绪论一、主要处理方法（1）物理处理法：格栅、沉淀、离心、气浮等等——水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。

（2）物化处理法：混凝、吸附、萃取、膜分离、离子交换等等——处理对象因方法而异（3）化学处理法：离子交换、消毒、中和、化学沉淀、氧化还原等——除去水中的溶解性或胶体性的物质。

（4）生物处理法：溶解、胶体态有机物二、生物处理法（一）代谢过程1.新陈代谢：微生物不断从从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换过程2.分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量，有机物转化为稳定物质3.合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身（微生物的细胞物质）（二）方法1.利用微生物氧化分解有机物这一功能，并强化这一过程，去除废水中胶体和溶解性有机物的方法2.生物处理的主要作用者是微生物，根据反应中氧气的需求，可把细菌分为好氧菌、兼性菌和厌氧菌。

3. A、好氧生物处理法（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等）（1）好氧生物处理指有分子氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物为无机物，使其稳定、无害化的处理方法。

（2）处理对象：以胶体或溶解态存在的有机物。

（3）适用范围：中、低浓度有机废水，或BOD5小于500mg/L的有机废水。

（4）特点：反应速度较快，所需反应时间较短，故处理构筑物容积小，处理过程散发臭气较少（5）主要有：活性污泥法、生物膜法、氧化塘、污水灌溉B、厌氧生物处理法（1）在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。

（2）厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。

（3）特点：①由于废水厌氧生物处理过程不需另加氧源，故运行费用低。

②剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点。

③其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。

为维持较高的反应速度，需维持较高的温度，就要消耗能源。

第一章活性污泥法活性污泥法是自然界水体自净的人工强化方法，是一种以活性污泥为主体，依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的活性污泥的凝聚、吸附、氧化分解等作用来去除污水中有机物的方法。

一、活性污泥法的基本原理（一）活性污泥法的基本概念与流程1.活性污泥：向生活污水注入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体。

这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这种絮凝体就是“活性污泥”。

2.基本流程：（进水）初沉池→曝气池→二沉池（出水）→部分污泥回流，剩余污泥处理（1）作用：活性污泥反应器——曝气池核心【曝气与空气扩散系统】曝气与空气扩散系统充氧、搅拌二次沉淀池固液分离污泥回流系统补充微生物（2）活性污泥需要有氧化、分解有机物的能力，良好的凝聚沉降性能（不能让丝状菌大量繁殖）（二）活性污泥的形态与组成1.活性污泥是活性污泥处理系统中的主体作用物质，是栖息着具有强大生命力的微生物群体。

在微生物群体新陈代谢功能的作用下，活性污泥具有将有机污染物转化为稳定的无机物质的活力，故称之为“活性污泥”。

2.正常的活性污泥在外观上呈絮绒颗粒状，又称之为“生物絮凝体”特征：（1）具有较大的表面积（2）含水率很高（99%以上），呈流态化，比重有差异，1.002-1.006之间（3）固体物质仅占1%以下，由有机与无机两部分组成[城市污水的活性污泥，有机成分占75%-85%，无机成分占15%-25%]（4）略带土壤的气味，颜色根据污水水质不同而不同3.组成：活性污泥固体物质由四部分组成（1）Ma——活性污泥微生物群体；※（2）Me——活性污泥代谢产物；（3）Mi——活性污泥吸附的难降解惰性有机物；（4）Mii——活性污泥吸附的无机物。

（三）活性污泥微生物及其作用1.参与废水生物处理的生物种类：细菌（原核生物，单细胞体型最微小的一种）【异养型为主】真菌（真核生物，单细胞：酵母菌、多细胞：霉菌）原生动物（单细胞真核生物）后生动物（多细胞构成的生物体）2.细菌：是活性污泥净化功能最主要、最活跃的成分，含量一般在107～108个/mL。

（1）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（2）特征：①绝大多数是好氧和兼性异养型细菌（自养菌×）；②在好氧条件下，具有很强的分解有机物的功能；③具有很高的增殖速率，世代时间仅为20-30分钟；（3）存在方式【活性污泥絮凝体：大量的菌胶团+少量丝状菌】①菌胶团细菌：细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜(细菌分泌的多糖类物质)包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团※作用：A、有很强的氧化分解有机物的能力B、保护作用，不易被原生动物吞噬，免受毒物影响C、有很好的絮凝沉降性能②游离性细菌：指单个存在于水体中的细菌（会影响水质）（原生动物吞噬）③丝状细菌：通常丝状菌交叉穿织在菌胶团之间，形成活性污泥絮凝体骨架作用：A、有很强的氧化、分解有机物的能力，起着一定的净化作用B、若其数量超过菌胶团细菌，使污泥絮凝体沉降性能变差，严重时引起污泥膨胀，造成出水水质下降3.真菌：构造复杂，种类繁多，活性污泥系统中的真菌主要是微小的霉菌或寄生的丝状菌，具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能，但大量繁殖会导致污泥膨胀。

4.原生动物：在活性污泥中大约为103个/ml，有肉足虫、鞭毛虫、纤毛虫等三类，主要摄食有机物及游离的细菌，起到进一步净化水质的作用。

（1）原生动物在种属和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而改变的（2）其出现的顺序反应了处理水质的好坏（有机物的去除）①最初是肉足虫【系统初运行，未成熟污泥】；②继之鞭毛虫和游泳型纤毛虫（草履虫、肾形虫、豆形虫等）【污泥形状不好】；③当处理水质良好时出现固着型纤毛虫，如钟虫，等枝虫，独缩虫，聚缩虫，盖纤虫等【成熟污泥，水质好】。

（3）通过镜检观察出现在活性污泥中的原生动物，并辨别认定其种属，据此能够判断处理水质的优劣，因此，将原生动物称之为活性污泥系统中的指示性生物。

5.后生动物：多细胞构成，主要指轮虫，捕食菌胶团和原生动物，在活性污泥系统中不经常出现，仅在处理水质很好的完全氧化型的活性污泥系统中出现，是水质非常稳定的标志。

6.增长与递变模式7.活性污泥微生物群体的食物链总结：（1）活性污泥中的有机物、细菌、真菌、原生动物与后生动物组成了小型的相对稳定的生态系统和食物链。

（2）净化污水的第一承担者－－细菌※①菌胶团细菌－－构成活性污泥絮凝体的主要成分，有很强的吸附、氧化分解有机物能力。

也可防止被微型动物所吞噬，并在一定程度上可免受毒物的影响，沉降性好。

②丝状菌－－形成活性污泥的骨架，增强沉降性，保持高的净化效率，但是大量会引起污泥膨胀。

（3）净化污水的第二承担者－－原生动物※①指示性动物－－原生动物，通过显微镜镜检是对活性污泥质量评价的重要手段之一。

②固着型纤毛虫是水质良好的标志（四）活性污泥微生物的增值规律1活性污泥微生物降解污水中有机污染物，同时微生物相应进行增殖。

（用增殖曲线表示规律）将活性污泥微生物在污水中接种，并在温度适宜、溶解氧充足的条件下进行培养，按时取样检测，即可得出微生物数量与培养时间之间具有一定规律性的增值曲线。

（间歇培养、底物一次性投加）2.活性污泥的能量含量（F/M）（F：有机物M：微生物量）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殖。

3.根据微生物的生长速度，整个曲线分为四个阶段：适应期、对数增长期、减速增长期、内源呼吸期。

（1）适应期①定义：微生物对于新的环境条件、污水中不同种类的有机物污染物等的短暂的适应过程；长短取决于污水的主要成分和微生物对它的适应。

时间较短5~15min②活性污泥微生物的变化：A、数量基本没有变化B、菌体体积增大C、酶系统相应调整，不分裂，但个体增大（不裂变）D、新的变异；③水质指标基本无变化。

（2）对数增殖期①F/M值高(>2.2) (kgBOD/kgVSS.d)，有机物丰富，营养物质不是微生物增殖的控制因素；②微生物的增值速率与基质浓度无关，仅由微生物本身特有的最小世代时间所控制，即只受微生物自身生理机能的限制；③微生物以最高速率对有机物进行摄取，以最高速率增殖，合成新细胞；④活性污泥具有高的能量水平，微生物的活动能力很强（游离单体），污泥质地松散，不易形成较好的絮凝体，沉淀性能不佳；（以游离态形式存在，凝聚性能差）⑤活性污泥的代谢速率极高，需氧量大；⑥一般不采用此阶段作为运行工况。

（但也有，如高负荷活性污泥法）（3）减速增长期（0.1< F/M <2.2）①F/M值下降到一定水平后，有机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，直至最终下降为零，但活性污泥的量仍持续增长并最终达到最高；⑤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出水水质有较大改善，且整个系统运行稳定；⑦大多数污水厂曝气池的运行工况。

（减速增长期末端）（4）内源呼吸期（F/M <0.1）①当混合液中营养物继续降低，F/M值达到最小并维持一常数时，污泥微生物即进入内源呼吸期，此时内源呼吸速率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；（微生物被降解）②污泥的无机化程度较高，沉降性能良好，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）不同增殖期的活性污泥，性能不同，出水水质也不同；（要利用活性污泥净化污水，必须发挥其吸附性、降解性、凝聚沉降性，但对数增值期凝聚沉降性差、内源呼吸期降解太慢，只有减速增值期的末端同时具备较好的降解性、沉降性、供氧条件也容易满足。

因此传统活性污泥法系统（普通曝气池）将反应条件控制在减速增长期末端。

）3）通过调整F/M值，可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）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。

（五）活性污泥净化污水的过程1.在活性污泥处理系统中，有机污染物从污水中去除过程的实质就是有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄食、代谢与利用的过程。

这一过程的结果是污水得到净化，微生物获得能量并合成新的细胞，使活性污泥得到增长。