【正文】 適用范圍與優(yōu)缺點 普通生物濾池一般適用于處理每日污水量不高于 1000m3 的小城鎮(zhèn)污水或有機性工業(yè)廢水 優(yōu)點：易于管理、節(jié)省能源、運行穩(wěn)定、剩余污泥少且易于沉降分離等 缺點：占地面積大、不適合處理水量大的污水；濾料易于堵塞；濾池表面生物膜積累過多，易于產(chǎn)生濾池蠅，惡化環(huán)境衛(wèi)生；噴嘴噴灑污水，散發(fā)臭味。 高負荷生物濾池多使用旋轉(zhuǎn)布水器 高負荷生物濾池大幅度地提高了濾池的負荷率，其 BOD容積負荷率高出普通生物濾池 6～ 8倍，高達 ～ [m3(濾池 )d]；水力負荷率則高出 10 倍，高達 5～ 40m3/[m2(濾池 )d] 高負荷生物濾池實現(xiàn)高負荷率是通過限制進水的 BOD5值和在運行上采取處理水回流等技術(shù)措施而達到的。進入高負荷生物濾池的 BOD5 值必須低于 200mg/L，否則用處理水回流加以稀釋 高負荷率。塔式生物濾池內(nèi)的生物膜能夠經(jīng)常保持較好的活性。但是，生物膜生長過快，易于產(chǎn)生濾料的堵塞現(xiàn)象 濾層內(nèi)部的分層。內(nèi)部存在著明顯的分層現(xiàn)象，在各層生長繁育著種屬各異，但適應(yīng)流至該層污水特征的微生物群集。塔濾能夠承受較高的有機污染物的沖擊 負荷常用于作為高濃度工業(yè)廢水二級生物處理的第一級工藝，較大幅度地去除有機污染物，以保證第二級處理技術(shù)保持良好的凈化效果。 采用新型濾料，革新流程，提出多種型式的高負荷生物濾池。負荷率高時，有機物轉(zhuǎn)化較不徹底，排出的生物膜容易腐化 影響處理效果的因素有 負荷率，還有污水的濃度、水質(zhì)、溫度、回流比，濾料特性和濾床的高度。 生物轉(zhuǎn)盤是由盤片、接觸反應(yīng)槽、轉(zhuǎn)軸及驅(qū)動裝置所組成 生物轉(zhuǎn)盤的凈化機理 微生物生長并形成一層生物膜附著在盤片表面，約 40%50%的盤面（轉(zhuǎn)軸以下的部分）浸沒在廢水中，上半部敞露在大氣中 工作時，廢水流過水槽，電動機轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，生物膜和大氣與廢水輪替接觸，浸沒時吸附廢水中的有機物，敞露時吸收大氣中的氧氣。轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動，帶進空氣，并引起水槽內(nèi)廢水紊動，使溶解氧均勻分布 生物膜的厚度約為 ，隨著膜的增厚，內(nèi)層的微生物呈厭氧狀態(tài)，失去活性時使生物膜脫落，并隨同出水流至二次沉淀池 宜于采用多級處理。分為單級單軸、單軸多級和多軸多級等 1 工作特點 ，運行時動力消耗和費用低； ，技術(shù)要求不高； ，適應(yīng)能力強； 、不同水 質(zhì)的污水； ，易于沉淀脫水； 、惡臭、堵塞、泡沫、噪音等問題； ； 、保溫 向生活污水注入空氣進行曝氣，持續(xù)一段時間以后，污水中即生成一種褐色絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群體所構(gòu)成，它易于沉淀分離，并使污水得到澄清，這種絮凝體就是 ―活性污泥 ‖棲息著具有強大生命 活力的微生物群體。在微生物群體新陳代謝功能的作用下，活性污泥具 有將有機污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機物質(zhì)的活力 活性污泥處理系統(tǒng)有效運行的基本條件是 污水中含有足夠的可 溶性易降解有機物，作為微生物生理活動所必需的營養(yǎng)物質(zhì)； 混合液中含有足夠的溶解氧； 活性污泥在曝氣池中呈懸浮狀態(tài)，能夠與污水充分接觸； 活性污泥連續(xù)回流，同時，還要及時地排出剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥； 對微生物有毒有害作用的物質(zhì)不超過其毒閾濃度 外觀上呈絮絨顆粒狀，又稱之為 ―生物絮凝體 ‖ 含水率很高，較大的表面積 實質(zhì)就是有機污染物作為營養(yǎng)物質(zhì)被活性污泥微生物攝取、代謝與利用的過程 初期 吸附去除：污水中呈懸浮和膠體狀態(tài)的有機物在較短時間（ 510min）內(nèi)被活性污泥所凝聚和吸附而得到去除 BOD 去除率可達 20%70% 吸附速率與程度取決于：微生物的活性；有機物的組成和物理形態(tài)。被 ―初期吸附去除 ‖的有機物的數(shù)量是有一定限度的 在透膜酶的作用下，小分子的有機物能夠直接透過細胞壁進入微生物體內(nèi) 被攝入細胞體內(nèi)的有機物，在各種胞內(nèi)酶，如脫氫酶、氧化酶等的催化作用下，微生物對其進行代謝反應(yīng) 氧化分解過程反應(yīng)方程式 微生物為了獲得合成細胞和維持其生命活動等所需的能量，將吸附的有機物進行分解 CXHYOZ+（ X+)O2 —— XCO2++能量 CxHyOz——近似 地表示有機物的分子式 同化合成過程反應(yīng)方程式 同化合成過程是微生物利用氧化所獲得的能量，將有機物合成新的細胞物質(zhì) nCXHYOZ+nNH3+（ X+)O2 +能量 —— （ C5H7NO2） n + n（ X5） CO2+ （ Y4） H2O C5H7NO2——表示微生物細胞組織的化學(xué)式 內(nèi)源呼吸過程反應(yīng)方程式 當廢水中的有機物很少時，微生物就會氧化體內(nèi)蓄積的有機物和自身細胞物質(zhì)來獲得維持生命活動所需的能量 （ C5H7NO2） n +5O2 —— nNH3 +5nCO2+ 2nH2O +能量 活性污泥系統(tǒng)凈化污水的最后程序是泥水分離，這一過程是在二次沉淀池或沉淀區(qū)內(nèi)進行的。 污水中有機物在活性污泥的代謝作用下無機化后，經(jīng)過泥水分離，處理后的澄清水排走，污泥沉淀至池底。泥水分離的好壞，直接影響到處理水水質(zhì)以至整個系統(tǒng)的正常運行。若泥水不經(jīng)分離或分離效果不好，由于活性污泥本身是有機體，進入自然水體后將造成二次污染 營養(yǎng)物質(zhì) 碳源 碳是構(gòu)成微生物細胞的重要物質(zhì)，參與活性污泥處理的微生物對碳源的需求量較大，一般通過轉(zhuǎn)化污水中的有機物獲得。 氮源 氮是組成微生物細胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核 酸的重要元素，氮源可來自 N NH NO3￣等無機氮化物，也可來自蛋白質(zhì)、氨基酸等有機含氮化合物 磷源 磷是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素，磷是微生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中需求量較多的無機元素之一。 其他營養(yǎng) 微生物還需要硫、鈉、鉀、鈣、鎂、鐵等元素作為營養(yǎng)。但需要量甚微，一般污水皆能滿足需要。 對于生活污水，微生物對氮和磷的需求量可按 BOD5： N： P＝ 100： 5： 1 考慮，其具體數(shù)量還與污泥負荷和污泥齡有關(guān) 活性污泥是微生物群體 ―聚居 ‖的絮凝體，溶解氧必須擴散到活性污泥絮凝體的內(nèi)部深處 在 曝氣池內(nèi)溶解氧也不宜過高，溶解氧過高，過量耗能，在經(jīng)濟上是不適宜的 若使曝氣池內(nèi)的微生物保持正常的生理活動，曝氣池混合液的溶解氧濃度一般宜保持在不低于2mg/L 的程度（以曝氣池出口處為準） 活性污泥微生物最適宜的 pH 值范圍是 ～ 。但活性污泥微生物經(jīng)馴化后，對酸堿度的適應(yīng)范圍可進一步擴大。當污水（特別是工業(yè)廢水）的 pH 值過高或過低時，應(yīng)考慮設(shè)調(diào)節(jié)池，使污水的 pH 值調(diào)節(jié)到適宜范圍后再進入曝氣池。 pH 值對微生物的生命活動的影響 引起細胞膜電荷的變化，從而影響了微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收； 影響代謝 過程中酶的活性； 改變生長環(huán)境中營養(yǎng)物質(zhì)的可給性； pH 值的變化能改變有害物質(zhì)的毒性； 高濃度的氫離子可導(dǎo)致菌體表面蛋白質(zhì)和核酸水解而變性 微生物的最適溫度是指在這一溫度條件下，微生物的生理活動強勁、旺盛，表現(xiàn)在增殖方面則是裂殖速率快，世代時間短。大腸桿菌的最適溫度段是 37～ 40℃ 世代時間短。 活性污泥微生物多屬嗜溫菌，其適宜溫度介于 15～ 30℃ 之間。為安全計，一般認為活性污泥處理廠能運行的最高與最低的溫度值分別在 35℃ 和 10℃ 。 有毒物質(zhì)：對微生物有毒害作用或抑制作用的物質(zhì)很多，如重金屬、氰化物、 H2S 等無機物質(zhì)；酚、醇、醛、染料等有機化合物。 毒性機理：重金屬離子（鉛、鎘、鉻、鐵、銅、鋅等）對微生物都產(chǎn)生毒害作用，它們能夠和細胞的蛋白質(zhì)相結(jié)合，而使其變性或沉淀。 酚類化合物對菌體細胞膜有損害作用，并能夠促使菌體蛋白凝固。 酚的許多衍生物如對位、偏位、鄰位甲酚、丙基酚、丁基酚都有很強的殺菌功能。 甲醛能夠與蛋白質(zhì)的氨基相結(jié)合，而使蛋白質(zhì)變性。 微生物通過培養(yǎng)和馴化，有可能承受濃度更高的有毒物質(zhì)，甚至培養(yǎng)馴化出以有毒物質(zhì)作為營養(yǎng)的微生物 (1) 混合液中活性污泥微生物量的指標 混合液懸浮 固體濃度（ mixed liquor suspended solids），簡寫為 MLSS。又稱混合液污泥濃度，它表示的是在曝氣池單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥固體物的總量 即 MLSS＝ Ma＋ Me ＋ Mi+ Mii 不能精確地表示具有活性的活性污泥量，而表示的是活性污泥的相對值 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度（ mixed liquor volatile suspended solids） 簡寫為 MLVSS 表示的是混合液中活性污泥有機性固體物質(zhì)部分的濃度即： MLVSS＝ Ma＋ Me ＋ Mi 也不能 ? = MLVSS/MLSS 精確地表示活性污泥微生物量，仍然是活性污泥量的相對值 ? = MLVSS/MLSS?值為 左右 活性污泥的沉降性能及其評價指標 正常的活性污泥在 30min 內(nèi)即可完成絮凝沉淀和成層沉淀過程， 污泥沉降比（ Settling Velocity）簡寫為 SV 30min 沉降率以 %表示 一定條件下能夠反映曝氣池運行過程的活性污泥量，可用以控制、調(diào)節(jié)剩余污泥的排放量，還能通過它及時地發(fā)現(xiàn)污泥膨脹等異?，F(xiàn)象的發(fā)生。污泥沉降比的測定方法簡單易行 污泥容積指數(shù)（ sludge volume index）簡寫為 SVI 污泥指數(shù)。本項指標的物理意義是從曝氣池出口處取出的混合液，經(jīng)過 30min 靜沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容積，以 mL 計。 SVI 值能夠反映活性污泥的凝聚、沉降性能，對生活污水及城市污水，此值以介于 70～ 100 之間為宜。 BOD 污泥負荷率 Ns F/M 比值一般是以 BOD 污泥負荷率（又稱 BODSS 負荷率）（ Ns）表示的 kgBOD/（ kgMLSSd） QS/VX 意義：采用較高的 BOD 污泥負荷率，將加快有機物的降解速率與活性污泥增長速率 ，降低曝氣池的容積，在經(jīng)濟上比較適宜，但處理水水質(zhì)未必能夠達到預(yù)定的要求。 采用較低的 BOD 污泥負荷率，有機物的降解速率和活性污泥的增長速率，都將降低，曝氣池的容積加大，基建費用有所增高，但處理水的水質(zhì)可提高。 BOD 容積負荷率 Nv=QS0/V kgBOD/（ m3 曝氣池 d ） ] 污泥齡 θc：曝氣池內(nèi)活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量之比 VX/ ΔX在反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)，微生物從其生成到排出系統(tǒng)的平均停留時間，也就是反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所需要的時間 為了使反應(yīng)器內(nèi)保持具有高活性的活性污 泥和恒定的生物量，每天都應(yīng)從系統(tǒng)中排出相當于增長量的活性污泥量 ΔX=QW Xr+(W)Xe Xe 值極低，可忽略不計 污泥齡的意義：夠說明活性污泥微生物的狀況，世代時間長于污泥齡的微生物在曝氣池內(nèi)不可能繁衍成優(yōu)勢種屬 污泥回流比 （ R）是指從二沉池返回到曝氣池的回流污泥量 QR 與污水流量 Q 之比，常用％表示。 曝氣時間 t（或平均水力停留時間 HRT） t=V/Q 應(yīng)確定的主要參數(shù) Ns、 MLVSS、 MLSS、 SVI、 SV%、 Y、 Kd、污泥回 流比 勞倫斯 ——麥卡蒂 (Lawrence——Mc Carty)方程式 ρx 系統(tǒng)中微生物量的平衡式微生物流出量 = 流入量可以省略 +新生成的量 例題 處理水量為 216000m3/d,經(jīng)沉淀后的 BOD5為 250mg/L，處理后的出水 BOD5為 ，要求確定曝氣池的體積、排泥量和空氣量。 經(jīng)研究確定下列條件： ① 污水溫度為 20 度 ② 衰減系數(shù) Kd= ④ 曝氣池中的 MLSS 為 3500mg/L ⑤ 設(shè)計的污泥齡為 10d ⑦ 污水中含有足夠的生化反應(yīng)所需氮、磷和 其它微量元素 ⑧ 合成系數(shù) Y= 氣液傳質(zhì)過程通常遵循一定的傳質(zhì)擴散理論，氣液傳質(zhì)理論目前有： 雙膜理論 淺層理論 表面更新理論 ? 雙膜理論： ? 氣、液兩相接觸的界面兩側(cè)存在著處于層流狀態(tài)的氣膜和液膜，在其外側(cè)則分別為氣相主體和液相主體，兩個主體均處于紊流狀態(tài)。 ? 氣、液兩相的主體不存在濃度差和傳質(zhì)阻力，氣體分子傳遞過程中，阻力僅存在于氣、液兩層層流膜中。 ? 在氣 膜中存在著氧的分壓梯度，在液膜中存在著氧的濃度梯度，它們是氧轉(zhuǎn)移的推動力。 ? 氧分子通過液膜是氧轉(zhuǎn)移過程的控制步驟。 ? 氧傳遞過程的基本方程 曝氣時推動氧分子通過液膜的動力是水中氧的飽和濃度 Cs 和實際濃度 C 的差 Cs 決定于空氣中氧的分壓，所以最終起決定作用的推動力是氧分壓，而 C 值由微生物的耗氧速率確定。的傳遞速率同氣、液兩相的界面面積成正比，由于其面積難于估算，所以把它的影響包括在傳質(zhì)系數(shù)內(nèi)，故 KLa 叫總傳質(zhì)系數(shù) 為了提高 dc/dt 值，可從多方面考慮： 最重要的因素是增大曝 氣量來增大氣液接觸面積；