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第1章　活性污泥法概论 1

1.1　活性污泥法的基本概念 1

1.2　活性污泥法的发展沿革 2

1.3　活性污泥的形态与组成 3

1.3.1　活性污泥外观形态 3

1.3.2　活性污泥组成 3

1.3.3　活性污泥的性质与指标 3

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 3

1.3.3.2　表示活性污泥沉降与浓缩性能的指标 5

1.3.3.3　活性污泥沉降速度与沉降性能试验 7

1.3.3.4　评定活性污泥活性的指标 8

1.4　活性污泥法工艺概述 9

1.4.1　普通活性污泥法 9

1.4.2　阶段曝气活性污泥法 10

1.4.3　吸附再生活性污泥法 11

1.4.4　完全混合活性污泥法 12

1.4.5　延时曝气活性污泥法 13

1.4.6　高负荷活性污泥法 13

1.4.7　克劳斯（Kraus）活性污泥法 13

1.4.8　深水曝气活性污泥法 13

1.4.9　浅层曝气活性污泥法 15

1.4.10　纯氧曝气活性污泥法 15

1.4.11　投料活性污泥法 16

1.4.12　氧化沟活性污泥法 17

1.4.13　AB活性污泥法 22

1.4.14　序批式活性污泥法 23

1.4.14.1　概述 23

1.4.14.2　SBR工艺的运行操作 24

1.4.14.3　SBR工艺特点 24

1.4.15　序批式活性污泥法变型 26

1.4.15.1　ICEAS工艺 26

1.4.15.2　CASS工艺 27

1.4.15.3　UNITANK系统 28

1.4.15.4　LUCAS工艺 29

1.4.15.5　MSBR系统 29

1.4.15.6 DAT-IAT工艺 30

1.4.15.7　IDEA工艺 31

1.4.15.8　AICS工艺 31

1.4.16　OCO法 32

1.4.17　BIOLAK法 33

参考文献 34

第2章　化学反应动力学基础 36

2.1　反应速度 36

2.2　生化反应速度 37

2.3　反应级数 38

2.4　反应级数的确定方法 39

2.4.1　零级反应、一级反应和二级反应 39

2.4.1.1　零级反应 39

2.4.1.2　一级反应 39

2.4.1.3　二级反应 40

2.4.2　曲线拟合法确定反应级数 40

2.4.3　半衰期法确定反应级数 41

2.5　温度对反应速度常数的影响 42

参考文献 44

第3章　酶促反应动力学基础 45

3.1　酶反应动力学 45

3.1.1　酶反应中间复合物学说 45

3.1.2　酶促反应的动力学方程式 46

3.1.2.1　米-门（Michaelis-Menten）方程 46

3.1.2.2　Briggs-Haldane修正公式 46

3.1.2.3　米氏方程动力学参数的意义 48

3.1.2.4　作图法求米氏方程中的Km及vmax 49

3.2　酶的抑制动力学 51

3.2.1　酶的抑制作用 51

3.2.2　竞争性抑制动力学 52

3.2.3　非竞争性抑制动力学 53

3.2.4　反竞争性抑制动力学 54

3.3　影响酶反应速度的因素 55

3.3.1　pH的影响 56

3.3.2　温度的影响 56

参考文献 57

第4章　反应器理论基础 58

4.1　物料衡算 58

4.2　完全混合间歇反应器 60

4.3　完全混合连续反应器 61

4.4　多级串联完全混合连续反应器 62

4.5　推流反应器 63

4.5.1　推流反应器容积 63

4.5.2　推流反应器的纵向混合 65

4.6　反应器停留时间分布 67

4.6.1　停留时间分布函数及其性质 67

4.6.2　脉冲响应法测定停留时间分布函数 68

参考文献 70

第5章　活性污泥生物学 72

5.1　活性污泥中的细菌 72

5.1.1　菌胶团细菌 72

5.1.1.1　菌胶团细菌的种类 72

5.1.1.2　菌胶团形成机理 74

5.1.1.3　菌胶团细菌的作用 74

5.1.2　丝状细菌 75

5.2　活性污泥中的真菌 77

5.3　活性污泥中的原生动物 78

5.3.1　活性污泥中原生动物的种类 78

5.3.2　活性污泥中原生动物的作用 80

5.4　活性污泥中的后生动物 82

5.5　活性污泥中的微型藻类 83

5.6　非生物因子对活性污泥微生物及处理效果的影响 83

5.6.1　温度 84

5.6.2　pH 85

5.6.3　营养物质 85

5.6.3.1　碳 85

5.6.3.2　氮 85

5.6.3.3　磷 86

5.6.3.4　硫 86

5.6.3.5　矿物质 86

5.6.3.6　生长因子 86

5.6.3.7　水 87

5.6.4　氧化还原电位 87

5.6.5　溶解氧 87

5.6.6　水的活度与渗透压 87

5.6.7　有毒物质 88

5.7　活性污泥生物相 90

5.7.1　活性污泥絮凝体的形成 90

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 91

5.7.3　活性污泥系统管理中的指标生物 94

5.7.3.1　活性污泥生物相观察及原生动物的指标意义 94

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 94

5.7.3.3　原生动物的指示作用 95

5.7.3.4　生物评价指数 96

参考文献 97

第6章　活性污泥净化有机污染物反应机理 99

6.1　废水水质有机污染的指标 99

6.1.1　概述 99

6.1.2　理论需氧量 99

6.1.3　化学需氧量 100

6.1.4　生物化学需氧量 100

6.1.4.1　定义和测定原理 100

6.1.4.2　反应动力学 101

6.1.5　总需氧量 103

6.1.6　理论有机碳 103

6.1.7　总有机碳 103

6.2　有机污染物的可生物降解性 104

6.2.1　有机物生物降解性鉴定的途径和影响因素 104

6.2.1.1　鉴定的途径 104

6.2.1.2　生物降解性鉴定的影响因素 104

6.2.2　有机物好氧生物降解性的鉴定方法 105

6.2.2.1　测定有机物去除效果的方法 106

6.2.2.2　测定有机物降解时消耗氧量的方法 108

6.2.2.3　测定降解产物的方法 110

6.2.2.4　根据微生物生理生化特征指标的方法 112

6.2.2.5　有机物的分子结构和物理化学参数与生物降解性的关系 115

6.2.3　共代谢作用与有机污染物的好氧生物降解性 121

6.3　活性污泥微生物增殖规律 122

6.4　活性污泥增长动力学 123

6.4.1　间歇培养 123

6.4.2　无回流充分混合模式的连续培养 124

6.4.3　有回流完全混合活性污泥系统中的连续培养 124

6.5　活性污泥净化过程与机理 125

参考文献 127

第7章　经典活性污泥法动力学模型 128

7.1 引言 128

7.2　基本术语与概念 128

7.2.1　污泥负荷 128

7.2.2　微生物的比增长速率 129

7.2.3　微生物的产率 129

7.2.4　底物利用速率 130

7.3　微生物的生长与Monod方程 131

7.3.1　微生物的生长特性 131

7.3.2　Monod方程 133

7.4　Eckenfelder模型 135

7.4.1　Eckenfelder模型 135

7.4.2　Eckenfelder模型的应用 137

7.4.2.1　无污泥回流的完全混合活性污泥系统 137

7.4.2.2　有污泥回流的完全混合活性污泥系统 138

7.4.2.3　有污泥回流的推流式活性污泥系统 139

7.4.3　图解法求解Eckenfelder模型中减速增长速度常数K2 139

7.4.4　Eckenfelder模型中有机物降解与生物量增长关系 139

7.4.5　Eckenfelder模型中有机物降解与需氧量关系 140

7.5　Grau模型 141

7.6　Lawrence-McCarty模型 142

7.6.1　生物固体停留时间（泥龄） 142

7.6.2 Lawrence McCarty模型的基本方程式 143

7.6.3 Lawrence-McCarty模型基本方程式的导出方程式 145

7.6.4 Lawrence-McCarty模型中的参数 146

7.6.5 Lawrence-McCarty模型在无污泥回流的完全混合系统中的应用 148

7.6.6 Lawrence-McCarty模型在推流系统中的应用 148

7.6.7 Lawrence-McCarty模型中活性污泥微生物增量的计算 150

7.6.8 Lawrence-McCarty模型中需氧量的计算 150

7.6.9　废水生物处理中营养需求量的计算 151

7.6.10　关于生物固体停留时间（泥龄）的讨论 151

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） 151

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 152

7.6.11　生物处理出水中非溶解性有机物浓度 153

7.7　Mckinney模型 153

7.7.1　Mckinney模型的基本理论 154

7.7.1.1 Mckinney模型的基本公式 154

7.7.1.2 Mckinney模型中有氧代谢过程中的数量关系 154

7.7.1.3 Mckinney模型中的产率 155

7.7.1.4 Mckinney模型中的内源呼吸速率常数 155

7.7.2 Mckinney模型的设计计算公式 156

7.7.2.1　无回流完全混合活性污泥系统 156

7.7.2.2　有回流完全混合活性污泥系统 159

7.7.2.3　推流活性污泥系统 162

7.7.2.4　活性生物体的计量 164

7.7.2.5　温度对模型中常数的影响 164

7.7.2.6　双参数设计计算方法 165

参考文献 167

第8章　ASM系列活性污泥数学模型 168

8.1 引言 168

8.2　活性污泥1号模型（ASM1） 169

8.2.1　建模的基本假定 170

8.2.2　模型的矩阵表达形式 170

8.2.3　废水水质特性及曝气池中组分的划分 172

8.2.3.1　废水水质特性 172

8.2.3.2　活性污泥中的有机固体 176

8.2.4　模型的反应过程 177

8.2.5　模型的参数 178

8.2.5.1　化学计量系数 178

8.2.5.2　动力学参数 178

8.2.6　模型的缺欠与使用限制 181

8.3　活性污泥2号模型（ASM2） 182

8.3.1　模型中组分的划分 183

8.3.1.1　可溶性物质 183

8.3.1.2　颗粒性物质 183

8.3.2　模型的矩阵表达形式 183

8.3.3　模型的反应过程 186

8.3.3.1　生物反应过程 187

8.3.3.2　化学过程 188

8.3.4　模型的参数 189

8.3.4.1　化学计量系数 189

8.3.4.2　动力学参数 190

8.3.5　模型与城市污水的水质特性 191

8.3.5.1　城市污水的有机组分 191

8.3.5.2　城市污水氮组分 191

8.3.5.3　城市污水磷组分 191

8.3.6　模型的缺欠与使用限制 192

8.4　活性污泥2D号模型（ASM2D） 192

8.4.1　模型中组分的划分 192

8.4.1.1　可溶性物质 192

8.4.1.2　颗粒性物质 193

8.4.2　模型的矩阵表达形式 193

8.4.3　模型的反应过程 193

8.4.3.1　生物反应过程 193

8.4.3.2　化学过程 197

8.4.4　模型的参数 198

8.4.4.1　化学计量系数 198

8.4.4.2　动力学参数 198

8.4.5　模型的使用限制 200

8.5　活性污泥3号模型（ASM3） 200

8.5.1　模型中组分的划分 201

8.5.1.1　可溶性物质 201

8.5.1.2　颗粒性物质 202

8.5.2　模型的矩阵表达形式 202

8.5.3　模型的反应过程 204

8.5.4　模型的参数 204

8.5.4.1　化学计量系数 204

8.5.4.2　动力学参数 205

8.5.5　模型的缺欠与使用限制 206

8.6　ASM系列活性污泥数学模型的研究与应用 207

8.6.1　ASM系列模型应用过程中的几个问题 207

8.6.2　基于ASM系列的软件开发 209

参考文献 210

第9章　活性污泥法生物脱氮 211

9.1　氮磷污染与水体的富营养化 211

9.1.1　水体富营养化现象及成因 211

9.1.2　富营养化水体的生态结构特征 211

9.1.3　水体富营养化的危害 212

9.1.4　氮对水环境质量的其他危害 214

9.2　水环境与污、废水中氮的来源和循环 216

9.3　污水生物处理中氮的转化和去除 217

9.3.1　污水生物处理中氮的转化 217

9.3.2　生物合成和排除废弃污泥对氮的去除 219

9.4　生物硝化过程与动力学 220

9.4.1　生物硝化过程 220

9.4.2　生物硝化动力学 222

9.4.3　环境因素对生物硝化过程的影响 224

9.4.3.1　温度 224

9.4.3.2　溶解氧 224

9.4.3.3　pH 225

9.4.3.4　有毒物质 226

9.4.3.5　C/N比 230

9.5　生物反硝化过程与动力学 231

9.5.1　生物反硝化过程 231

9.5.2　生物反硝化动力学 233

9.5.3　环境因素对生物反硝化过程的影响 235

9.5.3.1　温度 235

9.5.3.2　pH 236

9.5.3.3　溶解氧 236

9.5.3.4　碳源有机物 237

9.5.3.5　有毒物质 237

9.5.3.6　C/N比 237

9.5.3.7　微量金属元素 238

9.6　活性污泥法生物脱氮技术概述 238

9.6.1　生物硝化 238

9.6.2　生物反硝化和生物脱氮 239

9.7　活性污泥法生物硝化工艺 241

9.7.1　引言 241

9.7.2　生物硝化的前处理 243

9.7.3　生物硝化的设计计算 243

9.7.3.1　设计理论及方法 244

9.7.3.2　完全混合活性污泥法硝化工艺设计计算 247

9.7.3.3　普通推流式活性污泥法硝化工艺设计计算 249

9.7.3.4　延时曝气活性污泥法与氧化沟工艺 250

9.7.3.5　吸附再生活性污泥法 251

9.7.3.6　阶段曝气、渐减曝气和污泥再曝气系统 254

9.7.3.7　高纯氧活性污泥法 254

9.7.3.8　粉状活性炭活性污泥法 254

9.7.3.9　序批式活性污泥法 255

9.7.3.10　生物硝化设计的其他考虑要点 256

9.7.3.11　活性污泥法和生物膜法合并或组合硝化工艺 259

9.8　活性污泥法反硝化及生物脱氮工艺 261

9.8.1　引言 261

9.8.2　甲醇为碳源活性污泥反应器反硝化 261

9.8.2.1　概述 261

9.8.2.2　反硝化速率 262

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 262

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 265

9.8.3　单一缺氧池活性污泥脱氮系统 266

9.8.3.1历史沿革与工艺概述 266

9.8.3.2　工艺与设备设计通则 268

9.8.3.3　运行控制 270

9.8.4　双缺氧池和三缺氧池活性污泥脱氮系统 271

9.8.4.1　工艺概述 271

9.8.4.2　工艺与设备设计通则 272

9.8.4.3　脱氮效率分析 273

9.8.5　多缺氧池活性污泥脱氮系统 276

9.8.6　氧化沟脱氮工艺 277

9.8.6.1　工艺概述 277

9.8.6.2　常用的几种生物脱氮氧化沟系统工艺特点 277

9.8.6.3　工艺设计 283

9.8.7　SBR脱氮工艺 286

9.8.7.1　经典SBR工艺脱氮运行方式 286

9.8.7.2　CASS工艺和ICEAS工艺脱氮运行方式 287

9.8.8　改良型AB法脱氮工艺 289

9.9.8.1　AB-A/O工艺 289

9.9.8.2　AB-氧化沟工艺 289

9.9.8.3　AB-SBR工艺 289

9.9.8.4　ADMONT工艺 290

9.8.9　生物脱氮工艺的选择 290

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 290

9.8.9.2　单污泥脱氮工艺选择 291

9.8.10　生物脱氮工艺配套设施设计要点 294

9.8.10.1　初沉池 294

9.8.10.2　二沉池 294

9.8.11　活性污泥系统脱氮工艺设计计算示例 296

9.8.11.1　工艺设计计算一般原则及程序 296

9.8.11.2　工艺设计计算示例 297

9.9 同时硝化-反硝化（SND）机理与工艺 301

9.9.1　同时硝化反硝化机理 301

9.9.1.1　宏观环境（混合形态）理论 301

9.9.1.2　微环境理论 302

9.9.1.3　生物学理论 303

9.9.2　同时硝化反硝化的影响因素 303

9.9.2.1　碳源 303

9.9.2.2　溶解氧 303

9.9.2.3　生物絮体大小 304

9.9.2.4　游离氨的浓度（FA）和pH值 304

9.9.3　活性污泥法同时硝化反硝化工艺——单级生物脱氮工艺 305

9.10　好氧反硝化机理 305

9.11　短程硝化-反硝化生物脱氮机理与工艺 307

9.11.1　短程硝化-反硝化生物脱氮原理 307

9.11.2　实现短程硝化-反硝化生物脱氮的途径 308

9.11.3　SHARON工艺 310

9.12　ANAMMOX（厌氧氨氧化）原理与工艺 313

9.12.1　ANAMMOX工艺的发现 313

9.12.2 ANAMMOX的原理和反应机理 314

9.12.3 ANAMMOX工艺的微生物特性 314

9.12.4 ANAMMOX的影响因素 315

9.12.5 ANAMMOX工艺的研究进展 315

9.12.6 SHARON-ANAMMOX组合工艺 316

9.13 好氧脱氨原理与工艺 316

9.14 CANON原理与工艺 318

9.15 OLAND（氧限制自养硝化反硝化）原理与工艺 319

9.16 EM脱氮技术 320

9.16.1 EM废水处理技术概述 320

9.16.2 EM脱氮原理 321

9.16.3 国内关于EM脱氮的研究 321

参考文献 322

第10章　活性污泥法生物除磷 326

10.1　概述 326

10.1.1 自然界中磷的循环与水环境和污水中磷的来源 326

10.1.2　城市污水中磷的组分 326

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 327

10.2　生物除磷技术的发展背景 327

10.2.1　活性污泥法污水处理厂除磷现象的发现 327

10.2.2　生物除磷的微生物学研究 327

10.2.3　生物除磷工艺的开发 328

10.3　生物除磷的生物学机理 328

10.3.1　生物除磷的生物学机理概述 328

10.3.2　生物除磷的微生物学基础 329

10.3.3　磷的厌氧释放 330

10.3.3.1　厌氧区细胞内贮存物PHB和聚磷的变化 330

10.3.3.2　厌氧区底物的变化和去向 330

10.3.3.3　底物类型对磷释放的影响 331

10.3.3.4　硝酸盐对磷释放的影响 331

10.3.3.5 pH对厌氧释放磷的影响 331

10.3.4 磷的好氧（缺氧）吸收 332

10.3.5 磷的有效释放和无效释放及其对好氧磷吸收的影响 332

10.3.6 磷的释放和吸收的生化反应模型 333

10.3.6.1　Comcau-Wentzel模型 333

10.3.6.2　Mino模型 334

10.4　活性污泥法生物除磷工艺 334

10.4.1　生物除磷工艺概述 334

10.4.2　Phostrip侧流生物除磷工艺 335

10.4.3　厌氧／好氧（A/O）生物除磷工艺 335

10.4.3.1　工艺流程 335

10.4.3.2　工艺特点 336

10.4.3.3　设计参数及设计要点 336

10.4.4　厌氧／缺氧／好氧（A/A/O）生物除磷脱氮工艺 336

10.4.4.1　工艺概述 336

10.4.4.2　设计要点及设计参数 337

10.4.4.3 A2/O工艺脱氮和除磷功能的固有矛盾和对策 338

10.4.4.4 A2/O工艺的改良和变型 339

10.4.5 Bardenpho脱氮除磷工艺 343

10.4.6 UCT脱氮除磷工艺 343

10.4.7 VIP脱氮除磷工艺 344

10.4.8 约翰内斯堡（Johannesburg）脱氮除磷工艺 344

10.4.9　分段进水的脱氮除磷工艺 345

10.4.9.1　工艺原理及特点 345

10.4.9.2　设计和运行要点 346

10.4.10　氧化沟工艺系列 347

10.4.11　序批式反应器（SBR）工艺系列 348

10.4.11.1　经典SBR的脱氮除磷运行模式 348

10.4.11.2 CASS工艺的脱氮除磷功能 348

10.4.11.3 UNITANK工艺的脱氮除磷功能 349

10.4.11.4 AICS工艺脱氮和除磷的运行模式 349

10.4.12　反硝化除磷机理与工艺 350

10.4.12.1　反硝化除磷现象的发现和证实 350

10.4.12.2　反硝化除磷机理 351

10.4.12.3　反硝化除磷工艺 351

10.4.12.4　反硝化除磷过程的影响因素 354

10.5　活性污泥法生物除磷数学模型 356

10.5.1 ASM2D模型及其扩展 356

10.5.1.1 生物除磷主流模型ASM2和ASM2D 356

10.5.1.2 Wentzel模型 356

10.5.1.3　营养物去除的第一个通用模型 357

10.5.1.4　PAO和GAO间的竞争 357

10.5.2　ASM3模型及其扩展 357

10.5.2.1　对内部贮存组分的分析 357

10.5.2.2　ASM3的EAWAG生物除磷模块 358

10.5.3　Johnsson模型 358

10.6　活性污泥法生物除磷影响因素 359

10.6.1　出水总悬浮固体浓度 359

10.6.2　废水中易生物降解底物浓度 359

10.6.3　废水中有机物与氮磷物质的比例 360

10.6.4　泥龄 361

10.6.5　厌氧区的硝态氮 362

10.6.6　环境及其他因素 362

10.6.6.1　污水温度 362

10.6.6.2 pH 363

10.6.6.3　厌氧区的溶解氧浓度 364

10.6.6.4　污水中的阳离子 364

10.6.6.5　厌氧停留时间 364

10.6.6.6　底物的可获得性 364

10.6.6.7　VFA产生量与磷去除量关系 365

10.6.7　提高生物除磷能力的途径和措施 365

10.7　活性污泥法生物除磷设施的设计 367

10.7.1　污水除磷工艺方案的选择 367

10.7.1.1　工艺方案选择所需的基础资料和数据 367

10.7.1.2　可供选择的生物除磷工艺方案 369

10.7.1.3　工艺方案选择的两个要点 370

10.7.1.4　除磷方案的选择和确定方法 370

10.7.2　影响污水除磷工艺方案选择的因素 371

10.7.2.1　工艺的功能要求 371

10.7.2.2　污水水质特性 372

10.7.3　污水生物除磷工艺设计的总体考虑 372

10.7.3.1　工艺流程的组成和单元设施选择 372

10.7.3.2　系统设计需要考虑的通用参数 372

10.7.4　主流生物除磷工艺设计 373

10.7.4.1　设计通则 373

10.7.4.2　主流生物除磷工艺设计方法 376

10.7.4.3　厌氧区和缺氧区搅拌能量 378

10.7.4.4　构筑物设计 378

10.7.4.5　主流除磷工艺设计参数 378

10.8　活性污泥法生物除磷设施的运行 379

10.8.1　BOD5/TP比值问题 379

10.8.2　活性污泥系统的泥龄 379

10.8.3　氮与回流的控制 379

10.8.4　厌氧区水力停留时间 380

10.8.5　溶解氧（DO）控制 380

10.8.6　污泥处理 380

10.8.7　浮渣控制 380

10.8.8　曝气池氧化还原电位的控制 381

10.8.9　有机酸发生器的监测和控制 381

10.8.10　化学药剂备用的需求 381

参考文献 381

第11章　传统活性污泥法工艺 384

11.1　活性污泥法的主要设计、运行和操作要素 384

11.1.1　活性污泥性质的指标 384

11.1.2　活性污泥法运行和控制的指标 384

11.1.2.1　BOD-污泥负荷与BOD-容积负荷 384

11.1.2.2　污泥龄 385

11.2　活性污泥法生物反应器容积计算方法 388

11.2.1　以曝气时间t（水力停留时间）为主要参数 389

11.2.2　以污泥负荷为主要参数 389

11.2.3　以泥龄为主要参数 390

11.2.4　活性污泥数学模型法 391

11.2.4.1　经典活性污泥法动力学模型 391

11.2.4.2　ASM系列活性污泥数学模型 391

11.3　普通活性污泥法 391

11.3.1　工艺特点 391

11.3.2　设计计算模式及要点 391

11.4　阶段曝气活性污泥法 393

11.4.1　工艺特点 393

11.4.2　设计计算模式及要点 394

11.5　渐减曝气活性污泥法 398

11.6　吸附再生活性污泥法 398

11.6.1　工艺特点 398

11.6.2　设计计算模式及要点 398

11.7　完全混合活性污泥法 401

11.7.1　工艺特点 401

11.7.2　设计计算模式及要点 401

11.8　延时曝气活性污泥法 401

11.8.1　工艺特点 401

11.8.2　设计计算模式及要点 401

11.9　高负荷活性污泥法 403

11.10　克劳斯（Kraus）活性污泥法 403

11.11　深井曝气活性污泥法 403

11.11.1　深井曝气池的构造 403

11.11.2　深井曝气法的工艺流程 404

11.11.3　深井曝气法优点 405

11.11.4　深井曝气法的设计计算 406

11.12　纯氧曝气活性污泥法 409

11.12.1　纯氧曝气的工作原理 409

11.12.2　纯氧曝气池的型式 410

11.12.2.1　加盖表面曝气叶轮式曝气池 410

11.12.2.2　联合曝气式纯氧曝气池 411

11.12.2.3　敞开式超微气泡纯氧曝气池 411

11.12.2.4　敞开式池外充氧纯氧曝气池 413

11.12.3　纯氧曝气活性污泥法设计参数 414

11.12.4　氧的制备和供应 414

11.12.4.1　氧的制备 414

11.12.4.2　氧的供应 415

参考文献 416

第12章　活性污泥法新工艺 418

12.1　氧化沟活性污泥法 418

12.1.1　氧化沟技术的发展简史 418

12.1.2　氧化沟活性污泥法的基本原理及工艺技术特征 418

12.1.2.1　氧化沟活性污泥法的基本原理 418

12.1.2.2　氧化沟的工艺特征 419

12.1.2.3　氧化沟的技术特点 420

12.1.2.4　氧化沟的水力特性 421

12.1.3　氧化沟的构造和设备 423

12.1.3.1　氧化沟的构造 423

12.1.3.2　氧化沟的设备 424

12.1.4　氧化沟的类型 426

12.1.5　氧化沟的工艺系统设计 426

12.1.5.1　设计通则 426

12.1.5.2　设计参数 427

12.1.5.3　氧化沟容积的设计计算 427

12.1.6　几种常用的氧化沟系统 428

12.1.6.1　Orbal氧化沟 428

12.1.6.2 Carrousel氧化沟 428

12.1.6.3 DE型氧化沟 431

12.1.6.4 T型氧化沟 431

12.1.6.5　一体化氧化沟 432

12.2　AB活性污泥法 437

12.2.1　典型AB活性污泥法工艺流程 437

12.2.2　AB活性污泥法工艺机理和特点 437

12.2.2.1 AB活性污泥法工艺机理 437

12.2.2.2 AB活性污泥法特性 440

12.2.3 AB活性污泥法工艺的适用性和局限性 443

12.2.4 AB活性污泥法工艺的运行控制 443

12.2.4.1 曝气系统的运行控制 443

12.2.4.2 污泥回流比与废弃污泥排放控制 444

12.2.4.3　除氮脱磷时C/N与C/P比值的控制 444

12.2.5 AB活性污泥法工艺的设计 444

12.2.5.1 设计通则 444

12.2.5.2 AB工艺设计参数的选择 445

12.2.5.3 AB工艺设计 446

12.2.6 AB法改良工艺-ADMONT工艺 448

12.2.6.1 ADMONT工艺流程 448

12.2.6.2 ADMONT工艺分析 449

12.3　经典序批式活性污泥法（SBR） 449

12.3.1 SBR的运行操作特点 449

12.3.2 SBR的运行方式 452

12.3.2.1　去除含碳有机物和硝化 452

12.3.2.2　生物脱氮 453

12.3.2.3　生物脱氮除磷 453

12.3.3 SBR工艺底物降解动力学 453

12.3.4 SBR与连续流工艺的类比 454

12.3.5 SBR中的污泥特性 455

12.3.5.1 SBR中的生物种群演变 455

12.3.5.2 SBR防止污泥膨胀的原因 456

12.3.6 SBR工艺特点分析和技术经济评价 457

12.3.6.1　对SBR工艺特点的分析 457

12.3.6.2　对SBR工艺的技术经济评价 457

12.3.7　SBR工艺反应池容积设计计算 458

12.3.7.1　污泥负荷法 458

12.3.7.2　容积负荷法 461

12.3.7.3　静态动力学法 463

12.3.7.4　动态模拟法 466

12.3.7.5　基于德国ATV标准的设计法 469

12.3.7.6　总污泥量综和设计法 472

12.3.7.7　考虑曝气方式的设计法 473

12.3.7.8　基于有效HRT和有效SRT概念的设计法 476

12.3.8 SBR工艺的运行与控制 478

12.4 ICEAS 工艺 479

12.4.1 工艺概述 479

12.4.2　反应池容积设计计算 480

12.5　CASS工艺 482

12.5.1　工艺概述 482

12.5.2　工艺循环操作过程 483

12.5.3　工艺的主要优点 483

12.5.4　工艺设计要点 483

12.6 UNITANK工艺 483

12.6.1　工艺概述 483

12.6.2　运行特征 484

12.7 MSBR工艺 486

12.7.1　工艺概述 486

12.7.2　运行方式 486

12.7.3　工艺特点 487

12.7.4　主要设计参数 487

12.8 DAT-IAT工艺 488

12.8.1　工艺概述与运行操作 488

12.8.2　反应池容积设计计算要点 488

12.9 LUCAS工艺 489

12.10 IDEA工艺 489

12.11 AICS工艺 489

12.12 UniFed SBR工艺 490

12.13 OCO工艺 491

12.14 OOC工艺 492

12.15 AOR工艺 493

12.16 AOE工艺 493

12.17 BIOLAK工艺 493

12.18　多孔悬浮载体活性污泥法 493

12.18.1　工艺原理与特性 493

12.18.2 Linpor工艺 494

12.18.3　国内研究与应用概况 495

12.19　膜生物反应器工艺 495

12.19.1　膜生物反应器的分类及特点 495

12.19.1.1　固液分离膜生物反应器 496

12.19.1.2　曝气-膜生物反应器 497

12.19.1.3　萃取-膜生物反应器 498

12.19.2　膜生物反应器适用的膜材料与膜组件 498

12.19.3　膜污染 499

12.19.3.1　膜污染的机理 499

12.19.3.2　膜污染的影响因素 500

12.19.3.3　膜污染防治与膜清洗技术 502

12.19.4　商业化膜生物反应器 503

12.19.5　国内对膜生物反应器技术的研究与应用 504

12.19.5.1　废水处理与回用 504

12.19.5.2　膜污染控制 506

参考文献 508

第13章　水解酸化技术 511

13.1　水解酸化的微生物学和生物化学基础 511

13.1.1　水解酸化概念 511

13.1.2　水解酸化的微生物学及生物化学 512

13.2　水解酸化过程及特点 512

13.2.1　水解酸化与厌氧消化的区别 512

13.2.2　水解酸化过程的影响因素 513

13.2.3　水解酸化过程的判断指标 515

13.2.4　维持水解酸化过程的条件 516

13.2.5　水解酸化工艺优点 517

13.3　水解酸化过程动力学 517

13.3.1　水解酸化反应器内的物料平衡 517

13.3.2　水解过程动力学 518

13.3.2.1　底物降解动力学 518

13.3.2.2　水解动力学 518

13.3.2.3　微生物增长动力学 519

13.3.3　水解酸化过程动力学模型的应用 519

13.4　水解酸化反应器的设计 520

13.4.1　水解酸化反应器形式和性能 520

13.4.2　水解酸化反应器的容积计算 521

13.4.3　水解酸化反应器的废弃污泥量计算 522

13.4.4　水解酸化反应器的构造及附属部分设计 522

13.5　水解酸化工艺的后续好氧生物处理 523

13.6　国内工业废水水解酸化处理的工程实践 523

参考文献 526

第14章　好氧颗粒污泥技术 528

14.1　引言 528

14.2　好氧颗粒污泥的形成过程 528

14.3　好氧颗粒污泥的形成机理 529

14.4　好氧颗粒污泥形成的影响因素 531

14.4.1　碳源 531

14.4.2　水力剪切力 532

14.4.3　有机负荷率 532

14.4.4　沉淀时间 532

14.4.5　水力停留时间 533

14.4.6　底物匮乏期的作用 533

14.4.7　钙离子 533

14.4.8　溶解氧、pH值和温度的影响 533

14.4.9　反应器的结构 534

14.5　好氧颗粒污泥的特性 534

14.5.1　宏观特性 534

14.5.2　微观特性 536

14.6　好氧污泥颗粒化技术的应用 537

14.6.1　去除颗粒性有机物 537

14.6.2　处理高浓度有机废水 537

14.6.3　脱氮除磷 537

14.6.3.1　好氧颗粒污泥脱氮除磷机理 537

14.6.3.2　好氧颗粒污泥脱氮除磷的研究 538

14.6.4　处理有毒有机废水 539

14.6.5　生物吸附重金属离子 540

参考文献 540

第15章　活性污泥膨胀理论与控制 543

15.1 引言 543

15.2　活性污泥的沉降性能 543

15.2.1　污泥沉降性能的评价指标 543

15.2.2　丝状菌与污泥结构和沉降性能的关系 544

15.3　活性污泥膨胀的类型 545

15.3.1　丝状菌性污泥膨胀 545

15.3.2　非丝状菌性污泥膨胀 545

15.4　活性污泥絮体形成机制的各种学说 545

15.5　活性污泥中的丝状菌 548

15.5.1　与污泥膨胀有关的丝状菌 548

15.5.2　活性污泥中丝状菌的作用 549

15.5.3　活性污泥中丝状菌的生理特点 549

15.5.4　丝状菌与菌胶团细菌的对比 550

15.6　污泥丝状菌膨胀的成因及相关理论 550

15.6.1　污泥膨胀的成因 550

15.6.1.1　废水水质成分 551

15.6.1.2　水温 551

15.6.1.3　溶解氧 552

15.6.1.4　pH值 552

15.6.1.5　有机负荷率 552

15.6.1.6　反应器的混合液流态 552

15.6.2　丝状菌污泥膨胀的有关理论 552

15.6.2.1　面积／容积比（A/V）假说 553

15.6.2.2　积累／再生（AC/SC）假说 553

15.6.2.3　选择性准则 553

15.6.2.4　饥饿假说理论 554

15.7　活性污泥膨胀的数学模型 555

15.7.1　单一底物限制模型 555

15.7.2　双底物限制模型 556

15.7.3　多底物限制模型 557

15.8　传统活性污泥膨胀的控制方法 558

15.8.1　控制方法 558

15.8.2　控制实例 559

15.9　生物选择器法控制活性污泥膨胀 561

15.9.1　选择器活性污泥法及生物选择器的类型 561

15.9.2　好氧选择器 562

1 5.9.2.1　作用机理 562

15.9.2.2　设计要点 562

15.9.2.3　絮体负荷设计法 563

15.9.3　缺氧选择器 564

15.9.3.1　作用机理 564

15.9.3.2　设计要点 564

15.9.4　厌氧选择器 564

15.9.4.1　作用机理 564

15.9.4.2　设计要点 565

15.10　活性污泥法中的生物泡沫问题与控制 565

15.10.1　活性污泥法中的泡沫问题 565

15.10.2　生物泡沫的形成机理与影响因素 565

15.10.2.1　生物泡沫的形成 565

15.10.2.2　与生物泡沫形成有关的微生物 566

15.10.2.3　生物泡沫形成的影响因素 566

15.10.3　生物泡沫的控制 566

参考文献 567