活性污泥法数学模型的发展与展望

第27卷第4期2008年 8月

四 川 环 境

SICHUAN ENVIRON M ENT

Vol 27,N o 4August 2008

综 述

收稿日期:2008 06 02

作者简介:万建波(1965-),男,河南偃师人,1990年毕业于洛阳高

等专科学校城市规化和园林专业,助理工程师。从事污水处理工作。

活性污泥法数学模型的发展与展望

万建波

(河南省偃师市环境保护局,河南偃师 471900)

摘要:活性污泥法数学模型在污水处理厂的设计、运行控制和工艺优化等方面发挥着日益重要的作用,目前已成为了

污水处理领域的研究热点。本文综述了活性污泥法数学模型的研究和发展过程,重点介绍了I W A 模型的特点及其在国内外的研究现状。最后对模型的研究和应用进行了展望,认为今后可以在完善机理,模块化模型,混合模型等方面作进一步的研究。

关 键 词:活性污泥法;数学模型;

I

W A 模型;A S M 中图分类号:X 703 文献标识码:A 文章编号:1001 3644(2008)04 0079 05

D evelop m ent and P rospect of M at he m aticalM ode l for A cti v ated Sl u dge Techno l o gy

WAN Jian bo

(The E nviron m ental Protection Bureau of Yanshi C it y,Yanshi ,H enan 471900,Chi na)

Abst ract :M a t he m atical m odel f o r ac tivated sl udge techno l ogy plays a mo re and mo re i

m po rtant ro le for desi gn ,ope ra tion contro l and pro cess opti m ization of se w ag e treat m ent plants It now becom es a hotspot i n t he field o f sewage trea t m ent In this paper ,the research and develop m ent of m athe m ati cal m odel for activated sl udge techno l ogy is rev ie wed Emphatically ,the present

sta t us o f study ho m e and abroad on M ode l I WA is i ntroduced F i nall y ,

fut ure research and appli cation of the model i s pro spected .

It po i nts out that f urther research can go ahead i n the fields of m echan is m foundati on ,m odu l a rizati on and hybrid m ode l s

K eyw ords :A cti vated sl udge techno l ogy ;m athem ati ca lm ode ;l m ode l I W A;A S M

1 引 言

活性污泥法自1913年在英国试验成功以来,已有近百年的历史。由于它具有净化效果好、运行成本低和管理方便等特点,在废水生物处理中得到了广泛的应用。随着活性污泥处理工艺的深入和完

善,人们对活性污泥法及污水处理过程的认识由宏观到微观不断深化,用来描述活性污泥生物处理过程的模型也从简单的实验数据拟合发展到采用经典的微生物生长理论,进而发展到根据生物处理过程的机理和特性进行过程的动态分析与模拟

[1]

。数

学模型不仅可以描述和模拟活性污泥系统的动态反应过程,可以对污水处理厂的设计和优化运行管理

提供指导,而且对于现有污水处理厂的扩增、改建以及新工艺的研发也是一种高效的工具。

2 数学模型概述

2 1 静态模型

在发展的初级阶段,活性污泥工艺主要应用在传统的卫生工程中。当时,活性污泥的理论非常简单,主要采用经验或半经验的方法。这种方法由于未能反映生化反应过程中各种变量之间的相互关系,所作设计带有很大的盲目性,不仅做不到经济合理地设计处理系统,也难以预测系统发生变化并及时指导运行管理[2]

。在这一阶段使用的一些标准目前仍在广泛使用,如描述活性污泥工艺处理强度的体积负荷(B V )和污泥负荷(F /M )等。20世纪50年代以后,人们对活性污泥及其净化功能的认识不断深化以及微生物理论继续发展。一些学者先后提出了旨在描述活性污泥系统中有机

底物降解速度、微生物增殖速度以及耗氧速度与各有关参数关系的半经验、半理论性的动力学模型。其中以E cken felder,La w rence M c Carty,M c K i n ney 模型[1,2]为代表。

Eckenfel d er模型基于VSS积累速率经验公式,主要考虑处理厂的负荷与处理结果之间的关系,更适合用于含多种介质的废水。La w rence M cCarty模型最先将M onod方程引入废水生物处理领域,强调了细胞停留时间的重要性。M c K i n ney模型忽略了微生物浓度对基质去除速度的影响,并且首次提出了活性物质的概念。

这三种模型采用的都是生长-衰减!机理,对实际的生化反应系统作了很大简化,其区别仅在于有机物降解速率表达式和活性污泥组分划分的差异。由于模型计算结果基本可以满足工艺设计的要求,而且模型变量可直接测定,动力学参数容易确定,方程便于求解,因而在目前的活性污泥的工艺设计仍有一定的应用。但是,静态模型只注重稳态特性,所以存在着自身的局限:无法解释有机物的快速去除!现象;不能解释出水中有机物浓度随进水浓度变化的现象;不能预测有机物浓度增加时,微生物增长速率变化滞后的效应;无法精确地模拟废水处理中氧利用的动态变化[3]。

2 2 动态模型

为了能够更好地描述活性污泥系统的动态特性,人们展开了对活性污泥动态模型的研究。其中最有代表性的是Andre w s模型,WR c模型[3,4]与

I W A模型。

2 2 1 A ndre w s模型

Andre w s模型提出了贮存 代谢机理。该机理认为在活性污泥的动态反应过程中,非溶解性有机物和部分溶解性有机物首先被生物絮体快速吸附,以胞内贮存物的形式被贮存,然后再被微生物利用。这一机理区别了溶解底物和非溶解底物的去除过程,可以合理地解释有机物的快速去除!现象,可以很好的预测底物浓度增加时微生物增长速度变化滞后的现象和耗氧速率的动态变化。

2 2 2 W Rc模型

W Rc模型引入了存活-非存活细胞代谢机理,认为:真正决定生物活性的并不是活细胞,而是细胞内的酶。所以生物活性可以因为细胞破裂,酶的溢出而得到增强,而实际上很大比例的生物活性正是由这些非存活细胞所提供的。非存活细胞的代谢作用使有机物的降解可以在不伴随微生物量增加的情况下发生。WRc模型采用这一机理,可以解释在采用M onod方程预测微生物生长时预测值高于实际值的现象。

2 2

3 I W A模型

Andre w s模型和WR c模型运用不同的机理解释了静态模型无法解释的一些现象,但这两个模型仍然存在问题:微生物衰减按内源呼吸理论来描述,未考虑代谢残余物的再利用;只描述了废水中含碳有机物的去除,无法模拟预测氮和磷的降解。针对这两个问题,国际水质协会(I W A)总结了以前的研究成果,对组分的划分和测定、过程的定义以及模型的表达方式等方面作了进一步的改进,于1987、1995、1999年先后推出了AS M系列的三套模型[5]。

(1)AS M1

活性污泥1号模型(AS M1)采用了死亡 再生机理,体现了对代谢残余物的再利用。模型综合了活性污泥系统中碳氧化、硝化、反硝化的三个过程,全面体现了活性污泥系统的主要功能,成为活性污泥过程模型研究和相关模拟软件开发的基础。模型对反应组分和过程进行了细致的划分,包括13种组分,8个反应过程,14个动力学参数和5个化学计量系数,在表述上采用矩阵的形式[6],可以表达更多的信息,使模型更加直观,易于理解,便于计算机模拟计算。

(2)AS M2

AS M1自推出以来得到了广泛的应用,但是它的最主要缺陷是未包含除磷过程。随着对水体富营养化问题重视的提高,水体除磷过程已经不能忽略。为此,I W A推出了AS M2。它在ASM1的基础上引人了生物除磷的过程,首次将含碳有机物、含氮有机物的去除与生物除磷反应包含在一个整体模型中,共包括19种组分、19个反应、22个化学计量系数及42个动力学参数。从AS M1到AS M2最显著的变化是使所描述的微生物有了细胞内部构造,而不再简单的用生物总量来表示[7]。随后推出的AS M2D是对ASM2的一次完善,主要考虑了反硝化除磷过程[8]。

(3)AS M3

针对AS M1在实际应用中出现的问题和对有机

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物贮存试验认识的深化,I W A又推出了AS M3。AS M3涉及的主要反应是活性污泥系统的氧消耗、产污泥、硝化和反硝化作用,没有包含除磷过程。在ASM3中,反应过程的重点由水解转到了有机底物的贮存,采用了更加符合实际情况的内源呼吸机理。同AS M2相似,AS M3也是通过细胞的内部结构对生物体进行模拟。它包含13种组分、12个反应、6个化学计量参数和21个动力学参数[9]。随后又推出了AS M3C作为AS M3的调整版本,主要变化是有机物浓度以TOC而不是以COD表达[5]。

AS M系列模型在形式和功能上都较以前的模型有了较大突破,已成为活性污泥过程仿真和控制的重要理论基础[10]。但是,模型在使用中还存在着一定的局限性:不适用于以工业废水为主的废水处理;所模拟废水的温度和pH值必须处于一定的范围之内;不适用于超高负荷或泥龄小的活性污泥系统等[5]。而且,在实际应用中对入流组分的测定和模型参数的校正也需要较多的工作来完成。此外,由于微生物生长过程的复杂性,活性污泥系统中微生物种类和污染物质的多样性,导致人们对某些机理认识不清,使得模型中还存在不少问题有待进一步研究解决。

2 2 4 其他模型

还有一些其他的动态模型也在某些方面取得了一定的突破:Barker and Do l d模型[11]是以AS M1和W entze l模型为基础,主要在聚磷菌的缺氧吸磷及反硝化作用和COD的去除两方面作了相应的修改。1997年,M urnle ituer等人[12]研究了除磷细菌的内部代谢的生化转换机制,提出了一个厌氧/缺氧/好氧聚磷菌的完整代谢模型,称为De lft模型。De lft 模型成功地用一套动力学方程和参数描述了两种除磷机制,只是采用不同的参数值和不同的动力学常数、化学计量系数而已。2002年,I W A推出了厌氧消化1号模型(ADM1)[13]。该模型主要描述了厌氧消化中的生化和物化过程,共涉及厌氧体系中的七大类微生物、19个生化动力学过程、3个气液传质动力学过程,共有26种组分和8个隐式代数变量,能够对厌氧生物处理工艺进行较好的预测和模拟。

3 I W A模型研究现状

I W A模型是活性污泥数学模型发展的一个重大突破,已成为当今活性污泥模型研究的主流。目前,国内外学者对于I A WQ模型的研究主要集中在模型机理的进一步探讨和完善,模型组分和结构的简化,入流水质的分析测定,模型参数的选取和校正等方面。

3 1 国外研究现状

M anga J[14]等根据生物除磷工艺中缺氧条件下出现的聚磷菌生长、聚磷酸盐积累以及肝糖的积累现象,对AS M2D进行了修正。瑞士联邦环境科学与技术研究院E AWAG课题组[15,16]将AS M3模型用于瑞士城市污水处理,并对其进行校准与验证。许多学者在研究和应用AS M系列模型的基础上推出了一些简化模型,如Jeppsson[17]进行了不区分溶解性COD和颗粒性COD等假设,在AS M1模型的基础上推出了ROM模型;H yunook K i m[18]删除了AS M2模型中一些不直接参与生化反应的惰性组分,推出了SL M模型等。Ilse Y Sm ets等[19]选取典型的输入输出数据进行合理的线性逼近,极大的简化了AS M1的参数识别和模型校正过程。基于I W A 模型,国外开发出了一些相应的应用软件。其中应用比较广泛的有AQ UASI M(htt p://ww w a quasm i ea wag c h), B i o W i n(http://www env irosi m co m),EFOR(h t tp://www dh iso ft w are co m/efor),GPS-X(h ttp:// www hydro m antis co m),SI M B A(http://www ifak-syste m co m),STOAT(http://www w rcp lc co uk/ soft w are),W EST(http://www he mm is co m)等[20]。

3 2 国内研究现状

蒋卫刚等[21]根据AS M1,结合二沉池模型,开发了污水处理模拟系统。通过对上海市某污水处理厂的模拟,确定了模型的参数并对模型进行了校正,根据模拟结果对污水处理工艺提出改建的设计方案。刘芳等[22]以AS M1为开发平台,建立了简化的活性污泥数学模型(AS M CN)。利用AS M C N 模型对城市污水厂的运行进行了动态模拟,模拟结果良好。李昀涛等[23]在对广州市污水和污泥特性的研究中,结合物理方法和生物方法,提出了一种简单易行的测定AS M1中四种COD组分的方法。清华大学环境工程系[24]编制了国内第一个以I W A 模型为核心的废水生物处理模拟软件,用于教学和培训。季民等[25]对I W A模型进行了适当简化,建立了适合普通推流式活性污泥法的碳氧化数学模型,并用该模型系统模拟了天津纪庄子污水处理厂的实际运行资料,模拟结果较好。目前,国内对于

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4期 万建波:活性污泥法数学模型的发展与展望

模型机理的深入研究方面的工作尚未见报道。

4 研究应用展望

活性污泥数学模型在污水处理中具有重要的作用:模型有助于描述和理解活性污泥系统的反应过程,对设计提供理论上的指导;模型有助于模拟活性污泥系统的动态变化和对各项水质指标的影响,可以指导实际的生产运行;将模型和控制理论及方法结合起来,就可按处理水质要求,达到优化运行的目的[5]。但是,目前对于活性污泥数学模型的研究还远远不够。相信随着人们认识水平的提高和计算机模拟技术的发展,活性污泥数学模型还将有更大的发展空间。

4 1 机理研究

从活性污泥数学模型发展的历程可以看出,对于污水生化反应机理的不断深入研究极大的促进了模型的发展。而实际污水生化反应是十分复杂的,活性污泥处理过程中一些生化反应机理目前仍不十分清楚,距对其进行准确描述还相差甚远。所以对于反应机理的进一步研究是今后完善和修正数学模型的首要任务。

4 2 模块化模型

由于污水处理过程本身是十分复杂的,想要用一个完整的模型来模拟所有的生化过程,在目前来说,显然是不现实的。而将计算机语言中的模块化思想引入污水处理数学模型,可以很好的解决这个问题,具有广阔的发展前景。例如,AS M3被设计成许多不同模型的核心,一些模块如生物除磷,化学沉淀,丝状菌的生长等可以根据需要很容易的增加上去[26]。在这方面作进一步研究,可以使各过程模块更好的与核心模型衔接,从而方便使用者根据具体的污水处理过程选择相应的模块,进行更加接近实际情况的模拟。

4 3 混合模型

I W A模型目前是污水处理数学模型的主流,但是对入流组分的细致划分,以及众多的模型参数,给实际应用带来了困难。在应用中经常要对原模型进行适当的简化,忽略一些不重要的过程和组分,但这显然又会影响预测效果。建立混合模型可以很好的解决这一问题。H ong Zhao等[27]对ASM2进行了一定的简化得到SP M模型,将简化模型和神经网络技术(ANN)相结合,形成了复合的模型,模拟小试SBR系统,取得了很好的效果。施汉昌等[24]开发了一个由I W A模型和专家系统组成的污水处理厂智能化运行决策支持系统,用于指导污水处理厂的日常运行。将简化的I W A模型结合神经网络、专家系统、模糊控制等人工智能的方法,对误差进行及时、有效的补偿,可以明显提高模型的耐用性和预测效果。这种混合模型也是数学模型发展的重要方向之一。

4 4 在线模拟预测?控制系统

虽然数学模型在实际工程中的应用才刚刚起步,但是可以预见,在不久的将来将自动监测技术,数学模型和智能控制方法可以结合起来组成一个系统:在线监测系统对进水水质进行实时监测并将原始数据传输至模拟系统,由模拟系统对出水水质进行模拟预测,并根据预测结果对运行参数进行调节,以保证出水水质的稳定性[28]。这样一套高度自动化的监测?分析?模拟、预测?控制系统的建立,对污水处理厂的工作效率、管理水平的提高以及处理设施的稳定、高效运行等都将具有空前的意义。

4 5 自动设计系统

活性污泥数学模型的一个重要作用是污水处理方案的辅助设计。但是,目前的应用主要针对于单体构筑物或少数几个处理单元,智能化、系统化程度不高。未来的设计软件可能只需要少数几个基础资料的输入,就会自动完成整个污水处理厂的全部设计工作,包括最佳方案确定、构筑物尺寸计算、管道设计、平面及高程布置、投资和运行成本的估算等[28]。

4 6 模型的本地化

I W A模型中包括较多的污水特性参数,虽然课题组提供了参考值,但是由于地区间污水水质的差异,在实际应用中需要首先对参数进行校准。我国幅员辽阔,各地区经济发展不平衡,污水水质必然有较大差异。所以今后应该在不同的地区选出一些不同的处理工艺,以有代表性的活性污泥法污水处理厂作为试点进行试验[29],以获得适合我国不同地区间情况的模型组分及参数等的基础数据,为污水处理厂的稳态、动态模拟及自动控制奠定基础。

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4期 万建波:活性污泥法数学模型的发展与展望

活性污泥法的现状及发展趋势

活性污泥法的现状及发展趋势 学院：生命科学与化学工程学院 学号：1111603112 __________ 班级：环境1111 ________ 姓名：_______ 宣锴____________

活性污泥法工艺的现状和发展趋势 1引言 活性污泥法是利用好氧微生物（包括兼性微生物）处理城市污水和工业废水的有效方法，其能够从废水中去除溶解和胶体类可生物降解的有机物质，以及能被活性污泥吸附的悬浮物质和其他一些无机盐类也能够去除，例如氮磷等化合物，在处理工业废水过程中，好氧活性污泥法主要用于处理厌氧出水，是一种非常广泛的生物处理方法其主要的机理是通过好氧微生物的生物化学代谢反应，分解工业废水中的有机物质，过程中涉及到活性污泥的吸附、凝聚和沉淀，能够有效的去除废水中的胶体和溶解性物质，从而净化废水。 该方法于 1913年在英国曼彻斯特市试验成功。 80多年来，随着生产上的应用和不断改进及对生化反应和净化机理进行广泛深入的研究，活性污泥法取得了很大发展，出现了多种运行方式，并正在改变那种用经验数据进行工艺设计和运行管理的现象。本文对各种活性污泥的组成、运行方式及其特点作简要的综述，同时谈谈活性污泥法的发展趋势。 2活性污泥构成简介 活性污泥是由活性微生物、微生物残留物、附着的不能降解的有机物和无机物所组成的褐色絮凝体，由大量细菌、真菌、原生动物和后生动物组成，以细菌为主，由不同大小的微生物群落组成，具有良好的沉降性和传质性能的菌胶团以结构丝状菌为骨架、胶团菌附着其上，并且具有不断生长的特性，增长过程和老化过程中脱落的碎片及其他游离细菌被附着或游离生长的原生动物和后生动物捕食。少量以无机颗粒为核心形成的致密颗粒也可能存在于系统之中，并具有良好的沉降性能。也就是说，具有良好结构的活性污泥是以丝状菌为骨架，胶团菌附着于其上而形成的，结构丝状菌喜低氧状态，在胶团菌的附着下，不断生长伸长，形成条状和网状污泥；没有丝状菌为骨架的絮体颗粒很小，附着于累枝虫等原生动物尸体上的絮体易产生反硝化作用，它们都易随二沉池出水流出。胶团菌与结构丝状菌之间相互依存，丝状微生物形成了絮体骨架，为絮体形成较大颗粒同时保持一定的松散度提供了必要条件。而胶团菌的附着使絮体具有一定的沉降性而不易被出水带走，并且由于胶团菌的包裹使得结构丝状菌获得更加稳定、良

活性污泥法污泥产量计算

活性污泥工艺的设计计算方法活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d) 可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。

污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法 数学模型法在理论上是比较完美的，但在具体应用上则存在不少问题，这主要是由于污水和污水处理的复杂性和多样性，即使是简化了的数学模式，应用起来也相当困难，从而阻碍了它的推广和应用。到目前为止，数学模型法在国外尚未成为普遍采用的设计方法，而在我国还没有实际应用于工程，仍停留在研究阶段。

活性污泥法基本原理

活性污泥法的基本原理 一．基本概念和工艺流程 （一）基本概念 1．活性污泥法：以活性污泥为主体的污水生物处理。 2．活性污泥：颜色呈黄褐色，有大量微生物组成，易于与水分离，能使污水得到净化，澄清的絮凝体 （二）工艺原理 1．曝气池：作用：降解有机物（BOD5） 2．二沉池：作用：泥水分离。 3．曝气装置：作用于①充氧化②搅拌混合 4．回流装置：作用：接种污泥 5．剩余污泥排放装置：作用：排除增长的污泥量，使曝气池内的微生物量平衡。 混合液：污水回流污泥和空气相互混合而形成的液体。 二．活性污泥形态和活性污泥微生物 （一）形态： 1、外观形态：颜色黄褐色，絮绒状 2．特点：①颗粒大小：0.02－0.2mm ②具有很大的表面积。③含水率>99%，C<1%固体物质。④比重1.002－1.006，比水略大，可以泥水分离。 3.组成：

有机物：{具有代谢功能，活性的微生物群体Ma {微生物内源代谢，自身氧化残留物Me {源污水挟入的难生物降解惰性有机物Mi 无机物：全部有原污水挟入Mii （二）活性污泥微生物及其在活性污泥反应中作用 1．细菌：占大多数，生殖速率高，世代时间性20-30分钟； 2．真菌：丝状菌→污泥膨胀。 3．原生动物 鞭毛虫，肉足虫和纤毛虫。 作用：捕食游离细菌，使水进一步净化。 活性污泥培养初期：水质较差，游离细菌较多，鞭毛虫和肉足虫出现，其中肉足虫占优势，接着游泳型纤毛虫到活到活性污泥成熟，出现带柄固着纤毛虫。 ☆原生动物作为活性污泥处理系统的指示性生物。 4．后生动物：（主要指轮虫） 在活性污泥处理系统中很少出现。 作用：吞食原生动物，使水进一步净化。 存在完全氧化型的延时曝气补充中，后生动物是不质非常稳定的标志。 （三）活性污泥微生物的增殖和活性污泥增长 四个阶段： 1．适应期（延迟期，调整期）

活性污泥法的反应动力学原理及其应用

活性污泥法的反应动力学原理及其应用 活性污泥法反应动力学可以定量或半定量地揭示系统内有机物降解、污泥增长、耗氧等作用与各项设计参数、运行参数以及环境因素之间的关系。 它主要包括：① 基质降解的动力学，涉及基质降解与基质浓度、生物量等因素的关系；② 微生物增长动力学，涉及微生物增长与基质浓度、生物量、增长常数等因素的关系；③ 还研究底物降解与生物量增长、底物降解与需氧、营养要求等的关系。 在建立活性污泥法反应动力学模型时,有以下假设：① 除特别说明外，都认为反应器内物料是完全混合的，对于推流式曝气池系统，则是在此基础上加以修正；② 活性污泥系统的运行条件绝对稳定；③ 二次沉淀池内无微生物活动，也无污泥累积并且水与固体分离良好；④ 进水基质均为溶解性的，并且浓度不变，也不含微生物；⑤ 系统中不含有毒物质和抑制物质。 一、活性污泥反应动力学的基础——米—门公式与莫诺德模式 1、米—门公式 Michaelis—Menton 提出酶的“中间产物”学说，通过理论推导和实验验证，提出了含单一基质单一反应的酶促反应动力学公式，即米—门公式： S K S v m += m ax ν 式中：v ——酶促反应中产物生成的反应速率； m ax v ——产物生成的最高速率； m K ——米氏常数（又称饱和常数，半速常数）； S ——基质浓度。

中间产物学说：P E ES S E +??+ 米门公式的图示： 2、莫诺德模式 ① 莫诺德模式的基本形式： Monod 于1942年和1950年曾两次进行了单一基质的纯菌种培养实验，也发现了与上述酶促反应类似的规律，进而提出了与米门公式想类似的表达微生物比增殖速率与基质浓度之间的动力学公式，即莫诺德模式： S K S s +?= m ax μ μ 式中： ( )x dt dx /=μ——微生物的比增殖速率，d kgVSS kgVSS ?/； m ax μ——基质达到饱和浓度时，微生物的最大比增殖速率， S ——反应器内的基质浓度，mg/l ； s K ——饱和常数，也是半速常数。 随后发现，用由混合微生物群体组成的活性污泥对多种基质进行微生物增殖实验，也取得了符合这种关系的结果。 可以假定：在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间存在下列比例关系： v max v=v max O K m

活性污泥法在废水中的应用和发展前景

活性污泥法在废水中的应用和发展前景 废水是当前环境重要污染物之一，对其进行处理是很重要也是很有必要的。废水处理方法主要有物理处理法、化学处理法、物化处理法和生化处理法。其中比较优越的是生化处理法，它也是废水处理系统中最重要的过程之一。在废水生化处理过程中起主力军作用的是活性污泥微生物。本文介绍了活性污泥的相关内容、活性污泥法的实际应用和可能出现的问题及其发展前景。 活性污泥废水处理 活性污泥法1913年在英国实验成功，最初用于处理城市的污水。随着科技的进步和社会发展的需要，活性污泥应用领域已经向多个方向拓展，从城市污水到工业废水，从低浓度废水到高浓度废水，从印染废水到重金属废水等等。活性污泥法的处理核心是活性污泥，其组成特殊，是一个复杂的微生态体系。活性污泥处理低浓度废水时，主要利用污泥中的微生物吸收和分解水中溶解性物质，一部分营养构建自身细胞，一部分被氧化成二氧化碳和水。活性污泥在处理低浓度重金属废水时，主要利用胞外多聚物（ECP）的吸附和包裹。活性污泥法处理废水中的有机质过程，大致都可分为生物吸附阶段和生物氧化阶段。 一、活性污泥 （1）活性污泥的定义、组成部分 活性污泥就是由细菌，原生动物等与悬浮物质，胶体物质混杂在一起

所形成的具有很强的吸附分解有机物能力的絮凝体。絮凝体肉眼可见，具有良好的沉降性能。 菌胶团是活性污泥的重要组成部分，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在废水处理中具有重要作用。活性污泥性能的好坏，主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来确定。 （2）衡量活性污泥数量和性能好坏的指标 1.活性污泥的浓度（MLSS）指1L混合液内所含的悬浮固体（MLSS）或挥发性悬浮固体（MLVSS）的量。 2.污泥沉降比（SV%）是指一定量的曝气池废水静止30min后，沉淀污泥与废水的体积比。它可反映污泥的沉淀和凝聚性能的好坏。污泥沉降比越大，越有利于活性污泥与水迅速分离。 3.污泥容积指数（SVI）又称污泥指数，是指一定量的曝气池废水经30min沉淀后，1g干污泥所占有沉淀污泥容积的体积。它实质是反映活性污泥的松散程度，污泥指数越大，则污泥越松散，越易于吸附和氧化分解有机物，提高废水的处理效果。但是，若污泥指数太高，污泥过于松散，则污泥的沉淀性差，故一般控制在50-150mL/g之间。 二、活性污泥法的应用 活性污泥法是采用人工曝气的手段，使活性污泥均匀分散并悬浮于反应器（曝气池）中，和污水充分接触，并在有溶解氧的情况下，对污水中所含的有机物进行分解代谢活动。在这一活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。近几十年来，活性污泥法在生物学、反映动力学的理论方面以及在工艺变形方面都获得了长足的发

活性污泥系统的工艺计算与设计

活性污泥系统的工艺计算与设计 一、设计应掌握的基础资料与工艺流程的选定 活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。其工艺计算与设计主要包括5方面内容，即 ①工艺流程的选择； ②曝气池的计算与设计； ②曝气系统的计算与设计； ④二次沉淀池的计算与设计； ⑤陌泥回流系统的计算与设计。 进行活性污泥处理系统的工艺计算和设计时，首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据。主要是下列各项： ①废水的水量、水质及变化规律； ②对处理后出水的水质要求； ③对处理中所产生污泥的处理要求； ④污泥负荷率与BOD5去除率： ⑤混合液浓度与污泥回流比。 对生活污水和城市废水以及性质与其相类似的工业废水，人们已经总结出一套较为成熟和完整的设计数据可直接应用。而对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水，则需要通过试验来确定有关的设计数据， 选定废水和污泥处理工艺流程的主要依据就是的前述的①、②、③各项内容和据此所确定的废水和污泥的处理程度。 在选定时，还要综合考虑当地的地理位置、地区条件、气候条件以及施工水平等因素，综合分析本工艺在技术上的可行性和先进性及经济上的可能性和合理性等。特别是对工程量大、建设费用高的工程，需要进行多种工艺流程比较之后才能确定，以期使工程系统达到优化。 二、曝气池的计算与设计 曝气他的计算与设计主要包括：①曝气池（区）容积的计算；②需氧量和供气量的计算； ③池体设计等几项。 1．曝气池（区）容积的计算 （1）计算方法与计算公式 计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。也称BOD5负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。曝气池（区）容积计算公式列于表3—17—19中。

活性污泥法的发展和演变.doc

活性污泥法的发展和演变 传统的活性污泥法或称普通活性污泥法，经不断发展，已有多种运行方式。 1.渐减曝气 在推流式的传统曝气池中，混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的。因此等距离均量地布置扩散器是不合理的。实际情况是：前半段氧远远不够，后半段供氧超过需要。渐减曝气的目的就是合理的布置扩散器，使布气沿程变化，而总的空气用量不变，这样可以提高处理效率。 2.分步曝气 在30年代，纽约市污水厂的曝气池空气量供应不足，厂总工程师把入流的一部分从池端引到池的中部分点进水，见(图6-10)，解决了问题。使同样的空气量，同样的池子，得到了较高的处理效率。 3.完全混合法 美国1950年以前建造的曝气池全是狭长的条形池，按推流设计。由于前段需氧量很大，因而通过渐减曝气池来解决。但是，一般池子只有中段（约全长的1/3处）需氧速率与氧传递速率配合的比较好一些，见(图6-11)。在池的前段，因食料多，微生物的生长率高，需氧率也就很大，因而即使渐减曝气也不能根本解决问题，实际的需氧速率受供氧速率控制和制约。图中需氧和供氧率之间池前后两块面积应相等。 这样的供氧和需氧情况，当受到冲击负荷时，前段阴影面积扩大，后段阴影面积缩小，严重时，后段面积全部消失，出现全池缺氧情况。 从上面二种运行方式看，传统活性污泥法的重要矛盾是供氧和需氧的矛盾，为了解决这个矛盾，渐减曝气是通过布气的方法来改善，分步曝气则是通过进水分配的均匀性上来改善。 为了根本上改善长条形池子中混合液不均匀的状态，在分步曝气的基础上，进一步大大增加进水点，同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合，它就是完全混合的概念，见(图6-12)。在完全混合法的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡，因而完全混合法有如下特征： ①池液中各个部分的微生物种类和数量基本相同，生活环境也基本相同； ②人流出现冲击负荷时，池液的组成变化也较小，因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担，而不是象推流中仅仅由部分回流污泥来承担。因而完全混合池从某种意义上来讲，是一个大的缓冲器和均和池。它不仅能缓和有机负荷的冲击，也减少有毒物质的影响，在工业污水的处理中有一定优点； ③池液里各个部分的需氧率比较均匀。 为适应完全混和的需要，机械曝气的圆形池子也得到了发展。机械曝气器很象搅拌机，而圆形池子便于完全混合。 4.浅层曝气 1953年，派斯维尔（Pasveer）曾计算并测定氧在10℃静止水中的传递特性，如图14-25所示。他发现了气泡形成和破裂瞬间的氧传递速率最大的特点。在水

活性污泥法污泥产量计算

活性污泥工艺的设计计算方法探讨 摘要对活性污泥工艺的三种设计计算方法：污泥负荷法、泥龄法、数学模型法的优缺点进行了评述，建议现阶段推广采用泥龄法进行设计计算，并对泥龄法基本参数的选用提出了意见。 关键词活性污泥工艺泥龄法污泥负荷法数学模型法设计计算 活性污泥工艺是城市污水处理的主要工艺，它的设计计算有三种方法：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法在操作上难易程度不同，计算结果的精确度不同，直接关系到设计水平、基建投资和处理可靠性。正因为如此，国内外专家都在进行大量细致的研究，力求找出一种精确度更高而又便于操作的计算方法。 1污泥负荷法 这是目前国内外最流行的设计方法，几十年来，运用该法设计了成千上万座污水处理厂，充分说明它的正确性和适用性。但另一方面，这种方法也存在一些问题，甚至是比较严重的缺陷，影响了设计的精确性和可操作性。 污泥负荷法的计算式为［1］ V=24LjQ／1000FwNw=24LjQ／1000Fr(1) 污泥负荷法是一种经验计算法，它的最基本参数Fw(曝气池污泥负荷)和Fr(曝气池容积负荷)是根据曝气的类别按照以往的经验设定，由于水质千差万别和处理要求不同，这两个基本参数的设定只能给出一个较大的范围，例如我国的规范对普通曝气推荐的数值为Fw=0.2～0.4 kgBOD/(kgMLSS·d) Fr=0.4～0.9 kgBOD/(m3池容·d)

可以看出，最大值比最小值大一倍以上，幅度很宽，如果其他条件不变，选用最小值算出的曝气池容积比选用最大值时的容积大一倍或一倍以上，基建投资也就相差很多，在这个范围内取值完全凭经验，对于经验较少的设计人来说很难操作，这是污泥负荷法的一个主要缺陷。 污泥负荷法的另一个问题是单位容易混淆，譬如我国设计规范中Fw的单位是kgBOD/ (kgMLSS·d)，但设计手册中则是kgBOD/(kgMLVSS·d)，这两种单位相差很大。MLSS是包括无机悬浮物在内的污泥浓度，MLVSS则只是有机悬浮固体的浓度，对于生活污水，一般MLVSS=0.7MLSS，如果单位用错，算出的曝气池容积将差30%。这种混淆并非不可能，例如我国设计手册中推荐的普通曝气的Fw为0.2～0.4kgBOD/(kgMLVSS·d)［2］，其数值和设计规范完全一样，但单位却不同了。设计中经常遇到不知究竟用哪个单位好的问题，特别是设计经验不足时更是无所适从，加上近年来污水脱氮提上了日程，当污水要求硝化、反硝化时，Fw、Fr取多少合适呢? 污泥负荷法最根本的问题是没有考虑到污水水质的差异。对于生活污水来说，SS和B OD浓度大致有数，MLSS与MLVSS的比值也大致差不多，但结合各地的实际情况来看，城市污水一般包含50%甚至更多的工业废水，因而污水水质差别很大，有的SS、BOD值高达300～400 mg/L，有的则低到不足100 mg/L，有的污水SS/BOD值高达2以上，有的SS值比BOD值还低。污泥负荷是以MLSS为基础的，其中有多大比例的有机物反映不出来，对于相同规模、相同工艺、相同进水BOD浓度的两个厂，按污泥负荷法计算曝气池容积是相同的，但当SS/BOD值差异很大时，MLVSS也相差很大，实际的生物环境就大不相同，处理效果也就明显不同了。 综上所述，污泥负荷法有待改进。因此，国际水质污染与控制协会(IAWQ)组织各国专家，于1986年首次推出活性污泥一号模型(简称ASM1)［3］，1995年又推出了活性污泥二号模型(简称ASM2)［4、5］。 2数学模型法

污水处理的现状以及发展趋势

我国污水处理的现状及发展趋势 学号：20086814 姓名：曾雪萍 摘要:随着我国城市化进程的加快,目前,中小城市(镇)的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上,随着未来50年城镇建设的快速发展,生活污水和工业废水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加,势必加剧水环境的恶化。结合我国现阶段污水处理事业发展现状及面临的问题,提出现阶段我国污水处理技术的发展趋势仍然是以发展简易、高效率、低能耗的污水处理技术为主。重点在于能做到投资少，再生水回用率高，污泥处理有效，臭气控制等。 关键词:污水处理;现状;发展 我国水资源和水环境现状 改革开放以来,我国城市化也进入快速发展时期,城市数量由1978年的193个增加到2001年的664个,城镇人口由17,245万人增加到48,064万人。近10年来,我国城市生活污水排放量每年以5%的速度递增,2001年城市生活污水排放量221亿吨,占全国污水排放总量的53.2%,与此同时,我国城市生活污水处理设施严重滞后和不足。 照此发展下去,城市的水环境将每况愈下。根据水利部门的预测,到2030年我国人口増至16亿时,人均水资源将降低到1760m3,总缺水量将达到400～500亿m3,已经达到了世界公认的缺水警戒线。从地区分布情况来看,水资源总量的81%集中分布于长江及其以南地区,其中40%以上又集中于西南五省区,就人均占有淡水资源而言,南方最高地区和北方最低地区相差数十倍,西部比东部甚至高出五、六百倍;这些地区水资源短缺的现状将在一个相当长的时间成为难以解决的问题。而且随着现代工业的发展及人口城市化的加速,城镇污水量将愈来愈大,水环境污染也会日益加重。 我国城市污水处理现状及面临的问题 我国污水处理事业的历史始于1921年,到改革开放的近二十年来取得了迅速的发展,但仍然滞后于城市发展的需要。城市污水处理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因,并严重的制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因可以归结为以下四个方面: 1)污水处理技术落后 城市污水处理技术是城市污水处理设施能否高效运转的关键;长期以来,我国的污水处理技术都是沿袭了欧美国家近百年来的路线和处理技术,在吸收、消化国外技术的同时也形成了自己的技术,城市污水处理技术有了很大的发展,但是我国现阶段采用的污水处理技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后,始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点,从而影响它们在污水处理厂投标中的竞争力。 2)资金短缺,投资力度不够 城市污水处理系统是城市的重要基础设施之一,也是防止水污染、改善城市

数学模型在污水处理厂中的应用

数学模型在污水处理厂中的应用 发帖人: bluesnail 点击率: 487 郝二成，常江，周军，甘一萍 （北京城市排水集团有限责任公司，北京 100063） 摘要：综述了数学模型的发展历史，以及它在国内外污水处理厂中的应用情况，并对模型应用的问题和前景进行了分析。 关键词：数学模型；模拟；污水处理厂 模拟是污水处理设计和运行控制的本质部分，数学模型的核心是从反应机理出发，在一定条件下，在时间和空间范围内模拟、预测污水处理的实际过程。数学模型的应用可以大大减少我们的实验工作量，不仅提高了工作效率，而且节省了大量人 力、物力和财力。 在发达国家，应用数学模型从事污水处理工艺开发、设计及实现污水处理厂运行管理的精确控制，已相当普遍，而我国 在这一方面尚处于起步阶段，扩展的空间很大。 1 数学模型的发展 活性污泥法是废水生物处理中应用最广泛的方法之一。起初对活性污泥过程的设计和运行管理主要依靠经验数据，自20世纪50年代后期，Eckenfelder等人基于反应器理论和生物化学理论提出活性污泥法静态模型以来，动态模型研究不断发展，已 成为国际废水生物处理领域的研究热点。 传统静态模型以20世纪50 ~ 70年代推出的Eckenfelder、Mckinney、Lawrence-McCarty模型为代表，这些模型所采用的是生长－衰减机理。传统静态模型因为具有形式简单、变量可直接测定、动力学参数测定和方程求解较方便，得出的稳态结果基本满足工艺设计要求等优点，曾得到广泛应用。然而，长期实际应用也表明，这种基于平衡态的模型丢失了大量不同平衡生长状态间的瞬变过程信息，忽视了一些重要的动态现象，应用到具有典型时变特性的活性污泥工艺系统时，存在许多问题：无法解释有机物的“快速去除”现象；不能很好的预测基质浓度增大时微生物增长速度变化的滞后，要突破这些局限，必须建 立动态模型。 污水生物处理的动态模型主要包括Andrews模型、WRC模型、BioWin模型、UCT（University of Cape Town）模型、活性污泥数学模型、生物膜模型和厌氧消化模型等，其中以活性污泥数学模型研究进展最快，应用也最广。1983年，IAWQ（国际水质协会）成立了一个任务小组，以加快污水生物处理系统的设计和管理实用模型的发展和应用。首要任务是测评现有的模型，

活性污泥反应动力学

13.3 活性污泥反应动力学及应用 13.3.1 概述 活性污泥反应动力学能够通过数学式定量地或半定量地揭示活性污泥系统内有机物降解、污泥增长、耗氧等作用与各项设计参数、运行参数以及环境因素之间的关系。 在活性污泥法系统中主要考虑有机物降解速度、微生物增长速度和溶解氧利用速度。 目前，动力学研究主要内容包括： （1）有机底物降解速度与有机物浓度、活性污泥微生物量之间的关系。 （2）活性污泥微生物的增殖速度与有机底物浓度、微生物量之间的关系。 （3）微生物的耗氧速率与有机物降解、微生物量之间的关系。 13.3.2 反应动力学的理论基础 （1）有机物降解与活性污泥微生物增殖 曝气池是一个完整的反应体系，池内微生物增殖是微生物合成反应和内援代谢两项胜利活动的综合结果，即： 微生物增殖速率= 降解有机物合成的生物量速率—内源代谢速率 式中，Y——产率系数，即微生物降解1kgBOD所合成的MLSS量，kgMLSS/kgBOD； K d——自身氧化率，即微生物内源代谢的自身减少率； 对于完全混合式活性污泥系统，曝气池中的微生物量物料平衡关系式如下： 每日池内微生物污泥增殖量=每日生成的微生物量—每日自身氧化掉的量 ∴ 式中，S0——原水BOD浓度； S e——处理出水BOD浓度； Q——日处理水量，m3/d； V——曝气池容积，m3； X——曝气池中污泥平均浓度，mg/L。 两边除以VX ，式子变为 而 q称为BOD比降解速率，其量纲与污泥负荷相同，单位一般用kgBOD/（kgMLSS?d）表示。 即， θc为泥龄。可见高去除负荷下，污泥增长很快，导致排泥加快，污泥龄就短，生物向不够丰富，因此原 水的可生化性要好。

活性污泥法动力学模型的研究进展

活性污泥法动力学模型的研究进展 [摘要]从模型的机理、功能等方面对活性污泥法动力学的微生物模型、传统静态模型和动态模型进行简要的介绍，并分析比较了各自的优缺点。 [关键词]活性污泥法模型ASM 活性污泥法是废水生物处理中应用最广泛的方法之一。起初对于活性污泥过程的设计和运行管理主要依靠经验数据，自20世纪50年代后期，Eckenfelder 等人基于反应器理论和生物化学理论提出活性污泥法静态模型以来，动态模型研究不断发展，已成为国际废水生物处理领域的研究热点。但我国在该领域的研究尚处于起步阶段，与国际先进水平还存在很大差距。 1微生物模型 1942年，Monod发现均衡生长的细菌的生长曲线与活性酶催化的生化反应曲线类似，1949年发表了在静态反应器中经过系统研究得出的Monod模型[1]：Monod模型实质上是一个经验式，是在单一微生物对单一基质、微生物处 于平衡生长状态且无毒性存在的条件下得出的结论。Monod模型的提出使废水生物处理的设计和运行更加理论化和系统化，提高了人们对废水生物处理机理的认识，进一步促进了生物处理设计理论的发展。由于微生物模型描述的是微生物生长和限制微生物生长的基质浓度之间的关系，它是活性污泥法数学模型的理论基础。微生物模型的不断发展和计算机技术的普及同时也推动了活性污泥数学模型研究的日趋深入。 2传统静态模型 传统静态模型主要有20世纪50-70年代推出的Eckenfelder、Mckinney和Lawrence-McCarty模型，这些模型所采用的是生长-衰减机理[2]。 2.1Eckenfelder模型 该模型提出当微生物处于生长率上升阶段时，基质浓度高，微生物生长速度与基质浓度无关，呈零级反应；当微生物处于生长率下降阶段时，微生物生长主要受食料不足的限制，微生物的增长与基质的降解遵循一级反应关系；当微生物处于内源代谢阶段时，微生物进行自身氧化。 2.2McKinney模型 该模型忽略了微生物浓度对基质去除速度的影响，认为在活性污泥反应器内，微生物浓度与底物浓度相比，属低基质浓度，微生物处于生长率下降阶段，代谢过程为基质浓度所控制，遵循一级反应动力学。并首次提出活性物质的概念，

氧化沟——常规活性污泥法的一种改型和发展

书山有路勤为径；学海无涯苦作舟 氧化沟——常规活性污泥法的一种改型和发展 氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。 氧化沟又称氧化渠或循环曝气池。是常规活性污泥法的一种改型和发展。1954年荷兰建成了世界上第一座氧化沟污水处理厂，其原型为一个环状跑道式的斜坡池壁的间歇运行反应池，白天用作曝气池，晚上用作沉淀池，其生化需氧量(BOD)去除率可达97%，由于其结构简单，处理效果好，从而引起了世界各国广泛的兴趣和关注。 氧化沟(OxidationDitch)污水处理的整个过程如进水、曝气、沉淀、污 泥稳定和出水等全部集中在氧化沟内完成，最早的氧化沟不需另设初次沉淀池、二次沉淀池和污泥回流设备。后来处理规模和范围逐渐扩大，它通常采用延时曝气，连续进出水，所产生的微生物污泥在污水曝气净化的同时得到稳定，不需设置初沉池和污泥消化池，处理设施大大简化。不仅各国环境保护机构非常重视，而且世界卫生组织（WH0）也非常重视。在美国已建成的污水处理厂有几百座，欧洲已有上千座。在我国，氧化沟技术的研究和工程实践始于上一世纪70年代，氧化沟工艺以其经济简便的突 出优势已成为中小型城市污水厂的首选工艺。 设计参数 根据美国环保局（EPA）2000年发布的设计指导参数中，氧化沟的平均 速度要达到0.25m/s-0.35m/s，以保持氧化沟中活性污泥处于悬浮状态。 专注下一代成长，为了孩子

活性污泥法实验

活性污泥实验 一、 实验目的 1、观察完全混合活性污泥处理系统的运行，掌握活性污泥处理法中控制参数（如污泥负荷、泥龄、溶解氧浓度）对系统的影响； 2、加深对活性污泥生化反应动力学基本概念的理解； 3、掌握生化反应动力学系数K 、Ks 、Vmax 、Y 、Kd 、a 、b 等的测定。 二、 实验原理 活性污泥好氧生物处理是指在有氧参与的条件下，微生物降解污水中的有机物。整个过程包括微生物的生长、有机底物降解和氧的消耗，整个过程变化规律如何正是活性污泥生化反应动力学研究的内容，活性污泥生化反应动力学内容包括： （1）底物的降解速度与有机底物浓度、活性污泥微生物量之间的关系； （2）活性污泥微生物的增殖速度与有机底物浓度、活性污泥微生物量之间的关系； （3）有机底物降解与氧需。 1、底物降解动力学方程 Monod 方程： S Ks S V dt dS +=- max （1） Vmax-------有机底物最大比降解速度， Ks-----------饱和常数， 在稳定条件下，对完全混合活性污泥系统中的有机底物进行物料平衡： 0)(=++-+dt dS V Se Q R Q Se Q R Q So （2） 整理后，得

dt dS V Se So Q - =-)( （3） 于是有 S Ks S V Xt Se So XV Se So Q +=-=-max )( （4） 而M F Xt Se So XV Se So Q /)(=-=-，F/M 为污泥负荷。 完全混合曝气池中S=Se ，所以（4）式整理后可得 max 11max V Se V Ks Se So t X +=- （5） （5）式为一条直线方程，以Se 1 为横坐标，Xt Se So -（污泥负荷）为纵坐标，直 线的斜率为 max V Ks ，截距为max 1 V ，可分别求得max V 、Ks 。 又因为在低底物浓度条件下，Se<

活性污泥法课程设计(DOC)知识分享

活性污泥法课程设计 (D O C)

学号：2010122140 课程设计 题目城镇污水处理厂工艺设计 （活性污泥法） 学院环境与生物工程学院 专业环境工程 班级环境工程一班 学生姓名张琼 指导教师谭雪梅 2012 年12 月7 日

目录 目录 0 第一章设计任务 (3) 1.1 设计任务及要求 (3) 1.1.1 设计任务 (3) 1.1.2 设计要求 (3) 第二章总体设计 (4) 2.1 处理构筑物选择 (4) 2.2 污水处理厂选址 (4) 2.3 核心工艺比较 (5) 2.3.1 氧化沟工艺 (5) 2.3.2 A/O法 (5) 2.3.3 SBR法 (6) 2.3.4 曝气生物滤池（BAF） (6) 2.3.5 MBR工艺 (6) 2.4 设计流量 (8) 2.5 污水、污泥处理工艺流程图 (8) 第三章格栅 (9) 3.1 设计草图 (9) 3.2 设计参数 (9) 3.3 设计计算 (9) 3.3.1 中格栅的设计计算 (9) 3.3.2 细格栅的设计计算 (11) 第四章沉砂池 (14) 4.1 设计草图 (14) 4.2 设计参数 (14) 4.3 设计计算 (15) 第五章初级沉淀池 (16) 5.1 设计草图 (17) 5.2 设计计算 (17)

第六章曝气池 (19) 6.1 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 (20) 6.1.1 污水处理程度的计算 (20) 6.1.2 曝气池的运行方式 (20) 6.2 曝气池的计算与各部位尺寸的确定 (20) 6.3 曝气系统的计算与设计 (23) 6.4 供气量计算 (24) 6.5 空气管系统计算 (27) 6.6 空压机的选定 (27) 第七章二次沉淀池 (28) 7.1 设计草图 (28) 7.2 设计参数 (29) 7.3 设计计算 (29) 第八章其他构筑物 (32) 8.1 集水井 (32) 8.2 污水提升泵房 (32) 8.3 接触池 (33) 8.4 液氯投配系统 (34) 8.5 计量堰 (34) 8.6 污泥回流泵房 (35) 8.7 污泥浓缩池 (36) 8.8 污泥脱水间 (36) 第九章构筑物高程布置计算及水力损失 (36) 9.1平面布置 (36) 9.2构筑物水头损失计算 (37) 9.2.1 污泥管道水头损失 (38) 9.2.2 污水管渠水力计算 (38) 9.3 污泥高程计算 (39) 第十章污水厂运行成本及其构成 (40) 10.1 污水处理厂的处理成本构成 (40) 10.2 运行成本分析 (41)

废水处理生物模型概述

安徽建筑大学 废水处理生物模型论文 专业：xx级市政工程 学生姓名：xxxx 学号：xxxxx 课题：废水处理生物模型概述 指导教师:xxx xx年xx月xx日

废水处理生物模型概述 xx （安徽建筑大学环境与能源工程学院，合肥，230022） 摘要：废水处理生物模型在污水处理厂的设计、运行控制和工艺优化等方面发挥着日益重要的作用,目前已成为了污水处理领域的研究焦点。本文综述了废水处理生物模型的研究和发展过程，并重点介绍IWA模型和神经网络法的特点及其在国内外的研究现状，阐述了国际水协会(IWA)推出的活性污泥1号、2号、2D 号、3号模型(ASM1、ASM2、ASM2D、ASM3)各自的特点和使用限制条件;介绍了几种基于ASM系列的新模型。最后对模型的研究和应用进行了展望,有待从完善模型机理,模型模块化,混合模型等方面进一步的研究生物模型。 关键字：生物模型；ASM；神经网络；活性污泥 1 引言 如何提高污水处理效率和过程优化控制策略是国内外污水处理研究领域普遍关注的问题。污水处理过程具有时变性、非线性和复杂性等鲜明特征,这使得污水处理系统的运行和控制极为复杂。此类困扰可以通过数学模型方法进行解决，特别是在当今计算技术发展迅猛的前提下，通过模拟计算以实现不同工况条件下、不同设计方案的对照比较，或模拟预测未来短时内的运行状况以便及时调整运行策略。在我国当前水环境形势下，开展污水处理过程数学模型方法研究,即具有重要的理论价值，也有紧迫的现实需要。 2 数学模型概述 2.1废水处理生物模型的发展 20世纪50年代以来,国外一些学者把反映生化过程机理的微生物生长动力学引入污水处理领域[1]。20世纪80年代末,国际水协会(IWA)提出的活性污泥1号模型(ASM1)，取得了很大的成功,是早期较为,完善的污水处理数学模型研究之一。通过模拟计算,使污水处理的设计和运行更加理论化和系统化,提高了人们对污水生物处理过程的认识,不仅节省了大量的经济成本,而且提高了污水处理相关工作的质量和效率。随着时间推移,各式各样的污水处理数学模型不断出现,并且被应用于满足不同的研究和工程目的。与国外发达国家相比,我国的污水处理数学模型研究和应用稍显落后,但近年来发展十分迅速。我国较早的污水处理模型研究可以追溯到20世纪50年代采用美国大学Clemson开发的简化ASM1模拟软件SSSP对北京北小河污水处理厂运行进行了稳态模拟[2]。进入世纪以来,随着我国经济的迅速发展,水环境问题日显突出,环境法规对污水排放标准也逐渐严格,如何最低成本地提高污水处理效率、实现达标排放成为亟待解决的问题。 2.2 ASM系列的三套模型 国际水质协会(IWA)总结了以前的研究成果,对组分的划分和测定、过程的定义以及模型的表达方式等方面作了进一步的改进,于1987、1995、1999年先后推出了ASM系列的三套模型[3]。 1)ASM 1活性污泥1号模型 (ASM 1)采用了死亡-再生机理,体现了对代谢残余物的再利用。模型综合了活性污泥系统中碳氧化、硝化、反硝化的三个过程,全面体现了活性污泥系统的主要功能,成为活性污泥过程模型研究和相关模拟软件开发的基础。模型对反应组分和过程进行了细致的划分,包括13种组分, 8个反应过程, 14个动力学参数和5个化学计量系数,在表述上采用矩阵的形式[4],可以表达更多的信息,使模型更加直观,易于理解,便于计算机模拟计算。

活性污泥系统模拟软件

第九章污水处理好氧系统模拟软件 第一节污水处理系统模拟软件研究的必要性当前，活性污泥法在污水处理领域得到了广泛应用，形成了多种多样的的污水处理工艺，针对这样一个多变量、强耦合、高度非线性、时变时滞系统，国内外提出了多种数学模型，并以此加快工艺改进、优化决策、提高污水处理设计水平。其中，模拟有机物、氮和磷去除的活性污泥系统模型(activated sludge models，简称ASMs)系列模型是当今活性污泥系统模拟的主流模型。 随着有机物降解和微生物增值的数学模型的发展，采用计算机仿真技术模拟污水处理过程得到了广泛的应用，出现了越来越多的污水处理系统专业模拟仿真软件。国外污水处理专业仿真软件的发展相对成熟，包含的模型库比较丰富，可模拟的工艺过程覆盖面广，常用的包括ASIM、SSSP、EFOR、GPS-x、SIMBA、STOAT、WEST、BioWin等。这些仿真模拟软件可以通过连接单元模块模拟污水处理工艺过程，在实际污水处理的系统评估、运行管理及工艺优化中均发挥了作用。国内相关仿真软件的应用和开发都相对较少，一般采用通用型仿真软件如Matlab/Simulink、Mathematica等研究相关模型，相比专业仿真软件效率较低。 针对新业薄片公司和烟草薄片行业工业生产废水处理过程，国外污水处理专业模拟软件和通用型仿真软件都存在一些问题。对于国外污水处理专业软件：1.没有中文界面与语言支持：2.价格昂贵，一般包括单独使用费用和培训费用，如果进行二次开发和研究，需要另外购买版权或研究人员版本；3.新业薄片公司工业废水处理设施施工完成后，在较长时间内基本处理工艺流程不会改变，这意味着商业软件中全品类的处理模块、工艺单元、模型结构等只能选择其中某几项使用，其它功能或模块都得不到应用，软件无法获得理想性价比。对于通用型仿真软件来讲：1.仿真模型移植性差，与仿真软件本身绑定,难以封装到污水处理的监测、控制系统中；2.缺少可视化界面或人机交互功能，相较商业软件良好的人机接口而言，通用型仿真软件多采用命令行实现，参数修改比较繁琐。此外，由于废水种类、地域差异、暴雨径流和处理地地质条件等均会影响废水的水质组分，不同的废水及其特定的处理工艺，有其特有的化学计量系数和动力学参数，因此模型进水水质组分及部分模型参数的确定直接关系到模拟预测的准确程度，国外

活性污泥法工艺的原理

活性污泥法工艺的原理 一、活性污泥的形态、组成与性能指标 1.活性污泥法工艺 活性污泥法工艺是一种应用最广泛的废水好氧生化处理技术，其主要由曝气池、二次沉淀池、曝气系统以及污泥回流系统等组成（图2-5-1)。废水经初次沉淀池后与二次沉淀池底部回流的活性污泥同时进入曝气池，通过曝气，活性污泥呈悬浮状态，并与废水充分接触。废水中的悬浮固体和胶状物质被活性污泥吸附，而废水中的可溶性有机物被活性污泥中的微生物用作自身繁殖的营养，代谢转化为生物细胞，并氧化成为最终产物(主要是CO2)。非溶解性有机物需先转化成溶解性有机物，而后才被代谢和利用。废水由此得到净化。净化后废水与活性污泥在二次沉淀池内进行分离，上层出水排放；分离浓缩后的污泥一部分返回曝气池，以保证曝气池内保持一定浓度的活性污泥，其余为剩余污泥，由系统排出。 2.活性污泥的形态和组成 活性污泥通常为黄褐色（有时呈铁红色）絮绒状颗粒，也称为“菌胶团”或“生物絮凝体”，其直径一般为0.02~2mm；含水率一般为99.2%~99.8%，密度因含水率不同而异，一般为1.002~1.006g/m3；活性污泥具有较大的比表面积，一般为20~100cm2/mL。 活性污泥由有机物及无机物两部分组成，组成比例因污泥性质的不同而异。例如，城市污水处理系统中的活性污泥，其有机成分占75%~85%，无机成分仅占15%~25%。活性污泥中有机成分主要由生长在活性污泥中的微生物组成，这些微生物群体构成了一个相对稳定的生态系统和食物链（如图2-5-2所示），其中以各种细菌及原生动物为主，也存在着真菌、放线菌、酵母菌以及轮虫等后生动物。在活性污泥上还吸附着被处理的废水中所含有的有机和无机固体物质，在有机固体物质中包括某些惰性的难以被细菌降解的物质。