Sy(mln) sV(%)x10(m1 MLSS(g/) 或SV= MLSS (g/) 更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 其值过高,说明其沉降性能不好,将要或已经发生膨胀现象: 城市污水的S一般为50-150mlg 注意:1)对于工业废水,SH不在上述范围内,有时也属正常: 2)对于高浓度活性污泥系统,即使污泥沉降性能较差,由于MLSS较高,其SⅥ也不会很高。 5.关于活性污泥法运行控制中常用的一些参数: 流量 微生物浓度(MLSS) Q B 1)曝气池的有机容积负荷 (kgCODIm'.d):Lm=QB (kgBODs/m.d) 曝气池的有机容积去除负荷:用C-Ce代替上式中的C,用B-Be代替上式中的B 2)曝气池的有机污泥负荷 O-C MLSS y kg COD/kgMLSS-d MLSS kgBODs/kg MLSS.d 曝气池的有机污泥去除负荷:用C-Cc代替上式中的C,用B-B代替上式中的B 3)曝气池的水力停留时间( Hydraulic Retention Time):HRT=V/Q 4)曝气池的污泥停留时间( Sludge Retention Time):SRT=V·X/(Q·X)减d) r)mr=0°/S 2.2.1.3活性污泥的增长规律 Ⅰ、活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果,而微生物增殖的 结果则是活性污泥的增长 可用活性污泥的增长曲线来描述 对增{增殖1内源呼要 做生物圳曲线 氧利用速率曲线 BOD斯解曲 时间
11 ——能更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； 其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生膨胀现象； ——城市污水的 SVI 一般为 50150 ml/g； ——注意：1）对于工业废水，SVI 不在上述范围内，有时也属正常； 2）对于高浓度活性污泥系统，即使污泥沉降性能较差，由于 MLSS 较高，其 SVI 也不会很高。 5.关于活性污泥法运行控制中常用的一些参数： 流量 COD BOD 微生物浓度（MLSS） A Q Ci Bi X i B、C Q + Qr C B X D Q – Qw Ce Be Xe E Qw Cr Br Xr F Qr Cr Br Xr 1） 曝气池的有机容积负荷： V Q C L i vCOD = ( ) 3 kgCOD m d ; V Q B L i vBOD = 5 ( ) 3 kgBOD5 m d 曝气池的有机容积去除负荷：用 Ci – Ce 代替上式中的 Ci，用 Bi – Be 代替上式中的 Bi 2) 曝气池的有机污泥负荷： MLSS V Q C L i sCOD = kgCOD kgMLSS d ; MLSS V Q B L i sBOD = 5 kgBOD5 kgMLSS d 曝气池的有机污泥去除负荷：用 Ci – Ce 代替上式中的 Ci，用 Bi – Be 代替上式中的 Bi 3）曝气池的水力停留时间（Hydraulic Retention Time）： HRT =V Q （h） 4）曝气池的污泥停留时间（Sludge Retention Time）： SRT =V • X /（Qw •Xr）（h 或 d） (Xr)max = 10 6 / SVI 2.2.1.3 活性污泥的增长规律 1、活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的 结果则是活性污泥的增长。 2、一般可用活性污泥的增长曲线来描述: SVI = MLSS（g/l） SV（ml/l） 或 SVI = SV（%）10（ml/l） MLSS（g/l）
注意:1)间歇静态培养:2)底物是一次投加:3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。 FM值 在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下,活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物 与有机基质的相对数量,即有机基质(Food与微生物 Microorganism的比值,即FM值 FM值也是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因 实际上,FM值就是以BOD表示的进水污泥负荷(L、B0),即: F/M=LsBOD O·B Vv.x (g BODS //g/'SS.d) 注:此处的Xv即x,也就是进水的MSS 3、一般来说,可将增长曲线分为以下四个时期: (1)适应期:(2)对数增长期:(3)减速增长期:(4)内源呼吸期。 ●适应期 (1)是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程: (2)经过适应期后,微生物从数量上可能没有增殖,但发生了一些质的变化:a.菌体体积有所增大;b.酶 系统也已做了相应调整:c.产生了一些适应新环境的变异:等等 (3)BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化 对数增长期 FM值高(22k8BOD5/kgSS·d),所以有机底物非常丰富,营养物质不是微生物增殖的控制因素: (1)微生物的增长速率与基质浓度无关,呈零级反应,它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制, 即只受微生物自身的生理机能的限制: (2)微生物以最高速率对有机物进行摄取,也以最高速率增殖,而合成新细胞: 3)此时的活性污泥具有很高的能量水平,其中的微生物活动能力很强,导致污泥质地松散,不能形成较 好的絮凝体,污泥的沉淀性能不佳 (4)活性污泥的代谢速率极高,需氧量大 (5)一般不采用此阶段作为运行工况,但也有采用的,如高负荷活性污泥法 ●减速增长期 (1)FM值下降到一定水平后,有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素: (2)微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比,为一级反应 (3)有机底物的降解速率也开始下降 (4)微生物的增殖速率在逐渐下降,直至在本期的最后阶段下降为零,但微生物的量还在增长 (5)活性污泥的能量水平已下降,絮凝体开始形成,活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好 (6)由于残存的有机物浓度较低,出水水质有较大改善,并且整个系统运行稳定 (7)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这一范围内的。 内源呼吸期 (1)内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率,因此从整体上来说,活性污泥的量在减少,最终所 有的活细胞将消亡,而仅残留下内源呼吸的残留物,而这些物质多是难于降解的细胞壁 2)污泥的无机化程度较高,沉降性能良好,但凝聚性较差:有机物基本消耗殆尽,处理水质良好 (3)一般不采用这一阶段作为运行工况,但也有采用,如延时曝气法 4、活性污泥增殖规律的应用: (1)活性污泥的增殖状况,主要是由FM值所控制 (2)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: (3)可以通过调整FM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
12 注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。 ⚫ F/M 值: 在温度适宜、DO 充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物 与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值，即 F/M 值。 F/M 值也是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。 实际上，F/M 值就是以 BOD5表示的进水污泥负荷( 5 LsBOD )，即： ( ) 5 kgBOD5 kgVSS d V X Q B F M L v i sBOD = = 注：此处的 Xv 即 Xi，也就是进水的 MLSS 3、一般来说，可将增长曲线分为以下四个时期： （1）适应期；(2)对数增长期；(3)减速增长期；(4)内源呼吸期。 ⚫ 适应期: (1)是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程； (2)经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶 系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。 (3) BOD5、COD 等各项污染指标可能并无较大变化。 ⚫ 对数增长期： F/M 值高(2.2 kgBOD5 / kgVSS d )，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素； (1) 微生物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制， 即只受微生物自身的生理机能的限制； (2) 微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞； (3) 此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较 好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳； (4) 活性污泥的代谢速率极高，需氧量大； (5) 一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。 ⚫ 减速增长期: (1) F/M 值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素； (2) 微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级反应； (3) 有机底物的降解速率也开始下降； (4) 微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的最后阶段下降为零，但微生物的量还在增长； (5) 活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好； (6) 由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定； (7) 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这一范围内的。 ⚫ 内源呼吸期: （1）内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所 有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等； （2）污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好； （3）一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。 4、活性污泥增殖规律的应用： (1)活性污泥的增殖状况，主要是由 F/M 值所控制； (2)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； (3)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；
(4)推流式 完全混合式 5、有机物降解与微生物增殖 性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果,所以,微生物的净增 殖速率为: dt dx dt 活性污泥微生物的净增殖速率(kgSS/d) 活性污泥微生物的合成速率 dt a——降解每 kg BOD5所产生的SS值,即产率系数(kgSS/ kgBOD3d) =bx一—活性污泥微生物自身氧化速率 d b——每kgSS每日自身氧化的kg数,即自身氧化系数(d-) x,—VSS(kg) 因此,活性污泥微生物增殖的基本方程式 t)--4边)- 积分后,得出活性污泥微生物在曝气池内每日得净增长量为 △x=aC bVX 式中:△x=每日污泥增长量(ISS),kg/d:=Qn·X Q—每日处理废水量(m3/d) S=S-S S1一—进水BOD5浓度( kg BOD5/m3或 mg BOD51) S。—出水BOD5浓度( kg BOD3/m3或 mgBOD5/1) a,b的经验值: (1)对于生活污水活与之性质相近的工业废水,a=0.5~065,b=005~0.1 (2)几种工业废水的a,b值
13 (4)推流式： 一段线段； 完全混合式： 一个点 5、有机物降解与微生物增殖： 活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果，所以，微生物的净增 殖速率为： g s dt e dx dt dx dt dx − = 式中： dt g dx ——活性污泥微生物的净增殖速率（ kgVSS / d ）； s dt u ds a dt dx = − ——活性污泥微生物的合成速率； a ——降解每 5 kgBOD 所产生的 VSS 值，即产率系数（ kgVSS kgBOD5 d ）； v e bx dt dx = ——活性污泥微生物自身氧化速率； b ——每 kgVSS 每日自身氧化的 kg 数，即自身氧化系数（ −1 d ）； xv ——VSS(kg) 。 因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: v g u bx dt ds a dt dx − = − 积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日得净增长量为: aQSr bVXv x = − 式中: x = 每日污泥增长量( VSS ), kg / d ； Qw Xr = ； Q ——每日处理废水量( m / d 3 )； Sr = Si − Se i S ——进水 BOD5 浓度( 3 5 kgBOD / m 或 mgBOD /l 5 )； e S ——出水 BOD5 浓度( 3 5 kgBOD / m 或 mgBOD /l 5 )。 ⚫ a,b 的经验值： (1) 对于生活污水活与之性质相近的工业废水， a = 0.5 ~ 0.65，b = 0.05 ~ 0.1； (2) 几种工业废水的 a,b 值:
废水 合成纤维废水 0.10 含酚废水 0.13 制浆与造纸废水 0.016 制药废水 酿造废水 亚硫酸浆粕废水 0.13 通过小试求得 将上式改写为 b VX 6、有机物降解与需氧 微生物的代谢需要氧:(1)需要将一部分有机物氧化分解 (2)也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化 Q·S,+b1·X 式中O2—曝气池混合液的需氧量,kgO2/d d——代谢每 kgBOD3所需的氧量,kgO2/ koBOL5·d b——每 kgvss每天进行自身氧化所需的氧量,kgO2/kgSS·d 上式可改写成 O. S b=al non tb ·X X BOD 40.= Oz=a+bv.x=a+b 其中:VX 单位重量污泥的需氧量,kgO/ kgvSS.d QS去除每 kgBOD的需氧量,kgO21 kgBOD2d a,b值的确定 (1)活性污泥法处理城市污水时的△O,和a',b值 运行方式 0.7~1.1 0.42 生物吸附法 0.7~1.1 传统曝气法 0.8-1.1 延时曝气法 14~18 0.188
14 废水 a b 合成纤维废水 0.38 0.10 含酚废水 0.55 0.13 制浆与造纸废水 0.76 0.016 制药废水 0.77 酿造废水 0.93 亚硫酸浆粕废水 0.55 0.13 ⚫ 通过小试求得： 将上式改写为: b VX QS a VX x v r v = − 6、有机物降解与需氧: 微生物的代谢需要氧：(1)需要将一部分有机物氧化分解； (2)也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。 需氧量: O a Q Sr b V Xv = ' + ' 2 式中 O2 ——曝气池混合液的需氧量， kgO2 / d ； a'——代谢每 5 kgBOD 所需的氧量， kgO2 / kgBOD5 d ； b'——每 kgVSS 每天进行自身氧化所需的氧量， kgO2 / kgVSS d 。 上式可改写成: ' ' ' ' 5 2 b a L b V X Q S a V X O srBOD v r v + = + = 或 5 ' ' ' ' 2 2 r srBOD v r L b a Q S V X a b Q S O O = + = + = 其中: VX v O2 ——单位重量污泥的需氧量， kgO2 / kgVSS d ； Q Sr O O = 2 2 ——去除每 5 kgBOD 的需氧量， kgO2 / kgBOD5 d 。 ⚫ a' ,b' 值的确定: (1) 活性污泥法处理城市污水时的 O2 和 a' ,b' 值: 运行方式 O2 a’ b’ 完全混合式 0.71.1 0.42 0.11 生物吸附法 0.71.1 传统曝气法 0.81.1 延时曝气法 1.41.8 0.53 0.188
(2)几种工业废水的a,b值 石油化工废水 0.75 0.142 含酚废水 制浆与造纸废水 .38 0.092 制药废水 0.35 0.354 酿造废水 0.93 漂染废水 0.5~0.6 炼油废水 0.55 亚硫酸浆粕废水 0.40 0.185 (3)试验法:将上述方程式改写成 srBoD+b L ·X 7、活性污泥净化反应过程 在活性污泥处理系统中,有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物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 BOD 吸附降解 曝气过程 性污泥得到了增长 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段:初期吸附:微生物代谢:活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩 初期吸附 在活性污泥系统内,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,因此在这很短的时间内,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BOD3值(或COD值大幅度下降。但这并不是真正的降解,随着时间的推移,混 合液的BODs值会回升(由于胞外水解酶将吸附的非溶解状态的有机物水解成为溶解性小分子后,部分有 机物又进入污水中使BOD值上升。此时,活性污泥微生物进入营养过剩的对数增殖期,能量水平很高,微 生物处于分散状态,污水中存活着大量的游离细菌,也进一步促使BOD值上升),再之后,BOD值才会 逐渐下降(活性污泥微生物进入减速增殖期和内源呼吸期,BOD值又行缓慢下降)。 活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关:1)废水的性质、特性:对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的 有机污染物的废水,具有较好的效果:2)活性污泥的状态:在吸附饱和后应给以充分的再生曝气,使其吸 附功能得到恢复和增强,一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。 2.2.1.4活性污泥系统的主要运行方式 迄今为止,在活性污泥法工程领域,应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种: (一)传统活性污泥法 1)主要优点:a处理效果好:BODs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。2)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
15 (2)几种工业废水的 a' ,b' 值: 废水 a’ b’ 石油化工废水 0.75 0.16 合成纤维废水 0.55 0.142 含酚废水 0.56 制浆与造纸废水 0.38 0.092 制药废水 0.35 0.354 酿造废水 0.93 漂染废水 0.50.6 0.065 炼油废水 0.55 0.12 亚硫酸浆粕废水 0.40 0.185 (3)试验法:将上述方程式改写成: ' ' 5 2 a L b V X O srBOD v = + 7、活性污泥净化反应过程: 在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物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。 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：初期吸附；微生物代谢；活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩 初期吸附: 在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(1030min)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，因此在这很短的时间内，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。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（由于胞外水解酶将吸附的非溶解状态的有机物水解成为溶解性小分子后，部分有 机物又进入污水中使 BOD 值上升。此时，活性污泥微生物进入营养过剩的对数增殖期，能量水平很高，微 生物处于分散状态，污水中存活着大量的游离细菌，也进一步促使 BOD 值上升 ），再之后，BOD5值才会 逐渐下降（活性污泥微生物进入减速增殖期和内源呼吸期，BOD 值又行缓慢下降）。 活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关:1）废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的 有机污染物的废水，具有较好的效果；2)活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸 附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。 2.2.1.4 活性污泥系统的主要运行方式 迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种： （一）传统活性污泥法： 1)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。2)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。 BOD 吸附 降解 曝气过程