第3篇生物处理理论与技术 13污水的生物处理—活性污泥法 一.教学内容及学时分配(4学时) 4.1活性污泥法的基本原理4.2性污泥法的净化机理、净化过程与影响因素 4.3活性污泥反应动力学 二。数学目的及要求： 掌握活性污泥法的基本流程和基本概念，活性污泥的组成、特征及评价指标，活性 污泥法的净化机理、净化过程与彭响因素，活性污泥法反应动力学原理及其应用 13.1活性污泥法的理论基础 13.1.1概念与工艺流程 ·活性污泥 活性污泥：以具有活性的微生物为主要构成的絮状悬浮物，易于沉淀分离，并使污 水得到澄清。 活性：有吸附、分解有机物的能力：此外，还具有凝集、沉降性能。 ·活性污泥法 是以活性污泥为主体的生物处理方法。 是利用人工培养和驯化的微生物群体去分解氧化污水中可生物降解的有机物，通过 生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从污水中分离出来，从而使污水得到 净化的方法。 1914年在英国曼彻期特建成试验厂以来，已有近百年历史。 ·活性污泥法工艺流程 空气 进水 Q,Xo,So 曝气池 Q沉淀0，Xe,Se-出水 X,Se 污泥回流 RQ,Xr,Se 余污泥
13.1.2活性污泥的特点与活性污泥微生物 (1)活性污泥的特点与组成 ①特点 外观呈黄褐色的絮绒颗粒状（称生物絮体）： 质轻，比重因含水率不同介于1.002~1.006之间： 含水率高，>99%： 比表面积大，每mL活性污泥表面积20~10m2,具有较强吸附性能： 粒径较小，粒径0.02-0.2mm之间 ②组成 含周率：<1% 有机：城市污水75一80%，微生物群体（主）、污水中有机颗粒 无机：城市污水15一25% M-M.+M.+M+Mn M—活性微生物群体： M。—微生物自身氧化残留物（衰老、死亡微生物残体）： M,一原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质（难降解有机物颗粒）： M 一原污水挟入的无机颗粒。 13.1.3活性污泥微生物及其在活性污泥反应中的作用 污水在活性污泥中净化过程食物链 细菌 原生动物 →后生动物 (含真菌) 净化第一承担者 净化第二承担者 分解者：分解有机物 第一次捕食者： 第二次捕食者： 摄食水中游离细菌 摄食水中原生动物 活性污泥微生物（原生动物）增长与递变的模式：图4-3 13.1.4活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长
A.微生物增殖 生物量 1对数 减速 内源呼吸 培养时间 图活性污泥增长曲线 微生物的生长规律一般可以微生物生长曲线来反映，这条曲线表示了微生物在不同 培养环境下的生长情况以及微生物的整个生长过程 一增殖曲线。 图4-4，活性污泥增长曲线以及其和有机污染物降解、氧利用速度的关系。 根据污泥增殖规律，分为四个阶段： ①适应期—一又称延迟期或调整期 。阶段特征：是微生物培养的最初阶段，是微生物细胞内各种酶系统对新培养基 环境的适应过程。 微生物量：初期，微生物不裂殖，数量不增加：后期，细胞开始分裂、微生物 开始增殖。 ·微生物特征：初期，微生物不裂殖，数量不增加，但在质的方面却开始出现变 化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境：后期，酶系统对新环境已基本适 应，微生物个体发育也达孙了一定的程度，细胞开始分裂、微生物开始增殖。 ·延续时间：这一时期延续时间的长短，主要取决于培养基（污水）的主成分和 微生物对它的适应性。 ②对数增殖期一一又称增殖旺盛期，等速增殖期 ·阶段特征：该期营养物质非常充分，不成为微生物增殖的控制因素。 ● 微生物量：微生物以最高速度摄取营养物质，也以最高速度增殖。在本期内 衰亡的微生物量相对来说是较少的，在实际中可不予考虑。 。微生物特征：微生物以最高速度摄取营养物质，也以最高速度增殖。微生物细 胞数按几何级数增加，微生物的增殖速度与时间呈直线关系，为一常数值，其 值即为直线的斜率。 3
③减速增殖期一一又称稳定期和平衡期 ·阶段特征：经对数增殖期，营养物质逐步成为微生物增殖的控制因索 ·微生物量：微生物增殖速度减慢，增殖速度几乎和细胞衰亡速度相等，微生物 活体数达到最高水平，但却也趋于稳定。在本期末端，由于增殖的微生物活体 数抓不上衰亡的数量时，增殖曲线开始出现下降趋势， ● 微生物特征：微生物细胞开始为本身积累贮行物质，如肝糖、脂肪粒、异染颗 粒等。 ·延续时间：减速增殖期的长短，取决于微生物种属和环境条件。 ④内源呼吸（代谢）期一又称衰亡期 ·阶段特征：培养液中营养物质继续下降，并达到近乎耗尽的程度。 微生物量：在此期，多数细菌进行自身代谢而逐步衰亡，只有少数微生物细胞 继续裂殖，活菌体数大为下降，增殖曲线呈显著下降趋势。 ·微生物特征：微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身体内储存的 物质或衰死菌体，进行内源代谢以营生理活动。在细菌形态方面，此时也多呈 退化状态，并往往产生芽孢。 应用：，F多寡，影响者微生物的生长繁殖： ∴·控制F供应，就控制微生物的生长繁殖及活动。 实际工程中：控制FM值，就可得到不同的微生物生长率，微生物活性，处理效果， 沉降性能等。 (4).絮凝体的形成 ①絮凝体：其骨干是千万个细菌组成的“菌胶团”团粒。 ②机制：微生物的能量水平： 微生物的代谢产物（如聚B-羟基丁酸等）。 13.1.5活性污泥净化反应过程 初期吸附去除 在反应初期以物理过程为主。 ·现象：污水与污泥5~10mi接触后，污水中有机物即被大量去除，nBop5=70% 左右（数量有限） ·对象：胶态、悬浮态有机物 ·原因：物理吸附与生物吸附交织在一起的吸附作用的结果： 自污泥具有巨大的比表面积2000~10000m2/m3混合液 包活性污泥表面上富集大量微生物：
·覆盖多糖类的粘质层，可吸附悬浮（胶体）有机物： ·絮体具有网状结构，具网捕作用。 旬这一过程的快慢由下述因素决定： ·微生物活性程度，决定吸附凝聚功能，这又取决于表面积和微生物所 处增殖期：如内源期微生物活性最强（饥饿） ·反应器内水力扩散程度，决定了接触程度。 ·注意：物理吸附只是将污水中颗粒转移到污泥中，不是真正意义上的去除，产 生的污泥活性差，不稳定，回流污泥需曝气再生，恢复活性。 吸附在活性污泥上的有机底物，包括小分子有机物，如葡萄糖、有机酸醇等， 和大分子有机物，如淀粉、蛋白质、纤维素、脂防等：大分子有机物在水解酶作用 下，经透腴通过细胞壁进入细胞内。 生化过程 包括三个过程：氧化分解代谢、合成代谢、内源呼吸代谢 ①氧化分解代谢：将一部分有机物转化为CO2+H,O-△H G0++w4-z2)0,照氢售xC0,+y21H,0-△HW信 氧化酶 ②合成代谢：另一部分有机物，形成新的细胞物质： nC0+mNH,+mx+-50，C,H,N0,+m-5C0,+号0-4H,0-4h ③内源呼吸：微生物对自身的细胞物质进行氧化分解，并提供能量，当有机底物 耗尽时，内源呼吸成为提供能量的主要方式。 (C,H,N0,n+5n0,)5nC0,+2nH,0+nNH,+4H 有机底物分解代谢与合成代谢及其产物模式图，图45。 13.1.6活性污泥净化反应影响因素 1.营养平衡 为了使活性污泥反应正常进行，就必使污水中微生物的基本元素C、N、P达到 定浓度值，并保持一定的平衡关系。微生物细胞的组成物：C、N、O、H、P约占90~ 97%,其余3~10%为无机元素，其P含量高达50% 平衡比例关系：BOD5:N:P=100:5:1 经物理处理