废水好氧生物处理课件.pptx

1、 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）的存在下，才能进行正常的生）的存在下，才能进行正常的生 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的条件下，在无分子态氧存在的条件下，能进行正常的生理生化反应的生物，能进行正常的生理生化反应的生物，如厌氧细菌、酵母菌等如厌氧细菌、酵母菌等.1.1.好氧生物处理的基本生物过程好氧生物处理的基本生物过程A A、好氧生物处理过程的生化反应方程式、好氧生物处理过程的生化反应方程式其它各类微生物细胞物质的其它各类微生物细胞物质的实验分子式实验分子式分别是：分别是：细菌细菌：C C5 5H H7 7N

2、ONO2 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（也称细胞物质的（也称细胞物质的自身氧化自身氧化）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

3、能量C、H、O、N +能量能量 C5H7NO2废水好氧生物处理中异养微生物的代谢途径废水好氧生物处理中异养微生物的代谢途径内源呼吸产物内源呼吸产物 +能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可污水中的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量能量少量能量剩余污泥剩余污泥废水好氧生物处理中自养微生物的代谢途径废水

4、好氧生物处理中自养微生物的代谢途径新的细胞物质新的细胞物质（C5H7NO2）代谢产物代谢产物 +（N02、NO3、SO42、Fe3+）氧化氧化合成合成污水中的无机污染物污水中的无机污染物(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量能量少量能量剩余污泥剩余污泥 1 1）二者不可分，而是相互依赖的；）二者不可分，而是相互依赖的；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

5、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，合成过程则是一、分解过程是一个产能过程，合成过程则是一 个耗能过程。个耗能过程。2)2)对有机物的去除，二者都有重要贡献；对有机物的去除，二者都有重要贡献；3 3）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影）合成量的大小，对于后续污泥的处理有直接影 响；响；B B、分解与合成的相互关系：、分解与合成的相互关系：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、胶体状或颗粒状的物质，结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，随后在细胞外酶的作则首

6、先被微生物吸附，随后在细胞外酶的作 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、有机物被生物降解的历程、有机物被生物降解的历程2.2.影响好氧生物处理的主要因素影响好氧生物处理的主要因素1 1）溶解氧：）溶解氧：约约1 1 2 2mg/lmg/l；2 2）水温：）水温：1515 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

7、；硼等；4 4）pHpH值：值：一般好氧微生物的最适宜一般好氧微生物的最适宜pH在在6.5 8.5之间；之间；pH 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；2.2.影响好氧生物处理的主要因素影响好氧生物处理的主要因素 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：污水中的有机物本来是微生物的食物，但太多时，污水中的有机物本来是微生物的食物，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

8、：好氧细菌：+300+300 400 400 mVmV，至少要求大于至少要求大于+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。A A、生物降解性：是指在微生物的作用下，使某一物、生物降解性：是指在微生物的作用下，使某一物 质改变原来的化学和物理性质，在质改变原来的化学和物理性质，在 结构上引起的变化程度。结构上引起的变化程度。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)环境可接受的生物降解环境可接受的生物降解 3)3)

9、完全降解完全降解B B、有机物生物有机物生物降解性能降解性能的分类：的分类：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”是相对的；是相对的；l 2）同一种化合物在不同种属微生）同一种化合物在不同种属微生 物的作用下，其降解情况也会物的作用下，其降解情况也会 有不同。有不同。l根据氧化所耗氧量根据氧化所耗氧量:水质指标法水质指标法 瓦呼仪法瓦呼仪法 l根据

10、有机物的去除效果根据有机物的去除效果: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根据根据CO2量量:斯特姆测试法斯特姆测试法 l根据微生物生理生化指标根据微生物生理生化指标 主要有：主要有：ATP测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等板计数测试法等（1 1）BODBOD5 5/COD/COD比值法比值法 BODBOD5 5/COD0.58/COD0.58 为完全可生物降解为完全可生物降解 BODBOD5 5/COD=0.45-0.58/COD=0.45-0.58

11、生物降解性能良好生物降解性能良好 BODBOD5 5/COD=0.30-0.45/COD=0.30-0.45 可生物降解可生物降解 BODBOD5 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，可粗略反映有机物该法比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物 的降解性能。的降解性能。C C、废水可生化性评价方法：、废水可生化性评价方法：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 根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判断有机物的生物降解性能。判断有机物的生物降解性能。耗氧量（m

12、g/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，在不同的反应时间内测定反应液中温度下振荡培养，在不同的反应时间内测定反应液中受试物含量，以评价受试物的生物降解性；受试物含量，以评价受试物的生物降解性；（4 4）其它）其它：斯特姆测试法：斯特姆测试法、ATPATP测试法、脱氢酶测测试法、脱氢酶测试法、细菌标准

13、平板试法、细菌标准平板 计数测试法等计数测试法等 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Activated Sludge ProcessesSuspended Growth Biological Treament Process 向生活污水注入空气进行曝气，并持续向生活污水注入空气进行曝气，并持续一段时间以后，污水中即生成一种絮凝一段时间以后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微体。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它有巨大的表面积和生物群体所构成，它有巨大的表面积和很强的吸附性能，称为很强的吸附性能，称为活性污泥活性污泥(act

14、ivated sludge)(activated sludge)。活性污泥活性污泥一组活性污泥图片一组活性污泥图片曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥曝气池中的活性污泥 废水中含有足够的可溶性易降解有机物；废水中含有足够的可溶性易降解有机物；混合液含有足够的溶解氧；混合液含有足够的溶解氧；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、及时排除剩余污泥，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；使混合液保持一定浓度的活性污泥；无有毒有害的物质流入。无有毒有害的物质流入。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

15、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 mm0.02-0.2 mm比表面积：比表面积：20-100 cm2/mL20-100 cm2/mL2 2、活性污泥中的微生物、活性污泥中的微生物 细菌细菌:是活性污泥净化功能最活跃的成分；是活性污泥净化功能最活跃的成分；真菌真菌:具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质的功能；具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质的功能；但大量异常增殖会引发污泥膨胀现象。但大

16、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：细菌是第一承担者，在净化污水系统中：细菌是第一承担者，原生动物是第二承担者。原生动物是第二承担者。活性污泥中微生物食物链活性污泥中微生物食物链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活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长活性污泥中微生物的增殖活性污泥中微生物的增殖是活性污泥是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果的必然结果;活性污泥的增长活性污泥的增长则是微生物增殖的结则是微

17、生物增殖的结果。果。污泥增长的一般过程：污泥增长的一般过程：微生物量微生物量时间时间注意：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变化曲线（变化曲线（F）适应期适应期增长曲线的四个阶段增长曲线的四个阶段适应期适应期:（延迟期或调整期）：（延迟期或调整期）：微生物的细胞内微生物的细胞内 各种酶系统对环境的适应过程各种酶系统对环境的适应过程.对数增长期对数增长期:活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态活性污泥能量水平很高，活性污泥处于松散状态.

18、减数增长期减数增长期:营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素营养物不过剩，它已成为微生物生长的限制因素 活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。活性污泥水平的能量低下，污泥絮凝。内源呼吸期内源呼吸期 能量水平极低，微生物活动能力非常低，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。絮凝体形成速率增大，处理水显著澄清，水质良好。活性污泥增殖规律的应用活性污泥增殖规律的应用 活性污泥的增殖状况，主要是由活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；值所控制；处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出处于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水质也不同；水水质也不同；通

19、过调整通过调整F/M值，可以调控曝气池的运行工况，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；达到不同的出水水质和不同性质的活性污泥；活性污泥法的运行方式不同，其在增值曲线上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。所处位置也不同。活性污泥净化废水的实际过程活性污泥净化废水的实际过程一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：初期吸附；初期吸附；微生物代谢；微生物代谢；活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩。BOD吸附吸附降解降解曝气过程曝气过程初期较短时间初期较短时间(10 30min)内，由于活性污泥具

20、有很大的表面积内，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，因此能够去除废水中大量的呈悬因而具有很强的吸附能力，因此能够去除废水中大量的呈悬浮和胶体状态的有机污染物，使废水的浮和胶体状态的有机污染物，使废水的BOD5值值(或或COD值值)大大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的液的BOD5值会回升，再之后，值会回升，再之后，BOD5值才会逐渐下降。值才会逐渐下降。2.2.1 2.2.1 活性污泥净化反应影响因素活性污泥净化反应影响因素1 1）营养物质）营养物质(nutrients)：BODBOD5 5 N N P

21、 P=100 =100 5 5 1 1；2 2）溶解氧）溶解氧(dissolved oxygen,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)：1515 3030 C C；5 5）有毒物质）有毒物质(toxic materials)：重金属离子等；：重金属离子等；2.2.2 2.2.2 活性污泥处理系统的控制指标活性污泥处理系统的控制指标 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的指标表示及控制混合液中微生物量的指标 混合液悬浮固体浓度（混合液悬浮固体浓度（M

22、LSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）：）：曝气池单位容积混合液内所含有的污泥曝气池单位容积混合液内所含有的污泥固体物的总重量。固体物的总重量。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的指标。一计量曝气池中活性污泥数量多少的指标。一般活性污泥法中，般活性污泥法中，MLSSMLSS浓度一般为浓度一般为2 24g/L4g/L。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的指混合液悬浮固体中

23、的有机物的重量有机物的重量，单位：单位：mg/Lmg/L、g/Lg/L或或kg/mkg/m3 3。MLVSS=Ma+Me+Mi；一般在活性污泥法中用一般在活性污泥法中用MLVSSMLVSS表示活性污泥中生物表示活性污泥中生物的含量（相对）。在条件一定时，的含量（相对）。在条件一定时，MLVSS/MLSSMLVSS/MLSS是是较稳定的，对城市污水，一般是较稳定的，对城市污水，一般是0.750.850.750.85 污泥沉降比（污泥沉降比（SVSV）（Sludge VolumeSludge Volume）是指将曝气池中的混合液在量筒中静置是指将曝气池中的混合液在量筒中静置3030分钟，其沉淀污泥

24、与原混合液的体积比，一般分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以以%表示；正常数值为表示；正常数值为2020 30%30%。污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。污泥沉降比可以反映曝气池正常运行时的污泥量。可用于控制剩余污泥的排放。还能及时反映出污可用于控制剩余污泥的排放。还能及时反映出污泥膨胀等异常情况。泥膨胀等异常情况。2.2.活性污泥的沉降性能及其评定指标活性污泥的沉降性能及其评定指标污泥沉降比（污泥沉降比（SVSV）的测定）的测定 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

25、静沉后，1g1g干污泥所形成的污泥体积干污泥所形成的污泥体积，单位，单位:ml/gml/g。)/(/10%)/()/(LgMLSSLmlSVSVILgMLSSLmlSVSVI或SVISVI值能较好地反映出活性污泥的松散程度值能较好地反映出活性污泥的松散程度(活性活性)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，无机成分多；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)；一般认为，处理生活污水时一般认为，处理生活污水

26、时SVI100SVI200SVI200时，时，沉降性能不好。沉降性能不好。城市污水的城市污水的SVISVI一般为一般为5050 150 150 ml/gml/g.3.3.l污泥龄（污泥龄（sludge age)sludge age)是曝气池中活性污泥总量与活性污泥总量与每日排放的污泥量之比每日排放的污泥量之比，单位是d。()cwrweVXQ XQQXcVXX正常情况下Xe很小，可忽略，所以：Xr（max）=106/SVIcwVXQ XrQ,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

27、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ewwc)XQ(QXQVX3.3.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的停留时间，单位也是是指水在处理系统中的停留时间，单位也是d。l HRTV/Ql V是曝气池的体积；是曝气池的体积；l Q是废水的流量。是废水的流量。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，一般将有机物（在活性污泥法中，一般将有机物（B

28、ODBOD5 5）与活性污泥与活性污泥(MLSS)(MLSS)的重量比值的重量比值(food to(food to biomass,F/M)biomass,F/M)，称为，称为有机负荷有机负荷，一般用，一般用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。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的即单位重量活性污泥在单位时间内所承受的BODBOD5 5量，单位为量，单位为k

29、gBODkgBOD5 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的的BODBOD5 5量，单位为量，单位为kgBODkgBOD5 5/(m/(m3 3 d)d)。l式中：式中：lQQ废水的处理量，废水的处理量，mm3 3/d/d；lV V曝气池的有效容曝气池的有效容积，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

30、泥浓度，kgMLSS/mkgMLSS/m3 3 。VXQSsN0VQSNV0VXSSQNer)(0N Nr r去除负荷；去除负荷；S Se e出水出水BODBOD浓度。浓度。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、活性污泥增长长的重要因素。的重要因素。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，将加快有机污染物的降解速度，将加快有机污染物的降解速度与活性污泥增长的速度，降低曝气池容积，经与活性污泥增长的速度，降低曝气池容积，经济上比较适宜，但处理水质未必能达到预定的济上比较适宜，但处理水质未必

31、能达到预定的要求。要求。l实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥实践表明，在一定的活性污泥法系统中，污泥的的SVISVI值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。值与污泥负荷之间有复杂的变化关系。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3lSVISVI与污泥负荷曲线是具有多峰

32、的波形曲线，有与污泥负荷曲线是具有多峰的波形曲线，有三三个低个低SVISVI的负荷区和两个高的负荷区和两个高SVISVI的负荷区。的负荷区。l如果在运行时负荷波动进入如果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/kgMLSS1.5 0kgBOD/kgMLSSd d），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/kgMLSS1.5-2.0kgBOD/kgMLSSd d，l中负荷中负荷：0.2-0.4kg BOD/kgMLSS0.2-0.4kg BOD/kgMLSSd d，l低负荷低负荷：

33、0.030.030.05kgBOD/kgMLSS0.05kgBOD/kgMLSSd d思考题 能否通过增加污泥浓度，减少构筑物的体积，节省投资？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自身氧化自身氧化(内内源呼吸源呼吸)两项作用的综合结果，所以，微生物的两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖净增殖速率速率为：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：vrbVXaQSx 式中式中:X=:X=每日污泥增长量每日污泥增长量(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-

34、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所产生的值，即产率系数（所产生的值，即产率系数（kgVSS/kgBODkgVSS/kgBOD5 5.d.d）；）；b b每每KgVSSKgVSS每日自身氧化的数，即自身氧化系数（每日自身氧化的数，即自身氧化系数（d d-1-1）；）；gdtdxesgdtdxdtdxdtdx式中：式中：活性污泥微生物的净增殖速（活性污泥微生物的净增殖速（kgVSS/dk

35、gVSS/d）sud xd sYd td t 活性污泥微生物的合成速率；活性污泥微生物的合成速率；dvedxKXdt 活性污泥微生物自身氧化速率；活性污泥微生物自身氧化速率；因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: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长量为净增长量为:rdvXYQSK VXdvgudxdsYKXdtdt 式中式中:X=:X=每日增长（排放）的挥发性污泥量每日增长（排放）的挥发性污泥量 (VSS),kg/d(VSS),kg/d；QSr QSr 每日的有机污染物降解量每日的有机污染物降解量(Kg/

36、d)(Kg/d)；VXVXV 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 Y Y、KdKd的经验值：的经验值：（1 1）对于生活污水活与之性质相近的工业废水；）对于生活污水活与之性质相近的工业废水；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）几种工业废水的值几种工业废水的值:通过实际测定确定。通过实际测定确定。rdvvQ SXYKV XV X Y Y、KdKd值应根据试验或运行所取得的数据按下式值应根据试验或

37、运行所取得的数据按下式 以以图解法（图解法（P P112112）确定：确定：VXK)SYQ(SXde0de0KVX)SYQ(SVXXdrscKYN1 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 6.6.有机物降解与需氧：有机物降解与需氧：微生物的代谢需要氧：微生物的代谢需要氧：(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)也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。需氧量计算需氧量计算:vrXVbSQaO2 式中式中 ：O O2 2曝气池混合液的需氧量，曝气池

38、混合液的需氧量，kgOkgO2 2/d/d；a a代谢每代谢每kgBODkgBOD5 5所需的氧量，所需的氧量，kgOkgO2 2/kgBOD/kgBOD5 5d d；b b每每kgVSSkgVSS每天进行自身氧化所需的氧量，每天进行自身氧化所需的氧量，kgOkgO2 2/kgVSS/kgVSS d d；或或 上式可改写成：上式可改写成：52rrsBODvvOQ Saba NbV XV X522vrrrsBODV XObOabaQ SQ SN 其中：其中：vVXO2单位重量污泥的需氧量，单位重量污泥的需氧量，kgOkgO2 2/kgVSS/kgVSSd d；rSQOO22每降解每降解1kgBO

39、D51kgBOD5的需氧量，的需氧量，kgOkgO2 2/kgBOD5/kgBOD5d d。a、b 值的确定值的确定:a、b可以通过一组试验结果作图求得可以通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0.11 0.188之间。之间。试验法试验法:52bLaXVOsrBODv例例 3.13.1 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 水的水的BODBOD5 5浓浓度为度为240mg/l240mg/l，初沉池对，初沉池对BODBOD5 5的去除率为的去除率为25%2

40、5%，处理工艺为活性，处理工艺为活性污泥法，要求处理出水的污泥法，要求处理出水的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，回流污泥中的，回流污泥中的MLSSMLSS浓度为浓度为10000mg/l10000mg/l。有关参数：。有关参数：a a=0.5KgO=0.5KgO2 2/KgBOD/KgBOD5 5,b,b=0.1KgO=0.1KgO2 2/KgVss.d;/KgVss.d;a=0.6KgVss

41、/KgBOD a=0.6KgVss/KgBOD5 5,b=0.08d,b=0.08d-1-1;试求：试求：（1 1）曝气池的水力停留时间；）曝气池的水力停留时间；（2 2）曝气池的）曝气池的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）剩余污泥的产量及体积；）剩余污泥的产量及体积；（4 4）污泥龄；）污泥龄；（5 5）所需要的氧量；）所需要的氧量；解：解：（1 1）曝气池的水力停留时间）曝气池的水力停留时间;2.724500000150000hQVt（2 2）曝气池的）曝气池的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；;

42、./267.075.03000150000%)251(240500000/50dKgVssKgBODVXQSMFv;./55.0100015000015%)251(240500000355dmKgBODVQSNrBODvr;./18.0300015000015%)251(24050000055dKgssKgBODVXQSNvrBODsr（3 3）剩余污泥的产量及体积；）剩余污泥的产量及体积；dmXXVdKgssdKgVssbVXaQSXrvrV/30001030000;/30000/2250010300075.015000008.01015%)251(2405000006.0333剩剩余余污污

43、泥泥（4 4）污泥龄；）污泥龄；;151000300003000150000dXVXC（5 5）所需要的氧量；）所需要的氧量；;/3125/75000100075.030001500001.0100015%)251(2405000005.0222hKgOdKgObVXaQSOvr 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的学说研究反应速度和各种关系的学说.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 速度和微生物增长速率的动力学模式速度和微生物增长速率的动力学模式.3.3.反应速度反应速度:单位时间里底物的减少量单位时间里

44、底物的减少量,最终产物的增加量最终产物的增加量.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).以底物浓度的减少率或细胞的增加率表示反应速度。以底物浓度的减少率或细胞的增加率表示反应速度。5.5.反应级数反应级数: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 污泥增长、耗氧等作用与各项设计、运污泥增长、耗氧等作用与各项设计、运行行 参数以及环境因素之间的关系；参数以及环境因素之间的关系；B B、研究内容：、研究内容：（1 1）基质降解的动力学；

45、）基质降解的动力学；（2 2）微生物增长动力学；）微生物增长动力学；（3 3）还研究底物降解与生物量增长、底物降解与需）还研究底物降解与生物量增长、底物降解与需 氧、营养要求等的关系。氧、营养要求等的关系。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)活性污泥系统的运行条件绝对稳定；活性污泥系统的运行条件绝对稳定；（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的，并且浓度不变，也不含）进水基质均为溶解性的，并且浓度不变，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

46、毒物质和抑制物质。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 2.3.2 2.3.2 活性污泥反应动力学的基础活性污泥反应动力学的基础 MichaelisMichaelisMentonMenton提出酶的提出酶的“中间产物中间产物”学学说，通过理论推导和实验验证，提出了说，通过理论推导和实验验证，提出了含单一基含单一基质单一反应的酶促反应动力学公式质单一反应的酶促反应动力学公式，即米，即米门公门公式：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

47、促反应动力学公式）.SKSvmmax(推导推导)maxvvmKS 式中：式中：:产物生成的反应速率；产物生成的反应速率；:产物生成的最高速率；产物生成的最高速率；: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；)(0max03300132321321213SkSvSKSEkESkdtSdvSKSEESESEEkkkKKSEkkSEkESESkESkESkdtESdPEESkkESmmmmmk所所以以稳稳态态处处理理法法2.3.12.3.1活性污泥反应动力学的基础活性污泥反应动力学的基础(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

48、：、莫诺德模式：MonodMonod经过大量的试验研究，提出类似经过大量的试验研究，提出类似 表达微生物表达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的之间的 动力学关系式。也可以用来描述曝气池中动力学关系式。也可以用来描述曝气池中 活性污泥的增长速度活性污泥的增长速度。.SKSsmax式中：式中：微生物的比增殖速率；：微生物的比增殖速率；：基质达到饱和浓度时，微生物的最大比：基质达到饱和浓度时，微生物的最大比 增殖速率；增殖速率；：反应器内的基质浓度，：反应器内的基质浓度，mg/lmg/l；：饱和常数，也是半速常数。：饱和常数，也是半速常数。XdtdX/maxSsK（公式讨论公式讨论

49、）0maxmax()1ssd SSdSvvXdtKSdSSvXdtKS 由 于对污水研究领域，对污水研究领域，v v比比u u更实际。更实际。v:v:有机物的比降解速度（单位生物量的降解速度）有机物的比降解速度（单位生物量的降解速度）S S0 0-进水有机物浓度进水有机物浓度S-tS-t时反应后残存的有机物浓度时反应后残存的有机物浓度t t 活性污泥反应时间活性污泥反应时间X X 混合液中活性污泥总量混合液中活性污泥总量1 1）在高底物浓度条件下，）在高底物浓度条件下，S KsS Ks,K,Ks s可忽略不计；可忽略不计；则上式简化为：则上式简化为：m axm ax1vvdSvXk Xdt即有

50、机物降解与基质浓度无关，呈即有机物降解与基质浓度无关，呈零级反应零级反应；与污泥浓度（生物量）有关，并呈与污泥浓度（生物量）有关，并呈一级反应一级反应。莫诺方程的推论：莫诺方程的推论：v=vmaxS/Ks+S dS/dt=vX2 2）在低底物浓度时，）在低底物浓度时，S KsS Ks，S S可忽略不计；可忽略不计；则有：则有：max2max2ssSvvk SkvdSXSk XSdtK此时，此时，v S，与底物浓度或正比，呈一级反应。，与底物浓度或正比，呈一级反应。莫诺方程的推论：莫诺方程的推论：v=vmaxS/Ks+S dS/dt=vX3 3）随着底物浓度逐步增加，微生物增长速随着底物浓度逐步