一體化污水處理生化知識分析

廢水生化處理調(diào)試是以微生物的培養(yǎng)為主要過程的工作，按照微生物的需氧情況可分為好氧處理、兼氧處理和厭氧處理；按照微生物的生長形式可分為活性污泥法和生物膜法；按照廢水和微生物的形式可分為完，全混合式、序批式等；按照其反應(yīng)器形式則包括更多類型。本人在結(jié)合理論及該制藥公司現(xiàn)有廢水處理工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對廢水生化處理過程中的影響因素、監(jiān)測手段及控制參數(shù)等進(jìn)行整理。

常用的污水生化處理有以下兩種工藝：

一、污水厭氧生物處理法

污水厭氧生物處理法又稱“厭氧消化"，是利用厭氧微生物以降解污水中的有機(jī)污染物，使污水凈化的方法。其機(jī)理是在厭氧細(xì)菌的作用下將污泥中的有機(jī)物分解，最后產(chǎn)生甲烷和二氧化碳等氣體。

完，全厭氧消化過程可分三個(gè)階段：

1、污泥中的固態(tài)有機(jī)化合物借助于從厭氧菌分泌出的細(xì)胞外水解酶得到溶解，并通過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞，在水解酶的催化下，將多糖、蛋白質(zhì)、脂肪分別水解為單糖、氨基酸、脂肪酸等；

2、在產(chǎn)酸菌的作用下，將第一階段的產(chǎn)物進(jìn)一步降解為較簡單的揮發(fā)性有機(jī)酸，如乙酸、丙酸、丁酸等；

3、在甲烷菌的作用下，將第二階段產(chǎn)生的揮發(fā)酸轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳。影響因素有溫度、pH值、養(yǎng)料、有機(jī)毒物、厭氧環(huán)境等。厭氧生物處理的優(yōu)點(diǎn)：處理過程消耗的能量少，有機(jī)物的去除率高，沉淀的污泥少且易脫水，可殺死病原菌，不需投加氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)。但是，厭氧菌繁殖較慢，對毒物敏感，對環(huán)境條件要求嚴(yán)格，最終產(chǎn)物尚需需氧生物處理。近年來，常應(yīng)用于高濃度有機(jī)污水生化處理。

二、污水需氧生物處理法

污水需氧生物處理法是利用需氧微生物（主要是需氧細(xì)菌）分解污水中的有機(jī)污染物，使污水無害化的污水生化處理方法。其機(jī)理是，當(dāng)污水同微生物接觸后，水中的可溶性有機(jī)物透過細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜而被吸收進(jìn)入菌體內(nèi)；膠體和懸浮性有機(jī)物則被吸附在菌體表面，由細(xì)菌的外酶分解為溶解性的物質(zhì)后，也進(jìn)入菌體內(nèi)。這些有機(jī)物在菌體內(nèi)通過分解代謝過程被氧化降解，產(chǎn)生的能量供細(xì)菌生命活動(dòng)的需要；一部分氧化中間產(chǎn)物通過合成代謝成為新的細(xì)胞物質(zhì)，使細(xì)菌得以生長繁殖。處理的最終產(chǎn)物是二氧化碳、水、氨、硫酸鹽和磷酸鹽等穩(wěn)定的無機(jī)物。處理時(shí)，要供給微生物以充足的氧和各種必要的營養(yǎng)源如碳、氮、磷以及鉀、鎂、鈣、硫、鈉等元素；同時(shí)應(yīng)控制微生物的生存條件，如pH宜為6.5～9，水溫宜為10～35等。主要方法有活性污染法、生物膜法、氧化塘法等。

氯離子

通過對氯離子的測試考察廢水中鹽酸鹽的濃度；

氯離子含量過高，直接影響COD的測定。

SS（懸浮物）

SS的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法。水中所有殘?jiān)目偤头Q為總固體（TS），總固體包括溶解物質(zhì)（DS）和懸浮固體（SS）。水樣經(jīng)過濾后，濾液蒸干所得的固體即為溶解性固體（DS）,濾渣脫水烘干后即是懸浮固體（FS）。將固體在600的溫度下灼燒，揮發(fā)掉的量即是揮發(fā)性固體(VS），灼燒殘?jiān)鼊t是固體性物質(zhì)（FS）。溶解性固體表示鹽類的含量，懸浮固體表示水中不溶解的固態(tài)物質(zhì)的量，揮發(fā)性固體反映固體的有機(jī)成分量。

SS是評價(jià)混凝反應(yīng)處理效果的最重要指標(biāo)，混凝反應(yīng)的主要作用就是去除廢水的懸浮固體和膠體物質(zhì)。

一體化污水處理生化知識分析

活性污泥

活性污泥的組成：活性污泥是活性污泥系統(tǒng)中的主要作用物質(zhì)。正常的處理城市污水的活性污泥的外觀為黃褐色的絮絨顆粒狀粒徑為0.02~0.2mm，單位表面積可達(dá)2～10m2/L，相對密度為1.002～1.006,含水率在99％以上?；钚晕勰嗌蠗⒅哂?生命力的生物群體。這些生物群體主要是細(xì)菌和原生動(dòng)物，也有真菌和以輪蟲為主的后生動(dòng)物。活性污泥的固體物質(zhì)含量僅占1％以下，由四部分組成：

1、具有活性的生物群體（Ma）；

2、微生物自身氧化殘留物（Me）；

3、原污水挾帶入的不能為微生物所降解的惰性物質(zhì)（Mi）；

4、原污水挾帶入并附著在活性污泥上的無機(jī)物質(zhì)（Mii）。

活性污泥在微生物的代謝作用下，污水中有機(jī)物得到降解、去除，與此同步產(chǎn)生的則是活性污泥微生物本身的增殖和隨之而來的活性污泥的增長。控制污泥增長的關(guān)鍵是有機(jī)底物量（F）和微生物量（M）的比值F/M，即活性污泥的有機(jī)負(fù)荷。

活性污泥微生物的增殖與活性污泥的增長分為適應(yīng)期、對數(shù)增殖期、減衰增殖期和內(nèi)源呼吸期。

（1）適應(yīng)期亦稱延遲期或調(diào)整期。這是活性污泥培養(yǎng)的最初階段，微生物不增殖但在質(zhì)的方面卻開始出現(xiàn)變化，如個(gè)體增大，酶系統(tǒng)逐漸適應(yīng)新的環(huán)境。在本階段后期，酶系統(tǒng)對新的化境已經(jīng)基本適應(yīng)，個(gè)體發(fā)育到了一定的程度，細(xì)胞開始分裂，微生物開始增殖。

（2）對數(shù)增長期。有機(jī)底物非常豐富，F(xiàn)/M值很高，微生物以最快的速度攝取有機(jī)底物和自身增殖?；钚晕勰嗟脑鲩L與有機(jī)物底物的濃度無關(guān)，只與生物量有關(guān)。在對數(shù)生長期，活性污泥微生物的活動(dòng)能力很強(qiáng)，不易凝聚，沉淀性能差，雖然去除有機(jī)物的速率很高，但污水中存留的有機(jī)物依然很多。

（3）衰減增殖期。有機(jī)底物不是很豐富，F(xiàn)/M值較低，已成為微生物增殖的控制因素，活性污泥的增長與殘留的有機(jī)底物濃度有關(guān)，呈一級反應(yīng)，氧的利用速率也明顯降低。由于能量水平低，活性污泥絮凝體形成較好，沉淀性能提高，污水水質(zhì)改善。

（4）內(nèi)源呼吸期。又稱衰亡期。營養(yǎng)物質(zhì)基本耗盡，F(xiàn)/M值降到很低程度。微生物由于得不到充足的營養(yǎng)物質(zhì)，而開始利用自身體內(nèi)貯存的物質(zhì)或衰死菌體，進(jìn)行內(nèi)源代謝以供生理活動(dòng)。在此期間，多數(shù)細(xì)菌進(jìn)行代謝而逐步衰亡，只有少數(shù)威懾細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行裂殖，或菌體數(shù)大為下降，增殖曲線呈顯著下降趨勢。

活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程

活性污泥在曝氣過程中，對有機(jī)物的降解（去除）過程可分為三個(gè)階段。在第一階段，污水主要通過活性污泥的吸附作用而得到凈化。在吸附階段，主要是污水中的有機(jī)物轉(zhuǎn)移到活性污泥上去，這是由于活性污泥具有巨大的表面積，而表面積上有多糖類的粘性物質(zhì)所致。吸附作用一般30min，BOD5的去除率可達(dá)70％。第二階段，也稱氧化階段，主要是轉(zhuǎn)移到活性污泥表面的有機(jī)物為微生物所利用。在好氧微生物的活動(dòng)下，有機(jī)物先被氧化成中間產(chǎn)物，接著有些中間產(chǎn)物合成為細(xì)胞質(zhì)，另一些中間產(chǎn)物被氧化為無機(jī)的最終產(chǎn)物。在此過程中，微生物消耗水中的溶解氧，溶解氧的消耗就是化學(xué)需氧量。第三階段是 泥水分離階段，在這一階段中，活性污泥在二沉池中進(jìn)行沉淀分離。

活性污泥性能指標(biāo)-----------MLSS

混合液懸浮固體（MLSS）表示的是生長反應(yīng)器內(nèi)混合液中的活性污泥的濃度，即單位容積混合液內(nèi)所含有的活性污泥固體的總質(zhì)量，單位為mg/L。它包括了微生物、廢水中的有機(jī)物和無機(jī)物等，具體表示如下：

         MLSS＝Ma+Me+Mi+Mii        

注：原污水挾帶入并附著在活性污泥上的無機(jī)物質(zhì)（Mii）

MLVSS----------混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）

表示的是混合液活性污泥中有機(jī)固體物質(zhì)的濃度，即：

           MLVSS= Ma+Me+Mi

MLVSS比MLSS相對準(zhǔn)確地表示了活性污泥中活性部分地質(zhì)量，因此MLVSS是廢水處理廠中常用指標(biāo)之一。盡管MLSS和MLVSS都表示地是活性污泥中微生物地相對值，然而某一處理系統(tǒng)來說，MLSS和MLVSS和活性污泥微生物之間具有相對穩(wěn)定地關(guān)系，且兩個(gè)指標(biāo)都易測，所以這是現(xiàn)在比較常用地污泥分析指標(biāo)。

污泥沉降比（SV%）

又稱30min沉降比，即混合液在量筒內(nèi)靜置30min后形成沉淀污泥的容積占原混合液容積的百分?jǐn)?shù)。SV%能反映曝氣池正常運(yùn)行時(shí)的污泥量，還可以反映污泥膨脹等異?，F(xiàn)象，可用于控制剩余污泥的排放量。

污泥沉降（或體積）指數(shù)（SVI）

它表示曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容積，以mL/g計(jì)。SVI的計(jì)算公式為：

1L混合液沉靜30min后形成的污泥體積（m L）      SVI= 1L混合液中懸浮固體的干質(zhì)量（g） MLSS（有錯(cuò)）

SVI值能反映活性污泥的凝聚、沉淀性能，一般介于70～100之間為宜。通常，當(dāng)SVI<100，沉淀性能良好，svi＝100～200，沉降性能一般，當(dāng)svi>200時(shí)，沉降性能較差，污泥易膨脹。但根據(jù)廢水的性質(zhì)不同，這個(gè)指標(biāo)也有差異。如廢水溶解性有機(jī)物含量高時(shí)，正常的SVI可能較高；相反，廢水中無機(jī)性懸浮物較多時(shí)，正常的SVI較低。

生化處理系統(tǒng)的基本參數(shù)

水力停留時(shí)間(HRT)：污水在構(gòu)建物里的平均停留時(shí)間。HRT=V/v

固體停留時(shí)間(SRT)：活性污泥的平均停留時(shí)間---泥齡（或MCRT）。

污泥負(fù)荷(Ns) ：是生化系統(tǒng)內(nèi)單位重量的污泥在單位時(shí)間內(nèi)承受有機(jī)物的數(shù)量，單位是kgBOD5/(kgMLSS.d)

容積負(fù)荷(Nv)：是生化系統(tǒng)內(nèi)單位有效曝氣體積在單位時(shí)間內(nèi)所承受的有機(jī)物的數(shù)量，單位是kgBOD5/(m3.d)

有機(jī)負(fù)荷率(F/M)：（包括以上兩種情況）定義為單位重量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)所承受的有機(jī)物的數(shù)量，或生化池單位有效體積在單位時(shí)間內(nèi)去除的有機(jī)物的數(shù)量，單位kgBOD5/(kgMLVSS.d)

沖擊負(fù)荷是指在短時(shí)間內(nèi)污水處理設(shè)施的進(jìn)水超過設(shè)計(jì)值或超出正常值?？梢允撬_擊負(fù)荷，也可以是有機(jī)沖擊負(fù)荷。沖擊負(fù)荷過大，超過生物處理系統(tǒng)的承受能力就會(huì)影響處理效果，出水水質(zhì)變差，嚴(yán)重時(shí)造成系統(tǒng)崩潰。

水溫

不管時(shí)好氧反應(yīng)還是厭氧反應(yīng)要求水溫在一定范圍以內(nèi)，超出范圍，過低或過高都會(huì)影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。一般好氧工藝溫度應(yīng)在10～30oC之間；厭氧工藝要求溫度在33～37oC。

溶解氧（DO）

DO是污水處理系統(tǒng)最關(guān)鍵的指標(biāo)，好氧生物處理系統(tǒng)要求DO在2mg/L以上，過高容易引起污泥的過氧化，過低使微生物得不到充足得DO，有機(jī)物分解得不徹，底，除磷脫氮系統(tǒng)好氧段DO一定要大于2mg/L以上，有利于氨化、硝化反應(yīng)的進(jìn)行以及磷的吸收；缺氧段要求DO在0.5mg/L以下，確保反硝化的進(jìn)行，有利于脫氮；厭氧段要求DO在0.2mg/L以下，確保磷的有效釋放。