水處理考研復(fù)習(xí)資料

水處理考研復(fù)習(xí)資料

水處理筆記

1）水質(zhì)：水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的物理學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)的綜合特

性

（2）水質(zhì)指標(biāo)：水中雜質(zhì)的種類、成分和數(shù)量，判斷水質(zhì)的具體衡量標(biāo)準(zhǔn)懸浮

固體表示水中不溶解的固態(tài)物質(zhì)的量，揮發(fā)性固體反映固體的有機(jī)成分量可生物

降解有機(jī)物——可降解有機(jī)物直接氧化

難生物降解有機(jī)物一可被化學(xué)氧化或被經(jīng)過馴化、篩選后的微生物氧化

共同點(diǎn)：最終被降解成無機(jī)物

不同點(diǎn)：氧化方式的不同

生活污水B0D570~250mg/L;綜合污水100?300mg/L;垃圾滲濾液2000?

30000mg/L

7第一階段（碳氧化階段）：在異養(yǎng)菌的作用下，含碳有機(jī)物被氧化（或

稱碳化）為CO2,H20,含氮有機(jī)物被氧化（或稱氨化）為NH3,所消耗的氧以0a

表示。與此同時(shí)，合成新細(xì)胞（異養(yǎng)型）

9合成的新細(xì)胞，在生活活動(dòng)中，進(jìn)行著新陳代謝，即自身氧化的過程,

產(chǎn)生CO2,H2O與NH3,并放出能量和氧化殘?jiān)埓嫖镔|(zhì)），這種過程叫做內(nèi)源

呼吸，所消耗的氧量用0b表示

1耗氧量0a十0b稱為第一階段生化需氧量（或稱為總碳氧化需氧量、

總生化需氧量、完全生化需氧量）用La或BODu表示

2第二階段是硝化階段，即在自養(yǎng)菌（亞硝化菌）的作用下，NH3被氧化

為N02—和H20,所消耗的氧量用0c表示，再在自養(yǎng)菌（硝化菌）的作用下，N02

一被氧化為N03一,所消耗的氧量用0d表示。與此同時(shí)合成新細(xì)胞（自養(yǎng)型）。

1耗氧量0c十0d稱為第二階段生化需氧量（或稱為氮氧化需氧量、硝

化需氧量）用硝化BOD或NODu或LN表示。

BOD的定義中規(guī)定有機(jī)物質(zhì)被氧化分解至無機(jī)物質(zhì)，第一階段生物氧化中，有機(jī)

物中的C已經(jīng)氧化至C02,N氧化成NH3,都已經(jīng)無機(jī)化了。所以氨的繼續(xù)氧化

不在考慮之內(nèi)，即不考慮第二階段生物氧化。

1.水體污染：排入水體的污染物在數(shù)量上超過該物質(zhì)在水體中的本底含量和水體

的環(huán)境容量，從而導(dǎo)致水體的物理、化學(xué)、及微生物性質(zhì)發(fā)生改變，使水體固有

的生態(tài)系統(tǒng)和功能受到破壞。

2.環(huán)境容量：指自然環(huán)境對(duì)污染物具有一定的承載能力。

3.水體自凈

一概念：污染物隨河水排入水體后，經(jīng)過物理的、化學(xué)的與生物化學(xué)

的作用，使污染的濃度降低或總量減少，受污染的水體部分或完全恢復(fù)原狀。

指有機(jī)污染物在水中污染物的作用下進(jìn)行氧化分解，逐漸變成無機(jī)物，這一過程

稱為水體自凈

1河流中氧的消耗：

(1)天然和人工培養(yǎng)的細(xì)菌對(duì)排入河流的懸浮和溶解性有機(jī)物的氧化作用

(2)污泥和水底沉積物的分解需氧作用、水生植物夜間呼吸

2河流的復(fù)氧作用

(1)河水和廢水中原來含有的氧

(2)大氣中的氧向含氧不足的水體擴(kuò)散溶解，直至水中DO達(dá)到飽和

(3)水生植物白天的光合作用放出氧氣，溶于水中，有時(shí)還可使水體中的氧達(dá)到

過飽和狀態(tài)

⑴有機(jī)物被微生物降解，消耗水中的溶解氧，使DO下降；

降解有機(jī)物耗氧速率-----與有機(jī)物濃度成正比

⑵河流流動(dòng)過程中，接受大氣復(fù)氧，使DO上升。

復(fù)氧速率----------與虧氧量成正比

兩種作用的結(jié)果-----形成氧垂曲線

1.物理處理法：沉淀法、篩濾法、上浮法、氣浮法、過濾法、和反滲透法；

2.化學(xué)處理法：中和、混凝、電解、氧化還原、汽提、萃取、吸附、離子

交換、和電滲析等；

3.生物處理法：主要通過微生物，分解溶解、或膠體狀態(tài)的有機(jī)物。

有氧環(huán)境(好氧環(huán)境)的活性污泥法和生物膜氧化法

無氧環(huán)境(又稱為厭氧)：主要用來處理污泥和工業(yè)廢水

污水處理方法按處理手段分類

1.分離處理：

(1)離子分離：離子交換、離子吸附、離子浮選、電解沉積、電滲析;

(2)分子分離：吹脫、汽提、萃取、吸附、浮選、結(jié)晶、蒸發(fā)；

(3)膠體分離：化學(xué)絮凝、生物絮凝、電泳、膠粒浮選；

(4)懸浮物分類：重力分離(沉淀、浮上)、離心分離(離心機(jī)、旋

流分流器)、阻力截留(篩網(wǎng)、濾池等)、磁力分離

2.轉(zhuǎn)化處理

（1）化學(xué)轉(zhuǎn)化：中和、氧化還原、化學(xué)沉淀等

（2）生物轉(zhuǎn)化：好氧、厭氧法。

三、污水處理方法按按處理程度分類

1.一級(jí)處理：主要去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，調(diào)PH值等，以

減輕后續(xù)處理工藝的負(fù)荷。

BOD去除率在30%左右

方法：篩濾法、沉淀法、上浮法

12.二級(jí)處理：主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)

2B0D去除率在90%左右

3.三級(jí)處理：是在一級(jí)、二級(jí)處理后進(jìn)一步處理難降解的有機(jī)物、磷

和氮等能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的可溶性無機(jī)物等。

2主要方法：生物脫氮除磷法、沉淀混凝、活性炭吸附、電滲

析、離子交換等。

3污水回用應(yīng)滿足下列要求：

①對(duì)人體健康、環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量不應(yīng)產(chǎn)生不良影響；

②應(yīng)符合應(yīng)用對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求或標(biāo)準(zhǔn)；

⑤應(yīng)為使用者和公眾所接受；

⑥回用系統(tǒng)在技術(shù)上可行、操作簡(jiǎn)便；

⑦價(jià)格應(yīng)比自來水低廉；

⑧應(yīng)有安全使用的保障

1污水的最終出路有：

①排放水體；

②工農(nóng)業(yè)利用；

③處理后回用。

1.粗大顆粒物質(zhì)>0.1-lmm

方法：篩濾、截留、重力沉降和離心分離等

設(shè)備：格柵、篩網(wǎng)、微濾機(jī)、沉砂池、離心機(jī)、旋風(fēng)分離器等

自由沉淀：

廢水的厭氧生物處理是在沒有游離氧存在的條件下，兼性細(xì)菌與厭氧細(xì)菌降解和

穩(wěn)定有機(jī)物的生物處理方法。

在厭氧生物處理過程中，復(fù)雜的有機(jī)化合物被降解、轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物,

同時(shí)釋放能量

由于廢水厭氧生物處理過程不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。止匕外，它還具有剩余

污泥量少，可回收能量（CH4）等優(yōu)點(diǎn)。

其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，處理構(gòu)筑物容積大等。為維

持較高的反應(yīng)速度，需維持較高的溫度，就要消耗能源。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度

有機(jī)廢水（-一般B0D522000mg/L）可采用厭氧生物

好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，

使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。

微生物利用廢水中存在的有機(jī)污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營

養(yǎng)源進(jìn)行好氧代謝。這些高能位的有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級(jí)釋放能

量，最終以低能位的無機(jī)物質(zhì)穩(wěn)定下來，達(dá)到無害化的要求，以便返回自然環(huán)境

或進(jìn)一步處置。廢水好氧生物處理的最終過程可用圖示

5停滯期：如果活性污泥被接種到與原來生長(zhǎng)條件不同的廢水中（營養(yǎng)

類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運(yùn)行后再運(yùn)行，則

可能出現(xiàn)停滯期。

對(duì)數(shù)起：特點(diǎn)：處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較

多的游離細(xì)菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機(jī)物濃度較高，活性強(qiáng)沉淀不

易，用濾紙過濾時(shí)，濾速很慢

靜止期：特點(diǎn)：處于靜止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上層液清澈，以

濾紙過濾時(shí)濾速快。處理效果好的活性污泥法構(gòu)筑物中，污泥處于靜止期

衰老期：特點(diǎn)：處于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈,

但有細(xì)小泥花，以濾紙過濾時(shí)，濾速快

區(qū)別：活性污泥法中的微生物在曝氣池內(nèi)以活性污泥的形式呈懸浮狀態(tài)，屬于懸

浮生長(zhǎng)系統(tǒng)

生物膜法中的微生物附著生長(zhǎng)在填料或載體上，形成膜狀的活性污泥，屬于附著

生長(zhǎng)系統(tǒng)或固定膜工藝。

生物膜凈化機(jī)理《細(xì)菌（好氧菌、厭氧菌和兼性菌）的菌膠團(tuán)和大量的真菌菌絲

組成

污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所

攝取，微生物自身得到繁衍增殖，同時(shí)污水得到凈化

特點(diǎn)一微生物停留時(shí)間長(zhǎng)，生物類型豐富.種類繁多，食物鏈長(zhǎng)而復(fù)雜

生物膜法中：1初沉池的作用是去除大部

分懸浮固體物質(zhì)，防止生物膜反應(yīng)器堵塞，尤其對(duì)孔隙小的填料是必要的

2二沉池的作用是去除脫落的生物膜，提高出水水質(zhì)

3出水回流的主要作用是當(dāng)進(jìn)水濃度較大時(shí)，生物膜增長(zhǎng)過快，采用出水回流，

以稀釋進(jìn)水有機(jī)物濃度和提高生物膜反應(yīng)器的水力負(fù)荷，加大水流對(duì)生物膜的沖

刷作用，更新生物膜，避免生物膜的過量累積，從而維持良好的生物膜活性和合

適的膜厚度，但出水回流并不是必不可少的。

掛膜污水通過布水設(shè)備連續(xù)地、均勻地噴灑到濾床表面上，在重力作用下，污

水以水滴的形式向下滲瀝，或以波狀薄膜的形式向下滲流。最后，污水到達(dá)排水

系統(tǒng)，流出濾池。

污水流過濾床時(shí)，有一部分污水、污染物和細(xì)菌附著在濾料表面上，微生物

便在濾料表面大量繁殖，不久，形成一層充滿微生物的粘膜，稱為生物膜。

凈化污水流過成熟濾床時(shí)，污水中的有機(jī)污染物被生物膜中的微生物吸附、降

解，從而得到凈化。

生物膜表層生長(zhǎng)的是好氧和兼性微生物，其厚度約2mm。在這里，有機(jī)污染

物經(jīng)微生物好氧代謝而降解，終點(diǎn)產(chǎn)物是H20、C02、NH3等

生物膜的再生

由于氧在生物膜表層已耗盡，生物膜內(nèi)層的微生物處于厭氧狀態(tài)。在這里，進(jìn)行

的是有機(jī)物的厭氧代謝，終點(diǎn)產(chǎn)物是有機(jī)酸，乙醇、醛和H2s等。由于微生物的

不斷繁殖，生物膜不斷加厚，超過一定厚度后，吸附有機(jī)物在傳遞到生物膜內(nèi)層

的微生物以前，已被代謝掉。此時(shí)，內(nèi)層微生物因得不到充分的營養(yǎng)而進(jìn)入內(nèi)源

代謝，失去其黏附在濾料上的性質(zhì)，脫落下來隨水流出濾池，濾料表面再重新長(zhǎng)

出新的生物膜。

比較理想的情況是：減緩生物膜的老化進(jìn)程，不使厭氧層過分增長(zhǎng)，加快好氧膜

的更新，并且盡量使生物膜不集中脫落

選擇生物膜載體的基本原則

足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以抵抗強(qiáng)烈的水流剪切力的作用；

優(yōu)良的穩(wěn)定性，主要包括生物穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱力學(xué)穩(wěn)定性；

親疏水性及良好的表面帶電特性，通常廢水pH在7左右時(shí)，微生物表面帶負(fù)電

荷，而載體為帶正電荷的材料時(shí)，有利于生物體與載體之間的結(jié)合程度；

無毒性或抑制性；

優(yōu)越的物理性狀，如載體的形態(tài)、相對(duì)密度、孔隙率和比表面積等；

就地取材、價(jià)格合理

生物的食物鏈長(zhǎng)

在生物膜上形成的食物鏈要長(zhǎng)于活性污泥上的食物鏈。正是這個(gè)原因，在生物膜

處理系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的污泥量少于活性污泥處理系統(tǒng)

污泥產(chǎn)量低，是生物膜法各種工藝的共同特征

由于生物膜固著在惰性載體上，其生物固體平均停留時(shí)間（污泥齡）較長(zhǎng)，因此在

生物膜上能夠生長(zhǎng)世代時(shí)間較長(zhǎng)、比增殖速度很小的微生物，如硝化菌等。因此,

生物膜反應(yīng)器不僅能有效地去除有機(jī)污染物，而且更具有一定的硝化功能，如果

采取適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方式，還可能具有反硝化脫氮的功能

生物膜法多分段進(jìn)行，在正常運(yùn)行的條件下，每段都繁衍與進(jìn)入本段污水水質(zhì)相

適應(yīng)的微生物，并形成優(yōu)勢(shì)菌屬，這種現(xiàn)象非常有利于微生物新陳代謝功能的充

分發(fā)揮和有機(jī)污染物的降解

處理工藝方面的特征

耐沖擊負(fù)荷，對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性

微生物量多，處理能力大、凈化功能強(qiáng)。微生物的附著生長(zhǎng)使生物膜含水率低，

單位反應(yīng)器容積內(nèi)的生物量可高達(dá)活性污泥法的5?20倍，因而生物膜反應(yīng)器具

有較大的處理能力，凈化功能顯著提高

污泥沉降性能良好，易于沉降分離。由生物膜上脫落下來的污泥，因所含動(dòng)物成

分較多，比重較大，而且污泥顆粒個(gè)體較大，沉降性能良好，易于固液分離

能夠處理低濃度的污水。生物膜法處理低濃度污水，能夠取得較好的處理效果，

運(yùn)行正常時(shí)可處理進(jìn)水B0D5為20~30mg/L的污水，使其出水B0D5值降至5~

lOmg/L.而活性污泥法卻不適宜處理低濃度的污水，若原污水的B0D5值長(zhǎng)期低于

50?60mg/L,將影響活性污泥絮凝體的形成和增長(zhǎng)，凈化功能降低，處理水水質(zhì)

低下

易于運(yùn)行管理、節(jié)能，無污泥膨脹問題。生物膜反應(yīng)器由于具有較高的生物量，

一-般不需要污泥回流，因而不需要經(jīng)常調(diào)整反應(yīng)器內(nèi)污泥量和剩余污泥排放量，

易于運(yùn)行、維護(hù)與管理。如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤等工藝，節(jié)省能源，動(dòng)力費(fèi)用較

低，去除單位重量BOD的耗電量較少。另外，在活性污泥法中，因污泥膨脹問題

而導(dǎo)致的固液分離困難和處理效果降低一直困擾著操作管理者，而生物膜反應(yīng)器

由于微生物附著生長(zhǎng)，即使絲狀菌大量繁殖，也不會(huì)導(dǎo)致污泥膨脹，相反還可以

利用絲狀菌較強(qiáng)的分解氧化能力，提高處理效果

生物膜法的不足

（1）需要較多的填料和支撐結(jié)構(gòu)，在不少情況下基建投資超過活性污泥法；

（2）出水常常攜帶較大的脫落的生物膜片，大量非活性細(xì)小懸浮物分散在水中

使處理水的澄清度降低；

（3）活性生物量較難控制，在運(yùn)行方面靈活性差；

（4）載體材料的比表面積小，BOD容積負(fù)荷有限；

（5）采用自然通風(fēng)供氧，在生物膜內(nèi)層往往形成厭氧層，從而縮小了具有凈化

功能的有效容積

生物濾池中同時(shí)發(fā)生著：

1有機(jī)物在污水和生物膜中的傳質(zhì)過程；

2有機(jī)物的好氧和厭氧代謝過程；

3氧在污水和生物膜中的傳質(zhì)過程

4生物膜的生長(zhǎng)和脫落過程

影響這些過程的主要因素為濾池高度供氧負(fù)荷回流

回流多用于高負(fù)荷生物濾池的運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)其性能有明顯的影響

3可稀釋污水，降低其有機(jī)負(fù)荷，并借以均化、穩(wěn)定進(jìn)水水質(zhì)

一般認(rèn)為下述情況時(shí)考慮出水回流：

進(jìn)水有機(jī)物濃度較高；水量很小，無法維持水力負(fù)荷在最小經(jīng)驗(yàn)值以上時(shí)；廢

水中某種有機(jī)污染物在高濃度時(shí)有可能抑制微生物生長(zhǎng)

影響濾池自然通風(fēng)的主要因素是自然拔風(fēng)和風(fēng)力

適用范圍與優(yōu)缺點(diǎn)

普通生物濾池?般適用于處理每日污水量不高于1000m3的小城鎮(zhèn)污水或有機(jī)性

工業(yè)廢水

優(yōu)點(diǎn)：易于管理、節(jié)省能源、運(yùn)行穩(wěn)定、剩余污泥少且易于沉降分離等

缺點(diǎn)：占地面積大、不適合處理水量大的污水；濾料易于堵塞；濾池表面生物膜

積累過多，易于產(chǎn)生濾池蠅，惡化環(huán)境衛(wèi)生；噴嘴噴灑污水，散發(fā)臭味。

高負(fù)荷生物濾池多使用旋轉(zhuǎn)布水器

高負(fù)荷生物濾池大幅度地提高了濾池的負(fù)荷率，其BOD容積負(fù)荷率高出普通生物

濾池6?8倍，高達(dá)0.5?2.5kg/[m3（濾池）?d]；水力負(fù)荷率則高出10倍，高

達(dá)5?40nl3/[m2（濾池）?d]

高負(fù)荷生物濾池實(shí)現(xiàn)高負(fù)荷率是通過限制進(jìn)水的BOD5值和在運(yùn)行上采取處理水

回流等技術(shù)措施而達(dá)到的。進(jìn)入高負(fù)荷生物濾池的B0D5值必須低于200mg/L,

否則用處理水回流加以稀釋

高負(fù)荷率。塔式生物濾池內(nèi)的生物膜能夠經(jīng)常保持較好的活性。但是，生物膜生

長(zhǎng)過快，易于產(chǎn)生濾料的堵塞現(xiàn)象

濾層內(nèi)部的分層。內(nèi)部存在著明顯的分層現(xiàn)象，在各層生長(zhǎng)繁育著種屬各異，但

適應(yīng)流至該層污水特征的微生物群集。塔濾能夠承受較高的有機(jī)污染物的沖擊負(fù)

荷常用于作為高濃度工業(yè)廢水二級(jí)生物處理的第一級(jí)工藝，較大幅度地去除有機(jī)

污染物，以保證第二級(jí)處理技術(shù)保持良好的凈化效果。

采用新型濾料，革新流程，提出多種型式的高負(fù)荷生物濾池。負(fù)荷率高時(shí)，有機(jī)

物轉(zhuǎn)化較不徹底，排出的生物膜容易腐化

影響處理效果的因素有-負(fù)荷率，還有污水的濃度、水質(zhì)、溫度、回流比，濾料

特性和濾床的高度。

生物轉(zhuǎn)盤是由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動(dòng)裝置所組成

生物轉(zhuǎn)盤的凈化機(jī)理

微生物生長(zhǎng)并形成一層生物膜附著在盤片表面，約40獷50%的盤面（轉(zhuǎn)軸以下的

部分）浸沒在廢水中，上半部敞露在大氣中

工作時(shí)，廢水流過水槽，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤，生物膜和大氣與廢水輪替接觸，浸沒

時(shí)吸附廢水中的有機(jī)物，敞露時(shí)吸收大氣中的氧氣。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶進(jìn)空氣，并

引起水槽內(nèi)廢水紊動(dòng)，使溶解氧均勻分布

生物膜的厚度約為0.5-2.0mm,隨著膜的增厚，內(nèi)層的微生物呈厭氧狀態(tài)，失去

活性時(shí)使生物膜脫落，并隨同出水流至二次沉淀池

宜于采用多級(jí)處理。分為單級(jí)單軸、單軸多級(jí)和多軸多級(jí)等

1工作特點(diǎn)

21.不需曝氣和回流，運(yùn)行時(shí)動(dòng)力消耗和費(fèi)用低；

32.運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，技術(shù)要求不高；

43.工作穩(wěn)定，適應(yīng)能力強(qiáng)；

54.適應(yīng)不同濃度、不同水質(zhì)的污水；

65.剩余污泥量少，易于沉淀脫水；

76.沒有濾池蠅、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題;

85.可多層立體布置；

98.一般需加開孔防護(hù)罩保護(hù)、保溫

向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，持續(xù)一段時(shí)間以后，污水中即生成一種褐色絮凝

體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它易于沉淀分離，并使

污水得到澄清，這種絮凝體就是“活性污泥”棲息著具有強(qiáng)大生命活力的微生物

群體。在微生物群體新陳代謝功能的作用下，活性污泥具，有將有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化

為穩(wěn)定的無機(jī)物質(zhì)的活力

活性污泥處理系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是

污水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物，作為微生物生理活動(dòng)所必需的營養(yǎng)物

質(zhì)；

混合液中含有足夠的溶解氧；

活性污泥在曝氣池中呈懸浮狀態(tài)，能夠與污水充分接觸；

活性污泥連續(xù)回流，同時(shí)，還要及時(shí)地排出剩余污泥，使混合液保持一定濃度的

活性污泥；

對(duì)微生物有毒有害作用的物質(zhì)不超過其毒閾濃度

外觀上呈絮絨顆粒狀，又稱之為“生物絮凝體”

含水率很高，較大的表面積

實(shí)質(zhì)就是有機(jī)污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程

初期吸附去除：污水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)物在較短時(shí)間(5T0min)內(nèi)被

活性污泥所凝聚和吸附而得到去除BOD去除率可達(dá)20%-70%,吸附速率與程度取

決于：微生物的活性；有機(jī)物的組成和物理形態(tài)。被“初期吸附去除”的有機(jī)物

的數(shù)量是有一定限度的

在透膜酶的作用下，小分子的有機(jī)物能夠直接透過細(xì)胞壁進(jìn)入微生物體內(nèi)

被攝入細(xì)胞體內(nèi)的有機(jī)物，在各種胞內(nèi)酶，如脫氫酶、氧化酶等的催化作用下，

微生物對(duì)其進(jìn)行代謝反應(yīng)

氧化分解過程反應(yīng)方程式

微生物為了獲得合成細(xì)胞和維持其生命活動(dòng)等所需的能量，將吸附的有機(jī)物進(jìn)行

分解

CXHYOZ+(X+0.25Y-0.5Z)02——XC02+0.5YH20+能量

CxHyOz——近似地表示有機(jī)物的分子式

同化合成過程反應(yīng)方程式

同化合成過程是微生物利用氧化所獲得的能量，將有機(jī)物合成新的細(xì)胞物質(zhì)

nCXHYOZ+nNH3+(X+0.25Y-0.5Z-5)02+能量——

(C5H7NO2)n+n(X-5)C02+0.5n(Y-4)H20

C5H7N02——表示微生物細(xì)胞組織的化學(xué)式

內(nèi)源呼吸過程反應(yīng)方程式

當(dāng)廢水中的有機(jī)物很少時(shí)，微生物就會(huì)氧化體內(nèi)蓄積的有機(jī)物和自身細(xì)胞物質(zhì)來

獲得維持生命活動(dòng)所需的能量

(C5H7N02)n+502——nNH3+5nC02+2nH20+能量

活性污泥系統(tǒng)凈化污水的最后程序是泥水分離，這一過程是在二次沉淀池或沉淀

區(qū)內(nèi)進(jìn)行的。

污水中有機(jī)物在活性污泥的代謝作用下無機(jī)化后，經(jīng)過泥水分離，處理后

的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分離的好壞，直接影響到處理水水質(zhì)以至

整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好，由于活性污泥本身是有

機(jī)體，進(jìn)入自然水體后將造成二次污染

營養(yǎng)物質(zhì)

碳源

碳是構(gòu)成微生物細(xì)胞的重要物質(zhì)，參與活性污泥處理的微生物對(duì)碳源的需求量較

大，一般通過轉(zhuǎn)化污水中的有機(jī)物獲得。

氮源

氮是組成微生物細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的重要元素，氮源可來自N2、NH3、N03-

等無機(jī)氮化物，也可來自蛋白質(zhì)、氨基酸等有機(jī)含氮化合物

磷源

磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素，磷是微生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)

化過程中需求量較多的無機(jī)元素之一。

其他營養(yǎng)

微生物還需要硫、鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等元素作為營養(yǎng)。但需要量甚微，一般污

水皆能滿足需要。

對(duì)于生活污水，微生物對(duì)氮和磷的需求量可按B0D5：N：P=100：5：1考慮，其

具體數(shù)量還與污泥負(fù)荷和污泥齡有關(guān)

活性污泥是微生物群體“聚居”的絮凝體，溶解氧必須擴(kuò)散到活性污泥絮凝體的

內(nèi)部深處

在曝氣池內(nèi)溶解氧也不宜過高，溶解氧過高，過量耗能，在經(jīng)濟(jì)上是不適宜的

若使曝氣池內(nèi)的微生物保持正常的生理活動(dòng)，曝氣池混合液的溶解氧濃度一般宜

保持在不低于2mg/L的程度（以曝氣池出口處為準(zhǔn)）

活性污泥微生物最適宜的pH值范圍是6.5?8.50但活性污泥微生物經(jīng)馴化后，

對(duì)酸堿度的適應(yīng)范圍可進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)污水（特別是工業(yè)廢水）的pH值過高或

過低時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)調(diào)節(jié)池，使污水的pH值調(diào)節(jié)到適宜范圍后再進(jìn)入曝氣池。

pH值對(duì)微生物的生命活動(dòng)的影響

引起細(xì)胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；

影響代謝過程中酶的活性；

改變生長(zhǎng)環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可給性；

pH值的變化能改變有害物質(zhì)的毒性；

高濃度的氫離子可導(dǎo)致菌體表面蛋白質(zhì)和核酸水解而變性

微生物的最適溫度是指在這一溫度條件下，微生物的生理活動(dòng)強(qiáng)勁、旺盛，表現(xiàn)

在增殖方面則是裂殖速率快，世代時(shí)間短。大腸桿菌的最適溫度段是37?40℃

世代時(shí)間短。

活性污泥微生物多屬嗜溫菌，其適宜溫度介于15?30℃之間。為安全計(jì)，一般

認(rèn)為活性污泥處理廠能運(yùn)行的最高與最低的溫度值分別在35c和10℃o

有毒物質(zhì)：對(duì)微生物有毒害作用或抑制作用的物質(zhì)很多，如重金屬、氟化物、H2S

等無機(jī)物質(zhì)；酚、醇、醛、染料等有機(jī)化合物。

毒性機(jī)理：重金屬離子（鉛、鎘、銘、鐵、銅、鋅等）對(duì)微生物都產(chǎn)生毒害作用，

它們能夠和細(xì)胞的蛋白質(zhì)相結(jié)合，而使其變性或沉淀。

酚類化合物對(duì)菌體細(xì)胞膜有損害作用，并能夠促使菌體蛋白凝固。

酚的許多衍生物如對(duì)位、偏位、鄰位甲酚、丙基酚、丁基酚都有很強(qiáng)的殺菌功能。

甲醛能夠與蛋白質(zhì)的氨基相結(jié)合，而使蛋白質(zhì)變性。

微生物通過培養(yǎng)和馴化，有可能承受濃度更高的有毒物質(zhì)，甚至培養(yǎng)馴化出以有

毒物質(zhì)作為營養(yǎng)的微生物

（1）混合液中活性污泥微生物量的指標(biāo)

(2)混合液懸浮固體濃度(mixedliquorsuspendedsolids),簡(jiǎn)寫為MLSSo

又稱混合液污泥濃度，它表示的是在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥

固體物的總量

即MLSS=Ma+Me+Mi+Mii不能精確地表示具有活性的活性污泥量，而

表示的是活性污泥的相對(duì)值

混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度(mixedliquorvolatilesuspendedsolids)簡(jiǎn)

寫為MLVSS

表示的是混合液中活性污泥有機(jī)性固體物質(zhì)部分的濃度即：MLVSS=Ma+Me+

Mi

也不能/=MLVSS/MLSS

精確地表示活性污泥微生物量，仍然是活性污泥量的相對(duì)值

f=MLVSS/MLSS/值為0.75左右

活性污泥的沉降性能及其評(píng)價(jià)指標(biāo)

正常的活性污泥在30min內(nèi)即可完成絮凝沉淀和成層沉淀過程，

污泥沉降比(SettlingVelocity)簡(jiǎn)寫為SV30min沉降率以％表示

一定條件下能夠反映曝氣池運(yùn)行過程的活性污泥量，可用以控制、調(diào)節(jié)剩余污泥

的排放量，還能通過它及時(shí)地發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異?，F(xiàn)象的發(fā)生。污泥沉降比的測(cè)

定方法簡(jiǎn)單易行

污泥容積指數(shù)(sludgevolumeindex)簡(jiǎn)寫為SVI

污泥指數(shù)。本項(xiàng)指標(biāo)的物理意義是從曝氣池出口處取出的混合液，經(jīng)過30min

靜沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容積，以mL計(jì)。SVI值能夠反映

活性污泥的凝聚、沉降性能，對(duì)生活污水及城市污水，此值以介于70?100之間

為宜。

B0D污泥負(fù)荷率Ns

F/M比值一般是以B0D污泥負(fù)荷率(又稱B0D-SS負(fù)荷率)(Ns)表示的

kgBOD/(kgMLSS?d)QS/VX

意義：采用較高的BOD污泥負(fù)荷率，將加快有機(jī)物的降解速率與活性污泥增長(zhǎng)速

率，降低曝氣池的容積，在經(jīng)濟(jì)上比較適宜，但處理水水質(zhì)未必能夠達(dá)到預(yù)定的

要求。

采用較低的BOD污泥負(fù)荷率，有機(jī)物的降解速率和活性污泥的增長(zhǎng)速率，都

將降低，曝氣池的容積加大，基建費(fèi)用有所增高，但處理水的水質(zhì)可提高。

BOD容積負(fù)荷率Nv=QS0/VkgBOD/（m3曝氣池?d）］

污泥齡0c：曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量之比

VX/AX在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，微生物從其生成到排出系統(tǒng)的平均停留時(shí)間，也就是反

應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所需要的時(shí)間

為了使反應(yīng)器內(nèi)保持具有高活性的活性污泥和恒定的生物量，每天都應(yīng)從系統(tǒng)中

排出相當(dāng)于增長(zhǎng)量的活性污泥量AX=QWXr+（Q-QW）Xe

=Xe值極低，可忽略不計(jì)

污泥齡的意義：夠說明活性污泥微生物的狀況，世代時(shí)間長(zhǎng)于污泥齡的微生物在

曝氣池內(nèi)不可能繁衍成優(yōu)勢(shì)種屬

污泥回流比（R）是指從二沉池返回到曝氣池的回流污泥量QR與污水流量Q之

比，常用％表示。

曝氣時(shí)間t（或平均水力停留時(shí)間HRT）t=V/Q

應(yīng)確定的主要參數(shù)

Ns、MLVSS、MLSS、SVKSV%、Y、Kd、污泥回流比

勞倫斯----麥卡蒂（Lawrence----MeCarty）方程式

Px

系統(tǒng)中微生物量的平衡式微生物流出量流入量可以省略+新生成的

旦

里

例題

處理水量為216000m3/d,經(jīng)沉淀后的B0D5為250mg/L,處理后的出水B0D5

為6.2mg/L,要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。

經(jīng)研究確定下列條件：

①污水溫度為20度

②衰減系數(shù)Kd=0.06d-l

④曝氣池中的MLSS為3500mg/L

⑤設(shè)計(jì)的污泥齡為10d

⑦污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需氮、磷和其它微量元素

⑧合成系數(shù)Y=0.5mg/mg

n氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴(kuò)散理論，氣液傳質(zhì)理論目前有：

雙膜理論

淺層理論

表面更新理論

?雙膜理論：

?氣、液兩相接觸的界面兩側(cè)存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜，在其外側(cè)

則分別為氣相主體和液相主體，兩個(gè)主體均處于紊流狀態(tài)。

?氣、液兩相的主體不存在濃度差和傳質(zhì)阻力，氣體分子傳遞過程中，阻

力僅存在于氣、液兩層層流膜中。

?在氣膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，它們是

氧轉(zhuǎn)移的推動(dòng)力。

氧分子通過液膜是氧轉(zhuǎn)移過程的控制步驟。

?氧傳遞過程的基本方程

曝氣時(shí)推動(dòng)氧分子通過液膜的動(dòng)力是水中氧的飽和濃度Cs和實(shí)際濃度C的差

Cs決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動(dòng)力是氧分壓，而C值由

微生物的耗氧速率確定。的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面

積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故KLa叫總傳質(zhì)系數(shù)

為了提高dc/dt值，可從多方面考慮：

0最重要的因素是增大曝氣量來增大氣液接觸面積；

0還可減小氣泡尺度，改為微孔曝氣更好；

0增加曝氣池深度來增大氣液接觸時(shí)間和面積，從而提高KLa值。

0加強(qiáng)液相主體的紊流程度，降低液膜厚度，加速氣、

液界面的更新

0止匕外，還可提高氣相中的氧分壓，如采用純氧曝氣、避免水溫過高等來

提高Cs值。

鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)是由空氣凈化器，鼓風(fēng)機(jī)，空氣輸配管系統(tǒng)和浸沒于混合液中的擴(kuò)

散器組成

n空氣凈化器的目的是改善整個(gè)曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和防止擴(kuò)散器阻塞。

n擴(kuò)散器是整個(gè)鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它的作用是將空氣分散成

空氣泡，增大空氣和混合液之間的接觸界面，把空氣中的氧溶解于水中。根據(jù)分

散氣泡的大小，擴(kuò)散器又可分成兒種類型：

通常擴(kuò)散器的氣泡愈大，氧的傳遞速率愈低，然而它的優(yōu)點(diǎn)是堵塞的可能性小，

空氣的凈化要求也低，養(yǎng)護(hù)管理比較方便。

微小氣泡擴(kuò)散器由于氧的傳遞速率高，反應(yīng)時(shí)間短，曝氣池的容積可以縮

小。因而選擇何種擴(kuò)散器要因地制宜。

擴(kuò)散器一般布置在曝氣池的一側(cè)和池底

1）擴(kuò)散板、擴(kuò)散管、擴(kuò)散盤

缺點(diǎn)是板的孔隙小、空氣通過時(shí)壓力損失大、容易堵塞

機(jī)械曝氣裝置

按傳動(dòng)軸的安裝方向，機(jī)械曝氣器分為豎軸（縱軸）和臥軸（橫軸）兩類。

n豎軸式機(jī)械曝氣裝置一一葉輪式

n臥軸式機(jī)械曝氣裝置一一曝氣轉(zhuǎn)刷

n豎式曝氣機(jī)

n當(dāng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，使曝氣池表面產(chǎn)生水躍,把大量的混合液水滴和膜狀

水拋向空氣中，然后挾帶空氣形成水氣混合物回到曝氣池中，由于氣水接觸界面

大，從而使空氣中的氧很快溶入水中。隨著曝氣機(jī)的不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，表面水層不斷更

新，氧氣不斷地溶人，同時(shí)池底含氧量小的混合液向上環(huán)流和表面充氧區(qū)發(fā)生交

換，從而提高了整個(gè)曝氣池混合液的溶解氧含量

臥式曝氣刷

轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼絲或板條把大量液滴拋向空中，并使液面劇烈波動(dòng)，促進(jìn)氧的溶解；

同時(shí)推動(dòng)混合液在池內(nèi)回流，促進(jìn)溶解氧的擴(kuò)散。

傳統(tǒng)活性污泥法又稱普通活性污泥法

工藝特征：

★有機(jī)物在曝氣池內(nèi)吸附、降解的兩個(gè)階段全部完成。

★沿池長(zhǎng)方向：

活性污泥的增長(zhǎng)速率較快——很慢或達(dá)到內(nèi)源呼吸期的過程。

有機(jī)物濃度高——低；

需氧速度高——低

溶解氧濃度低——高

優(yōu)點(diǎn):

處理效果好，B0D5去除率可達(dá)90%以上，適于處理凈化程度和穩(wěn)定程度要求較高

的污水；對(duì)污水的處理程度比較靈活，根據(jù)需要可適當(dāng)調(diào)整。

存在的問題：

①進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷不宜過高；

②耗氧速度與供氧速度沿池長(zhǎng)難于吻合。(在池前段可能出現(xiàn)供氧不足的現(xiàn)象,

池后段又可能出現(xiàn)溶解氧過剩的現(xiàn)象；)

③曝氣池容積大，占用的土地較多，基建費(fèi)用高；

④對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較低。

漸減曝氣活性污泥法供氧量沿池長(zhǎng)逐步遞減，使其接近需氧量

階段進(jìn)水活性污泥法

(Step-feedactivatedsludge,簡(jiǎn)寫SFAS

污水沿池長(zhǎng)度分段注入曝氣池，有機(jī)物負(fù)荷及需氧量得到均衡，一定程度地縮小

了需氧量與供氧量之間的差距，有助于降低能耗，又能夠比較充分地發(fā)揮活性污

泥微生物的降解功能：污水分散均衡注入，提高了曝氣池對(duì)水質(zhì)、水量沖擊負(fù)荷

的適應(yīng)能力。

吸附一再生活性污泥法

(Contactstabilizationactivatedsludge,簡(jiǎn)寫CSAS

主要特點(diǎn)是將活性污泥對(duì)有機(jī)物降解的兩個(gè)過程——吸附與代謝穩(wěn)定，分別在各

自的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行

優(yōu)點(diǎn)：縮小池面積

對(duì)水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷有一定的承受能力

缺點(diǎn)處理效果低于傳統(tǒng)法；

不宜處理溶解性有機(jī)物含量較高的污水。

完全混合活性污泥法

(Completelymixedactivatedsludge,簡(jiǎn)寫CMAS)

在分步曝氣的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步大大增加進(jìn)水點(diǎn)，同時(shí)相應(yīng)增加回流污泥并使其在

曝氣池中迅速混合

n①污水在曝氣池內(nèi)分布均勻，各部位的水質(zhì)、微生物群體的組成和數(shù)量

幾乎一致，各部位有機(jī)物降解工況相同，通過對(duì)F/M值的調(diào)整，可將整個(gè)曝氣池

的工況控制在良好的狀態(tài)。

n②池液里各個(gè)部分的需氧率比較均勻

優(yōu)點(diǎn)由于進(jìn)入曝氣池的污水很快即被池內(nèi)已存在的混合液所稀釋和均化，原污水

在水質(zhì)、水量方面的變化，對(duì)活性污泥產(chǎn)生的影響將降到極小的程度，因此，這

種工藝對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，適用于處理工業(yè)廢水，特別是濃度較高的

有機(jī)廢水

缺點(diǎn)：在曝氣池混合液內(nèi)，各部位的有機(jī)物濃度相同，活性污泥微生物質(zhì)與量相

同，在這種情況下，微生物對(duì)有機(jī)物降解的推動(dòng)力低，由于這個(gè)原因活性污泥易

于產(chǎn)生污泥膨脹。。

延時(shí)曝氣活性污泥法

(Extendedaerationactivatedsludge,簡(jiǎn)寫EAAS)

優(yōu)點(diǎn)：負(fù)荷低，曝氣時(shí)間長(zhǎng)(24h以上)，活性污泥處于內(nèi)源呼吸期，剩余污泥

少且穩(wěn)定，污泥不需要消化處理，工藝也不需要設(shè)初沉池。

缺點(diǎn)：曝氣時(shí)間長(zhǎng)，池容大，基建費(fèi)和運(yùn)行費(fèi)用都較高，占用較大的土地面積等。

適用：處理對(duì)處理水質(zhì)要求高而且又不宜采用污泥處理技術(shù)的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)

廢水，處理水量不宜過大。

高負(fù)荷活性污泥法

(High-RateActivatedSludge)

F/M負(fù)荷高，曝氣時(shí)間短，處理效果較差，一般B0D5的去除率不超過70%?75%,

因此，稱之為不完全處理活性污泥法

適用于處理對(duì)處理水水質(zhì)要求不高的污水。

8、純氧曝氣活性污泥法

(High-purityoxygenactivatedsludge,簡(jiǎn)寫HPOAS)

空氣中氧的含量?jī)H為21%,而純氧中的含氧量為90%~95%,純氧氧分壓比空氣高

4.4?4.7倍，用純氧進(jìn)行曝氣能夠提高氧向混合液中的傳遞能力。早在40年代

就有人設(shè)想用氧氣代替空氣進(jìn)行曝氣，以提高曝氣池內(nèi)的生化反應(yīng)速率

活性污泥法運(yùn)行方式

B0D5-污泥負(fù)荷率

NS(KgBOD5/

KgMLVSS*d)

B0D5-容積負(fù)荷率NV

(KgBOD5/

Kgm3*d)

污泥齡

0c(d)

混合液懸浮固體濃度(mg/L)

污泥回流比R(%)

曝氣時(shí)間

t(h)

MLSS

MLVSS

傳統(tǒng)活性污泥法

0.2?0.僚

0.4?0.你

5-15

1500—3000

1520?2500X

25?75X

4?8

階段曝氣活性污泥法

0.2?0.4派

0.4~1.2

5-15

2000~3500

1500~2500

25-95

3-5

吸附-再生活性污泥法

0.2?0.僚

0.9~1.8X

5-15

吸附池1000~3000

再生池4000~10000

吸附池

800—2400

再生池

3200~8000

50~100X

吸附池

0.5~1.0

再生池

3-6.0

延時(shí)曝氣活性污泥法

0.05?0.珠

0.15~0.3派

20-30

3000~6000

2500~5000

50~100X

20?36?48

(1)氧化溝乂稱連續(xù)循環(huán)反應(yīng)器(ContinuousLoopReactor),

池體狹長(zhǎng)，池身較淺，曝氣池一般呈封閉的環(huán)狀溝渠形，污水和活性污泥的混合

液在其中作不停的循環(huán)流動(dòng)，水力停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10?40h。在曝氣池的溝槽中設(shè)

有表面曝氣裝置。曝氣裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)溝內(nèi)液體迅速流動(dòng)，取得曝氣和攪拌兩

個(gè)作用。

是延時(shí)曝氣法的一種特殊形式。

氧化溝兼有完全混合式和推流式的特點(diǎn)，氧化溝內(nèi)的流態(tài)是完全混合式的，但是

又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游，溶解氧濃度從高向低變動(dòng)，甚

至可能出現(xiàn)缺氧段。

在控制適宜的條件下，溝內(nèi)同時(shí)具有好氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進(jìn)行硝化和反

硝化反應(yīng)，取得脫氮效果，同時(shí)使得活性污泥具有良好的沉降性能。

優(yōu)點(diǎn)

氧化溝工藝流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，運(yùn)行管理方便。

可考慮不設(shè)初沉池

可考慮不單設(shè)二次沉淀池，使氧化溝與二次沉淀池合建(如交替工作氧化溝)

可省去污泥回流裝置。

氧化溝的構(gòu)造形式多樣化、運(yùn)行靈活。氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓

形、圓形或馬蹄形

調(diào)節(jié)出水堰高度可改變氧化溝的水深，進(jìn)而改變曝氣裝置的淹沒深度，使其充氧

量適應(yīng)運(yùn)行的需要，并可對(duì)水的流速起一定的調(diào)節(jié)作用。

氧化溝B0D負(fù)荷低，同活性污泥法的延時(shí)曝氣系統(tǒng)類似，對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的

變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥齡一般可達(dá)15?30d?？梢苑敝呈来鷷r(shí)間長(zhǎng)、增殖速

度慢的微生物，如硝化菌，在氧化溝內(nèi)可以發(fā)生硝化反應(yīng)。如設(shè)計(jì)、運(yùn)行得當(dāng)，

氧化溝具有反硝化的效果

由于活性污泥在系統(tǒng)中的停留時(shí)間很長(zhǎng)，排出的剩余污泥已趨于穩(wěn)定，因此一般

只需進(jìn)行濃縮和脫水處理，可以省去污泥消化池

缺點(diǎn)：主要表現(xiàn)在占地及能耗方面。由于溝深的限制以及溝型方面的原因，使得

氧化溝工藝的占地面積大于其它活性污泥法；另外，由于采用機(jī)械曝氣，動(dòng)力效

率較低，〈轉(zhuǎn)刷曝氣器〉能耗也較高

常用的氧化溝系統(tǒng)：

卡羅塞爾氧化溝系統(tǒng)在國外得到了廣泛應(yīng)用。規(guī)模大小不等，從200m3/d到

650000m3/d,BOD去除率達(dá)95%?99%,脫氮效果可達(dá)90%以上

交替工作氧化溝系統(tǒng)有二溝(分為V-R型、D型)和三溝兩種系統(tǒng)

奧貝爾(Orbal)型氧化溝系統(tǒng)最主要特點(diǎn)是采用同心圓式的多溝串聯(lián)系統(tǒng)

最外環(huán)〈容積最大，約為總?cè)莘e的60%?70%,主要的生物氧化和脫氮過程在

此完成〉

——依次進(jìn)入下一層溝渠(中溝為20%?30%〉，

—由位于中心的溝渠流出進(jìn)入二次沉淀池〈內(nèi)溝則僅占10%左右〉

2)AB法吸附一生物降解(Adsorption—Biodegration)工藝

解決傳統(tǒng)的二級(jí)生物處理系統(tǒng)，即“預(yù)處理一初沉池一曝氣池一二沉池”存在的

去除難降解有機(jī)物和脫氮除磷效率低及投資運(yùn)行費(fèi)用高等問題

A段與B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開，每段能夠培育出適于

本段污水水質(zhì)的微生物種群

A段：特點(diǎn)：1.污水由排水系統(tǒng)經(jīng)格柵和沉砂池直接進(jìn)入A段，該段為吸附段，

負(fù)荷較高，泥齡短，水力停留時(shí)間很短，約為30min,有利于增殖速度較快的

微生物生長(zhǎng)繁殖，

2.而且在A段存活的只是抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的原核細(xì)菌，其他微生物不能存

活。廢水經(jīng)過A段處理后，80口去除40%~70%,可生化性有所提高，有利于B

段的工作；

3.A段污泥產(chǎn)率較高，吸附能力強(qiáng)，重金屬、難降解物質(zhì)以及氮、磷等植

物性營養(yǎng)物質(zhì)等，都可能通過污泥的吸附作用得以去除

B段；1、B段接受A段的處理水，以低負(fù)荷運(yùn)行(污泥負(fù)荷一般為0.1-0.3

kgB0D5/kgMLSS?d),出水水質(zhì)較好。

2、去除有機(jī)物是B段的主要凈化功能。B段的污泥齡較長(zhǎng)，氮在A段得到了

部分的去除，BOD/N比值有所降低，因此，B段具有產(chǎn)生硝化反應(yīng)的條件，有時(shí)

也可將B段設(shè)計(jì)成A/0工藝。B段承受的負(fù)荷為總負(fù)荷的40%—70%,較傳統(tǒng)

活性污泥法處理系統(tǒng)，曝氣池的容積可減少40%左右

3)SBR法間歇式活性污泥法(或序批式)活性污泥法(SequencingBatchReactor,

簡(jiǎn)稱SBR法。

在時(shí)間上進(jìn)行各種目的的不同操作，集調(diào)節(jié)池、曝氣池、沉淀池為一?體，不需設(shè)

污泥回流系統(tǒng)

在流態(tài)上屬完全混合，在有機(jī)物降解上，卻是時(shí)間上的推流，有機(jī)物是隨著時(shí)間

的推移而被降解的

進(jìn)水階段(Fill)-反應(yīng)階段(React)-沉淀階段(Stettle)-排水階段(Draw)-閑置

階段(Idle)

進(jìn)水階段很好的推流，推動(dòng)力大。沉淀階段屬于靜止沉淀，沉淀效果好。

排水階段利用灌水器排水。

主要特點(diǎn)：采用集有機(jī)物降解與混合液沉淀于一體的反應(yīng)器——間歇曝氣池

★與連續(xù)流式活性污泥法系統(tǒng)相比，不需要污泥回流及其設(shè)備和動(dòng)力消耗，

不設(shè)二次沉淀池。

★工藝流程簡(jiǎn)單，基建與運(yùn)行費(fèi)用低；

★生化反應(yīng)推動(dòng)力大，速率快、效率高，出水水質(zhì)好；

★通過對(duì)運(yùn)行方式的調(diào)節(jié)，在單一的曝氣池內(nèi)能夠進(jìn)行脫氮和除磷；

★耐沖擊負(fù)荷能力較強(qiáng)，處理有毒或高濃度有機(jī)廢水的能

力強(qiáng);

★不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，是防止污泥膨脹的最好工藝

活性污泥法系統(tǒng)運(yùn)行中的一些重要問題

?一、污泥膨脹現(xiàn)象〈污泥體積膨脹，上層澄清液減少〉

正常的活性污泥沉降性能良好，其污泥體積指數(shù)SVI在50~150之間；

一般認(rèn)為，SVI超過200,就算污泥膨脹

,危害：

膨脹污泥不易沉淀，容易流失，既降低處理后的出水水質(zhì)，又造成回

流污泥量的不足

?原因：

1、污泥中絲狀菌大量繁殖導(dǎo)致的絲狀菌性膨脹

2、并無大量絲狀菌存在的非絲狀菌性膨脹

?(1)絲狀菌性膨脹

?當(dāng)污泥中有大量絲狀菌時(shí)，大量具有一定強(qiáng)度的絲狀體相互支撐、交

錯(cuò)，大大惡化了污泥的沉降、壓縮性能，形成污泥膨脹。

?造成污泥絲狀膨脹的主要因素大致為：

①污水水質(zhì)。造成污泥膨脹的最主要因素

含溶解性碳水化合物高的污水往往發(fā)生由浮游球衣細(xì)菌引起的絲

狀膨脹，含硫化物高的污水往往發(fā)生由硫細(xì)菌引起的絲狀膨脹。

水溫和pH值

②運(yùn)行條件。曝氣池的負(fù)荷和溶解氧濃度

③工藝方法。完全混合的工藝方法比傳統(tǒng)的推流方式較易發(fā)生污

泥膨脹，而間歇運(yùn)行的曝氣池最不容易發(fā)生污泥膨脹；

(2)非絲狀菌性膨脹

非絲狀菌性膨脹污泥含有大量的表面附著水，細(xì)菌外面包有粘度極高的

粘性物質(zhì)，這種粘性物質(zhì)是由葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、鼠李糖、脫氧核糖等

形成的多糖類。

起因：非絲狀菌性膨脹主要發(fā)生在污水水溫較低而污泥負(fù)荷太高時(shí)。

a.微生物的負(fù)荷高，細(xì)菌吸取了大量營養(yǎng)物，但由于溫度低，代謝速

度較慢，就積貯起大量高粘性的多糖類物質(zhì)。這些多糖類物質(zhì)的積貯，使活性污

泥的表面附著水大大增加，使污泥的SVI值很高，形成膨脹污泥

,措施：

?在運(yùn)行中，如發(fā)生污泥膨脹，可針對(duì)膨脹的類型和絲狀菌的特性，采

取以下一些抑制的措施

①控制曝氣量，使曝氣池中保持適量的溶解氧(不低于1?2mg/L,不超過

4mg/L)；

②調(diào)整pH值；

③如氮、磷的比例失調(diào)，可適量投加氮化合物和磷化合物；

④投加一些化學(xué)藥劑

⑤城市污水廠的污水在經(jīng)過沉砂池后，跳越初沉池，直接進(jìn)入曝氣池。

?在設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于容易發(fā)生污泥膨脹的污水，可以采取以下一些方法：

?①減小城市污水廠的初沉池或取消初沉池，增加進(jìn)入曝氣池的污水中

懸浮物，可使曝氣池中的污泥濃度明顯增加，污泥沉降性能改善；

?②兩級(jí)生物處理法，即采用沉砂池一一級(jí)曝氣池一中間沉淀池一二級(jí)

曝氣池一二次沉淀池的工藝，或是初次沉淀池一生物膜法處理一曝氣池一二次沉

淀池等工藝。

?③對(duì)于現(xiàn)有的容易發(fā)生污泥嚴(yán)重膨脹的污水廠，可以在曝氣池的前面

部分補(bǔ)充設(shè)置足夠的填料。這樣，既降低了曝氣池的污泥負(fù)荷，又改變了進(jìn)入后

面部分曝氣池的水質(zhì)，可以有效地克服活性污泥膨脹；

④用氣浮法代替二次沉淀池。

?其他現(xiàn)象：

?一、污泥解體

現(xiàn)象：處理水質(zhì)混濁，絮凝體微細(xì)化，水質(zhì)變壞。

原因：運(yùn)行不當(dāng)，微生物失活，曝氣過量、導(dǎo)致營養(yǎng)失衡，污水中混有有毒物質(zhì)。

解決：減少BOD負(fù)荷、增加溶解氧、檢查水質(zhì)

二、污泥腐化

現(xiàn)象：二沉池污泥腐敗變黑、惡臭、上浮

原因：沉積在死角污泥長(zhǎng)期滯留，厭氧發(fā)硝

三、污泥上浮

原因：曝氣池泥齡長(zhǎng)，反硝化產(chǎn)生N2使污泥上浮。

措施：增加回流量或及時(shí)排泥。

廢水的厭氧處理TheAnaerobicProcesses

是有機(jī)廢水強(qiáng)有力的處理方法之一。厭氧生化法不僅可用于處理有機(jī)污泥和高濃

度有機(jī)廢水，也用于處理中、低濃度有機(jī)廢水，包括城市污水。

與好氧生物處理法比較厭氧生化法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：

（1）應(yīng)用范圍廣

?因供氧限制，好氧法一般只適用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，

而厭氧法既適用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中、低濃度有機(jī)廢水。

有些有機(jī)物對(duì)好氧生物處理法來說是難降解的，但對(duì)厭氧生物處理是可降解的，

如固體有機(jī)物、著色劑恿:醍和某些偶氮染料等

（2）能耗低

好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物濃度的增加而增大，而厭氧

法不需要充氧，而且產(chǎn)生的沼氣可作為能源。（無須氧，還產(chǎn)甲烷氣體〉

廢水有機(jī)物達(dá)一定濃度后，沼氣能量可以抵償消耗能量。研究表明，當(dāng)原水B0D5

達(dá)到1500mg/L時(shí)，采用厭氧處理即有能量剩余。有機(jī)物濃度愈高，剩余能量愈

多。

一般厭氧法的動(dòng)力消耗約為活性污泥法的l/10o

（3）負(fù)荷高

通常好氧法的有機(jī)容積負(fù)荷為2-4kgBOD/（m3?d）,而厭氧法為2-10

kgCOD/（m3?d）,高的可達(dá)50kgCOD/（m3,d）。

（4）剩余污泥量少，且其濃縮性、脫水性良好

好氧法每去除1kgCOD將產(chǎn)生0.4-0.6kg生物量，而厭氧出去除1kgCOD只產(chǎn)

生0.02-0.1kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5%-20%。

同時(shí)，消化污泥在衛(wèi)生學(xué)上和化學(xué)上都是穩(wěn)定的。因此，剩余污泥處理和處置簡(jiǎn)

單、運(yùn)行費(fèi)用低，甚至可作為肥料、飼料或餌料利用。

（5）氮、磷營養(yǎng)需要量較少

好氧法一般要求BOD:N0為100:5:1,而厭氧法的BOD:N:P為100:2.5:0.5,對(duì)

氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽量較少。

（6）有殺菌作用

厭氧處理過程有一定的殺菌作用，可以殺死廢水和污泥中的寄生蟲卵、病毒等。

（7）污泥易貯存

厭氧活性污泥可以長(zhǎng)期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。

（8）對(duì)水溫的適宜范圍較廣

好氧法——最佳水溫為20-30度，＞35度和＜10度時(shí)凈化效果降低，對(duì)高溫廢水

需降溫處里。

厭氧法——產(chǎn)甲烷菌最適宜生存條件分3類:

低溫菌生長(zhǎng)溫度范圍：10-30度，最適宜20度左右；

中溫菌生長(zhǎng)溫度范圍：30-40度，最適宜35-38度；

高溫菌生長(zhǎng)溫度范圍：50-60度，最適宜52-55度；

大多數(shù)產(chǎn)甲烷菌屬中溫菌，盡量不采用加熱措施，常溫時(shí)處理非溶解性有機(jī)物比

較困難，高溫有利纖維素等的降解和滅菌。

(9)厭氧生物處理法也存在下列缺點(diǎn)：

(a)厭氧微生物增殖緩慢，因而厭氧設(shè)備啟動(dòng)和處理所需時(shí)間比好氧設(shè)備長(zhǎng)；

(b)出水往往達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步處理，故一般在厭氧處理后串聯(lián)好

氧處理；

(c)厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜。

(d)厭氧過程會(huì)產(chǎn)生氣味對(duì)空氣有污染。

厭氧生物法的基本原理：

1廢水厭氧生物處理——是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物(包括兼氧微生

物)的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過

程，也稱為厭氧消化。

2與好氧過程的根本區(qū)別在于不以分子態(tài)氧作為受氫體〈電子受體)，而以化合

態(tài)氧、碳、硫、氮等作為受氫體。

3厭氧生物處理是一個(gè)復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，微生物相：兼性菌和厭氧菌。

4三大主要類群的細(xì)菌，即水解產(chǎn)酸細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌的聯(lián)合

作用完成。

四個(gè)連續(xù)的階段，即水解、酸化階段、乙酸化階段和甲烷化階段

含纖維素、半纖維素、果膠和脂類等污染物為主的廢水中，水解易成為速度限制

〈慢〉步驟；

簡(jiǎn)單的糖類、淀粉、氨基酸和一般的蛋白質(zhì)均能被微生物迅速分解，對(duì)含這類有

機(jī)物為主的廢水，產(chǎn)甲烷易成為限速階段。

以甲烷發(fā)酵階段的要求作為控制條件。

?因?yàn)椋虎偌淄榛A段是決定污染處理程度的關(guān)鍵。

?在酸化、乙酸化期間，COD、BOD值幾乎不減少，有時(shí)BOD值會(huì)增加;

在甲烷化期間，COD、B0值顯著下降，被去除有機(jī)物數(shù)量與形成的甲烷數(shù)量呈正

比。

?②產(chǎn)甲烷菌世代時(shí)間長(zhǎng)，增殖速度慢;產(chǎn)酸和產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌世代時(shí)間

短，增殖速度快；三種細(xì)菌要保持動(dòng)態(tài)平衡，否則有機(jī)酸積累使系統(tǒng)pH值下降,

甲烷發(fā)酵受到抑制。

?③甲烷細(xì)菌對(duì)溫度、pH值、有毒物質(zhì)等更為敏感。

?產(chǎn)酸細(xì)菌適宜的pH值范圍較廣，在4.5-8.0之間。

?產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0-7.2,

PH6.6-7.4較為適宜。

厭氧法的影響因素：

控制厭氧處理效率的基本因素有兩類：

?一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量（污泥濃度）、營養(yǎng)比、混合接觸狀況、有

機(jī)負(fù)荷等；

■另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。

?經(jīng)驗(yàn)和研究表明：PH值和溫度是影響甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)那個(gè)的兩個(gè)重要環(huán)境因

素。

?產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧

過程速率的限制步驟。

溫度條件

?產(chǎn)甲烷菌的溫度范圍為5-60℃。

?在35℃和53℃上下可以分別獲得較高的消化效率，溫度為40-45C時(shí)，厭

氧消化效率較低。

據(jù)產(chǎn)甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高

溫消化三種類型。

?溫度的急劇變化和上下波動(dòng)不利于厭氧消化作用

?溫度的波動(dòng)，不僅影響沼氣產(chǎn)量，還影響沼氣中甲烷的含量，尤其高溫消

化對(duì)溫度變化更為敏感。

?溫度的暫時(shí)性突然降低不會(huì)使厭氧消化系統(tǒng)遭受根本性的破壞，溫度一經(jīng)

恢復(fù)到原來水平時(shí)，處理效率和產(chǎn)氣量也隨之恢復(fù)

pH值（見上

?厭氧法處理廢水的應(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，

故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5-7.5（最好

在6.8-7.2）的范圍內(nèi)

?產(chǎn)酸作用產(chǎn)物使有機(jī)酸的含量增加，會(huì)使pH值下降。含氮有機(jī)物分解產(chǎn)物

氨的增加，會(huì)引起pH值升高

?在厭氧處理中，pH值除受進(jìn)水的pH影響外，主要取決于代謝過程中自然

建立的緩沖平衡，取決于揮發(fā)酸、堿度、C02、氨氮、氫之間的平衡

工藝和設(shè)備微生物生長(zhǎng)狀態(tài)分為厭氧活性污泥法和厭氧生物膜法；

?厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)

器等。

?厭氧生物濾池屬于厭氧生物膜法。

1.普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池

?消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和

廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出

為使進(jìn)水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：（a）池內(nèi)

機(jī)械攪拌；（b）沼氣攪拌；（c）循環(huán)消化液攪拌

高溫厭氧消化需要加溫，常用加熱方式有三種：

（a）廢水在消化池外先經(jīng)熱交換器預(yù)熱到規(guī)定溫度再進(jìn)入消化池

（b）熱蒸汽直接在消化器內(nèi)加熱;

(c)在消化池內(nèi)部安裝熱交換管。

特點(diǎn)是:

?可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。

?厭氧消化反應(yīng)與固液分離在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。

?缺乏持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的

微生物細(xì)胞。

?對(duì)無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴(yán)重，微生物不能與料液

均勻接觸的問題。

?溫度不均勻，消化效率低

厭氧接觸法

在消化池后設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法(anaerobic

contactprocess)

實(shí)質(zhì)是厭氧的活性污泥法，不需要曝氣，需脫氣。

特點(diǎn)：

(a)消化池內(nèi)污泥成懸浮狀態(tài)，濃度較高，一般為10T5g/L,回流量為進(jìn)水量

2-3倍，耐沖擊能力強(qiáng)；

(b)可以直接處理懸浮固體含量較高的有機(jī)廢水，懸浮顆粒成為微生物的載體,

很容易在沉淀池中沉淀

(c)消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高。

中溫消化時(shí)，一般為2-10kgC0D/m3?d,水力停留時(shí)間比普通消化池大大

縮短，如常溫下，普通消化池為15-30天，而接觸法小于10天；

(d)混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好，

(e)但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備

(f)厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)

存在的問題

1。排除混合液中污泥附著大量氣泡，在沉淀池中易上浮而被水帶走。

2o沉淀池中污泥仍有產(chǎn)甲烷菌在活動(dòng)，并產(chǎn)沼氣，已下沉的污泥上翻，出水指

標(biāo)增高，回流污泥濃度下降

措施：

lo真空脫氣法。〈脫氣泡)

反應(yīng)器+脫氣器+沉淀池，由消化池排出的混合液經(jīng)真空脫氣器(真空度為

0.005MPa),將污泥絮體上的氣泡除去，改善污泥的沉降性能；

2o熱交換器急冷法。

反應(yīng)器+冷卻器+沉淀池，將從消化池排出的混合液進(jìn)行急速冷卻，抑制

產(chǎn)甲烷菌活動(dòng)。

上流式厭氧污泥床反應(yīng)器

?污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長(zhǎng)型的消化器。

?工作過程：

反應(yīng)器的底部有一個(gè)高濃度、高活性的污泥

層有機(jī)物。

CH4和C02攪動(dòng)和氣泡粘附污泥，在污泥層之上形成一個(gè)污泥懸浮層。

反應(yīng)器的上部設(shè)有三相分離器，完成氣、液、固三相，上流式厭氧污泥床

反應(yīng)器的分離。

被分離的消化氣從上部導(dǎo)出，被分離的污泥則自動(dòng)滑落到懸浮污泥層，出

水則從澄清區(qū)流出。

特點(diǎn)：

(a)反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高。

一般平均污泥濃度為30-40g/L,其中底部污泥床污泥濃度60-80g/L,污泥

懸浮層污泥濃度5-7g/L；

污泥床中的污泥由活性生物量占70-80%的高度發(fā)展的顆粒污泥組成，顆

粒的直徑一般在0.5-5.0mm之間，顆粒污泥是UASB反應(yīng)器的一個(gè)重要特征。

b)有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短，中溫消化，C0D容