废水好氧生物处理市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第第3 3章章 废水好氧生物处理废水好氧生物处理第1页绪：废水好氧生物处理原理绪：废水好氧生物处理原理 好氧好氧：是指这类生物必须在有分子态氧气是指这类生物必须在有分子态氧气（O O2 2）存在下，才能进行正常生）存在下，才能进行正常生理生化反应理生化反应.厌氧厌氧：是：是指指在无分子态氧存在条件下，在无分子态氧存在条件下，能进行正常生理生化反应生物，能进行正常生理生化反应生物，如厌氧细菌、酵母菌等如厌氧细菌、酵母菌等.1.1.好氧生物处理基本生物过程好氧生物处理基本生物过程第2页A A、好氧生物处理过程生化反应方程式、好氧生物处理过程生化反应方程式其它各类微生物细胞物质其它各类微生物细胞物质试验分子式试验分子式分别是：分别是：细菌细菌：C C5 5H H7 7NONO2 2；真菌真菌：C C1616H H1717NONO6 6；藻类藻类：C C5 5H H8 8NONO2 2；原生动物原生动物：C C7 7H H1414NONO3 3 内源呼吸内源呼吸（也称细胞物质（也称细胞物质本身氧化本身氧化）C5H7NO2+O2 CO2+H2O+NH3+SO42-+能量 合成反应合成反应（也称（也称合成代谢合成代谢、同化作用）、同化作用）分解反应分解反应（又称氧化反应、异化代谢、（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢分解代谢）C C、H H、O O、N N、S S+O O2 2 CO CO2 2+H H2 2O O+NH NH3 3+SOSO4 42-2-+能量能量C、H、O、N+能量能量 C5H7NO2第3页废水好氧生物处理中异养微生物代谢路径废水好氧生物处理中异养微生物代谢路径内源呼吸产物内源呼吸产物+能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中可污水中可降解有机物降解有机物新细胞物质新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物(CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代谢分解代谢(2/3)合成代谢合成代谢+异养微生物异养微生物O2能量能量净增细胞物质净增细胞物质内源呼吸内源呼吸80%20%内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2无机代谢产物无机代谢产物少许能量少许能量剩下污泥剩下污泥第4页废水好氧生物处理中自养微生物代谢路径废水好氧生物处理中自养微生物代谢路径新细胞物质新细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物+（N02、NO3、SO42、Fe3+）氧化氧化合成合成污水中无机污染物污水中无机污染物(NH3、NO2、H2S、Fe2+)+自养菌自养菌O2能量能量内源呼吸内源呼吸内源呼吸产物内源呼吸产物+能量能量（CO2、H2O、NH3、SO42）内源呼吸残留物内源呼吸残留物O2CO2净增细胞物质净增细胞物质无机代谢产物无机代谢产物少许能量少许能量剩下污泥剩下污泥第5页 1 1）二者不可分，而是相互依赖；）二者不可分，而是相互依赖；a、分解过程为合成提供能量和前物，而合成则分解过程为合成提供能量和前物，而合成则 给分解提供物质基础；给分解提供物质基础；b b、分解过程是一个产能过程，合成过程则是、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一一 个耗能过程。个耗能过程。2)2)对有机物去除，二者都有主要贡献；对有机物去除，二者都有主要贡献；3 3）合成量大小，对于后续污泥处理有直接影）合成量大小，对于后续污泥处理有直接影 响；响；B B、分解与合成相互关系：、分解与合成相互关系：第6页 结构简单、小分子、可溶性物质，结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状物质，结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状物质，则首先被微生物吸附，随即在细胞外酶作则首先被微生物吸附，随即在细胞外酶作 用下被水解液化成小分子有机物，再进入细用下被水解液化成小分子有机物，再进入细 胞内。胞内。C C、有机物被生物降解历程、有机物被生物降解历程第7页2.2.影响好氧生物处理主要原因影响好氧生物处理主要原因1 1）溶解氧：）溶解氧：约约1 1 2 2mg/lmg/l；2 2）水温：）水温：15 15 3030 C C；3 3）营养物质：）营养物质：BODBOD5 5 N N P P=100 =100 5 5 1 1（好氧工艺）；（好氧工艺）；其它无机营养元素：其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；等；微量元素：微量元素：Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；硼等；4 4）pHpH值：值：普通好氧微生物最适宜普通好氧微生物最适宜pH在在6.5 8.5之间；之间；pH 4.5时，真菌将占优势，引发污泥膨胀；时，真菌将占优势，引发污泥膨胀；第8页2.2.影响好氧生物处理主要原因影响好氧生物处理主要原因 5 5）有毒物质（抑制物质）有毒物质（抑制物质）重金属重金属、氰化物、氰化物、H2S、卤族元素及其化合物；卤族元素及其化合物；酚、醇、醛等酚、醇、醛等6 6）有机负荷率）有机负荷率：污水中有机物原来是微生物食物，但太多时，污水中有机物原来是微生物食物，但太多时，也会不利于微生物。也会不利于微生物。7 7）氧化还原电位：）氧化还原电位：好氧细菌：好氧细菌：+300 [phone] mVmV，最少要求大于最少要求大于+100+100 mVmV。厌氧细菌：厌氧细菌：要求小于要求小于+100+100 mVmV，对于严格厌氧细菌，对于严格厌氧细菌，则则 -100-100 mVmV，甚至，甚至 -300-300 mVmV。第9页 A A、生物降解性：是指在微生物作用下，使某一物、生物降解性：是指在微生物作用下，使某一物 质改变原来化学和物理性质，在质改变原来化学和物理性质，在 结构上引发改变程度。结构上引发改变程度。可分为三类：可分为三类：1)1)初级生物降解初级生物降解 2)2)环境可接收生物降解环境可接收生物降解 3)3)完全降解完全降解3.废水可生化性原理及其判别废水可生化性原理及其判别第10页3.废水可生化性原理及其判别废水可生化性原理及其判别B B、有机物生物有机物生物降解性能降解性能分分类类：易生物降解：易于被微生物作为碳源和易生物降解：易于被微生物作为碳源和 能源物质而被利用；能源物质而被利用；可生物降解：能够逐步被微生物所利用；可生物降解：能够逐步被微生物所利用；难生物降解：降解速率很慢或根本不降解；难生物降解：降解速率很慢或根本不降解；l注意：注意：1）“难、易难、易”是相正确；是相正确；l2）同一个化合物在不一样种属微生）同一个化合物在不一样种属微生物作用下，其降解情况也会物作用下，其降解情况也会有不一样。有不一样。第11页 判定和评价废水中有机污染物好氧生物降解性方法判定和评价废水中有机污染物好氧生物降解性方法判定和评价废水中有机污染物好氧生物降解性方法判定和评价废水中有机污染物好氧生物降解性方法：l依据氧化所耗氧量依据氧化所耗氧量:水质指标法水质指标法 瓦呼仪法瓦呼仪法l依据有机物去除效果依据有机物去除效果:静置烧瓶筛选试验静置烧瓶筛选试验振荡培养试验法振荡培养试验法半连续活性污泥法半连续活性污泥法 活性污泥模型试验活性污泥模型试验l依据依据CO2量量:斯特姆测试法斯特姆测试法l依据微生物生理生化指标依据微生物生理生化指标主主要要有有：ATP测测试试法法、脱脱氢氢酶酶测测试试法法、细细菌菌标标准准平平板计数测试法等板计数测试法等第12页（1 1）BODBOD5 5/COD/COD比值法比值法 BOD BOD5 5/COD0.58/COD0.58 为完全可生物降解为完全可生物降解 BOD BOD5 5/COD=0.45-0.58/COD=0.45-0.58 生物降解性能良好生物降解性能良好 BOD BOD5 5/COD=0.30-0.45/COD=0.30-0.45 可生物降解可生物降解 BOD BOD5 5/COD0.30/COD0.30 难生物降解难生物降解 该法比较简单，但精度不高，可粗略反应有机物该法比较简单，但精度不高，可粗略反应有机物 降解性能。降解性能。C C、废水可生化性评价方法：、废水可生化性评价方法：第13页C C、废水可生化性评价方法：、废水可生化性评价方法：（2 2）瓦呼仪法）瓦呼仪法 依据有机物生化呼吸线与内源呼吸线比较来判断有依据有机物生化呼吸线与内源呼吸线比较来判断有机物生物降解性能。机物生物降解性能。耗氧量（mg/L）时间(d)b 基质耗氧曲线（有机物可降解）a 内源呼吸曲线c 基质耗氧曲线（对微生物有抑制作用）微生物呼吸耗氧曲线微生物呼吸耗氧曲线第14页C C、废水可生化性评价方法：、废水可生化性评价方法：（3 3）振荡培养试验法）振荡培养试验法 在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等，在一定在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等，在一定温度下振荡培养，在不一样反应时间内测定反应液中温度下振荡培养，在不一样反应时间内测定反应液中受试物含量，以评价受试物生物降解性；受试物含量，以评价受试物生物降解性；（4 4）其它）其它：斯特姆测试法：斯特姆测试法、ATP ATP测试法、脱氢酶测试测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板法、细菌标准平板计数测试法等计数测试法等 第15页废水好氧生物处理工艺（废水好氧生物处理工艺（1 1）活性污泥法活性污泥法ActivatedSludgeProcessesSuspendedGrowthBiologicalTreamentProcess第16页第一节第一节 活性污泥法基本原理活性污泥法基本原理2.1.1 活性污泥法基本概念与流程活性污泥法基本概念与流程向生活污水注入空气进行曝气，并连续向生活污水注入空气进行曝气，并连续一段时间以后，污水中即生成一个絮凝一段时间以后，污水中即生成一个絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖微生体。这种絮凝体主要是由大量繁殖微生物群体所组成，它有巨大表面积和很强物群体所组成，它有巨大表面积和很强吸附性能，称为吸附性能，称为活性污泥活性污泥(activated(activated sludge)sludge)。活性污泥活性污泥第17页一组活性污泥图片一组活性污泥图片第18页曝气池中活性污泥曝气池中活性污泥第19页曝气池中活性污泥曝气池中活性污泥第20页活性污泥法基本流程活性污泥法基本流程第21页 供氧系统供氧系统供氧系统供氧系统：提供足够溶解氧提供足够溶解氧提供足够溶解氧提供足够溶解氧活性污泥法基本组成活性污泥法基本组成 曝气池曝气池曝气池曝气池：反应主体：反应主体：反应主体：反应主体 二沉池二沉池二沉池二沉池：11）进行泥水分离，确保出水水质；）进行泥水分离，确保出水水质；）进行泥水分离，确保出水水质；）进行泥水分离，确保出水水质；22）确保回流污泥，维持曝气池内污泥浓度。）确保回流污泥，维持曝气池内污泥浓度。）确保回流污泥，维持曝气池内污泥浓度。）确保回流污泥，维持曝气池内污泥浓度。回流系统回流系统回流系统回流系统：11）维持曝气池污泥浓度；）维持曝气池污泥浓度；）维持曝气池污泥浓度；）维持曝气池污泥浓度；22）改变回流比，改变曝气池运行工况。）改变回流比，改变曝气池运行工况。）改变回流比，改变曝气池运行工况。）改变回流比，改变曝气池运行工况。剩下污泥排放系统剩下污泥排放系统剩下污泥排放系统剩下污泥排放系统：11）是去除有机物路径之一；）是去除有机物路径之一；）是去除有机物路径之一；）是去除有机物路径之一；22）维持系统稳定运行。）维持系统稳定运行。）维持系统稳定运行。）维持系统稳定运行。第22页 废水中含有足够可溶性易降解有机物；废水中含有足够可溶性易降解有机物；混合液含有足够溶解氧；混合液含有足够溶解氧；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥在池内呈悬浮状态；活性污泥连续回流、及时排除剩下污泥，活性污泥连续回流、及时排除剩下污泥，使混合液保持一定浓度活性污泥；使混合液保持一定浓度活性污泥；无有毒有害物质流入。无有毒有害物质流入。活性污泥系统有效运行基本条件活性污泥系统有效运行基本条件第23页2.1.2 活性污泥形态与活性污泥微生物活性污泥形态与活性污泥微生物1.1.活性污泥基本性质活性污泥基本性质 物理性能物理性能物理性能物理性能：“菌胶团菌胶团菌胶团菌胶团”、“生物絮凝体生物絮凝体生物絮凝体生物絮凝体”：颜色：黄褐色颜色：黄褐色状态：似矾花絮绒颗粒状态：似矾花絮绒颗粒味道：土腥味味道：土腥味比重：曝气池混合液：比重：曝气池混合液：1.002-1.0031.002-1.003；g/cm3g/cm3 回流污泥：回流污泥：1.004-1.0061.004-1.006；g/cm3g/cm3粒经：粒经：0.02-0.2 mm 0.02-0.2 mm比表面积：比表面积：20-100 cm2/mL 20-100 cm2/mL第24页2.1.2 活性污泥形态与活性污泥微生物活性污泥形态与活性污泥微生物1.1.活性污泥基本性质活性污泥基本性质 生化性能生化性能生化性能生化性能：11）活性污泥含水率：）活性污泥含水率：）活性污泥含水率：）活性污泥含水率：99.299.2 99.8%99.8%；22）固体物质组成：）固体物质组成：）固体物质组成：）固体物质组成：活细胞（活细胞（活细胞（活细胞（MaMa）;微生物内源代谢残留物（微生物内源代谢残留物（微生物内源代谢残留物（微生物内源代谢残留物（MeMe）;吸附原废水中难于生物降解有机物（吸附原废水中难于生物降解有机物（吸附原废水中难于生物降解有机物（吸附原废水中难于生物降解有机物（MiMi）;无机物质（无机物质（无机物质（无机物质（MiiMii）.第25页2 2、活性污泥中微生物、活性污泥中微生物细菌细菌:是活性污泥净化功效最活跃成份；是活性污泥净化功效最活跃成份；真菌真菌:含有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质功效；含有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质功效；但大量异常增殖会引发污泥膨胀现象。但大量异常增殖会引发污泥膨胀现象。其它微生物：其它微生物：原生动物、后生动物（原生动物、后生动物（P98P98）；在净化污水系统中：细菌是第一负担者，在净化污水系统中：细菌是第一负担者，原生动物是第二负担者。原生动物是第二负担者。第26页活性污泥中微生物食物链活性污泥中微生物食物链第27页活性污泥中原生动物及指示作用活性污泥中原生动物及指示作用第28页3.3.活性污泥微生物增殖与活性污泥增加活性污泥微生物增殖与活性污泥增加活性污泥中微生物增殖活性污泥中微生物增殖是活性污泥在是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解必曝气池内发生反应、有机物被降解必定结果定结果;活性污泥增加活性污泥增加则是微生物增殖结果。则是微生物增殖结果。污泥增加普通过程：污泥增加普通过程：第29页微生物量微生物量时间时间微生物增殖曲线微生物增殖曲线注意：注意：1）间歇静态培养；）间歇静态培养；2）底物是一次投加）底物是一次投加对数增殖对数增殖减速增殖减速增殖内源呼吸内源呼吸氧利用速率曲线氧利用速率曲线微生物增殖曲线（微生物增殖曲线（M）BOD改变曲线（改变曲线（F）适应期适应期第30页增加曲线四个阶段增加曲线四个阶段适应期:（延迟期或调整期）：微生物细胞内 各种酶系统对环境适应过程.对数增长久:活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态.减数增长久:营养物不过剩，它已成为微生物生长限制因素 活性污泥水平能量低下，污泥絮凝。内源呼吸期 能量水平极低，微生物活动能力非常低，絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。第31页活性污泥增殖规律应用活性污泥增殖规律应用活性污泥增殖情况，主要是由活性污泥增殖情况，主要是由F/M值所控制；值所控制；处于不一样增值期活性污泥，其性能不一样，处于不一样增值期活性污泥，其性能不一样，出水水质也不一样；出水水质也不一样；经过调整经过调整F/M值，能够调控曝气池运行工况，值，能够调控曝气池运行工况，到达不一样出水水质和不一样性质活性污泥；到达不一样出水水质和不一样性质活性污泥；活性污泥法运行方式不一样，其在增值曲线上活性污泥法运行方式不一样，其在增值曲线上所处位置也不一样。所处位置也不一样。第32页2.1.3 2.1.3 活性污泥净化废水实际过程活性污泥净化废水实际过程普通将这整个净化反应过程分为三个阶段：普通将这整个净化反应过程分为三个阶段：早期吸附；早期吸附；微生物代谢；微生物代谢；活性污泥凝聚、沉淀与浓缩。活性污泥凝聚、沉淀与浓缩。第33页BOD吸附吸附降解降解曝气过程曝气过程早期较短时间早期较短时间(10 30min)内，因为活性污泥含有很大表面积因内，因为活性污泥含有很大表面积因而含有很强吸附能力，所以能够去除废水中大量呈悬浮和胶体而含有很强吸附能力，所以能够去除废水中大量呈悬浮和胶体状态有机污染物，使废水状态有机污染物，使废水BOD5值值(或或COD值值)大幅度下降。但大幅度下降。但这并不是真正降解，伴随时间推移，混合液这并不是真正降解，伴随时间推移，混合液BOD5值会回升，值会回升，再之后，再之后，BOD5值才会逐步下降。值才会逐步下降。第34页第二节第二节 活性污泥净化反应影响因活性污泥净化反应影响因 素与主要设计运行参数素与主要设计运行参数2.2.1 2.2.1 活性污泥净化反应影响原因活性污泥净化反应影响原因1 1）营养物质）营养物质(nutrients)：BODBOD5 5 N N P P=100 =100 5 5 1 1；2 2）溶解氧）溶解氧(dissolvedoxygen,DO)：约：约1 1 2 2mg/lmg/l；3 3）pHpH值：值：6.5 6.5 8.5 8.5；4 4）水温）水温(temperature)：15 15 3030 C C；5 5）有毒物质）有毒物质(toxicmaterials)：重金属离子等；：重金属离子等；第35页2.2.2 2.2.2 活性污泥处理系统控制指标活性污泥处理系统控制指标 与设计、运行操作参数与设计、运行操作参数1.1.表示及控制混合液中微生物量指标表示及控制混合液中微生物量指标混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）：）：曝气池单位容积混合液内所含有污泥固曝气池单位容积混合液内所含有污泥固体物总重量。体物总重量。单位：单位：mg/l；g/m3 MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 计量曝气池中活性污泥数量多少指标。普通计量曝气池中活性污泥数量多少指标。普通活性污泥法中，活性污泥法中，MLSSMLSS浓度普通为浓度普通为2 24g/L4g/L。第36页混合液挥发性悬浮固体浓度（混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids）：）：指混合液悬浮固体中指混合液悬浮固体中有机物重量有机物重量，单位：单位：mg/Lmg/L、g/Lg/L或或kg/mkg/m3 3。MLVSS=Ma+Me+Mi；普通在活性污泥法中用普通在活性污泥法中用MLVSSMLVSS表示活性污泥中生物表示活性污泥中生物含量（相对）。在条件一定时，含量（相对）。在条件一定时，MLVSS/MLSSMLVSS/MLSS是较是较稳定，对城市污水，普通是稳定，对城市污水，普通是0.750.850.750.85第37页 污泥沉降比（污泥沉降比（SVSV）（Sludge VolumeSludge Volume）是指将曝气池中混合液在量筒中静置是指将曝气池中混合液在量筒中静置3030分分钟，其沉淀污泥与原混合液体积比，普通以钟，其沉淀污泥与原混合液体积比，普通以%表示；正常数值为表示；正常数值为2020 30%30%。污泥沉降比能够反应曝气池正常运行时污泥量。可污泥沉降比能够反应曝气池正常运行时污泥量。可用于控制剩下污泥排放。还能及时反应出污泥膨胀用于控制剩下污泥排放。还能及时反应出污泥膨胀等异常情况。等异常情况。2.2.活性污泥沉降性能及其评定指标活性污泥沉降性能及其评定指标第38页污泥沉降比（污泥沉降比（SVSV）测定）测定第39页 污泥体积指数（污泥体积指数（SVISVI）（Sludge Volume Index）曝气池出口处混合液经曝气池出口处混合液经3030分钟静沉后，分钟静沉后，1g1g干污泥所形成污泥体积干污泥所形成污泥体积，单位，单位:ml/gml/g。第40页SVISVI值能很好地反应出活性污泥涣散程度值能很好地反应出活性污泥涣散程度(活活性性)和凝聚、沉降性能。和凝聚、沉降性能。其值过低，说明泥粒小，密实，无机成份多；其值过低，说明泥粒小，密实，无机成份多；其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已其值过高，说明其沉降性能不好，将要或已经发生经发生膨胀现象膨胀现象(sludge bulking)(sludge bulking)；普通认为，处理生活污水时普通认为，处理生活污水时SVI100SVI200SVI200时，时，沉降性能不好。沉降性能不好。城市污水城市污水SVISVI普通为普通为5050 150 150 ml/gml/g.第41页3.3.污泥龄污泥龄(t(ts s或或 c c)和水力停留时间（和水力停留时间（t t）l污污泥泥龄龄（sludge sludge age)age)是曝气池中活活性性污污泥泥总总量量与与每日排放污泥量之比每日排放污泥量之比，单位是d。正常情况下Xe很小，可忽略，所以：Xr（max）=106/SVI第42页Q,S0,X0进水进水曝气池曝气池V,Se,X二次沉二次沉淀池淀池回流污泥回流污泥RQ,S Se e,XrQ+RQS Se e,XQ-QwSe,Xe排放污泥排放污泥I IQ Qw w,X,S,X,Se e排放污泥排放污泥IIQw,Xr,Se出出水水活性污泥法各符号意义活性污泥法各符号意义第43页3.3.污泥龄污泥龄(t(ts s或或 c c)和水力停留时间（和水力停留时间（t t）l水力停留时间水力停留时间(HRT)(HRT)l(hydraulic retention time,HRT)(hydraulic retention time,HRT)l是指水在处理系统中停留时间，单位也是是指水在处理系统中停留时间，单位也是d。lHRTV/QlV是曝气池体积；是曝气池体积；lQ是废水流量。是废水流量。第44页4.BOD-4.BOD-污泥负荷与污泥负荷与BOD-BOD-容积负荷容积负荷l在活性污泥法中，普通将有机物（在活性污泥法中，普通将有机物（BODBOD5 5）与活性污泥与活性污泥(MLSS)(MLSS)重量比值重量比值(food to(food to biomass,F/M)biomass,F/M)，称为，称为有机负荷有机负荷，普通用，普通用N N表示。表示。l有机负荷又分为有机负荷又分为污泥负荷和容积负荷污泥负荷和容积负荷。第45页4.BOD-4.BOD-污泥负荷与污泥负荷与BOD-BOD-容积负荷容积负荷l污泥负荷污泥负荷(sludge loading rate,N(sludge loading rate,NS S）即单位重量活性污泥在单位时间内所承受即单位重量活性污泥在单位时间内所承受BODBOD5 5量，单位为量，单位为kgBODkgBOD5 5/(kgMLSS/(kgMLSS d)d)。l容积负荷（容积负荷（volumetric loading rate,Nvolumetric loading rate,NV V）是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受是曝气池单位有效容积在单位时间内所承受BODBOD5 5量，单位为量，单位为kgBODkgBOD5 5/(m/(m3 3 d)d)。第46页有机负荷计算公式有机负荷计算公式：l式中：式中：lQQ废水处理量，废水处理量，mm3 3/d/d；lV V曝气池有效容积，曝气池有效容积，mm3 3；lS S0 0进水进水BODBOD5 5浓度，浓度，kg/mkg/m3 3；lX X活性污泥浓度，活性污泥浓度，kgMLSS/mkgMLSS/m3 3 。第47页为了表示有机物去除情况，也采取为了表示有机物去除情况，也采取去除负去除负荷荷N Nr r，即，即单位重量活性污泥在单位时间所单位重量活性污泥在单位时间所去除有机物重量。去除有机物重量。N Nr r去除负荷；去除负荷；S Se e出水出水BODBOD浓度。浓度。第48页污泥负荷对处理效果影响：污泥负荷对处理效果影响：l污泥负荷是影响污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增有机污染物降解、活性污泥增加加主要原因。主要原因。l是活性污泥处理系统设计运行最基本参数之一。是活性污泥处理系统设计运行最基本参数之一。l污泥负荷较高污泥负荷较高，将加紧有机污染物降解速度与，将加紧有机污染物降解速度与活性污泥增加速度，降低曝气池容积，经济上活性污泥增加速度，降低曝气池容积，经济上比较适宜，但处理水质未必能到达预定要求。比较适宜，但处理水质未必能到达预定要求。l实践表明，在一定活性污泥法系统中，污泥实践表明，在一定活性污泥法系统中，污泥SVISVI值与污泥负荷之间有复杂改变关系。值与污泥负荷之间有复杂改变关系。第49页BODBOD负荷及水温对污泥负荷及水温对污泥SVISVI影响（影响（P108P108）0 01001002002003003004004005005000 00.50.51.01.01.51.52.02.02.52.5BODBOD负荷负荷(kgBOD/kgMLSS d)(kgBOD/kgMLSS d)SVI(mL/g)SVI(mL/g)低低SVI负荷区负荷区2高高SVI负荷区负荷区2高高SVI负荷区负荷区1低低SVI负荷区负荷区1低低SVI负荷区负荷区3第50页lSVISVI与污泥负荷曲线是含有多峰波形曲线，有与污泥负荷曲线是含有多峰波形曲线，有三三个低个低SVISVI负荷区和两个高负荷区和两个高SVISVI负荷区。负荷区。l假如在运行时负荷波动进入假如在运行时负荷波动进入高高SVISVI负荷区（负荷区（0.5-0.5-1.5 0kgBOD/kgMLSSd 1.5 0kgBOD/kgMLSSd），污泥沉降性差，污泥沉降性差，将会出现污泥膨胀。将会出现污泥膨胀。l高负荷高负荷：1.5-2.0kgBOD/kgMLSSd1.5-2.0kgBOD/kgMLSSd，l中负荷中负荷：0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd，l低负荷低负荷：0.030.030.05kgBOD/kgMLSSd0.05kgBOD/kgMLSSd思索题 能否经过增加污泥浓度，降低构筑物体积，节约投资？第51页 活性污泥微生物增殖是活性污泥微生物增殖是微生物增殖微生物增殖和和本身氧化本身氧化(内源内源呼吸呼吸)两项作用综合结果，所以，微生物两项作用综合结果，所以，微生物净增殖速率净增殖速率为：为：5.5.有机物降解与微生物增殖：有机物降解与微生物增殖：式中式中:X=:X=每日污泥增加量每日污泥增加量(VSS),kg/d(VSS),kg/d；Q Q每日处理废水量每日处理废水量(m(m3 3/d)/d)；S Sr r=S=Si i-S-Se e S Si i 进水进水BODBOD5 5浓度（浓度（kgBODkgBOD5 5/m/m3 3）;S Se e 出水出水BODBOD5 5浓度（浓度（kgBODkgBOD5 5/m/m3 3）;a a降解每降解每kgBODkgBOD5 5所产生值，即产率系数（所产生值，即产率系数（kgVSS/kgBODkgVSS/kgBOD5 5.d.d）；）；b b每每KgVSSKgVSS每日本身氧化数，即本身氧化系数（每日本身氧化数，即本身氧化系数（d d-1-1）；）；第52页式中：式中：活性污泥微生物净增殖速（活性污泥微生物净增殖速（kgVSS/dkgVSS/d）活性污泥微生物合成速率；活性污泥微生物合成速率；活性污泥微生物本身氧化速率；活性污泥微生物本身氧化速率；第53页 所以，活性污泥微生物增殖基本方程式所以，活性污泥微生物增殖基本方程式:积分后，得出积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日得活性污泥微生物在曝气池内每日得净增加量为净增加量为:式中式中:X=:X=每日增加（排放）挥发性污泥量每日增加（排放）挥发性污泥量 (VSS),kg/d (VSS),kg/d；QSr QSr 每日有机污染物降解量每日有机污染物降解量(Kg/d)(Kg/d)；VX VXV V 混合液中挥发性悬浮固体总量混合液中挥发性悬浮固体总量KgKg 第54页 Y Y、KdKd经验值：经验值：（1 1）对于生活污水活与之性质相近工业废水；）对于生活污水活与之性质相近工业废水；Y=0.5-0.65 Y=0.5-0.65 Kd=0.05-0.1 Kd=0.05-0.1（2 2）城市污水：）城市污水：Y=0.4-0.5 Y=0.4-0.5 Kd=0.07 Kd=0.07左右左右（3 3）几个工业废水值几个工业废水值:经过实际测定确定。经过实际测定确定。Y Y、KdKd值应依据试验或运行所取得数据按下式值应依据试验或运行所取得数据按下式 以以图解法（图解法（P P112112）确定：确定：第55页 c=VX/X Nrs=Q(S0Se)/VX 污泥龄与污泥去除负荷成反比关系污泥龄与污泥去除负荷成反比关系第56页 6.6.有机物降解与需氧：有机物降解与需氧：微生物代谢需要氧：微生物代谢需要氧：(1)(1)需要将一部分有机物氧化分解；需要将一部分有机物氧化分解；(2)(2)也需要对本身细胞一部分物质进行本身氧化。也需要对本身细胞一部分物质进行本身氧化。需氧量计算需氧量计算:式中式中 ：O O2 2曝气池混合液需氧量，曝气池混合液需氧量，kgOkgO2 2/d/d；a a代谢每代谢每kgBODkgBOD5 5所需氧量，所需氧量，kgOkgO2 2/kgBOD/kgBOD5 5d d；b b每每kgVSSkgVSS天天进行本身氧化所需氧量，天天进行本身氧化所需氧量，kgO kgO2 2/kgVSS d/kgVSS d；第57页或或 上式可改写成：上式可改写成：其中：其中：单位重量污泥需氧量，单位重量污泥需氧量，kgOkgO2 2/kgVSSd/kgVSSd；每降解每降解1kgBOD51kgBOD5需氧量，需氧量，kgO kgO2 2/kgBOD5d/kgBOD5d。第58页a、b 值确定:a、b能够经过一组试验结果作图求得能够经过一组试验结果作图求得(P113图图410)。a值：对生活污水为值：对生活污水为0.40.53。b值：介于值：介于0.110.188之间。之间。试验法试验法:第59页例例 3.1 3.1 某污水处理厂，设计流量某污水处理厂，设计流量Q=500000mQ=500000m3 3，原废，原废 水水BODBOD5 5浓度浓度为为240mg/l240mg/l，初沉池对，初沉池对BODBOD5 5去除率为去除率为25%25%，处理工艺为活性污泥法，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水要求处理出水BODBOD5 5为为15mg/l15mg/l，曝气池容积，曝气池容积V=150000mV=150000m3 3，曝气池中，曝气池中MLSSMLSS浓度为浓度为3000mg/l3000mg/l，VSS/SS=0.75VSS/SS=0.75，回流污泥中，回流污泥中MLSSMLSS浓度为浓度为10000mg/l10000mg/l。相关参数：。相关参数：a=0.5KgO a=0.5KgO2 2/KgBOD/KgBOD5 5,b=0.1KgO,b=0.1KgO2 2/KgVss.d;/KgVss.d;a=0.6KgVss/KgBOD a=0.6KgVss/KgBOD5 5,b=0.08d,b=0.08d-1-1;试求：试求：（1 1）曝气池水力停留时间；）曝气池水力停留时间；（2 2）曝气池）曝气池F/MF/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；值、容积去除负荷及污泥去除负荷；（3 3）剩下污泥产量及体积；）剩下污泥产量及体积；（4 4）污泥龄；）污泥龄；（5 5）所需要氧量；）所需要氧量；第60页解：解：（1 1）曝气池水力停留时间）曝气池水力停留时间第61页（2 2）曝气池）曝气池F/MF/M值、容积去除负荷及污泥去除负荷；值、容积去除负荷及污泥去除负荷；第62页（3 3）剩下污泥产量及体积；）剩下污泥产量及体积；第63页（4 4）污泥龄；）污泥龄；第64页（5 5）所需要氧量；）所需要氧量；第65页 基本概念基本概念 1.1.动力学动力学:研究反应速度和各种关系学说研究反应速度和各种关系学说.2.2.生化反应动力学生化反应动力学:研究污水生物处理中有机物降解研究污水生物处理中有机物降解 速度和微生物增加速率动力学模式速度和微生物增加速率动力学模式.3.3.反应速度反应速度:单位时间里底物降低许单位时间里底物降低许,最终产物增加量最终产物增加量.4.4.生化反应速度生化反应速度:底物底物(S)-(S)-细胞（细胞（X X）+残留物残留物(P).(P).以底物浓度降低率或细胞增加率表示反应速度。以底物浓度降低率或细胞增加率表示反应速度。5.5.反应级数反应级数:第三节第三节 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础第66页第三节第三节 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础 活性污泥法反应动力学活性污泥法反应动力学:A A、作用：、作用：可定量或半定量地揭示系统内有机物降解可定量或半定量地揭示系统内有机物降解 污泥增加、耗氧等作用与各项设计、运行污泥增加、耗氧等作用与各项设计、运行 参数以及环境原因之间关系；参数以及环境原因之间关系；B B、研究内容：、研究内容：（1 1）基质降解动力学；）基质降解动力学；（2 2）微生物增加动力学；）微生物增加动力学；（3 3）还研究底物降解与生物量增加、底物降解与需）还研究底物降解与生物量增加、底物降解与需 氧、营养要求等关系。氧、营养要求等关系。第67页第三节第三节 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础 C C、基本假设、基本假设 (1)(1)反应器内物料是完全混合；反应器内物料是完全混合；（2)2)活性污泥系统运行条件绝对稳定；活性污泥系统运行条件绝对稳定；（3 3）二次沉淀池内无微生物活动；）二次沉淀池内无微生物活动；（4 4）进水基质均为溶解性，而且浓度不变，也不含）进水基质均为溶解性，而且浓度不变，也不含 微生物；微生物；（5 5）系统中不含有毒物质和抑制物质。）系统中不含有毒物质和抑制物质。第68页主要介绍主要介绍酶促反应动力学公式（米门公式）（MichaelisMenton）莫诺德（Monod）模式劳伦斯麦卡蒂（LawrenceMcCarty）模式第69页2.3.2 2.3.2 活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础 MichaelisMentonMichaelisMenton提出酶提出酶“中间产物中间产物”学说，学说，经过理论推导和试验验证，提出了经过理论推导和试验验证，提出了含单一基质单含单一基质单一反应酶促反应动力学公式一反应酶促反应动力学公式，即米，即米门公式：门公式：(米米门公式与莫诺德模式门公式与莫诺德模式)A A、米、米门公式（酶促反应动力学公式）门公式（酶促反应动力学公式）.第70页(推导推导)式中：式中：:产物生成反应速率；产物生成反应速率；:产物生成最高速率；产物生成最高速率；:米氏常数（又称饱和常数，半速常数）；米氏常数（又称饱和常数，半速常数）；:基质浓度；基质浓度；第71页第72页2.3.12.3.1活性污泥反应动力学基础活性污泥反应动力学基础(米米门公式与莫诺德模式门公式与莫诺德模式)B B、莫诺德模式：、莫诺德模式：MonodMonod经过大量试验研究，提出类似经过大量试验研究，提出类似 表示微生物表示微生物比增值速率与基质浓度比增值速率与基质浓度之间之间 动力学关系式。也能够用来描述曝气池中动力学关系式。也能够用来描述曝气池中 活性污泥增加速度活性污泥增加速度。.第73页式中：式中：微生物比增殖速率；：微生物比增殖速率；：基质到达饱和浓度时，微生物最大比：基质到达饱和浓度时，微生物最大比 增殖速率；增殖速率；：反应器内基质浓度，：反应器内基质浓度，mg/lmg/l；：饱和常数，也是半速常数。：饱和常数，也是半速常数。（公式讨论公式讨