【环境课件】水污染控制工程.doc

水污染控制工程 目 录第一篇 污水的物理化学处理方法第一章 绪论第二章 水体的自净及水污染控制的基本方法、工艺流程第三章 混凝第四章 沉淀与澄清第五章 过滤第六章 消毒第七章 气浮第八章 氧化还原第九章 膜分离第十章 其他物化方法第十一章 水的软化与除盐第十二章 循环水的冷却和稳定第二篇 污水的生物处理方法第一章 概述第二章 好氧生物处理（原理与工艺）第三章 厌氧生物处理第四章 营养元素的生物去除第五章 天然条件下的生物处理第六章 污泥的处理与处置主要参考书目：1）水处理工程，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，19852)现代废水生物处理新技术，钱易等，中国科技出版社，19933）排水工程，第三版，张自杰等，中国建筑工业出版社，19964）水污染治理工程，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，19955）废水生物处理数学模型，第二版，顾夏声，清华大学出版社，19956）水处理微生物学，第三版，顾夏声等，中国建筑工业出版社，1998第一章 概述1.1 生物处理的目的和重要性废水生物处理的目的：1) 絮凝和去除废水中不可自然沉淀的胶体状固体物；2) 稳定和去除废水中的有机物；3) 去除营养元素氮和磷。废水生物处理的重要性：1)城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最经济；2)废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；3)目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处理法；4)大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。微生物在废水生物处理中主要有三个作用：1)去除有机物（以COD或BOD5表示），去除其它无机营养元素如N、P等；2)絮凝沉淀和降解胶体状固体物；3)稳定有机物。微生物代谢过程简介：有机物微生物新的细胞物质CO2、H2O生物残渣内源呼吸分解合成微生物代谢所需要的几个基本要素：能源；碳源；无机营养元素N、P、S、K、Ca、Mg等；有时还需要一些特殊的有机营养物（也称生长因子，如维生素、生物素等）废水生物处理中涉及的微生物代谢过程主要有：化能异养型代谢；化能自养型代谢；光合异养型代谢；光合自养型代谢。生物处理中的重要微生物细菌：细菌包括了真细菌(eubacteria)和古细菌(archaebacteria)；是废水生物处理工程中最主要的微生物；根据需氧情况不同：好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；根据能源碳源利用情况的不同：光合细菌光能自养菌、光能异养菌；非光合细菌化能自养菌、化能异养菌；根据生长温度的不同：低温菌(-10ºC15 ºC)、中温菌(15 ºC 45 ºC)和高温菌(>45 ºC)真菌：真菌的三个主要特点：1)能在低温和低pH值的条件生长；2)在生长过程中对氮的要求较低（是一般细菌的1/2）；3)能降解纤维素。真菌在废水处理中的应用：1)处理某些特殊工业废水；2)固体废弃物的堆肥处理原生动物、后生动物：原生动物主要以细菌为食；其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物。后生动物以原生动物为食；也可作为指示生物。1.2 生物处理法在废水处理中的地位有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法：颗粒状有机物(>1mm)：可以采用机械沉淀法进行去除的颗粒物；胶体状有机物(1nm100nm)：不能采用机械沉淀法进行去除的较小的有机颗粒物；溶解性有机物(<1nm)：以分散的分子状态存在于水中的有机物生物法处理的主要对象：废水中呈胶体状和溶解状态的有机物；废水中溶解状态的营养元素N和P。废水处理程度的分级：一级处理预处理或前处理；二级处理生物处理；三级处理深度处理一级处理：去除效果：EBOD » 30%, ESS » 50%；功能：去除颗粒状有机物，减轻后续生物处理的负担；2）调节水量、水质、水温等，有利于后续的生物处理。主要方法：物化法，如：沉砂、沉淀、气浮、除油、中和、调节、加热或冷却等二级处理：去除效果：EBOD » 8590%，ESS » 90%；功能：大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水达标排放；方法：各种形式的生物处理工艺三级处理：目的：去除二级处理出水中残存的SS、有机物，或脱色、杀菌，或脱氮、除磷防止水体富营养化；方法：物化法超滤、混凝、活性炭吸附、臭氧氧化、加氯消毒等；生物法生物法脱氮除磷，等我国水环境中有机物污染的严重状况废水排放量巨大；我国水环境中量大面广的污染物是有机物；N、P的污染也日益严重有机污染的主要来源：生活污水：COD = 400500mg/l，BOD5 = 200300mg/l；工业废水：主要有石油化工、轻工、食品等行业，如：啤酒废水：820m3废水/m3酒，COD = 20003500mg/l；酒精废水：1215 m3废水/m3酒，COD = 36 万mg/l；味精废水：2535 m3废水/吨味精，COD = 610 万mg/l；造纸黑液：120600 m3废水/吨纸浆，COD = 1015万mg/l1.3 生物处理法的分类生物处理法天然生物处理人工生物处理生物稳定塘土地处理系统好氧生物处理厌氧生物处理活性污泥法生物膜法传统厌氧消化现代高速厌氧反应器第二章 好氧生物处理（原理与工艺）2.1 基本概念2.1.1 好氧生物处理的基本生物过程 所谓“好氧”：是指这类生物必须在有分子态氧气（O2）的存在下，才能进行正常的生理生化反应，主要包括大部分微生物、动物以及我们人类；所谓“厌氧”：是能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，如厌氧细菌、酵母菌等。好氧生物处理过程的生化反应方程式：l 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢） 异氧微生物 CHONS + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量（有机物的组成元素） 异氧微生物l 合成反应（也称合成代谢、同化作用） C、H、O、N、S + 能量 C5H7NO2l 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）微生物 C5H7NO2 + O2 CO2 + H2O + NH3 + SO42- +¼+能量在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分是相对稳定的，一般可用下列实验式来表示：细菌：C5H7NO2； 真菌：C16H17NO6；藻类：C5H8NO2；原生动物：C7H14NO3分解与合成的相互关系：1） 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，而合成则给分解提供物质基础； b分解过程是一个产能过程，合成过程则是一个耗能过程。2) 对有机物的去除，二者都有重要贡献；3）合成量的大小， 对于后续污泥的处理有直接影响（污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的4050%）。不同形式的有机物被生物降解的历程也不同：一方面：l 结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；l 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，随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。另一方面：有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同：如： 糖类TCA循环脂类蛋白质2.1.2 影响好氧生物处理的主要因素1）溶解氧（DO）： 约12mg/l2）水温：是重要因素之一，a. 在一定范围内，随着温度的升高，生化反应的速率加快，增殖速率也加快；b. 细胞的组成物如蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升或降并超过一定限度时，会有不可逆的破坏； 最适宜温度 1530°C； >40°C 或< 10°C后，会有不利影响。3)营养物质：细胞组成中，C、H、O、N约占9097%其余310%为无机元素，主要的是P。生活污水一般不需再投加营养物质；而某些工业废水则需要， 一般对于好氧生物处理工艺，应按BOD : N : P = 100 : 5 : 1 投加N和P。其它无机营养元素：K、Mg、Ca、S、Na等；微量元素： Fe、Cu、Mn、Mo、Si、硼等；4) pH值：一般好氧微生物的最适宜pH在6.58.5之间；pH < 4.5时，真菌将占优势，引起污泥膨胀；另一方面，微生物的活动也会影响混合液的pH值。5)有毒物质（抑制物质）主要有：重金属 蛋白质的沉淀剂（变性；与-SH结合而失活） 氰化物； H2S； 卤族元素及其化合物 酚、醇、醛 使蛋白质变性或脱水 染料等；活性污泥系统中有毒物质的最高允许浓度：有毒物质允许浓度有毒物质允许浓度铜化合物(以Cu计)0.51.0苯10锌化合物(以Zn计)513氯苯10镍化合物(以Ni计)2对苯二酚15铅化合物(以Pb计)1.0间苯二酚450锑化合物(以Sb计)0.2邻苯二酚100镉化合物(以Cd计)15间苯三酚100钒化合物(以V计)5邻苯三酚100银化合物(以Ag计)0.25苯胺100铬化合物(以Cr计)25二硝基甲苯12 (以Cr3+计)2.7甲醛160 (以Cr6+计)0.5乙醛1000硫化物(以S2-计)525二甲苯7 (以H2S计)20甲苯7氢氰酸氰化钾18氯苯10硫氰化物36吡啶400砷化合物(以As3+计)0.72.0烷基苯磺酸盐15汞化合物(以Hg计)0.5甘油56）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，也会不利于微生物。7）氧化还原电位：好氧细菌： +300 400 mV， 至少要求大于+100 mV。 厌氧细菌： 要求小于+100 mV，对于严格厌氧细菌，则<-100 mV，甚至<-300 mV。2.1.3 废水可生化性和可生化程度的判别 生物降解性能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，在结构上引起的变化程度。 可分为三类：1） 初级生物降解指有机物原来的化学结构发生了部分变化，改变了分子的完整性；2） 环境可接受的生物降解指有机物失去了对环境有害的特性；3） 完全降解在好氧条件下，有机物被完全无机化；在厌氧条件下，有机物被完全转化为CH4、CO2等。 有机物生物降解性能的分类：1） 易生物降解易于被微生物作为碳源和能源物质而被利用；2） 可生物降解能够逐步被微生物所利用；3） 难生物降解降解速率很慢或根本不降解。注意：1）“难、易”是相对的； 2）同一种化合物在不同种属微生物的作用下，其降解情况也会有不同。 鉴定和评价废水中有机污染物的好氧生物降解性的方法：分类方法方法要点方法评价根据氧化所耗氧量水质指标法采用BOD5/COD作为有机物评价指标。方法改进：日本通产省测试法，以ThOD代替COD，采用BOD自动测定仪测定有机物28天的生化需氧量，并以BOD28/ThOD来评价有机物的生物降解性能；比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物的降解性能；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判断有机物的生物降解性能。测试时，接种物可采用活性污泥，接种量为13 gSS/l；较好地反应微生物氧化分解特性，但试验水量少，对结果有影响；根据有机物的去除效果静置烧瓶筛选试验以10ml沉淀后的生活污水上清液作为接种物，90ml含有5mg酵母膏和5mg受试物的BOD标准稀释水作为反应液，两者混合，室温下培养，1周后测受试物浓度，并以该培养液作为下周培养的接种物，如此连续4周，同时进行已知降解化合物的对照试验；操作简单，但在静态条件下混合及充氧不好；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；生物作用条件好，但吸附对测定有影响；半连续活性污泥法测试时，采用试验组及对照组二套反应器间歇运行，测定反应器内COD、TOD或DOC的变化，通过二套反应器结果的比较来评价；试验结果可靠，但仍不能模拟处理厂实际运行条件；活性污泥模型试验模拟连续流活性污泥法生物处理工艺，采用试验组与对照组，通过两套系统对比和分析来评价；结果最为可靠，但方法较复杂；根据CO2量斯特姆测试法采用活性污泥上清液作为接种液，反应时间28天，温度25°C，有机物降解以CO2产量占理论CO2产量的百分率来判断；系统复杂，可反映有机物的无机化程度；根据微生物生理生化指标主要有：ATP测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等试验结果可靠，但测试程序较为复杂。 影响有机物生物降解性能的因素：1） 与化学物质的种类性质有关的因素（化学组成、理化性质、浓度、与它种基质的共存）；2） 与微生物的种类、性质有关的因素（微生物的来源、数量、种属间的关系）；3） 与有机物、微生物所处的环境有关的因素（pH值、DO、温度、营养物等）。2.2 悬浮生长的好氧生物处理工艺2.2.1 活性污泥法 （Activated Sludge Process）2.2.1.1 活性污泥法的基本原理曝气池：反应主体二沉池： 1）进行泥水分离，保证出水水质； 2）保证回流污泥，维持曝气池内一定的污泥浓度。回流系统： 1）保证曝气池内维持足够的污泥浓度； 2）通过改变回流比，改变曝气池的运行工况。剩余污泥： 1）是去除有机物的途径之一； 2）维持系统的稳定运行。供氧系统： 提供足够的溶解氧l 活性污泥系统有效运行的基本条件是：1） 废水中含有足够的可容性易降解有机物；2） 混合液含有足够的溶解氧；3） 活性污泥在池内呈悬浮状态；4） 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；5） 没有对微生物有毒有害的物质流入。2.2.1.2 活性污泥的性质及性能指标1 物理性能：“菌胶团”“生物絮凝体”颜色：褐色、（土）黄色、铁红色气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1 （1.0021.006）粒径：0.020.2 mm比表面积：20100cm2/ml2 生化性能：a 活性污泥的含水率： 99.299.8%b 固体物质的组成：有机物7585%1） 活细胞（Ma）：2） 微生物内源代谢的残留物（Me）：3） 吸附的原废水中难于生物降解的有机物（Mi）：4） 无机物质（Mii）：3活性污泥中的微生物：A细菌： 是活性污泥净化功能最活跃的成分主要菌种有： 动胶杆菌属、假单胞菌属、微球菌属、黄杆菌属、芽胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属等特征： 1）多属好氧和兼性异养型的原核细菌； 2）在有氧条件下，具有较强的分解有机物的功能； 3）具有较高的增殖速率，其世代时间为2030分钟； 4）其中的动胶杆菌具有将大量细菌结成为“菌胶团”的功能。B.其它微生物-原生动物-在活性污泥中大约为103个/ml原生动物在活性污泥反应过程中数量和种类的增长与递变的模式l 活性污泥系统启动初期，游离细菌居多，原生动物肉足虫（如变形虫）游泳型纤毛虫（如豆形虫、草履虫）。l 菌胶团培育成熟，细菌多“聚居”在活性污泥上，处理水水质良好；原生动物以带柄固着型的纤毛虫（如钟虫、等枝虫等）为主。l 原生动物能不断摄食水中的游离细菌，起到进一步净化水质的作用。l 后生动物（主要指轮虫）在活性污泥中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型活性污泥系统（如延时曝气）中出现，因此，轮虫出现是水质非常稳定的标志。4.活性污泥的性能指标：（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS）（Mixed Liquor Suspended Solids）MLSS = Ma + Me + Mi + Mii 单位： mg/l g/m3（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）（Mixed Volatile Liquor Suspended Solids）MLVSS = Ma + Me + Mi在条件一定时，MLVSS/MLSS是较稳定的，对城市污水，一般是0.750.85（3）污泥沉降比（SV） （Sludge Volume）是指将曝气池中的混合液在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；能相对地反映污泥数量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及时发现早期的污泥膨胀；正常数值 2030%（4）污泥体积指数（SVI） （Sludge Volume Index）曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所形成的污泥体积， 单位是 ml/g。SV（%）´10（ml/l）或 SVI =SVI =SV（ml/l） MLSS（g/l）MLSS（g/l）能更准确地评价污泥的凝聚性能和沉降性能，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，将要或已经发生膨胀现象；城市污水的SVI一般为 50150 ml/g；注意：1）对于工业废水，SVI不在上述范围内，有时也属正常；2）对于高浓度活性污泥系统，即使污泥沉降性能较差，由于MLSS较高，其SVI也不会很高。5.关于活性污泥法运行控制中常用的一些参数： 流量 COD BOD 微生物浓度（MLSS）A Q C i B i X iB、C Q + Qr C B XD Q Qw Ce Be XeE Qw Cr Br XrF Qr Cr Br Xr1） 曝气池的有机容积负荷： ; 曝气池的有机容积去除负荷：用Ci Ce 代替上式中的Ci，用Bi Be 代替上式中的Bi2) 曝气池的有机污泥负荷： ; 曝气池的有机污泥去除负荷：用Ci Ce 代替上式中的Ci，用Bi Be 代替上式中的Bi3）曝气池的水力停留时间（Hydraulic Retention Time）： （h）4）曝气池的污泥停留时间（Sludge Retention Time）： SRT =V · X /（Qw ·Xr）（h 或 d） (Xr)max = 10 6 / SVI2.2.1.3 活性污泥的增长规律1、活性污泥中微生物的增殖是活性污泥在曝气池内发生反应、有机物被降解的必然结果，而微生物增殖的结果则是活性污泥的增长。2、一般可用活性污泥的增长曲线来描述: 注意：1)间歇静态培养；2)底物是一次投加；3)图中同时还表示了有机底物降解和氧的消耗曲线。l F/M值: 在温度适宜、DO充足、且不存在抑制物质的条件下，活性污泥微生物的增殖速率主要取决于微生物与有机基质的相对数量，即有机基质(Food)与微生物(Microorganism)的比值，即F/M值。 F/M值也是影响有机物去除速率、氧利用速率的重要因素。 实际上，F/M值就是以BOD5表示的进水污泥负荷()，即： 注：此处的Xv即Xi，也就是进水的MLSS3、一般来说，可将增长曲线分为以下四个时期：（1）适应期；(2)对数增长期；(3)减速增长期；(4)内源呼吸期。l 适应期:(1) 是活性污泥微生物对于新的环境条件、污水中有机物污染物的种类等的一个短暂的适应过程；(2) 经过适应期后，微生物从数量上可能没有增殖，但发生了一些质的变化：a.菌体体积有所增大；b.酶系统也已做了相应调整；c.产生了一些适应新环境的变异；等等。(3) BOD5、COD等各项污染指标可能并无较大变化。l 对数增长期：F/M值高(>2.2)，所以有机底物非常丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；(1) 微生物的增长速率与基质浓度无关，呈零级反应，它仅由微生物本身所特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身的生理机能的限制；(2) 微生物以最高速率对有机物进行摄取，也以最高速率增殖，而合成新细胞；(3) 此时的活性污泥具有很高的能量水平，其中的微生物活动能力很强，导致污泥质地松散，不能形成较好的絮凝体，污泥的沉淀性能不佳；(4) 活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；(5) 一般不采用此阶段作为运行工况，但也有采用的，如高负荷活性污泥法。l 减速增长期:(1) F/M值下降到一定水平后，有机底物的浓度成为微生物增殖的控制因素；(2) 微生物的增殖速率与残存的有机底物呈正比，为一级反应；(3) 有机底物的降解速率也开始下降；(4) 微生物的增殖速率在逐渐下降，直至在本期的最后阶段下降为零，但微生物的量还在增长；(5) 活性污泥的能量水平已下降，絮凝体开始形成，活性污泥的凝聚、吸附以及沉淀性能均较好；(6) 由于残存的有机物浓度较低，出水水质有较大改善，并且整个系统运行稳定；(7) 一般来说，大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在这一范围内的。l 内源呼吸期:（1）内源呼吸的速率在本期之初首次超过了合成速率，因此从整体上来说，活性污泥的量在减少，最终所有的活细胞将消亡，而仅残留下内源呼吸的残留物，而这些物质多是难于降解的细胞壁等；（2）污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，但凝聚性较差；有机物基本消耗殆尽，处理水质良好；（3）一般不采用这一阶段作为运行工况，但也有采用，如延时曝气法。4、活性污泥增殖规律的应用：(1) 活性污泥的增殖状况，主要是由F/M值所控制；(2) 处于不同增长期的活性污泥，其性能不同，处理出水的水质也不同；(3) 可以通过调整F/M值，来调控曝气池的运行工况，以达到所要求的出水水质和活性污泥的良好性能；(4) 推流式： 一段线段； 完全混合式： 一个点5、有机物降解与微生物增殖： 活性污泥微生物增殖是微生物增殖和自身氧化(内源呼吸)两项作用的综合结果，所以，微生物的净增殖速率为： 式中：活性污泥微生物的净增殖速率（）； 活性污泥微生物的合成速率； 降解每所产生的值，即产率系数（）； 活性污泥微生物自身氧化速率； 每每日自身氧化的数，即自身氧化系数（）； 。因此，活性污泥微生物增殖的基本方程式: 积分后，得出活性污泥微生物在曝气池内每日得净增长量为: 式中: 每日污泥增长量(),； ； 每日处理废水量()； 进水浓度(或)； 出水浓度(或)。l 的经验值：(1) 对于生活污水活与之性质相近的工业废水，；(2) 几种工业废水的值:废水合成纤维废水0.380.10含酚废水0.550.13制浆与造纸废水0.760.016制药废水0.77酿造废水0.93亚硫酸浆粕废水0.550.13l 通过小试求得：将上式改写为: 6、有机物降解与需氧: 微生物的代谢需要氧：(1)需要将一部分有机物氧化分解； (2)也需要对自身细胞的一部分物质进行自身氧化。 需氧量: 式中曝气池混合液的需氧量，； 代谢每所需的氧量，； 每每天进行自身氧化所需的氧量，。 上式可改写成: 或 其中: 单位重量污泥的需氧量，； 去除每的需氧量，。l 值的确定:(1) 活性污泥法处理城市污水时的和值:运行方式DO2ab完全混合式0.71.10.420.11生物吸附法0.71.1传统曝气法0.81.1延时曝气法1.41.80.530.188(2)几种工业废水的值:废水ab石油化工废水0.750.16合成纤维废水0.550.142含酚废水0.56制浆与造纸废水0.380.092制药废水0.350.354酿造废水0.93漂染废水0.50.60.065炼油废水0.550.12亚硫酸浆粕废水0.400.185(3)试验法:将上述方程式改写成: 7、活性污泥净化反应过程:BOD吸附降解曝气过程在活性污泥处理系统中，有机底物从废水中被去除的实质就是有机底物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用的过程，这一过程的结果是污水得到了净化，微生物获得了能量而合成新的细胞，活性污泥得到了增长。 一般将这整个净化反应过程分为三个阶段：初期吸附；微生物代谢；活性污泥的凝聚、沉淀与浓缩初期吸附: 在活性污泥系统内，在污水开始与活性污泥接触后的较短时间(1030min)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，因此在这很短的时间内，就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BOD5值(或COD值)大幅度下降。但这并不是真正的降解，随着时间的推移，混合液的BOD5值会回升（由于胞外水解酶将吸附的非溶解状态的有机物水解成为溶解性小分子后，部分有机物又进入污水中使BOD值上升。此时，活性污泥微生物进入营养过剩的对数增殖期，能量水平很高，微生物处于分散状态，污水中存活着大量的游离细菌，也进一步促使BOD值上升 ），再之后，BOD5值才会逐渐下降（活性污泥微生物进入减速增殖期和内源呼吸期，BOD值又行缓慢下降）。活性污泥吸附作用的大小与很多因素有关:1）废水的性质、特性：对于含有较高浓度呈悬浮或胶体状态的有机污染物的废水，具有较好的效果；2)活性污泥的状态：在吸附饱和后应给以充分的再生曝气，使其吸附功能得到恢复和增强，一般应使活性污泥微生物进入内源代谢期。2.2.1.4 活性污泥系统的主要运行方式迄今为止，在活性污泥法工程领域，应用着多种各具特色的运行方式。主要有以下几种：（一）传统活性污泥法：1)主要优点：a.处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。2)主要问题：a.为了避免池首端形成厌氧状态，不宜采用过高的有机负荷，因而池容较大，占地面积较大；b.在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；c.对冲击负荷的适应性较弱。（二）完全混合活性污泥法1）主要特点：a.可以方便地通过对F/M的调节，使反应器内的有机物降解反应控制在最佳状态；b.进水一进入曝气池，就立即被大量混合液所稀释，所以对冲击负荷有一定的抵抗能力；c.适合于处理较高浓度的有机工业废水。d.问题：微生物对有机物的降解动力低，易产生污泥膨胀；处理水水质较差。2）主要结构形式：a.合建式（曝气沉淀池）：b.分建式（三）阶段曝气活性污泥法又称分段进水活性污泥法或多点进水活性污泥法 工艺流程主要特点：a.废水沿池长分段注入曝气池，有机物负荷分布较均衡，改善了供养速率与需氧速率间的矛盾，有利于降低能耗；b.废水分段注入，提高了曝气池对冲击负荷的适应能力。c.混合液中的活性污泥浓度沿池长逐步降低，出流混合液的污泥较低，减轻二次沉淀池的负荷，有利于提高二次沉淀池固、液分离效果。（四）吸附再生活性污泥法又称生物吸附法或接触稳定法。主要特点是将活性污泥法对有机污染物降解的两个过程吸附、代谢稳定，分别在各自的反应器内进行。1)主要优点：a.废水与活性污泥在吸附池的接触时间较短，吸附池容积较小，再生池接纳的仅是浓度较高的回流污泥，因此，再生池的容积也是小的。吸附池与再生池容积只和仍低于传统法曝气池的容积，建筑费用较低；b.具有一定的承受冲击负荷的能力，当吸附池的活性污泥遭到破坏时，可由再生池的污泥予以补充。2)主要缺点：对废水的处理效果低于传统法；对溶解性有机物含量较高的废水，处理效果更差。（五）延时曝气活性污泥法完全氧化活性污泥法1)主要特点：a.有机负荷率非常低，污泥持续处于内源代谢状态，剩余污泥少且稳定，勿需再进行处理；b.处理出水出水水质稳定性较好，对废水冲击负荷有较强的适应性；c.在某些情况下，可以不设初次沉淀池。2)主要缺点：池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大；一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水，水量一般在1000m3/d以下。（六）高负荷活性污泥法又称短时曝气法或不完全曝气活性污泥法主要特点：有机负荷率高，曝气时间短，对废水的处理效果较低；在系统和曝气池的构造等方面与传统法相同。（七）纯氧曝气活性污泥法主要特点：a.纯氧中氧的分压比空气约高5倍，纯氧曝气可大大提高氧的转移效率；b.氧的转移率可提高到80-90%，而一般的鼓风曝气仅为10%左右；c.可使曝气池内活性污泥浓度高达40007000mg/l，能够大大提高曝气池的容积负荷；d.剩余污泥产量少，SVI值也低，一般无污泥膨胀之虑。（八）浅层低压曝气法又称Inka曝气法1)理论基础：只有在气泡形成和破碎的瞬间，氧的转移率最高，因此，没有必要延长气泡在水中的上升距离；2)其曝气装置一般安装在水下0.80.9米处，因此可以采用风压在1米以下的低压风机，动力效率较高，可达1.802.60kgO2/kw.h；3)其氧转移率较低，一般只有2.5%；4)池中设有导流板，可使混合液呈循环流动状态。（九）深水曝气活性污泥法1)主要特点：a.曝气池水深在78m以上，b.由于水压较大，氧的转移率可以提高，相应也能加快有机物的降解速率；c.占地面积较小。2)一般有两种形式：a.深水中层曝气法（空气扩散装置设在深4m左右处）； b.深水深层曝气法（空气扩散装置仍设于池底部）。（十）深井曝气活性污泥法又称超深水曝气法1)工艺流程：一般平面呈圆形，直径约介于16m，深度一般为50150m。2)主要特点：a.氧转移率高，约为常规法的10倍以上；b.动力效率高，占地少，易于维护运行；c.耐冲击负荷，产泥量少；d.一般可以不建初次沉淀池；e.但受地质条件的限制。各种活性污泥法的设计参数(处理城市污水,仅为参考值)设计参数传统活性污泥法完全混合活性污泥法阶段曝气活性污泥法BOD5SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.40.20.60.20.4容积负荷(kgBOD5/m3.d)0.30.6082.00.61.0污泥龄(d)515515515MLSS(mg/l)150030003000600020003500MLVSS(mg/l)120024002400480016002800回流比(%)2550251002575曝气时间HRT(h)483538BOD5去除率(%)859585908590设计参数吸附再生活性污泥法延时曝气活性污泥法高负荷活性污泥法BOD5SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.20.60.050.151.55.0容积负荷(kgBOD5/m3.d)1.01.20.10.41.22.4污泥龄(d)51520300.252.5MLSS(mg/l)吸附池10003000再生池40001000030006000200500MLVSS(mg/l)吸附池8002400再生池3200800024004800160400回流比(%)2510075100515曝气时间HRT(h)吸附池0.51.0再生池3618481.53.0BOD5去除率(%)8090956075设计参数纯氧曝气活性污泥法深井曝气活性污泥法BOD5SS负荷(kgBOD5/kgMLSS.d)0.41.01.01.2容积负荷(kgBOD5/m3.d)2.03.23.03.6污泥龄(d)5155MLSS(mg/l)60001000030005000MLVSS(mg/l)4000650024004000回流比(%)25504080曝气时间HRT(h)1.53.01.02.0溶解氧浓度DO(mg/l)610SVI(ml/g)3050BOD5去除率(%)759585902.2.1.5 活性污泥系统的曝气一、曝气池的型式与构造(一)曝气池的分类：根据混合液在曝气池内的流态，可分为推流式、完全混合式和