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活性污泥法的基本原理和工艺流程

一.活性污泥法的基本工艺流程

1、活性污泥法的基本组成

①曝气池：反应主体

②二沉池： 1)进行泥水分离，保证出水水质;2)保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。

③回流系统： 1)维持曝气池的污泥浓度;2)改变回流比，改变曝气池的运行工况。

④剩余污泥排放系统： 1)是去除**物的途径之一;2)维持系统的稳定运行。

⑤供氧系统： 提供足够的溶解氧

2、活性污泥系统有效运行的基本条件是：

①废水中含有足够的可容性易降解**物;

②混合液含有足够的溶解氧;

③活性污泥在池内呈悬浮状态;

④活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥;

⑤无有毒有害的物质流入。

二.活性污泥的性质与性能指标

1、活性污泥的基本性质

①物理性能：“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);

比重：略大于1，(1.002~1.006);

粒径：0.02~0.2 mm;

比表面积：20~100cm2/ml。

②生化性能：

1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%;

固体物质的组成：活细胞(Ma)、微生物内源代谢的残留物(Me)、吸附的原废水中难于生物降解的**物(Mi)、无机物质(Mii)。

2、活性污泥中的微生物：

①细菌：是活性污泥净化功能较活跃的成分，主要菌种有：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;

基本特征：

1) 绝大多数都是好氧或兼性化能异养型原核细菌;

2) 在好氧条件下，具有很强的分解**物的功能;

3) 具有较高的增殖速率，世代时间仅为20~30分钟;

4) 其中的动胶杆菌具有将大量细菌结合成为“菌胶团”的功能。

②其它微生物------原生动物、后生动物----在活性污泥中大约为103个/ml

3、活性污泥的性能指标：

①混合液悬浮固体浓度(MLSS)(Mixed Liquor Suspended Solids)：

MLSS = Ma + Me +Mi + Mii 单位： mg/l g/m3

②混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)(Mixed Volatile Liquor Suspended Solids)：

MLVSS = Ma + Me+ Mi;

在条件一定时，MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市污水，一般是0.75~0.85

③污泥沉降比(SV)(Sludge Volume)：

是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示;能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀;正常数值为20~30%。

④污泥体积指数(SVI)(Sludge Volume Index)：

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。

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50~150 ml/g;

三.活性污泥的增殖规律及其应用

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、**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。

1、活性污泥的增殖曲线

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**底物降解和氧的消耗曲线。

①适应期：

是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中**物污染物的种类等的一个短暂的适应过程;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。BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。

②对数增长期：

F/M值高所以**底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素;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较小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制;微生物以较高速率对**物进行摄取，也以较高速率增殖，而合成新细胞;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;活性污泥的代谢速率较高，需氧量大;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。

③减速增长期：

F/M值下降到一定水平后，**底物的浓度成为微生物增殖的控制因素;微生物的增殖速率与残存的**底物呈正比，为一级反应;**底物的降解速率也开始下降;微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的较后阶段下降为零，但微生物的量还在增长;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;由于残存的**物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定;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。

④内源呼吸期：

内源呼吸的速率在本期之初****过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，较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;污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差;**物基本消耗殆尽，处理水质良好;一般不用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。

2、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处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同;

③通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥;

④活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上所处位置也不同。

3、**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，

活性污泥微生物在曝气池内每日的净增长量为:

4、**物降解与需氧量：

活性污泥中的微生物在进行代谢活动时需要氧的供应，氧的主要作用有：①将一部分**物氧化分解;②对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。

因此，活性污泥法中的需氧量：

5、活性污泥净化废水的实际过程：

在活性污泥处理系统中，**污染物物从废水中被去除的实质就是**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：①初期吸附;②微生物代谢;③活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。

所谓“初期吸附”是指：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**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，再之后，BOD5值才会逐渐下降。

活性污泥吸附能力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**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。

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