活性污泥法的基本原理和工藝流程
1活性污泥法的基本工藝流程
1、活性污泥法的基本組成
① 曝氣池：反應(yīng)主體
② 二沉池： 1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)；2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。
③ 回流系統(tǒng)： 1）維持曝氣池的污泥濃度；2）改變回流比，改變曝氣池的運(yùn)行工況。
④ 剩余污泥排放系統(tǒng)： 1）是去除有機(jī)物的途徑之一；2）維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
⑤ 供氧系統(tǒng)： 提供足夠的溶解氧
2、活性污泥系統(tǒng)有效運(yùn)行的基本條件是：
① 廢水中含有足夠的可容性易降解有機(jī)物；
② 混合液含有足夠的溶解氧；
③ 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài)；
④ 活性污泥連續(xù)回流、及時(shí)排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；
⑤ 無有毒有害的物質(zhì)流入。
20活性污泥的性質(zhì)與性能指標(biāo)
1、活性污泥的基本性質(zhì)
① 物理性能：“菌膠團(tuán)”、“生物絮凝體”：
顏色：褐色、（土）黃色、鐵紅色；
氣味：泥土味（城市污水）；
比重：略大于1，（1.002~1.006）；
粒徑：0.02~0.2 mm；
比表面積：20~2500px2/ml。
② 生化性能：
1) 活性污泥的含水率：99.2~99.8%；
固體物質(zhì)的組成：活細(xì)胞（Ma）、微生物內(nèi)源代謝的殘留物（Me）、吸附的原廢水中難于生物降解的有機(jī)物（Mi）、無機(jī)物質(zhì)（Mii）。
2、活性污泥中的微生物：
① 細(xì)菌：是活性污泥凈化功能最活躍的成分，主要菌種有：動膠桿菌屬、假單胞菌屬、微球菌屬、黃桿菌屬、芽胞桿菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬、無色桿菌屬等；
基本特征：
1) 絕大多數(shù)都是好氧或兼性化能異養(yǎng)型原核細(xì)菌；
2) 在好氧條件下，具有很強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能；
3) 具有較高的增殖速率，世代時(shí)間僅為20~30分鐘；
4) 其中的動膠桿菌具有將大量細(xì)菌結(jié)合成為“菌膠團(tuán)”的功能。
② 其它微生物------原生動物、后生動物----在活性污泥中大約為103個(gè)/ml
3、活性污泥的性能指標(biāo)：
① 混合液懸浮固體濃度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）：
MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 單位： mg/l g/m3
② 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids）：
MLVSS = Ma + Me + Mi；
在條件一定時(shí)，MLVSS/MLSS是較穩(wěn)定的，對城市污水，一般是0.75~0.85
③ 污泥沉降比（SV）（Sludge Volume）：
是指將曝氣池中的混合液在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；能相對地反映污泥數(shù)量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹；正常數(shù)值為20~30%。
④ 污泥體積指數(shù)（SVI）（Sludge Volume Index）：
曝氣池出口處混合液經(jīng)30分鐘靜沉后，1g干污泥所形成的污泥體積， 單位是 ml/g。
能更準(zhǔn)確地評價(jià)污泥的凝聚性能和沉降性能，其值過低，說明泥粒小，密實(shí)，無機(jī)成分多；其值過高，說明其沉降性能不好，將要或已經(jīng)發(fā)生膨脹現(xiàn)象；城市污水的SVI一般為50~150 ml/g；
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活性污泥的增殖規(guī)律及其應(yīng)用
活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝氣池內(nèi)發(fā)生反應(yīng)、有機(jī)物被降解的必然結(jié)果，而微生物增殖的結(jié)果則是活性污泥的增長。
1、活性污泥的增殖曲線
注意：1)間歇靜態(tài)培養(yǎng)；2)底物是一次投加；3)圖中同時(shí)還表示了有機(jī)底物降解和氧的消耗曲線。
① 適應(yīng)期：
是活性污泥微生物對于新的環(huán)境條件、污水中有機(jī)物污染物的種類等的一個(gè)短暫的適應(yīng)過程；經(jīng)過適應(yīng)期后，微生物從數(shù)量上可能沒有增殖，但發(fā)生了一些質(zhì)的變化：a.菌體體積有所增大；b.酶系統(tǒng)也已做了相應(yīng)調(diào)整；c.產(chǎn)生了一些適應(yīng)新環(huán)境的變異；等等。BOD5、COD等各項(xiàng)污染指標(biāo)可能并無較大變化。
② 對數(shù)增長期：
F/M值高所以有機(jī)底物非常豐富，營養(yǎng)物質(zhì)不是微生物增殖的控制因素；微生物的增長速率與基質(zhì)濃度無關(guān)，呈零級反應(yīng)，它僅由微生物本身所特有的最小世代時(shí)間所控制，即只受微生物自身的生理機(jī)能的限制；微生物以最高速率對有機(jī)物進(jìn)行攝取，也以最高速率增殖，而合成新細(xì)胞；此時(shí)的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活動能力很強(qiáng)，導(dǎo)致污泥質(zhì)地松散，不能形成較好的絮凝體，污泥的沉淀性能不佳；活性污泥的代謝速率極高，需氧量大；一般不采用此階段作為運(yùn)行工況，但也有采用的，如高負(fù)荷活性污泥法。
③ 減速增長期：
F/M值下降到一定水平后，有機(jī)底物的濃度成為微生物增殖的控制因素；微生物的增殖速率與殘存的有機(jī)底物呈正比，為一級反應(yīng)；有機(jī)底物的降解速率也開始下降；微生物的增殖速率在逐漸下降，直至在本期的最后階段下降為零，但微生物的量還在增長；活性污泥的能量水平已下降，絮凝體開始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均較好；由于殘存的有機(jī)物濃度較低，出水水質(zhì)有較大改善，并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定；一般來說，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運(yùn)行工況控制在這一范圍內(nèi)的。
④ 內(nèi)源呼吸期：
內(nèi)源呼吸的速率在本期之初首次超過了合成速率，因此從整體上來說，活性污泥的量在減少，最終所有的活細(xì)胞將消亡，而僅殘留下內(nèi)源呼吸的殘留物，而這些物質(zhì)多是難于降解的細(xì)胞壁等；污泥的無機(jī)化程度較高，沉降性能良好，但凝聚性較差；有機(jī)物基本消耗殆盡，處理水質(zhì)良好；一般不用這一階段作為運(yùn)行工況，但也有采用，如延時(shí)曝氣法。
2、活性污泥增殖規(guī)律的應(yīng)用：
① 活性污泥的增殖狀況，主要是由F/M值所控制；
② 處于不同增值期的活性污泥，其性能不同，出水水質(zhì)也不同；
③ 通過調(diào)整F/M值，可以調(diào)控曝氣池的運(yùn)行工況，達(dá)到不同的出水水質(zhì)和不同性質(zhì)的活性污泥；
④ 活性污泥法的運(yùn)行方式不同，其在增值曲線上所處位置也不同。
3、有機(jī)物降解與微生物增殖：
活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(內(nèi)源呼吸)兩項(xiàng)作用的綜合結(jié)果，
活性污泥微生物在曝氣池內(nèi)每日的凈增長量為:
4、有機(jī)物降解與需氧量：
活性污泥中的微生物在進(jìn)行代謝活動時(shí)需要氧的供應(yīng)，氧的主要作用有：① 將一部分有機(jī)物氧化分解；② 對自身細(xì)胞的一部分物質(zhì)進(jìn)行自身氧化。
因此，活性污泥法中的需氧量：
5、活性污泥凈化廢水的實(shí)際過程：
在活性污泥處理系統(tǒng)中，有機(jī)污染物物從廢水中被去除的實(shí)質(zhì)就是有機(jī)底物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程，這一過程的結(jié)果是污水得到了凈化，微生物獲得了能量而合成新的細(xì)胞，活性污泥得到了增長。一般將這整個(gè)凈化反應(yīng)過程分為三個(gè)階段：① 初期吸附；② 微生物代謝；③ 活性污泥的凝聚、沉淀與濃縮。
所謂“初期吸附”是指：在活性污泥系統(tǒng)內(nèi)，在污水開始與活性污泥接觸后的較短時(shí)間(10~30min)內(nèi)，由于活性污泥具有很大的表面積因而具有很強(qiáng)的吸附能力，因此在這很短的時(shí)間內(nèi)，就能夠去除廢水中大量的呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，使廢水的BOD5值(或COD值)大幅度下降。但這并不是真正的降解，隨著時(shí)間的推移，混合液的BOD5值會回升，再之后，BOD5值才會逐漸下降。
活性污泥吸附能力的大小與很多因素有關(guān)：
① 廢水的性質(zhì)、特性：對于含有較高濃度呈懸浮或膠體狀有機(jī)污染物的廢水，具有較好的效果；
② 活性污泥的狀態(tài)：在吸附飽和后應(yīng)給以充分的再生曝氣，使其吸附功能得到恢復(fù)和增強(qiáng)，一般應(yīng)使活性污泥微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝期。
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