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S为每人每天产泥量，取0.3～0.8L；N为人口数；t为二次清泥时间间隔（d）。 按进出水SS浓度计算
W＝ Qmax24(C0－C1)100t/r(100－p)＝86400Qmax (C0－C1) 100t/Kzr(100－p)
池子总高度
H＝h1＋h2＋h3＋h4
h1为超高，取0.3m；h3为缓冲层高度，无刮泥机时取0.5m，有则取0.3m。 h4泥斗区高度。 泥斗容积
V2＝h4 (f1+f2+f10.5f20.5)/3
f1为斗上口面积， f2为斗下口面积。
有沉淀试验数据因u0＝q，A＝Qmax/q= Qmax / u0h2＝qt= u0 t其它计算同前。
三、辐流式沉淀池
1 构造
一般为圆形，可分为中心进水周边出水、周边进水周边出水二种。均由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装置组成。流入区设穿孔整流板，穿孔率为10~20％。流出区设出水堰，堰前设挡板，拦截浮渣。 2 设计参数
1) D/H一般取6~12，D≧16m。 2) 池底底坡0.05~0.1。
3) 采用机械刮泥时，若D ≤20m，一般采用单臂中心传动刮泥机；反之采用周边传动
刮泥机。刮泥机转速1～3周/h，或外周线速度≤3.0m/min，一般1.5m/min。 4) 周边进水的沉淀效率高，起设计表面负荷可提高1倍左右，即3~4m3/m2· h。
若为静水压力排泥，其设计参见p84图3-34，要求排泥槽泥面低于沉淀池水面0.3m。 3 设计计算
沉淀池表面积、座数及单池直径：
A1＝Qmax/nq D＝(4A1/π)0.5 。
沉淀池有效水深
h2＝qt。
池子总高度
H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5
h1为超高，取0.3m；h3为缓冲层高度，无刮泥机时取0.5m，有则取0.3m。h4为底坡落差，h5为泥斗高度。 污泥区容积
按人算
W＝SNt/1000n
S为每人每天产泥量，取0.3～0.8L；N为人口数；t为二次清泥时间间隔（d）。 按进出水SS浓度计算
W＝Qmax24(C0－C1)100t/r(100－p)＝Qmax(C0－C1)86400?100t/Kzr(100－p)n。 泥斗容积
V1＝πh5/3 (r12 +r1r2+r22 )
r1 、r2为泥斗上下半径 泥斗以上锥体部分容积
V2＝πh4/3(R2+r1R+r12 )。
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四、竖流式沉淀池
1 构造
由进水、沉淀、缓冲、污泥、出水五区以及排泥装置组成。排泥为重力排泥，锥体角度陡，α＝55～60°。
水流经中心管流入，经反射板布水折向上流。中心管下口设喇叭口和反射板。
沉淀区颗粒沉速受向上水流流速和向下重力沉速二者之和的影响，即u－v上时，颗粒能被去除,此时去除率少1/u0∫utdp，但颗粒在上升过程中碰撞次数增加，颗粒变大，沉速随之增大，又提高了颗粒的去除率。
2 设计参数
1) D/H ≤3，一般4～7m，不宜大于8m，最大<10m。 2) 中心管内流速<30mm/s。
3) 反射板距泥面距离至少0.3m，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍。反射板
直径为喇叭口直径的1.30倍；其反射板水平夹角为17°，中心管下端至反射板表面间的间隙高0.25～0.5m，缝隙中污水流速在初沉池中一般不大于30mm/s，在二沉池中不大于20mm/s。
4) 当D>7m时，采用周边出水；当D ≧ 7m时，应增加集水支渠。 5) 排泥管为200mm，其在初沉池中排泥三通管口的水下深度h ≧1.5m；对膜法污泥h
≧1.2m；对活性污泥h ≧0.9m（即与污泥性质有关）；排泥管下端距池底距离小于0.2m，管上端超出水面距离大于0.4m。
3 计算（参见p90）
第四章 污水的生物处理（一）——活性污泥法
教学要求
1) 掌握活性污泥法的基本原理及其反应机理； 2) 理解活性污泥法的重要概念与指标参数：如活性污泥、剩余污泥、MLSS、MLVSS、SV、
SVI、θc、容积负荷、污泥产率等；
3) 理解活性污泥反应动力学基础及其应用； 4) 掌握活性污泥的工艺技术或运行方式； 5) 掌握曝气理论；
6) 熟练掌握活性污泥系统的计算与设计。
第一节 活性污泥法的基本原理
一、活性污泥处理法的基本概念与流程
活性污泥：是由多种好氧微生物、某些兼性或厌氧微生物以及废水中的固体物质、胶体
等交织在一起的呈黄褐色絮体。
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活性污泥法：是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。 实质：人工强化下微生物的新陈代谢(包括分解和合成)，
活性污泥法的工艺流程：
1) 预处理设施：包括初次池、调节池和水解酸化池，主要作用是去除SS、调节水质，使
有机氮和有机磷变成NH+4或正磷酸盐、大分子变成小分子，同时去除部分有机物。 2) 曝气池：工艺主体，其通过充氧、搅拌、混合、传质实现有机物的降解和硝化反应、反
硝化反应。
3) 二次沉淀池：泥水分离，澄清净化、初步浓缩活性污泥。
生物处理系统：微生物或活性污泥降解有机物，使污水净化，但同时增殖。为控制反应器微生物总量与活性，需要回流部分活性污泥，排出部分剩余污泥；回流污泥是为了接种，排放剩余污泥是为了维持活性污泥系统的稳定或MLSS恒定。
二、活性污泥的形态和活性污泥微生物
1 活性污泥形态 （1）特征
1) 形态：在显微镜下呈不规则椭圆状，在水中呈“絮状”。
2) 颜色：正常呈黄褐色，但会随进水颜色、曝气程度而变（如发黑为曝气不足，发黄为曝
气过度）。 3) 理化性质：ρ=1.002~1.006，含水率99%，直径大小0.02~0.2mm，表面积20~100cm2/mL，
pH值约6.7，有较强的缓冲能力。其固相组分主要为有机物，约占75~85%。 4) 生物特性：具有一定的沉降性能和生物活性。（理解：自我繁殖、生物吸附与生物氧化）。 （2）组成
由微生物群体Ma，微生物残体Me，难降解有机物Mi，无机物Mii四部分组成。 2 微生物组成及其作用
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1) 细菌：以异养型原核生物(细菌)为主，数量107～108个/ml，自养菌数量略低。其优势
菌种：产碱杆菌属等，它是降解污染物质的主体，具有分解有机物的能力。
2) 真菌：由细小的腐生或寄生菌组成，具分解碳水化合物，脂肪、蛋白质的功能，但丝状
菌大量增殖会引发污泥膨胀。
3) 原生动物：肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫3类，捕食游离细菌。其出现的顺序反映了处理水
质的好坏（这里的好坏是指有机物的去除），最初是肉足虫，继之鞭毛虫和游泳型。 4) 纤毛虫：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。
5) 后生动物(主要指轮虫）：捕食菌胶团和原生动物，是水质稳定的标志。因而利用镜检生
物相评价活性污泥质量与污水处理的质量。
3 微生物增殖与活性污泥的增长 （1）微生物增值：在污水处理系统或曝气池内微生物的增殖规律与纯菌种的增殖规律相同，即停滞期（适应期），对数期，静止期（也减速增殖期）和衰亡期（内源呼吸期）。 （2）从时间上看
1) 停滞期：污泥驯化培养的最初阶段，即细胞内各种酶系统的适应期。此时菌体不裂
殖、菌数不增加。
2) 对数期：细胞以最快速度进行裂殖，细菌生长速度最大，此时微生物的营养物质丰
富，生物生长繁殖不受底物或基质限制。如A段；在此阶段微生物增长的对数值与时间呈直线关系。其微生物数量大，但个体小，其净化速度快，但效果较差，只能用于前段处理 （相当于生物一级强化工艺）。
3) 减速增殖期：由于营养物质被大量耗消，此时细胞增殖速度与死亡速度相当。活菌
数量多且超于稳定，个体趋于成熟。如B段（相当于二级处理）。
4) 衰亡期：营养物基本耗尽，微生物只能利用菌体内贮存物质，大多数细胞出现自溶
现象，细菌死亡多，增殖少，但细胞个体最大、净化效果强（对有机物而言）。同时，自养菌比例上升，硝化作用加强。如氧化沟或硝化段（相当于二级半或延时曝气工艺）。
可见不同增殖期对应于不同微生物组合，对应于不同生物处理工艺。 （3）从空间看：
由前至后污染物浓度不断降低，微生物数量由对数期逐步过渡至衰亡期，微生物组成由细菌逐步过度为轮虫等，水质逐步变好——类似于水体自净这一污水处理的原型。 4 絮体形成
活性污泥的核心——菌胶团，它是成千上万细菌相互粘附形成的生物絮体。其在对数增长期，个体处于旺盛生长，其运动活性大于范德华力，菌体不能结合；但到了衰亡期，动能低微，范德华力大，菌体相互粘附，形成生物絮体，因此静止期与衰亡期个体是活性污泥的重要微生物。
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三、活性污泥净化反应过程
1 初期吸附去除
污水与活性污泥接触5~10min，污水中大部分有机物(70%以上的BOD，75%以上COD)迅速被去除。此时的去除并非降解，而是被污泥吸附，粘着在生物絮体的表面，这种由物理吸附和生物吸附交织在一起的初期高速去除现象叫初期吸附。
吸附速度取决于：
① 微生物的活性程度——饥饿程度，衰亡期最强；
② 水动力学条件：泥水接触或混合越迅速、越均匀、液膜更新越快，接触时间越长则
越好；泥水接触水力学状态以湍流或紊流为好，但过大会击碎絮体。
2 微生物的代射
被吸附的有机物粘附在絮体表面，与微生物细胞接触，在渗透膜的作用下，进入细胞体内，并在酶的作用下或者被降解，或者被同化成细胞本身。 a、分解代谢：
CXHYOZ＋(X＋0.25Y－0.5Z）O2→XCO2＋0.5H2O＋Q
b、合成代谢：
nCXHYOZ＋nNH3＋n(X＋0.25Y－0.5Z)O2→(C5H7NO2 )n＋n(X－5)CO2＋0.5n(Y－4)H2O
其代谢产物的模式如下图：
具体代谢产物的数量关系如下图：即1/3被氧化分解，80％×2/3=53%左右通过内源呼吸降解，14%左右变成了残物。
从上述结果可以看出，污染物的降解主要是通过静止期、衰亡期微生物的内源呼吸进行，并非直接的生物氧化(仅33％)。
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