【正文】 研究微生物的比生長(zhǎng)速率與底物的濃度之間的關(guān)系 —— 探討微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué) 27 微生物增長(zhǎng)速度和微生物本身的濃度、底物濃度之間的關(guān)系是廢水生物處理中的一個(gè)重要課題。 23 23 二 .活性污泥法的基本流程 24 三、活性污泥降解污水中有機(jī)物的過(guò)程 活性污泥在曝氣過(guò)程中，對(duì)有機(jī)物的降解（去除）過(guò)程可分為兩個(gè)階段： 吸附階段 穩(wěn)定階段 由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面上含有多糖類(lèi)的黏性物質(zhì)，導(dǎo)致污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去。d)。 ? 對(duì)于一定進(jìn)水濃度的污水（ S0）只有合理選擇污泥濃度（ X）和恰當(dāng)?shù)奈勰嘭?fù)荷 Ls才能達(dá)到指定的處理效率； ? 污泥負(fù)荷決定活性污泥的生長(zhǎng)階段； ? Ls決定活性污泥的凝聚、沉降和系統(tǒng)的處理效率。以 θ C表示，單位為 d。 ?實(shí)際運(yùn)行中，一般用 SV了解 SVI，因?yàn)槠貧獬?MLSS變化不大。 ?影響 SVI的最重要的因素是微生物群體所在的增殖期。 1L混合液沉淀 30min的活性污泥體積（ mL） SV(mL/L) SVI= = 1升混合液中懸浮固體干重（ g） MLSS(g/L) ?反映污泥的凝聚、沉降性能。 ?簡(jiǎn)單易行但 SV不能確切表示污泥沉降性能。 ?能反映污泥膨脹等異常情況，可控制剩余污泥的排放量?？煞从澄勰嗟某两敌阅?。 ? MLNVSS—— 灼燒殘量 ， 表示無(wú)機(jī)物含量 。 活性污泥的組成： 有活性的微生物存在形態(tài) —— 菌膠團(tuán)： 由細(xì)菌分泌的多糖類(lèi)物質(zhì)將細(xì)菌等包覆成的粘性團(tuán)塊。 干固體和水分 含水 98％ ~99％ 干固體 1％ ~2% MLSS 16 按 McKinney的分析： 混合液懸浮固體： MLSS=Ma+Me+Mi+Mii 式中： Ma—— 有活性的微生物； Me—— 微生物自身氧化殘留物，即內(nèi)源代謝殘留的微生物有機(jī)體 。 一、活性污泥 8 8 一組活性污泥圖片 9 （二）曝氣池活性污泥的性狀 顏色 黃褐色、茶褐色 狀態(tài) 似礬花絮絨顆粒 味道 土腥味，有霉臭味 相對(duì)密度 曝氣池混合液： ～ 回流污泥： ～ 粒徑 ～ 20～ 100cm2/mL 比表面積 正常 pH 略顯酸性 10 （二）活性污泥的性狀 供氧不足或厭氧 黑色 灰白色 供養(yǎng)過(guò)多或營(yíng)養(yǎng)不 足 不正常 11 11 曝氣池 12 12 13 13 曝氣池出水堰 14 14 曝氣池混合液配水進(jìn)入二沉池 15 棲息著的微生物 （三）活性污泥的組成 大量的細(xì)菌 真菌 原生動(dòng)物 后生動(dòng)物 除活性微生物外，活性污泥還挾帶著來(lái)自污水的有機(jī)物、無(wú)機(jī)懸浮物、膠體物； 活性污泥中棲息的微生物以好氧微生物為主，是一個(gè)以細(xì)菌為主體的群體，除細(xì)菌外 ,還有酵母菌、放線菌、霉菌以及原生動(dòng)物和后生動(dòng)物。 ?應(yīng)用：去除污水中溶解和膠體狀態(tài)的可生物降解有機(jī)物。 ? 阿登在 《 無(wú)需濾池的污水氧化試驗(yàn) 1》 一文中首次提出“ 活性污泥 ”的概念，對(duì)活性污泥的發(fā)明具有劃時(shí)代的意義 6 什么是活性污泥法？ ?以活性污泥為主體的污水生物處理技術(shù)。 ?1913年 ， 英國(guó)曼徹斯特戴維漢姆實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師 阿登 (Arden)和 洛克 (Locket)特進(jìn)行了曝氣實(shí)驗(yàn) ， 在實(shí)驗(yàn)室過(guò)程中未將絮狀物排出 ， 而是把 絮狀物留存下來(lái)繼續(xù)曝氣 ， 發(fā)現(xiàn)污水凈化周期從初始的3周減少到 24h內(nèi) 。 活性污泥法發(fā)明過(guò)程 第二階段：認(rèn)識(shí)到活性污泥對(duì)污水的凈化作用 ?1911年 ， 勞倫斯試驗(yàn)站的首席化學(xué)家 克拉克 (Clark)和 蓋奇 (Gage)進(jìn)行污水曝氣實(shí)驗(yàn) ， 發(fā)現(xiàn)隨著污水的不斷加入和曝氣時(shí)間的增長(zhǎng) ，池內(nèi)出現(xiàn)了 絮狀沉淀物 ； 并發(fā)現(xiàn)當(dāng)曝氣停止后 ， 隨著沉淀物排出 ，出水開(kāi)始變清 。福勒教授進(jìn)行了污水曝氣試驗(yàn) ， 產(chǎn)生了 清澈的出水 ；同時(shí)也產(chǎn)生了 快速沉淀的顆粒物 ， 但福勒當(dāng)時(shí)認(rèn)為這些沉淀物是試驗(yàn)的失敗之處 。 ?1891~1898年 ， 英國(guó)人洛可克在著名的勞倫斯試驗(yàn)站 ， 采用 生物濾池 對(duì)污水進(jìn)行了類(lèi)似的曝氣研究 。 活性污泥法發(fā)明過(guò)程 第一階段：認(rèn)識(shí)到氧氣對(duì)污水凈化的作用 ?1882年 ， 英國(guó)的安格斯 1 活性污泥法 一、活性污泥法起源 活性污泥法背景 ? 18世紀(jì) 60年代歐洲工業(yè)革命 ，工業(yè)和城市化快速發(fā)展 ， ? 大量的工業(yè)廢水 、 生活污水未經(jīng)處理直接排入水體 ， 成為當(dāng)時(shí)污染最為嚴(yán)重的地區(qū) 。 圖 1 1858年，倫敦發(fā)生“大惡臭 (The Great Stink)”事件 活性污泥法起源大事記 ?1865年，英國(guó)成立河流污染皇家委員會(huì) ?1898年，成立污水處理皇家委員會(huì)，是污水處理技術(shù)發(fā)展的里程碑事件 ?1908年，污水處理皇家委員會(huì)提出著名的“ 30:20(SS:30mg/L、BOD:20 mg/L)+ 完全硝化 ” 出水標(biāo)準(zhǔn)， 1912年該標(biāo)準(zhǔn)被采納，當(dāng)時(shí)被視為污水處理工藝發(fā)展的巨大挑戰(zhàn)。史密斯博士嘗試向污水中鼓入 空氣 ， 發(fā)現(xiàn)在任何情況下曝氣都會(huì)使污水 腐敗延遲 ， 且更易形成硝酸鹽氮 。 ?1897 年 ， 英國(guó)曼徹斯特大學(xué)吉爾伯特 ? 結(jié)論：認(rèn)識(shí)到氧的存在會(huì)使污水中的物質(zhì)得到良好降解，但污水處理效率的提高卻收效甚微 。 首次發(fā)現(xiàn)了絮狀沉淀物對(duì)污水的凈化作用 。 首次驗(yàn)證了絮狀沉淀物對(duì)污水的凈化作用 。 ?本質(zhì)：天然水體自?xún)艋饔玫娜斯?qiáng)化，是 好氧生物處理過(guò)程。 7 （一）什么是活性污泥？ 由細(xì)菌、菌膠團(tuán)、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等微生物群體及吸附的污水中 有機(jī) 和 無(wú)機(jī) 物質(zhì)組成的、有一定活力的、具有良好的凈化污水功能的 絮絨狀 污泥。 活性污泥中細(xì)菌含量一般在 107～ 108個(gè) /mL；原生動(dòng)物 103個(gè) /mL，原生動(dòng)物中以纖毛蟲(chóng)居多數(shù)，固著型纖毛蟲(chóng)可作為指示生物，固著型纖毛蟲(chóng)如鐘蟲(chóng)、等枝蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、獨(dú)縮蟲(chóng)、聚縮蟲(chóng)等出現(xiàn)且數(shù)量較多時(shí)，說(shuō)明培養(yǎng)成熟且活性良好。 Mi—— 有機(jī)污染物，吸附在污泥上未被降解； Mii—— 無(wú)機(jī)懸浮固體，吸附在污泥上。 17 按有機(jī)性和無(wú)機(jī)性成分： MLSS MLVSS: 70% MLNVSS: 30% MLSS—— 混合液懸浮固體濃度，也叫污泥濃度（ g/L)， ? MLVSS—— 混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度 ， 表示混合液懸浮固體中有機(jī)物含量 ， 但不僅是微生物的量 ， 由于測(cè)定方便 ，目前還是近似用于表示污泥 。 MLVSS: 一般范圍為 55％ ~75％， 即 MLVSS/MLSS=~， 18 污泥沉降比： SV （四）活性污泥的沉降濃縮性能 取混合液至 1000mL或 100mL量筒，靜止沉淀 30min后，度量沉淀活性污泥的體積，以占混合液體積的比例（ %）表示污泥沉降比。 ?污泥沉淀 30min后密度接近最大，故 SV可反映沉降性能。 ?城市污水正常值為 15%～ 30%左右。 19 19 污泥體積指數(shù)： SVI(污泥指數(shù)、污泥容積指數(shù) 曝氣池出口處出混合液，經(jīng) 30分鐘靜沉后，每 g干泥所形成的濕污泥的體積 ，簡(jiǎn)稱(chēng) 污泥指數(shù) ，單位為 mL/g。 ?SVI應(yīng)在 100～ 150（有說(shuō) 70～ 100）。 ?太高，沉降性能差，可能膨脹； ?太低，可能處在內(nèi)源呼吸期，泥粒細(xì)小而緊密，易沉降，活性差，無(wú)機(jī)物多。 20 污泥齡 (SRT)θc： 是指微生物平均停留時(shí)間， 實(shí)質(zhì)上是 反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)的微生物全部更新一次所用的時(shí)間，在工程上，就是指反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)微生物總量與每日排出的剩余微生物量的比值。定義式為 TTC t/( ））（??? XX?（ X)T —— 曝氣池中活性污泥 總質(zhì)量 ， kg （ Δ X/Δ t)T —— 每天從系統(tǒng)中排出的 活性污泥質(zhì)量 ,kg/d 21 （ 1）含義： ? 對(duì)于一定量的基質(zhì)，達(dá)到一定處理效率所需要的微生物的量 。 【 7】 污泥負(fù)荷 XVSQMFL 0S )()( ???微生物的總量基質(zhì)的總投加量22 指曝氣池的單位容積，在單位時(shí)間內(nèi)所能夠接受，并將其降解到某一規(guī)定額數(shù)的 BOD5的質(zhì)量，即 : 式中： Lv—— 容積負(fù)荷， kg (BOD5)/(m3 【 8】 容積負(fù)荷 V00VLQSVVQSL??實(shí)際計(jì)算 : ? X、 Ls、 Lv可查 p118表 121. ? 對(duì)于某些工業(yè)污水，試驗(yàn)確定 X、 Ls、 Lv ? 污泥負(fù)荷法應(yīng)用方便，但需要一定的經(jīng)驗(yàn)。 主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥上的有機(jī)物為微生物所利用。有多種模式反映這一關(guān)系。 m a xsSkS???? KS Ks Sdm a x?? ?X dtdX微生物實(shí)際增長(zhǎng)模型 ： 其中 μmax為最大比生長(zhǎng)速率 (T1)。 Kd 為微生物內(nèi)源衰減速率 微生物實(shí)際增長(zhǎng)模型（考慮衰亡） 29 在生化反應(yīng)中，反應(yīng)速度是指單位時(shí)間里底物的減少量、最終產(chǎn)物的增加量或細(xì)胞