时：漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。这些微生物成为优势生物继续一个月左右。（3）活性污泥由恶化状态进行恢复时：漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。这些微生物成为优势生物继续一个月左右。（4）活性污泥分散解体时：蛞蝓简变虫、辐射变形虫等肉足类。这些生物出现数万个以上时絮体变小，使处理水浑浊。当发现这些生物剧增时可通过减少回流污泥量和送气量，抑制这种现象。

（5）活性污泥膨胀时：球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。（5）活性污泥膨胀时：球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。（6）溶解氧不足时：贝氏硫黄细菌等。这些微生物适于溶解氧浓度低时生存。这些微生物出现时，活性污泥呈黑色、腐败发臭。

（7）曝气过量时：各种变形虫和轮虫为优势生物。（7）曝气过量时：各种变形虫和轮虫为优势生物。（8）废水浓度过低时：大量出现的生物为游仆虫等。（9）BOD负荷低时：表壳虫、鳞壳虫、轮虫、寡毛虫等为优势生物，这些生物多时也是硝化进行的指标。

（10）冲击负荷和毒物流入时：因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌快，所以可通过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。（10）冲击负荷和毒物流入时：因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌快，所以可通过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。原生动物中对冲击负荷和毒物反映最灵敏的楯纤虫，当楯纤虫急剧减少时，说明发生了冲击负荷和流入少量毒物。

活性污泥的性能决定着净化结果的好坏。 （一）混合液悬浮固体（MLSS）（二）污泥沉降比（SV）（三）污泥体积指数（SVI）（四）污泥密度指数（SDI） 1.2 活性污泥的性能指标

混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥的混合液体的悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉以MLSS（mg/l）表示。混合液悬浮固体是指曝气池中废水和活性污泥的混合液体的悬浮固体浓度〈混合液污泥浓度〉以MLSS（mg/l）表示。 MLSS＝M=Ma + Me + Mi + Mii ⑴混合液悬浮固体（MLSS）

混合液悬浮固体中的有机物量称为混合液挥发性悬浮固体，以MLVSS（mg/l）表示，MLVSS＝Ma + Me + Mi 对一定的废水而言，MLVSS与MLSS有一定的比值，例如生活污水的比值为0.7左右。

⑵污泥沉降比（ SV） • 又叫30min污泥沉降率 • 是指曝气池混和液在100mL量筒中，静置沉降30min后，沉降污泥与混合液的体积比（%）。一般城市污水的SV值在15~30%左右。

⑶ 污泥体积指数（ Sludge Volume Index， SVI） • 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。

SVI能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，沉降性能好，但吸附性能差；其值过高，说明其沉降性能不好，有良好的吸附性能但也不能很好的控制泥水分离，将要或已经发生膨胀现象；

一般认为： SVI〈100 污泥的沉降性能好 100〈SVI〈200污泥的沉降性能一般 SVI〉200 污泥的沉降性能不好城市污水的SVI一般为50150 ml/g；

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。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。有机污染物从废水中被去除的实质就是作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，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。 1.3 活性污泥的净化反应过程

一般将整个净化反应过程分为三个阶段： ① 初期吸附；② 微生物代谢；③ 活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。 BOD 吸附降解曝气过程

在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(1030min)内，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，在很短的时间内，就能够去除废水中大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。在30min 内能去除70% BOD。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。 ⑴初期吸附去除（物理吸附和生物吸附）

氧化分解 合成代谢（合成新细胞）内源代谢 ⑵微生物的代谢

对数增殖期 活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态。减速增殖期营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素. 活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。

内源呼吸期 营养物缺乏，为了获得能量维持生命，分解代谢自身的能量物质，开始衰亡。后来有机物几乎被耗尽，能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。

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。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，只能在溶解氧充足时才出现，当出现后生动物时是处理水质好转标志。

BOD负荷 （1）污泥负荷LS指单位重量活性污泥在单位时间内所承受的有机污染物量，单位是kg（BOD5）/kg（MLSS）·d；（2）容积负荷LV指单位曝气池有效容积在单位时间内所承受的有机污染物量，单位是kg（BOD5）/m3·D； BOD负荷

LS和LV及相互关系式如下： Lv=LsX S0--曝气池入流废水的BOD5浓度（kg/m3）；V--曝气区容积（m3）X--曝气池MLSS浓度（kg/m3）Q--废水流量（m3/d）。污泥负荷也叫F/M比，F为营养料(有机物BOD)，M为微生物量。在F/M≥2.2时，活性污泥微生物处于对数增长期，有机物能以最大的速率去除。

F/M约为0.5时，微生物处在增殖衰减，细菌活力小，污泥处成熟期，易形成絮体。F/M约为0.5时，微生物处在增殖衰减，细菌活力小，污泥处成熟期，易形成絮体。 F/M小于0.2时，微生物进入内源呼吸期，活性低，形成絮凝体的速率剧增，溶解氧浓度增大，出现原生动物，水质好转。所以Ls（F/M）是设计运行重要参数。

在二次沉淀池沉降、沉淀。正常的污泥在静置30min基本完成絮凝沉淀。浓缩过程漫长。在二次沉淀池沉降、沉淀。正常的污泥在静置30min基本完成絮凝沉淀。浓缩过程漫长。 ⑶活性污泥的凝集、沉淀与浓缩

（1）废水中有足够的可溶性易降解有机物； （2）曝气池中有足够的氧气；（3）活性污泥在池中呈悬浮状态，可与废水充分接触；（4）活性污泥的浓度应保持适当，活性污泥需连续回流，及时排出剩余污泥；（5）没有对微生物有毒害作用的物质进入。活性污泥处理系统有效运行的基本条件：

⑴溶解氧 1.4 影响活性污泥性能的环境因素曝气池出口处的混合液中的溶解氧保持在2mg/L左右供氧不足溶解氧浓度过低微生物代谢受阻净化功能下降溶解氧浓度过高氧的利用效率降低增加动力费用易于滋生丝状菌产生污泥膨胀现象

⑵水温 水温：15～35℃之间 20～30℃，效果好，活动旺盛＜15℃，＞35℃，效果、活动弱＜5℃，＞45℃，效果很差

⑶营养细菌的化学组成实验式为C5H7O2N，霉菌为C10H17O6，原生动物为C7H14O3N，在培养微生物时，可按菌体的主要成分比例供给营养。⑶营养细菌的化学组成实验式为C5H7O2N，霉菌为C10H17O6，原生动物为C7H14O3N，在培养微生物时，可按菌体的主要成分比例供给营养。微生物赖以生活的主要外界营养为碳和氮，此外，还需要微量的钾，镁，铁，维生素等。

碳源--异氧菌利用有机碳源，自氧菌利用无机碳源。碳源--异氧菌利用有机碳源，自氧菌利用无机碳源。氮源--无机氮（NH3及NH4+）和有机氮（尿素，氨基酸，蛋白质等）。一般比例关系：BOD：N：P=100：5：1 好氧生物处理：BOD5=500–1000mg/l

⑷ pH值 最佳的pH值为6.5～8.5 当pH＜6.5，丝状菌繁殖，pH＜4.5，原生动物全部消失，丝状菌占优势易于产生污泥膨胀现象，当pH＞9.0，代谢速率↓。

⑸有毒物质　　主要毒物有重金属离子（如锌，铜，镍，铅，铬等）和一些非金属化合物（如酚，醛，氰化物，硫化物等）。⑸有毒物质　　主要毒物有重金属离子（如锌，铜，镍，铅，铬等）和一些非金属化合物（如酚，醛，氰化物，硫化物等）。当超过一定浓度时，就破坏细胞结构，抑制代谢。

⑹有机负荷率 又称BOD污泥负荷，代表曝气池内单位质量污泥在单位时间内承受的有机质含量，用F/M表示。

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