1、水污染控制第4章 污水生物處理(一) -活性污泥法4.1 活性污泥法的基本原理1、活性污泥系統：1）系統由曝氣池、二次沉淀池、污泥回流系統和曝氣與空氣擴散系統組成。2）該系統實質是：自然界水體自凈的人工強化模擬。3）曝氣池中，活性污泥分解有機物所需的氧由空壓機送壓縮空氣并攪拌，使污水中的有機物與微生物充分接觸，得以去除。4）剩余污泥與在曝氣池內增長的污泥，在數量上應保持平衡。2、活性污泥形態及微生物構成 P98定義：由微生物與污水中有機的和無機固體物混凝交織在一起而形成的絮狀體；并通過微生物的代謝作用， 將有機污染物轉化為穩定的無機物質的活性體。形態：色：黃褐色的絮絨顆粒狀；大小：0.020.

2、2mm之間；含水率：99%左右；比重：略大于水（1.0021.006），可懸浮在水中；特性：有自我凝聚能力和沉降性能。微生物構成：1）細菌類：異養型原核細菌為主；一般地，芽孢桿菌多為好氧菌，梭狀芽孢桿菌多為厭氧菌，假單胞菌多為兼性菌。2）真菌類：微小的腐生或寄生絲狀菌，絲狀菌的異常增殖（如絲狀硫磺細菌）可能誘發活性污泥膨脹。3）原生動物：肉足蟲、鞭毛蟲和纖毛蟲；通過顯微鏡鏡檢帶柄固著型纖毛蟲（如鐘蟲屬、累枝蟲屬、聚縮蟲屬等）的出現，可判斷活性污泥培養成熟程度。指示性微生物4）后生動物：主要為輪蟲，亦是鏡檢的主要生物。3、活性污泥微生物的增殖生長曲線適應期：微生物細胞內各種酶系統對新環境的適應過

3、程。微生物數量不增加，但個體增大；為縮短適應期，可將處于對數期的細菌接種到該培養基上。對數期：營養物質非常充分，微生物以最高速度增殖；細菌增殖速度與時間呈直線關系。減速期：營養物質成為微生物的控制因素，細菌增殖速度減慢，細菌增殖速度約等于死亡速度；細菌數量有所增加，但速度明顯減小不成級數。內源呼吸期：培養基中營養物質嚴重不足，細菌依靠自身體內儲存的物質維持生命活動；細菌數量減少。 活性污泥的能含量F/M（有機物量與微生物量的比值）是影響活性污泥微生物增殖速度的重要因素。通過F/M來控制細菌數量，達到水處理的最佳狀態。 4、活性污泥絮凝體的形成1）F/M值因素 F/M值較低，微生物運動性能降低（

4、減速期），動能小于范德華力，碰撞結合形成絮凝體； F/M值較高，微生物運動性能較高（對數期），動能大于范德華力，菌體不能結合。2）菌體因素:某些細菌本身分泌粘性多糖類膠體物質（如莢膜、粘液層等），促進絮凝體形成。5、活性污泥凈化反應過程 P105初期吸附去除：活性污泥巨大的表面積使與其接觸的有機物在短時間內（30min）被快速吸附。 一般地，內源呼吸期微生物吸附能力、自我凝聚能力較強（F/M值較低）。微生物的代謝：有機物被吸附后，經水解吸收進入微生物體內進行代謝。氧化分解：CxHyOz+O2-CO2+H2O-H合成代謝： CxHyOz+O2 +NH3-（C5H7NO2）n+CO2+H2O-H內

5、源代謝：(C5H7NO2)n+O2-CO2+H2O+NH3-H各類微生物細胞物質的實驗分子式分別是：細菌：C5H7NO2；真菌：C16H17NO6；藻類：C5H8NO2； 原生動物：C7H14NO3。4.2 活性污泥主要設計運行參數1、活性污泥凈化反應影響因素營養物質平衡 BOD:N:P=100:5:1；微量金屬元素溶解氧含量 好氧活性污泥=24mg/LpH值 6.58.5水溫 一般控制在1535 之間，小于5時活性很小。有毒物質 重金屬、部分有機物（城市生活污水應從嚴控制）2、活性污泥處理系統設計運行參數 P1121 混合液中活性污泥微生物量的指標1)混合液懸浮固體濃度(MLSS)定義：在曝

6、氣池單位容積混合液內所含有的活性污泥固體物的總質量（mg/L）。 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii2）混合液揮發性懸浮固體濃度(MLVSS)定義：混合液活性污泥中有機性固體物質的濃度。 MLVSS=Ma+Me+Mi2 活性污泥沉降性能的指標1）污泥沉降比（SV）定義：混合液在量筒內靜置30min后所形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分率（%）。2）污泥容積指數（SVI）定義：在曝氣池出口水的混合液，在經過30min靜沉后,每克干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容積（mL）。一般地，SVI過低，污泥缺乏活性；過高，污泥沉降性能不佳且可能產生膨脹現象。城市生活污水SVI=70100（推薦采用801

7、20）。3 生物固體平均停留時間(污泥齡)c定義：曝氣池內活性污泥總量（VX）與每日排放污泥量之比（d）。即每日排泥量=剩余污泥排放量+處理水中MLSS量；忽略處理水中MLSS量（ (Q-Qw)Xe ）得：一般地，世代時間大于c的微生物，在曝氣池內不可能繁衍成優勢菌種（如，硝化細菌需增大停留時間）。4 BOD負荷（F/M值定量表示）1）BOD-污泥負荷（Ns)定義：曝氣池內，單位重量（kg）活性污泥在單位時間(1d)內能夠接受，并將其降解到預定程度的有機污染物的量（BOD）。2）BOD-容積負荷（Nv）定義：單位曝氣池容積（m3），在單位時間(1d)內能夠接受，并將其降解到預定程度的有機污染物

8、量（BOD) 3）Ns與Nv的關系 Nv=XNs一般地，Ns控制在0.20.5kgBOD/(kgMLSSd)或1.53.0kgBOD/(kgMLSSd)(高負荷系統)兩個范圍內。4.3 活性污泥反應動力學 P122莫諾方程：莫諾方程式是描述微生物比增殖速度(有機底物比降解速度)與有機底物濃度之間的函數關系。(1)在高底物濃度的條件下，S>>Ks在高濃度有機底物的條件下，有機底物以最大的速度進行降解，而與有機底物的濃度無關，呈零級反應關系。在高濃度有機底物的條件下，有機底物的降解速度與污泥濃度(生物量) 有關，井呈一級反應關系。(2) 在低底物濃度的條件下.S<<Ks，有

9、機底物降解遵循一級反應，有機底物的含量已成為有機底物降解的控制因素，因為在這種條件下，混合液中有機底物榷度已經不高，微生物增殖處于減速增殖期或內源呼吸期，微生物酶系統多未被飽和。4.4 活性污泥系統的運行方式一、傳統推流式活性污泥法 pdf P1221、工藝流程2、主要優點1）處理效果好：BOD5的去除率可達90-95%；2）對廢水的處理程度比較靈活，可根據要求進行調節。3、主要問題1）為了避免池首端形成厭氧狀態，不宜采用過高的有機負荷，因而池容較大，占地面積較大；2）在池末端可能出現供氧速率高于需氧速率的現象，會浪費了動力費用；3）對沖擊負荷的適應性較弱。二、完全混合活性污泥法 pdf P1

10、27本工藝的主要特征是應用完全混合式曝氣池。污水與回流污泥進入曝氣池后，立即與地內混合液充分混臺，可以認為池內混合液是已經處理而未經泥水分離的處理水。1、主要特點1）可以方便地通過對F/M的調節，使反應器內的有機物降解反應控制在最佳狀態 ；2）進水一進入曝氣池，就立即被大量混合液所稀釋，所以對沖擊負荷有一定的抵抗能力；3）適合于處理較高濃度的有機工業廢水。 2、主要結構形式1）合建式（曝氣沉淀池）；2）分建式。3、主要問題：活性污泥易于產生膨脹現象，處理水質一般低于推流式曝氣池系統。三、階段曝氣活性污泥法1、工藝流程(分段進水活性污泥法或多點進水活性污泥法)2、主要特點1）廢水沿池長分段注入曝

11、氣池，有機物負荷分布較均衡，改善了供養速率與需氧速率間的矛盾，有利于降低能耗；2）廢水分段注入，提高了曝氣池對沖擊負荷的適應能力。3）混合液中的活性污泥濃度沿池長逐步降低，出流混合液的污泥較低，減輕二次沉淀池的負荷，有利于提高二次沉淀池固、液分離效果。四、吸附再生活性污泥法1、工藝流程(生物吸附法或接觸穩定法) 2、主要特點：將活性污泥法對有機污染物降解的兩個過程吸附、代謝穩定，分別在各自的反應器內進行。3、主要優點1）廢水與活性污泥在吸附池的接觸時間較短（30-60min），吸附池容積較小，再生池接納的僅是濃度較高的回流污泥，因此，再生池的容積也較小；2）具有一定的承受沖擊負荷的能力，當吸附

12、池的活性污泥遭到破壞時，可由再生池的污泥予以補充。4、主要缺點：處理效果低于傳統法，對于溶解性有機物含量較高的廢水，處理效果更差。 五、延時曝氣活性污泥法1、主要特點1）有機負荷率非常低，曝氣反應時間長，一般24h以上，污泥持續處于內源代謝狀態，剩余污泥少且穩定，勿需再進行處理；2）處理出水出水水質穩定性較好，對廢水沖擊負荷有較強的適應性；3）在某些情況下，可以不設初次沉淀池。2、主要缺點：池容大、曝氣時間長，建設費用和運行費用都較高，而且占地大；一般適用于處理水質要求高的小型城鎮污水和工業污水，水量一般在1000m3/d以下。六、高負荷活性污泥法1、主要特點1）有機負荷率高，曝氣時間短，處理

13、效果較差；2）在工藝流程和曝氣池的構造等方面與傳統法基本相同。七、純氧曝氣活性污泥法1、主要特點1）純氧中氧的分壓比空氣約高5倍，純氧曝氣可大大提高氧的轉移效率；2）氧的轉移率可提高到8090%，而一般的鼓風曝氣僅為10%左右；3）可使曝氣池內活性污泥濃度高達4000-7000mg/L，能夠大大提高曝氣池的容積負荷；4）剩余污泥產量少，SVI值也低（<100），一般無污泥膨脹之慮。 八、淺層低壓曝氣法1、理論基礎：只有在氣泡形成和破碎的瞬間，氧的轉移率最高。因此，沒有必要延長氣泡在水中的上升距離。2、特點1）其曝氣裝置一般安裝在水下0.80.9米處，因此可以采用風壓在1米以下的低壓風機，

14、動力效率較高，可達1.80-2.60kgO2/kw.h；2）其氧轉移率較低，一般只有2.5%；九、深水曝氣活性污泥法1、主要特點1）曝氣池水深在7-8m以上。由于水壓較大，氧的轉移率可以提高，相應也能加快有機物降解速率；2）占地面積較小。十、深井曝氣活性污泥法1、主要特點1）氧轉移率高，約為常規法的10倍以上；2）動力效率高，占地少，易于維護運行；3）耐沖擊負荷，產泥量少；4）一般可以不建初次沉淀池，但受地質條件的限制。4.5 活性污泥處理系統的新工藝一、氧化溝 P228+pdf P1331、特征1）構造方面：環形溝渠狀，平面多為圓形或橢圓形， 溝深26m ；2）水流混合方面：介于完全混合與推

15、流之間，可將其分為富氧區，缺氧區，取得脫氮效果；3）工藝方面：適應性強；泥齡長，具有反硝化脫氮效應；污泥產率低，通常無須進行消化處理2、曝氣裝置1）功能：向混合液供氧；使混合液中有機污染物，活性污泥，溶解氧充分接觸；推動水流以一定流速（0.25m/s）沿池長循環流動。2）類型：橫軸曝氣裝置；縱軸曝氣裝置3、常見類型 1）Carrousel 氧化溝 P233 由多溝串聯氧化溝，二沉池及污泥回流系統組成；靠近曝氣器的下游為富氧區，上游為低氧區，外環為缺氧區，形成生物脫氮環境條件。2）Orbal式氧化溝（同心圓型氧化溝） P238 由多個呈橢圓形同心溝渠組成；三層溝渠內混合液的溶解氧保持較大的梯度，

16、利于提高充氧和脫氮除磷。圓形或橢圓形的溝渠，能充分利用水流慣性，節省能耗；多溝串聯可減少水流短路現象3）交替工作式氧化溝特點：兩側的A、C二溝交替作為曝氣池和沉淀池，而B溝則一直作為曝氣池；原廢水交替地從A溝和C溝進入，而出水則相應地從C溝及A溝流出；曝氣器的利用率較高(58%)；交替運行的方式，為脫氮創造了條件，有良好的BOD去除效果和脫氮效果。二、序批式活性污泥系統（SBR工藝） P1851、特征1）集有機污染物降解與混合液沉淀于一體；2）無需污泥回流設備，不設調節池和二沉池；3）SVI值低，一般不產生污泥膨脹現象；4）運行方式可調節，能夠進行脫氮除磷反應；5）工藝過程自動化。2、工藝過程

17、1)流人;2)反應;3)沉淀;4)排放;5)待機(閑置)3、工藝改善1）該工藝的調節功能主要通過待機和進水工序實施；2）可與水解酸化反應結合，改善污水的可生化性，提高曝氣反應工序的效果；3）待機工序可進行間斷曝氣，提高污泥活性。4、工藝參數泥齡：515d；污泥濃度：30005000mg/L；BOD-污泥負荷：0.20.3kgBOD/(kgMLSS·d)。三、AB法污水處理工藝（吸附生物降解工藝） P2481、特征 A段和B段完全獨立，每段能夠培育出各自獨特的，適于本段水質特征的微生物種群。2、A段工藝1）效應：微生物選擇器和中間反應器；2）作用：通過原核細菌抵抗沖擊負荷；主要依靠生物

18、污泥的吸附作用去除污染物（去除率40%70%）；經該段處理后的污水生化性提高。3）工藝參數BOD-污泥負荷：26kgBOD/(kgMLSS·d)；泥齡：0.30.5d；水力停留時間：30min；溶解氧濃度：0.20.7mg/L。3、B段工藝1）作用：去除有機污染物；該段泥齡較長，BODN值較低，具有硝化功能。2）工藝參數BOD-污泥負荷：0.150.3kgBOD/(kgMLSS·d)；泥齡：1520d；水力停留時間：23h；溶解氧濃度：12mg/L。四、膜生物反應器(Membrane Biological Reactor-MBR )1、工藝特征1）生物降解與膜分離結合，相當

19、于二級處理后進行深度處理，處理效果好；2）膜組件與曝氣池合為一體，減小了占地面積。4.6 曝氣的理論基礎 P131一、氧轉移原理1 菲克(Fick)定律2 雙膜理論1）當氣、液面相接觸并作相對運動時，接觸界面的兩側，存在著氣體與液體的邊界層，即氣膜和液膜；2）氣膜和液膜內相對運動的速度屬于層流，而在其外的兩相體系中則均為紊流；3）氧的轉移是通過氣、液膜進行的分子擴散和在膜外的對流擴散完成；4）對于難溶于水的氧來說，分子擴散的阻力大于對流擴散，傳質的阻力主要集中在液膜上；5）在氣膜中存在著氧分壓梯度，而液膜中同樣也存在著氧的濃度梯度，由此形成了氧轉移的推動力；6）氧轉移過程中的傳質推動力主要是界

20、面上的飽和溶解氧濃度值Cs與液相主體中的溶解氧濃度值CL。為了提高dC/dt值，可從兩方面考慮.(1)提高KLa值，這樣需要加強液相主體的紊流程度，降低液膜厚 度，加速氣、液界面的更新，增大氣、液接觸面積等。(2)提高Cs值。提高氣相中的氧分壓，如采用純氧曝氣、深井曝氣等。二、氧轉移影響因素 P1341 污水水質2 水溫1）對氧的轉移影響：水溫上升，水的粘滯性下降，擴散系數增KLa值增大，有。2）對溶解氧飽和度的影響：水溫上升，Cs降低。3）總的來說，水溫降低有利于氧的轉移。3 氧分壓4 其它因素1）氣泡尺寸小，則接觸面A大，提高KLa值，利于轉移。2）紊流程度大，接觸充分,KLa值增大，氧轉

21、移速率提高。4.7 曝氣系統與空氣擴散裝置一、空氣擴散裝置在曝氣地內的主要作用:1)充氧，將空氣中的氧轉移到混合液中的活性污泥絮凝體上，以供應微生物呼吸之需。2)攪拌、混合，使曝氣池內的混合液處在劇烈的混合狀態，使活性污泥、溶解氧、污水中的有機污染物三者充分接觸。同時，也起到防止活性污泥在曝氣地內沉淀的作用。二、曝氣性能指標1 氧轉移效率：純氧在單位時間轉移單位體積混合液中的質量，mgO2/L·h。2 動力效率：每消耗1kw·h動力能傳遞到水中的氧量， kgO2/kw·h 。3 氧利用率：通過鼓風曝氣系統轉移到混合液中的氧量占總供氧量的百分比，%（機械曝氣無法計量

22、總供氧量，因此不能計算氧利用率）。 4.8 活性污泥反應器曝氣池 P158根據曝氣池內的流態，可分為推流式、完全混合式和循環混合式三種； 根據曝氣方式，可分為鼓風曝氣池、機械曝氣池以及二者聯合使用的機械鼓風曝氣池；根據曝氣池的形狀，可分為長方廊道形、圓形、方形以及環狀跑道形等四種；根據曝氣池與二沉池之間的關系，可分為合建式（即曝氣沉淀池）和分建式兩種。一、推流式曝氣池1 一般呈長方廊道形。推流，即是污水從池一端流入，在后繼水流推動下，沿池長度流動，并從池的另一端流出池外。2 關于曝氣系統與空氣擴散裝置1）采用鼓風曝氣系統時，空氣擴散裝置安裝在曝氣池廊道底部一側或兩側，廊道寬深介于1.01.5之

23、間。2）采用表面機械曝氣系統時，沿池長中線等距設置曝氣裝置，且相鄰兩臺曝氣裝置的旋轉方向應相反（避免水流相互沖突，形成短路）。3 關于曝氣池數目及廊道組合一般結構上分成若干單元，每個單元包括一座或幾座曝氣池，每座曝氣池由1個或25個廊道組成。4 關于廊道的長度（L），寬度（B）和深度（H）為避免產生短流，L=5070m，H=35m之間。且L=（510）B ；B=（12）H5 關于曝氣池內橫向隔墻分室1）將曝氣池分為若干個小室，混合液逐室串聯流動，混合液在每個小室內呈完全混合式流態，而從曝氣池整體來看則是推流式流態（主要利于消除水流死角）。2）混合液逐室交替流動，但最后的小室必須是由底部出水。（

24、混合液呈上下流動）6 關于曝氣池的頂部與底部廊道橫剖面的4個（墻頂與墻腳）作成45斜面，且須考慮0.5m超高。7 關于曝氣池進出水進出口與進泥口均沒于水下，采用淹沒出流方式（以免形成短路）；出水一般采用溢流堰方式。二、完全混合式曝氣池1 特點：曝氣反應與沉淀固液分離在同一處理構筑物內完成。2 組成：曝氣區，導流區和沉淀區。1）曝氣區：曝氣裝置設于池頂部中央，并深入水下一定深度，污水從池底部進入，并與池內原有混合液及活性污泥等完全混合。2）導流區：位于曝氣區與沉淀區之間，內設豎向整流板阻止旋流，并釋放混合液中氣泡，使水流平穩進入沉淀區，深度0.6m左右。3）沉淀區：位于導流區與曝氣區外側，其功能

25、是泥水分離，上部為澄清區（2m），下部為污泥區。3 優點：結構緊湊；流程短，占地少；無需回流設備，易于管理。4.9 活性污泥處理系統的工藝設計 pdf P168一、概述1 設計內容1）選定工藝流程2）曝氣池（區）容積計算及工藝設計3）曝氣系統計算及設計4）污泥回流系統計算及設計5）二沉池選型與設計2 原始資料與數據1） 原污水日平均流量（m3/d），最大時流量（m3/h），最低時流量（m3/h）；2） 原污水及經一級處理工藝處理后的各項主要水質指標： BOD5(BODu),COD,TOC,SS,總固體，總氮，總磷等；3） 處理水的出路及各項指標應達到的數據，主要是BOD5和COD的去除率及處理

26、水濃度；4） 對所產生污泥的處理與處置；5） 原污水中所含有的有毒有害物質。3 應確定的主要參數1）BOD污泥負荷率；2）混合液污泥濃度（MLSS，MLVSS）；3）污泥回流比。4 確定處理工藝流程：原則：技術上可行性和先進性，經濟上合理性。二、曝氣池（區）容積的計算1 有機物負荷法NSBOD污泥負荷率； NVBOD容積負荷率； Sa原污水BOD5值； Q污水設計流量，m3/d。1）BOD污泥負荷率的確定完全混合式，有確定K2值（0.01680.0281之間）。推流式，可考慮NS=0.01295Se1.1918 ,再復核SVI值是否符合要求。對城市污水，NS多取0.30.5kgBOD5/(kg

27、MLSS·d)。NS高，緩沖能力強；反之，較弱。2）混合液污泥濃度確定供氧的可能：過高污泥濃度不利于供氧。活性污泥性能：回流污泥濃度其中r=1.2 ,SVI=80120 。沉淀回流設備：污泥濃度過高，會增加二沉池負荷。綜上，估算混合液濃度公式為：2 勞麥氏法1）其中：c-污泥齡； Y污泥產率系數，0.40.8之間; XVVSS平均濃度,mgVSS/L。2）衰減系數Kd確定按污水溫度加以修正E，即4 池體尺寸設計1）單元數：不小于2組；廊道數：不少于3個； 廊道長、寬、高：長 = (5-10)寬，深度一般為4-5米，超高0.5米；2）對于圓形池體直徑（D）：不超過20m；水深：5m；沉

28、淀區水深（h3）：一般在1-2m之間；曝氣區應有0.8-1.2m的保護高；三、曝氣系統計算與設計四、污泥回流系統設計1、回流污泥量計算：2 剩余污泥及其處置一般地，每日排除的剩余污泥，在量上等于每日增長的污泥。剩余污泥處置的一般工藝：五、二次沉淀池1 作用：分離泥水、澄清混合液、濃縮和回流活性污泥。其工作性能的好壞，對活性污泥處理系統的出水水質和回流污泥的濃度有直接影響。2 特點：活性污泥混合液的濃度較高，有絮凝性能，其沉降屬于成層沉淀；活性污泥的質量較輕，易產生異重流，因此，其最大允許的水平流速(對平流式、輻流式而言)或上升流速（豎流式）都應低于初沉池；由于二沉池還起著污泥濃縮的作用，所以需

29、要適當增大污泥區的容積。4.10 活性污泥系統的維護管理一、活性污泥系統的啟動與試運行1 活性污泥的培養與馴化1）接種污泥：同類污水廠的剩余污泥；糞便污水等。2）方法：全流量連續直接培養法：恒定污水流量，邊進水，邊出水，邊回流；流量分階段直接培養法：逐步增大污水流量，至水量恒定；間歇培養法：間歇進水，間歇排水，間歇曝氣。3）活性污泥的馴化：異步馴化法：先培養后馴化；同步馴化法：培養和馴化同時或交替進行。2 活性污泥法的試運行1）試運行的目的是確定最佳的運行條件；2）作為變數考慮的因素：MLSS、空氣量、污水注入方式；如是吸附再生法，則吸附與再生的時間比；N、P的投加。根據上述各種參數的組合運行

30、結果，找出最佳運行條件。二、活性污泥系統異常現象及對策 P1711 污泥腐化1）現象：活性污泥呈灰黑色，污泥發生厭氧反應，污泥中 出現硫細菌，出水水質惡化。2）原因：負荷量增高；曝氣不足；工業廢水的流入等。3）對策：控制負荷量；增大曝氣量；切斷或控制工業廢水的流入。2 污泥上浮1）現象：污泥沉淀3060分鐘后呈層狀上浮，多發生在夏季。2）原因：硝化作用導致在二沉池中被還原成N2，引起污泥上浮。3）對策：減少污泥在二沉池的HRT；減少曝氣量。3 污泥解體1）現象：在沉淀后的上清液中含有大量的懸浮微小絮體，出水透明度下降。2）原因：污泥解體；曝氣過度；負荷下降，活性污泥自身氧化過度。3）對策：減少

31、曝氣；增大負荷量。4 泥水界面不明顯1）原因：高濃度有機廢水的流入，使微生物處于對數增長期；污泥形成的絮體性能較差。2）對策：降低負荷；增大回流量以提高曝氣池中的MLSS，降低F/M值。5 污泥膨脹1）定義：指活性污泥質量變輕、膨大，沉降性能惡化，在二沉池中不能正常沉淀下來，SVI異常增高，可達400以上。2）絲狀菌性膨脹：污泥膨脹的“選擇性理論”污泥膨脹主要是由于絲狀菌異常增殖而引起的，主要的絲狀菌有：球衣菌屬、貝氏硫細菌以及正常活性污泥中的某些絲狀菌如芽孢桿菌屬等、某些霉菌。統一的污泥膨脹理論(1)低F/M比（即低基質濃度）引起的營養缺乏型膨脹；(2)低溶解氧濃度引起的溶解氧缺乏型膨脹；(

32、3)高H2S濃度引起的硫細菌型膨脹。污泥絲狀膨脹的對策(1)臨時控制措施：A污泥助沉法：a 改善、提高活性污泥的絮凝性，投加絮凝劑如：硫酸鋁等；b 改善、提高活性污泥的沉降性、密實性，投加粘土、消石灰等；B滅菌法：a 殺滅絲狀菌，如投加氯、臭氧、過氧化氫等的藥劑；b 投加硫酸銅，可控制有球衣菌引起的膨脹。(2)工藝運行調節措施：A加強曝氣：a 加強曝氣，提高混合液的DO值；b 使污泥常處于好氧狀態，防止污泥腐化，加強預曝氣或再生性曝氣。B調節運行條件：a 調整進水pH值；b 調整混合液中的營養物質；c 如有可能，可考慮調節水溫-絲狀菌膨脹多發生在20以上；d 調整污泥負荷，當超過0.35kgB

33、OD/kgMLSS.d時，易發生絲狀菌膨脹。(3)永久性控制措施3）非絲狀菌性膨脹高粘性污泥膨脹： (1)現象：廢水凈化效果良好，但污泥難于沉淀，污泥顆粒大量隨出水流失。(2)原因：A進水中溶解性有機物濃度高，F/M值太高；B氮、磷缺乏，或溶解氧不足；C細菌將大量有機物吸入體內，不能及時降解，分泌過量的凝膠狀的多糖類物質；D這些物質中含有很多氫氧基而具有很高的親水性，導致污泥中含有很高的結合水，使泥水分離困難。(3)對策：降低負荷，調整工況，加強曝氣等。 低粘性污泥膨脹：A原因：進水中含有毒性物質，使污泥中毒，使細菌不能分泌出足夠的粘性物質，從而不能有效形成絮凝體，導致泥水分離困難；B對策：控

34、制進水水質，加強上游工業廢水的預處理。6 泡沫1）化學泡沫成因：洗滌劑或工業用表面活性物質等引起，呈乳白色。控制對策：水沖消泡；消泡劑。2）生物泡沫成因：諾卡氏菌屬的一類絲狀菌引起，呈褐色。問題：可能致病；衛生、環境；影響曝氣。控制對策：水沖或消泡劑無效；加氯；排泥，縮短SRT。根本原因：諾卡氏菌在較高溫、富油脂類物質的環境中易于繁殖。 第五章 污水的生物處理(二) 生物膜法5.1 概述1、生物膜法的特點 生物膜法又稱固定膜法，是與活性污泥法并列的一類廢水好氧生物處理技術，是土壤自凈過程的人工化和強化。與活性污泥法一樣，生物膜法主要去除廢水中溶解性的和膠體狀的有機污染物，同時對廢水中的氨氮還具

35、有一定的硝化能力。2、生物膜的定義：細菌和真菌一類的微生物和原生動物、后生動物一類的微型動物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形成的膜狀生物污泥。3、生物膜的構造及功能：生物膜由厭氧層和好氧層構成 P3134、生物膜的性質高度親水，存在著附著水層；微生物高度密集：各種細菌以及微型物，這些微生物起著主要去除廢水中的有機污染物的作用，形成了有機污染物細菌原生動物(后生動物)的食物鏈。5、生物膜的形成前提條件：載體物質； 供微生物生長所需的營養物質，即廢水中的有機物、N、P以及其它營養物質； 作為接種的微生物。(1)生物膜的形成 含有營養物質和接種微生物的污水在填料的表面流動，一定時間后，微生

36、物會附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生膜。(2)生物膜的成熟 在生物膜上由細菌及其它各種微生物組成的生態系統以及生物膜對有機物的降解功能都達到了平衡和穩定。生物膜從開始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 ºC)。4、生物膜的更新與脫落(1) 厭氧膜的出現 生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內部深處將轉變為厭氧狀態； 成熟的生物膜一般都由厭氧膜和好氧膜成； 好氧膜是有機物降解的主要場所，一般厚度為2mm。(2) 厭氧膜的加厚 厭氧的代謝產物增多，導致厭氧膜與好氧膜之間的平衡被破壞； 氣態產物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力； 成為老化生物膜，其凈化功能較差

37、，且易于脫落。(3) 生物膜的更新： 老化膜脫落，新生生物膜又會生長起來； 新生生物膜的凈化功能較強。(4) 生物膜法的運行原則： 減緩生物膜的老化進程； 控制厭氧膜的厚度； 加快好氧膜的更新； 盡量控制使生物膜不集中脫落。5、生物膜處理法的主要特征 P314(1)微生物相方面的特征參與凈化反應的微生物多樣化生物的食物鏈長能夠存活世代較長的微生物分段運行與優占種屬：有利于分段運行（中間可不設沉淀池），形成不同的優勢細菌。(2)處理工藝方面的特征對水質、水量變動又較強的適應性；剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分離；能夠處理低濃度污水；易于維護運行，運行費用少。5.2 生物濾池一、概述1、基本結構

38、：生物濾池由濾床、布水設備和排水系統等三部分組成。2、基本原理 含有污染物的廢水從上而下從長有豐富生物膜的濾料的空隙間流過，與生物膜中的微生物充分接觸，其中的有機污染物被微生物吸附并進一步降解，使得廢水得以凈化；主要的凈化功能是依靠濾料表面的生物膜對廢水中有機物的吸附氧化作用。3、工藝流程與活性污泥工藝的流程不同的是，在生物濾池中常采用出水回流，而基本不會采用污泥回流，因此從二沉池排出的污泥全部作為剩余污泥進入污泥處理流程進行進一步的處理。二、普通生物濾池（滴濾池）1.構造：普通生物濾池由池體、濾料、布水裝置和排水系統等四部分所組成 。(1) 池體：磚砌，帶通氣孔的方形池。(2) 濾料的選擇與

39、布置選擇條件為：質堅、高強、耐腐蝕、抗冰凍；較高的比表面積，有利于微生物的富集，保持高額生物量。較大的空隙率，有利于生物膜、污水和氧的接觸、交換。就地取材，便于加工、運輸。濾料的布置：工作層：1.31.8m；粒徑：2540mm。承托層： 0.2m；粒徑：70100mm。(3)布水裝置：目的是將廢水均勻地噴灑在濾上，同時要適應水量變化，不易堵塞和易于清洗等。普通生物濾池采用固定噴嘴式布水裝置系統。(4)排水系統：設于池的底部，作用是排除處理后的污水以及保證濾池良好的通風。一般由滲水裝置、匯水溝和總排水溝組成。 滲水裝置用于支撐濾料，其排水孔隙的總面積應不小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池

40、底之間的凈空高度一般大于0.6m，以利于通風。 一般在濾池底部四周設通風孔，其總面積不得小于濾池表面積的1%。2、普通生物濾池的設計與計算 P317處理生活污水時，水力負荷率取13m3/m2·d，BOD5容積負荷率取0.150.30kgBOD5/m3 ·d。一般適用于處理每日污水量不高于1000m3的小城鎮污水或有機性工業廢水。3.普通生物濾池的優缺點優點：處理效果好，BOD5的去除率可達95%上；運行穩定、易于管理、節省能源。缺點：占地面積大、不適于處理量大的污水；濾料易于堵塞；產生濾池蠅，惡化環境衛生；噴嘴噴灑污水，散發臭味。三、高負荷生物濾池1.高負荷生物濾池的特征高

41、負荷生物濾池是在普通生物濾池的基礎上，通過限制進水BOD5值以及采用處理水回流，而提高濾池負荷率的第二代生物濾池工藝。1）設計負荷： BOD5容積負荷率高于普通生物濾池68倍；水力負荷率則高達10倍。2）處理水的回流可產生如下效應：均化與穩定水質；加大水力負荷，提高流速，加速生物膜更新；抑制濾池蠅的過度滋長；減輕散發的臭氣。2.高負荷生物濾池的構造特點工作層：層厚1.8m，濾料粒徑4070mm；承托層：層厚0.2m，濾料粒徑70100mm。3.高負荷生物濾池的需氧與供氧生物膜好氧層的厚度，一般認為是在2mm左右，含水率按98考慮。濾池內、外的溫度差，能夠決定空氣在濾池內的流速、流向等。BOD5

42、負荷率小于1.2 kg /(m3濾料·d)時，供氧是充足的。四、塔式生物濾池1.塔式生物濾池的特征(1)構造方面的特征塔式生物濾池一般高達824m，直徑13.5m徑高比介于1:61:8左右，呈塔狀。在平面上塔式生物濾池多呈圓形。在構造上由塔身、濾料、布水系統以及通風及排水裝置所組成。設計要求塔身一般沿高度分層建造，每層高以不大于2m為宜，以免將濾料壓碎。塔頂上緣應高出最上層濾料表面0.5m左右，以免風吹影響污水的均勻分布。濾料以輕質材料為主；大、中型濾塔多采用旋轉布水器；小型濾塔多采用固定式噴嘴布水系統；塔式生物濾池一般采用自然通風，通風孔的有效面積不小于濾池面積的7.510%；當處

43、理工業廢水，吹脫有害氣體時，多采用人工機械通風。(2)在工藝方面的特征 塔式生物濾池的水力負荷率可達80200m3/(m2·d)，為一般高負荷生物濾池的210倍， BOD容積負荷率達10002000gBOD5/(m2·d)較高負荷生物濾池高23倍。為了抑制生物膜生長過速，產生濾料的堵塞現象，通常進水的BOD5值控制在500mg/L以下，否則需采取處理水回流稀釋措施。五、曝氣生物濾池曝氣生物濾池是一種將人工強制曝氣應用到濾池中的以強化微生物活性的一種工藝。池下部通過空氣管向上進行曝氣，而污水則向下流動，一般為淹沒式。主要特征：通過曝氣加強了氣液在濾料中的接觸，有利于微生物對有

44、機物的降解。濾料有效截留污水中的SS，無需設置沉淀池。運行管理方便5.3 生物轉盤1.生物轉盤的構造及其凈化作用原理生物轉盤處理系統中，除核心設備生物轉盤外，還包括初次沉淀池和二次沉淀池。二次沉淀池的作用是去除經生物轉盤處理后的污水所挾帶的脫落生物膜。生物轉盤是由盤片、接觸反應槽、轉軸及驅動裝置所組成。轉盤面積的4050浸沒在槽內的污水中，轉軸高出水面1025cm。凈化原理：通過轉動盤片，轉盤與污水和空氣交替接觸，從而在盤片上形成穩定的微生物膜，使污水中的有機污染物為生物膜所吸附降解。2.生物轉盤處理系統的持征微生物濃度高。生物相分級。泥齡較長，有利于硝化細菌的生長。具有較強的耐沖擊負荷能力。

45、產生污泥量少。接觸反應槽不需要曝氣，污泥勿需回流，動力消耗低。勿需經常調節生物污泥量，不產生污泥膨脹，機械設備簡單，便于維護管理。不產生濾池蠅、不散發臭味，不出現泡沫也不產生噪聲，不存在發生二次污染的現象。生物轉盤的流態，應按完全混合推流來考慮。生物轉盤設備是由盤片、轉軸和驅動裝置以及接觸反應槽3部分所組成。5.4 生物接觸氧化 P333一、概述生物接觸氧化處理技術的實質之一是在池內充填填料，已經充氧的污水浸沒全部填料，并一定的流速流經填料。“淹沒式生物濾池”生物接觸氧化處理技術的另一項技術實質是采用與曝氣池相同的曝氣方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到攪拌與混合作用，這種技術又相當于在曝氣

46、池內充填供微生物棲息的填料，因此，又稱為“接觸曝氣法”1、工藝方面的特征(1)在曝氣池內充填填料，形成生物膜，生物膜中細菌等微生物相當豐富，無污泥膨脹之慮。(2)生物膜與填料形成的網狀結構，有較好的過濾作用。(3)通過曝氣可提高生物膜的更新，提高生物活性。(4)通過曝氣，提高了氧的供給，提高了生物膜的活性，抑制厭氧膜的增殖，提高氧的利用率。2、運行及功能方面的特征 可間歇運行，抗沖擊能力強；操作簡便，無需污泥回流，無污泥膨脹之慮；污泥生成量少，污泥顆粒較大，易于沉淀；還具備生物脫氮除磷功能。主要缺點：如設計或運行不當，填料可能堵塞，此外，布水、曝氣不易均勻，可能在局部部位出現死角。二、生物接觸

47、氧化處理技術的工藝流程 P334三、生物接觸氧化池的構造、形式構造：接觸氧化池是由池體、填料及支架、曝氣裝置、進出水裝量以及排泥管道等組成。5.5 生物流化床 P344廢水以較高的上升流速使載體處于流化狀態；生物固體濃度很高，傳質效率也很高，是一種高效的生物處理構筑物。載體顆粒的流化，是由于上升的水流(或水流與氣流)所造成的。一般可以有以下三種狀態：1) 固定狀態；2) 流化狀態；3) 流失狀態。根據供氧方式、脫膜方式及床體結構等的不同，可分為兩相生物流化床和三相生物流化床。主要包括反應器、載體、布水裝置、充氧裝置和脫膜裝置等。第六章 污水的自然生物處理6.1 穩定塘一、概述穩定塘是土地經過人

48、工適當的修整，設圍堤和防滲層的池塘，主要依靠自然生物凈化功能使污水得到凈化的一種污水生物處理技術。可以進行污水的一級、二級、三級處理，串聯后，能形成完整的水處理工藝。優點：能夠充分利用地形，工程簡單，基建投資省。能夠實現污水資源化，使污水處理與利用相結合。污水處理能耗少，維護方便，成本低廉。缺點：占地面積大，沒有空閑的余地是不宜采用的。污水凈化效果，在很大程度上受季節、氣溫、光照等自然因素的控制，在全年范圍內，不夠穩定。防滲處理不當，地下水可能遭到污染，應認真對待。易于散發臭氣和滋生蚊蠅等。穩定塘的種類：根據塘水中微生物優勢群體類型和塘水的溶解氧工況來劃分。(1) 好氧穩定塘，簡稱好氧塘，深度

49、較淺，一般不超過0.5m，陽光能夠透入塘底，主要由藻類供氧，全部塘水都呈好氧狀態，由好氧微生物起有機污染物的降解與污水的凈化用。(2) 兼性穩定塘，簡稱兼性塘，塘水較深，一般在1.0m以上，兼性塘的污水凈化是由好氧、兼性、厭氧微生物協同完成的。(3) 厭氧穩定塘，簡稱厭氧塘，塘水深度一般在2.0m以上，有機負荷率高，整個塘水基本上都呈厭氧狀態。(4) 曝氣穩定塘，簡稱曝氣塘，塘深在2.0m以上。 二、穩定塘的凈化機理1.穩定塘中的生物及其生態系統(1)穩定塘中的生物細菌：1)好氧菌和兼性菌；2)產酸菌；3)厭氧菌；4)硝化菌藻類：1)綠藻；2)藍綠藻；原生動物和后生動物水生植物其它水生動物(2

50、)穩定塘生態系統 P382不同種群的相互關系: 1)菌藻共生關系2)穩定塘內的食物鏈網 穩定塘內各種物質的遷移與轉化:C、N、P的遷移轉化和循環有害物質的轉化：a.生物降解作用；b.吸附與吸收作用；c.整合及沉淀作用。2.穩定塘對污水的凈化作用(1)稀釋作用(2)沉淀和混凝作用(3)好氧微生物的代謝作用(4)厭氧微生物的代謝作用(5)浮游生物的作用(6)水生維管束植物的作用3.穩定塘凈化過程的影響因素(1)溫度(2)光照(3)混合(4)營養物質(5)有毒物質(6)蒸發量和降雨量(7)污水的預處理三、好氧塘1）高負荷好氧塘：有機負荷較高，HRT較短；出水中藻類含量高；運行技術較復雜，只適用于氣候

51、溫暖且陽光充足的地區；處理廢水的同時又產生藻類。2）普通好氧塘：有機負荷低，HRT長；處理廢水為主要目的。3）深度處理好氧塘：有機負荷低，HRT也短,目的是串聯在二級處理系統之后，進行深度處理，處理水質良好。主要尺寸 (1)長寬比：多采用矩形塘，L : W = 3:1 4:1(2)塘深(有效水深)：高負荷好氧塘0.30.45m；普通好氧塘：0.51.5m；深度處理好氧塘：0.51.5m；超高：0.61.0m(3)堤坡：塘內坡度為1 : 21 : 3；塘外坡坡度1 : 21: 5。(4)單塘面積：單塘面積介于0.84.0×104m2；好氧塘不得少于3座(至少2座)。四、兼性塘兼性塘的上

52、層由于藻類的光合作用和大氣復氧作用而含有較多溶解氧，為好氧區；中層則溶解氧逐漸減少，為過渡區或兼性區；塘水的下層則為厭氧層；塘的最底層則為厭氧污泥層。 預處理及對進水水質的要求：若兼性塘作為第一級，則要求一定的預處理措施(與厭氧塘相同)；兼性塘BOD5:N:P=100:5:1。構造及主要尺寸 (1)長寬比：多采用矩形塘，長寬比為3:1-4:1(2)塘深：有效水深：1.2-2.5m；儲泥厚度：0.3m；超高：0.61.0m(3)單塘面積：一般介于0.8-4.0×104m3；系統中兼性塘一般不少于3座，多串聯。五、厭氧塘有機負荷高，整個塘無好氧區；常置于塘系統的首端，以承擔較高的BOD負

53、荷。構造及主要尺寸(1)長寬比：一般為矩形，長寬比為22.5:1(2)深度：有效水深：2.04.5m(2.55.0m)；儲泥厚度：0.5m；超高：0.61.0m(3)堤坡：堤內坡度1.5:11:3；堤外坡度：1:21:4。(4)塘數及單塘面積：至少有兩座，可并聯；單塘面積0.84×104m設計方法 ：多采用有機負荷法，即BOD表面負荷，其單位為(BOD5/104m2·d)。我國厭氧塘的最大容許負荷：北方300kgBOD5/(104m2·d)；南方800kgBOD5/(104m2·d)六、曝氣塘曝氣塘采用人工補氣供氧，表面葉輪或鼓風補氣。分為完全混合曝氣塘

54、或好氧曝氣塘、部分混合曝氣塘或兼性曝氣塘。七、深度處理塘八、控制出水塘6.2 污水的土地處理系統一、概述1.污水土地處理系統的涵義在人工調控和系統自我調控的條件下，利用土壤微生物植物組成的生態系統對廢水中的污染物進行一系列物理的、化學的和生物的凈化過程，使廢水水質得到凈化和改善；并通過系統內營養物質和水分的循環利用，使綠色植物生長繁殖，從而實現廢水的資源化、無害化和穩定化的生態系統工程，稱為污水土地處理系統。2.污水土地處理系統的組成(1)污水的預處理設備；(2)污水的調節、貯存設備；(3)污水的輸送、配布與控制系統與設備；(4)土地凈化田；(5)凈化水的收集、利用系統。二、土地處理系統對污水

55、的凈化處理 P4021) 物理過濾2) 物理吸附和物理沉積3) 物理化學吸附4) 化學反應與沉淀5) 微生物的代謝和有機物的分解三、污水土地處理系統的基本工藝1.慢速滲濾系統該系統適用于滲水性能良好的壤土、砂質壤土以及蒸發量小、氣候濕潤的地區；廢水經石灌或噴灌后垂直向下緩慢滲濾，其上種有農作物；該系統可充分利用廢水中的水分及營養成分，并藉土壤微生物農作物復合系統對污水進行凈化，部分污水被蒸發和滲濾；使用壽命長。2.快速滲濾系統本系統是一種高效、經濟、低能耗的污水處理與再生技術。污水周期地向滲濾田灌水和休灌，使表層土壤處于厭氧、好氧交替運行狀態，被土壤阻截的懸浮有機物為土層中的微生物所分解，而厭氧、好氧交替狀態又有利于氮、磷的去除。本系統