活性污泥法理论与工艺.docx

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活性污泥法理论与工艺

活性污泥法理论与技术

第1章活性污泥法概论

1.1活性污泥法的基本概念

1.2活性污泥法的发展沿革

1.3活性污泥的形态与组成

1.3.1活性污泥外观形态

1.3.2活性污泥组成

1.3.3活性污泥的性质与指标

1.3.3.1表示及控制曝气池中混合液活性污泥微生物量的指标

1.3.3.2表示活性污泥沉降与浓缩性能的指标

1.3.3.3活性污泥沉降速度与沉降性能试验

1.3.3.4评定活性污泥活性的指标

1.4活性污泥法工艺概述

1.4.1普通活性污泥法

1.4.2阶段曝气活性污泥法

1.4.3吸附再生活性污泥法

1.4.4完全混合活性污泥法

1.4.5延时曝气活性污泥法

1.4.6高负荷活性污泥法

1.4.7克劳斯（Kraus）活性污泥法

1.4.8深水曝气活性污泥法

1.4.9浅层曝气活性污泥法

1.4.10纯氧曝气活性污泥法

1.4.11投料活性污泥法

1.4.12氧化沟活性污泥法

1.4.13AB活性污泥法

1.4.14序批式活性污泥法

1.4.15序批式活性污泥法变型

1.4.15.1ICEAS工艺

1.4.15.2CASS工艺

1.4.15.3UNITANK系统

1.4.15.4LUCAS工艺

1.4.15.5MSBR系统

1.4.15.6DAT-IAT工艺

1.4.15.7IDEA工艺

1.4.15.8AICS工艺

1.4.16OCO法

1.4.17BIOLAK法

第2章化学反应动力学基础

2.1反应速度

2.2生化反应速度

2.3反应级数

2.4反应级数的确定方法

2.4.1零级反应、一级反应和二级反应

2.4.1.1零级反应

2.4.1.2一级反应

2.4.1.3二级反应

2.5温度对反应速度常数的影响

第3章酶促反应动力学基础

3.1酶反应动力学

3.1.1酶反应中间复合物

3.1.2酶促反应的动力学方程式

3.1.2.1米-门（Michaelis-Menten）方程

3.1.2.2Briggs-Haldane修正公式

3.1.2.3米氏方程动力学参数的意义

3.1.2.4作图法求米氏方程中的

及

3.2酶的抑制动力学

3.2.1酶的抑制作用

3.2.2竞争性抑制动力学

3.2.3非竞争性抑制动力学

3.2.4反竞争性抑制动力学

3.3影响酶反应速度的因素

3.3.1pH值的影响

3.3.2温度的影响

第4章反应器理论基础

4.1物料衡算

4.2完全混合间歇反应器

4.3完全混合连续反应器

4.4多级串联完全混合连续反应器

4.5推流反应器

4.5.1推流反应器的容积

4.5.2推流反应器的纵向混合

4.6反应器停留时间分布

4.6.1停留时间函数及性质

4.6.2脉冲响应法测定停留时间分布函数

第5章活性污泥生物学

5.1活性污泥中的细菌

5.1.1菌胶团细菌

5.1.1.1菌胶团细菌的种类

5.1.1.2菌胶团形成机理

5.1.1.3菌胶团细菌的作用

5.1.2丝状细菌

5.2活性污泥中的真菌

5.3活性污泥中的原生动物

5.3.1活性污泥中的原生动物的种类

5.3.2活性污泥中原生动物的作用

5.4活性污泥中的后生动物

5.5活性污泥中的微型藻类

5.6非生物因子对活性污泥微生物及处理效果的影响5.6.1温度

5.6.2pH

5.6.3营养物质

5.6.4氧化还原电位

5.6.5溶解氧

5.6.6水的活度与渗透压

5.6.7有毒物质

5.7活性污泥生物相

5.7.1活性污泥絮体的形成

5.7.2活性污泥系统的食物链与活性污泥形成过程中生物相的变化

5.7.3活性污泥系统管理中的指标生物

5.7.3.1活性污泥生物相观察及原生动物的指标意义

5.7.3.2活性污泥中原生动物的形态、生理观察及数量分析

5.7.3.3原生动物的指示作用

5.7.3.4生物评价指数

第6章活性污泥净化有机污染物反应机理

6.1废水水质有机污染的指标

6.1.1概述

6.1.2理论需氧量

6.1.3化学需氧量

6.1.4生物化学需氧量

6.1.5总需氧量

6.1.6理论有机碳

6.1.7总有机碳

6.2有机污染物的可生物降解性

6.2.1有机物生物降解性鉴定的途径和影响因素

6.2.2有机物好氧生物降解性的鉴定方法

6.2.2.1测定有机物去除效果的方法

6.2.2.2测定有机物降解时消耗氧量的方法

6.2.2.3测定降解产物的方法

6.2.2.4根据微生物生理生化特征指标的方法

6.2.2.5根据有机物的分子结构和物理化学参数来预测它的生物降解性。

6.2.3共代谢作用与难降解有机物的好氧生物降解性

6.3活性污泥微生物增殖规律

6.4活性污泥增长动力学

6.4.1间歇培养

6.4.2无回流充分混合模式的连续培养

6.4.3有回流完全混合活性污泥系统中的连续培养

6.5活性污泥净化过程与机理

第7章经典活性污泥法动力学

7.1引言

7.2基本术语与概念

7.2.1污泥负荷

7.2.2微生物的比增长速率

7.2.3微生物的产率

7.2.4底物利用速率

7.3微生物的生长与Monod方程

7.3.1微生物的生长特性

7.3.2Monod方程

7.4Eckenfelder模型

7.4.1Eckenfelder模型

7.4.2Eckenfelder模型的应用

7.4.2.1无污泥回流的完全混合活性污泥系统

7.4.2.2有污泥回流的完全混合活性污泥系统

7.4.2.3有污泥回流的推流式活性污泥系统

7.4.3图解法求解Eckenfelder模型中减速增长速度常数

7.4.4Eckenfelder模型中有机物降解与生物量增长关系

7.4.5Eckenfelder模型中有机物降解与需氧量关系

7.5Grau模型

7.6Lawrence-McCarty模型

7.6.1生物固体停留时间（泥龄）

7.6.2Lawrence-McCarty模型的基本方程式

7.6.3Lawrence-McCarty模型基本方程式的导出方程式

7.6.4Lawrence-McCarty模型中的参数

7.6.5Lawrence-McCarty模型在无污泥回流的完全混合系统中的应用

7.6.6Lawrence-McCarty模型在推流系统中的应用

7.6.7Lawrence-McCarty模型中废弃污泥量的计算

7.6.8Lawrence-McCarty模型中需氧量的计算

7.6.9废水生物处理中营养需求量的计算

7.6.10关于生物固体停留时间（泥龄）的讨论

7.6.10.1最小生物固体停留时间（泥龄）和设计生物固体停留时间（泥龄）

7.6.10.2出水中溶解性有机物浓度与生物固体停留时间的关系

7.6.11生物处理出水中非溶解性有机物浓度

7.7Mckinney模型

7.7.1Mckinney模型的基本理论

7.7.1.1Mckinney模型的基本公式

7.7.1.2Mckinney模型中有氧代谢过程中的数量关系

7.7.1.3Mckinney模型中的产率

7.7.1.4Mckinney模型中的内源呼吸速率常数

7.7.2Mckinney模型的设计计算公式

7.7.2.1无回流完全混合活性污泥系统

7.7.2.2有回流完全混合活性污泥系统

7.7.2.3推流活性污泥系统

7.7.2.4活性生物体的计量

7.7.2.4温度对模型中常数的影响

7.7.2.5双参数设计计算方法

第8章ASM系列活性污泥数学模型

8.1引言

8.2活性污泥1号模型（ASM1）

8.2.1建模的基本假定

8.2.2模型的矩阵表达形式

8.2.3废水水质特性及曝气池中组分的划分

8.2.3.1废水水质特性

8.2.3.2活性污泥中的有机固体

8.2.4模型的反应过程

8.2.5模型的参数

8.2.5.1化学计量系数

8.2.5.2动力学参数

8.2.6模型的缺欠与使用限制

8.3活性污泥2号模型（ASM2）

8.3.1模型中组分的划分

8.3.1.1可溶性物质

8.3.1.2颗粒性物质

8.3.2模型的矩阵表达形式

8.3.3模型的反应过程

8.3.3.1生物反应过程

8.3.3.2化学过程

8.3.4模型的参数

8.3.3.1化学计量系数

8.3.3.2动力学参数

8.3.5模型与城市污水水质特性

8.3.4.1城市污水的有机组分

8.3.4.2城市污水氮组分

8.3.6模型的缺欠与使用限制

8.4活性污泥2d号模型（ASM2d）

8.4.1模型中组分的划分

8.4.1.1可溶性物质

8.4.1.2颗粒性物质

8.4.2模型的矩阵表达形式

8.4.3模型的反应过程

8.4.3.1生物反应过程

8.4.3.2化学过程

8.4.4模型的参数

8.4.4.1化学计量系数

8.4.4.2动力学参数

8.4.5模型的使用限制

8.5活性污泥3号模型（ASM3）

8.5.1模型中组分的划分

8.5.1.1可溶性物质

8.5.1.2颗粒性物质

8.5.2模型的矩阵表达形式

8.5.3模型的反应过程

8.5.4模型的参数

8.5.4.1化学计量系数

8.5.4.2动力学参数

8.5.5模型的缺欠与使用限制

8.6ASM系列活性污泥数学模型的研究与应用

8.6.1ASM系列模型应用过程中的几个问题

8.6.2基于ASM系列的软件开发

第9章活性污泥法生物脱氮

9.1氮磷污染与水体的富营养化

9.1.1水体富营养化现象及成因

9.1.2富营养化水体的生态结构特征

9.1.3水体富营养化的危害

9.1.4氮对水环境质量的其它危害

9.2水环境与污水中氮的来源和循环

9.3污水生物处理中氮的转化和去除

9.3.1污水生物处理中氮的转化

9.3.2生物合成和排除废弃污泥对氮的去除

9.4生物硝化过程与动力学

9.4.1生物硝化过程

9.4.2生物硝化动力学

9.4.3环境因素对生物硝化过程的影响

9.4.3.1温度

9.4.3.2溶解氧

9.4.3.3pH

9.4.3.4有毒物质

9.4.3.5C/N比

9.5生物反硝化过程与动力学

9.5.1生物反硝化过程

9.5.2生物反硝化动力学

9.5.3环境因素对生物硝化过程的影响

9.5.3.1温度

9.5.3.2pH

9.5.3.3溶解氧

9.5.3.4碳源有机物

9.5.3.5有毒物质

9.5.3.6C/N比

9.5.3.7微量金属元素

9.6活性污泥法生物脱氮技术概述

9.7活性污泥法生物硝化工艺

9.7.1引言

9.7.2生物硝化的前处理

9.7.3生物硝化的设计计算

9.7.3.1设计理论及方法

9.7.3.2完全混合活性污泥法硝化工艺设计计算

9.7.3.3普通推流式活性污泥法硝化工艺设计计算

9.7.3.4延时曝气活性污泥法与氧化沟工艺

9.7.3.5吸附再生活性污泥法

9.7.3.6阶段曝气、渐减曝气和污泥再曝气系统

9.7.3.7高纯氧活性污泥法

9.7.3.8粉状活性炭活性污泥法

9.7.3.9序批式活性污泥法

9.7.3.10生物硝化设计的其它考虑要点

9.7.3.11活性污泥法和生物膜法合并或组合硝化工艺

9.8活性污泥法反硝化及生物脱氮工艺

9.8.1引言

9.8.2甲醇为碳源活性污泥法反硝化

9.8.2.1概述

9.8.2.2反硝化速率

9.8.2.3完全混合活性污泥反硝化反应器的动力学设计方法

9.8.2.4推流式活性污泥反硝化反应器的动力学设计方法

9.8.3单一缺氧池活性污泥脱氮系统

9.8.3.1历史沿革与工艺概述

9.8.3.2工艺与设备设计通则

9.8.3.3运行控制

9.8.4双缺氧池和三缺氧池活性污泥脱氮系统

9.8.4.1工艺概述

9.8.4.2工艺与设备设计通则

9.8.4.3脱氮效率分析

9.8.5多缺氧池活性污泥脱氮系统

9.8.6氧化沟脱氮工艺

9.8.6.1工艺概述

9.8.6.2常用的几种生物脱氮氧化沟系统工艺特点

9.8.6.3工艺设计

9.8.7SBR脱氮工艺

9.8.7.1经典SBR工艺脱氮运行方式

9.8.7.2CASS工艺和ICEAS工艺脱氮运行方式

9.8.8改良型AB法脱氮工艺

9.9.8.1AB-A/O工艺

9.9.8.2AB-氧化沟工艺

9.9.8.3AB-SBR工艺

9.9.8.4ADMONT工艺

9.8.9生物脱氮工艺选择

9.8.9.1单级活性污泥脱氮工艺与分级生物脱氮工艺比较

9.8.9.2单污泥脱氮工艺选择

9.8.10生物脱氮工艺配套设施设计要点

9.8.10.1初沉池

9.8.10.2二沉池

9.8.1１活性污泥系统脱氮工艺设计计算示例

9.8.11.1工艺设计计算一般原则及程序

9.8.11.2工艺设计计算示例

9.9同时硝化-反硝化（SND）机理与工艺

9.9.1同时硝化反硝化机理

9.9.1.1宏观环境（混合形态）理论

9.9.1.2微环境理论

9.9.1.3生物学理论

9.9.2同时硝化反硝化的影响因素

9.9.2.1碳源

9.9.2.2溶解氧

9.9.2.3生物絮体大小

9.9.2.4游离氨的浓度（FA）和pH值

9.9.3活性污泥法同时硝化反硝化工艺一单级生物脱氮工艺

9.10好氧反硝化机理

9.11短程硝化-反硝化生物脱氮机理与工艺

9.11.1短程硝化-反硝化生物脱氮原理

9.11.2实现短程硝化-反硝化生物脱氮的途径

9.11.3SHARON工艺

9.12ANAMMOX（厌氧氨氧化）原理与工艺

9.12.1ANAMMOX工艺的发现

9.12.2ANAMMOX的原理和反应机理

9.12.3ANAMMOX工艺的微生物特性

9.12.4ANAMMOX的影晌因素

9.12.5ANAMMOX的工艺的研究进展

9.12.6SHARON-ANAMMOX组合工艺

9.13好氧脱氨原理与工艺

9.14CANON原理与工艺

9.15OLAND（氧限制自养硝化反硝化）原理与工艺

9.15EM脱氮技术

9.15.1EM废水处理技术概述

9.15.2EM脱氮原理

9.15.2.1作用机理

9.15.2.2技术特点

第10章活性污泥法生物除磷

10.1概述

10.1.1自然界中磷的循环与水环境和污水中磷的来源

10.1.2城市污水中磷的组分

10.1.3常规活性污泥法对磷的去除和活性污泥法生物除磷的基本概念

10.2生物除磷技术的发展背景

10.2.1活性污泥法污水处理厂除磷现象的发现

10.2.2生物除磷的微生物学研究

10.2.3生物除磷工艺的开发

10.3生物除磷的生物学机理

10.3.1生物除磷的生物学机理概述

10.3.2生物除磷的微生物学基础

10.3.3磷的厌氧释放

10.3.3.1厌氧区细胞内贮存物PHB和聚磷的变化

10.3.3.2厌氧区底物的变化和去向

10.3.3.3底物类型对磷释放的影响

10.3.3.4硝酸盐对磷释放的影响

10.3.3.5pH对厌氧释放磷的影响

10.3.4磷的好氧（缺氧）吸收

10.3.5磷的有效释放和无效释放及其对好氧磷吸收的影晌

10.3.6磷的释放和吸收的生化反应模型

10.4活性污泥法生物除磷工艺

10.4.1生物除磷工艺概述

10.4.2Phostrip侧流生物除磷工艺

10.4.3厌氧/好氧（A/O）生物除磷工艺

10.4.3.1工艺流程

10.4.3.2工艺特点

10.4.3.3设计参数及设计要点

10.4.4厌氧/缺氧/好氧（A/A/O）生物除磷脱氮工艺

10.4.4.1工艺概述

10.4.4.2设计要点及设计参数

10.4.4.3A2/O工艺脱氮和除磷功能的固有矛盾和对策

10.4.4.4A2/O工艺的改良和变型

10.4.5Bardenpho脱氮除磷工艺

10.4.6UCT脱氮除磷工艺

10.4.7VlP脱氮除磷工艺

10.4.8约翰内斯堡（Johannesburg）脱氮除磷工艺

10.4.9分段进水的脱氮除磷工艺

10.4.10氧化沟工艺系列

10.4.11序批式反应器（SBR）工艺系列

10.4.11.1经典SBR的脱氮除磷运行模式

10.4.11.2CASS工艺的脱氮除磷功能

10.4.11.3UNITANK工艺的脱氮除磷功能

10.4.11.4AICS工艺脱氮和除磷的运行模式

10.4.12反硝化除磷机理与工艺

10.4.12.1反硝化除磷现象的发现和证实

10.4.12.2反硝化除磷机理

10.4.12.3反硝化除磷工艺

10.4.12.4反硝化除磷过程的影响因素

10.5活性污泥法生物除磷数学模型

10.5.1ASM2d模型及其扩展

10.5.2ASM3模型及其扩展

10.5.3Johansson模型

10.6活性污泥法生物除磷影响因素

10.6.1出水悬浮固体浓度

10.6.2废水中易生物降解底物浓度

10.6.3废水中有机物与氮磷物质的比例

10.6.4泥龄

10.6.5厌氧区的硝态氮

10.6.6环境及其他因素

10.6.6.1污水温度

10.6.6.2pH

10.6.6.3厌氧区的溶解氧浓度

10.6.6.4污水中的阳离子

10.6.6.5厌氧停留时间

10.6.6.6底物的可获得性

10.6.6.7VFA产生量与磷去除量关系

10.6.7提高生物除磷能力的措施

10.7活性污泥法生物除磷设施的设计

10.7.1污水除磷工艺方案的选择

10.7.1.1工艺方案选择所需的基础资料和数据

10.7.1.2可供选择的生物除磷工艺方案

10.7.1.3工艺方案选择的两个要点

10.7.1.4除磷方案的选择和确定方法

10.7.2影响污水除磷工艺方案选择的因素

10.7.2.1工艺的功能要求

10.7.2.2污水水质特性

10.7.3污水生物除磷工艺设计的总体考虑

10.7.3.1工艺流程的组成和单元设施选择

10.7.3.2系统设计需要考虑的通用参数

10.7.4主流生物除磷工艺设计

10.7.4.1设计通则

10.7.4.2设计方法

10.7.4.3厌氧区和缺氧区搅拌能量

10.7.4.4构筑物设计

10.7.4.5主流除磷工艺设计参数

10.8活性污泥法生物除磷设施的运行

10.8.1BOD5/TP比值问题

10.8.2活性污泥系统的泥龄

10.8.3氮与回流的控制

10.8.4厌氧区水力停留时间

10.8.5溶解氧（DO）控制

10.8.6污泥处理

10.8.7浮渣控制

10.8.8曝气池氧化还原电位的控制

10.8.9有机酸发生器的监测和控制

10.8.10化学药剂备用的需求

第11章传统活性污泥法工艺

11.1活性污泥法的主要设计、运行和操作要素

11.1.1活性污泥性质的指标

11.1.2活性污泥法运行和控制的指标

11.1.2.1BOD—污泥负荷与BOD—容积负荷

11.1.2.2污泥龄

11.２活性污泥法生物反应器容积计算方法

　　11.2.1以曝气时间t（水力停留时间）为主要参数

　11.2.2以污泥负荷为主要参数

11.2.3以泥龄为主要参数

11.2.4活性污泥数学模型法

11.2.4.1经典活性污泥法动力学模型

11.2.4.2ASM系列活性污泥数学模型

11.3普通活性污泥法

11.3.1工艺特点

11.3.2设计计算模式及要点

11.4阶段曝气活性污泥法

11.4.1工艺特点

11.4.2设计计算模式及要点

11.5渐减曝气活性污泥法

11.6吸附再生活性污泥法

11.6.1工艺特点

11.6.2设计计算模式及要点

11.7完全混合活性污泥法

11.7.1工艺特点

11.7.2设计计算模式及要点

11.8延时曝气活性污泥法

11.8.1工艺特点

11.8.2设计计算模式及要点

11.9高负荷活性污泥法

11.10克劳斯（Kraus）活性污泥法

11.11深井曝气活性污泥法

11.11.1深井曝气池的构造

11.11.2深井曝气法的工艺流程

11.11.3深井曝气法优点

11.11.4深井曝气法的设计计算

11.12纯氧曝气活性污泥法

11.12.1纯氧曝气的工作原理

11.12.2纯氧曝气池的型式

11.12.2.1加盖表面曝气叶轮式曝气池

11.12.2.2联合曝气式纯氧曝气池

11.12.2.3敞开式超微气泡纯氧曝气池

11.12.2.4敞开式池外充氧纯氧曝气池

11.12.3纯氧曝气活性污泥法设计参数

11.12.4氧的制备和供应

第12章活性污泥法新工艺

12.1氧化沟活性污泥法

12.1.1氧化沟技术的发展简史

12.1.2氧化沟活性污泥法的基本原理及工艺技术特征

12.1.2.1氧化沟活性污泥法的基本原理

12.1.2.2氧化沟活性污泥法的工艺特征

12.1.2.3氧化沟的技术特点

12.1.2.4氧化沟的水力特性

12.1.3氧化沟的构造和设备

12.1.3.1氧化沟的构造

12.1.3.2氧化沟的设备

12.1.4氧化沟的类型

12.1.5氧化沟的工艺系统设计

12.1.5.1设计通则

12.1.5.2设计参数

12.1.5.3氧化沟容积的设计计算

12.1.6几种常用的氧化沟系统

12.1.6.1Orbal氧化沟

12.1.6.2Carrousel氧化沟

12.1.6.3DE型氧化沟

12.1.6.4T型氧化沟

12.1.6.5一体化氧化沟