工业废水处理工中级培训：生物化学处理原理与活性污泥特性

工业废水处理工中级培训：生物化学处理原理与活性污泥特性

工业废水处理工（中级）培训；3、生化处理3.1生化处理原理3.1.1有机物降解过程1）好氧生物处理原理好氧生物降解过程示意图废水好氧生物处理是在提供游离氧的前提下，主要利用好氧微生物对有机物进行降解和稳定化的无害化处理方法。废水中的各种有机物主要是胶体和溶解性有机物，它们作为微生物的营养源。在废水生化处理中，微生物主要以溶解性和（）污染物作为营养源，在好氧条件下将有机物转化为简单的（）；活性污泥是由细菌、原生动物等微生物与悬浮物、胶体物质混合形成的对有机物有较强的吸附分解能力的絮状体。而生物膜实际上就是以膜的形式附着在填料上的活性污泥。活性污泥的特点：①有较强的吸附能力。 生活污水由于活性污泥的吸附作用，在10～30分钟内可去除高达85%～90%的BOD。另外，废水中的铁、铜、铅、镍、锌等金属离子约30%～90%也可以被活性污泥通过吸附作用去除。②对有机物有很强的分解氧化能力。③活性污泥还具有良好的沉降性能。；影响活性污泥净化反应的因素；2）厌氧生物处理原理废水厌氧生物处理是指主要利用厌氧微生物在缺乏游离氧的条件下，对有机物进行降解和稳定化的无害化处理方法。

在厌氧生物处理过程中，复杂的有机物被降解转化成简单、稳定的化合物，同时释放出能量。其中大部分能量以甲烷（CH4）的形式出现，同时只有少量的有机物被转化合成新的细胞成分，因此厌氧法污泥的增长率比好氧法小得多。；厌氧消化过程；厌氧生物过程的影响因素及控制条件；废水厌氧生物处理工艺的特点：不需外加氧源，因此运行费用低；而且生物能（甲烷）可回收利用；剩余污泥量也少得多；厌氧生物处理的营养物要求比好氧生物处理低。厌氧生化反应速率较慢，因此反应时间长，反应器容积大；而要维持较快的反应速率，必须维持较高的温度，消耗能量。 ;3.1.2生物除磷1）生物除磷过程①厌氧阶段聚磷菌释放磷②好氧阶段吸收磷、合成新的聚磷菌细胞，产生富磷污泥③剩余污泥排出排出系统，磷从系统中去除。2）影响除磷的主要因素；3.1.3生物反硝化1）生物反硝化过程生物反硝化主要依靠一大类反硝化细菌的异养反硝化作用。这类细菌是异养兼性厌氧菌，在厌氧条件下，它们以硝酸盐为电子受体，以有机含碳化合物为电子供体(碳源)进行无氧呼吸，将硝酸盐还原为分子氮并逸出，从而达到反硝化的目的。污水中的总氮通过以下3个途径去除。

①氨化反应：有机氮化合物在氨化细菌作用下分解转化为氨氮。例如氨基酸的分解（）。；②硝化作用：③反硝化作用：2）影响反硝化效果的主要因素①影响硝化细菌的因素a.溶解氧（DO）：溶解氧含量不能低于1mg/L，F/M较低时，DO低，硝化效果好；F/M中等时，DO必须维持在较高的条件，才能保证良好的硝化效果。；b.温度（T）：硝化反应适宜温度为20～30℃，低于15℃时，硝化反应速率下降，低于4℃时完全停止。c.pH值：硝化细菌对pH值的变化很敏感，最适pH值为7.0～8.0，在此最佳值以下，硝化细菌的硝化速率基本不受影响。 D.泥龄：为了保证硝化细菌在连续流反应器中存活，微生物在反应器内的停留时间必须大于自养硝化细菌的最小世代时间，否则硝化细菌的损失率将大于净增殖率，造成硝化细菌从系统中流失。通常，泥龄的数值至少应为硝化细菌最小世代时间的两倍。E.重金属及有害物质：抑制硝化反应的物质除重金属外，还有高浓度的NH4+-N、高浓度的NOX+_N等；②影响反硝化的因素A.碳源：反硝化细菌可利用的碳源很多，但从污水生物反硝化工艺的角度，可分为以下几类。

Ⅰ.污水所含碳源：当污水中BOD5/TKN大于4-6时，可以认为碳源充足，不需要外加碳源。Ⅱ.外加碳源：当源水中C/N比过低时，必须外加有机碳源，常加甲醇，因为它的分解产物为CO2和H2O，不留难降解的中间产物，反硝化速率高。B.pH值：是反硝化反应的重要影响因素，反硝化细菌最适宜的pH值为7.0-7.5，在此pH值下，反硝化速率最高，pH值高于8或低于6时，反硝化速率会大大降低；C.溶解氧：溶解氧应控制在0.5mg/LD以下；温度（T）：反硝化反应适宜温度为20-40℃。 低于15℃时，反硝化细菌的增殖速度下降，代谢速度也下降，从而降低反硝化速度。；3.2评价活性污泥和判断活性污泥质量的指标3.2.1评价活性污泥的指标1）混合液悬浮物浓度（MLSS）混合液悬浮物浓度是指曝气池中单位体积混合液的固体重量（mg/L），是衡量活性污泥量的指标，也可作为粗略衡量活性污泥微生物数量的指标。2）混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS）混合液挥发性悬浮物浓度是指混合液悬浮物中有机物的含量，一般情况下MLVSS/MLSS的比值是比较固定的，对于生活污水通常在0.75左右。

;3）污泥沉降比（SV%）污泥沉降比是曝气池混合液在量筒中静置30分钟后，沉淀出的污泥占曝气池中混合液的体积比例（%）。SV可以反映曝气池正常运行时的污泥状态，可用于控制剩余污泥的排放，也可及时反映污泥膨胀等异常现象。4）污泥指数（SVI）污泥指数是指曝气池中混合液静置30分钟后，1g干污泥所占的体积（单位为mL）。即SVI值能较好地反映活性污泥的松散程度和混凝沉淀性能，优良活性污泥的SVI往往在50～300之间，SVI值低，沉降性能好，但吸附能力差。 值过高表示沉淀性能差，但吸附性能好，SVI过大或过小在运行管理上都不利于提高出水水质。；5）污泥龄（SRT）污泥龄是指系统内活性污泥总量与排出的剩余污泥量之比（单位：d），即整个系统中活性污泥的平均停留时间，一般用SRT表示。例如曝气池系统的污泥龄就是曝气池中新长出的污泥的平均停留时间。它与污泥负荷成反比，负荷越低，新生污泥量越少，污泥龄越长，反之亦然。 6）污泥负荷（F/M） 进水污水BOD（代表食品，即有机污染物）量与活性污泥（微生物）量之比称为污泥负荷，可用F/M表示。单位：/（·d）。污泥负荷=生物池每日BOD5进水总量（进水量×浓度）/生物池MLVSS总量（MLVSS×池容积）污泥负荷主要通过调节生物池的MLVSS值来控制。

;3.2.2活性污泥质量的判断活性污泥的质量可以通过以下几个方面来判断：①外观、颜色、气味；②生物相微观分析；③性能指标，如沉降比、污泥体积指数等。1）正常活性污泥：絮状结构，棕黄色，稍有土气味，几乎无气味，混合液比重约1.002~1.003，沉降和吸附性能很好，污泥指数为50~300，沉降时有明显的泥水界面，镜检可见细菌絮体生长良好，常有以固定纤毛虫（铃虫）为主的原生动物，还有少量的盾纤毛虫、吸盘虫、轮虫、线虫及少量丝状菌。 ；2）膨胀污泥：结构疏松，很轻，沉降性能差，污泥指数在300以上，污泥中出现大量粘丝，膨胀后期污泥呈灰白色，镜检以丝状菌为主，极少原生动物。3）老化污泥：由于曝气时间过长，供氧过多，或进水中有机物浓度低，微生物处于饥饿状态，发生自身氧化，进入老化期，此时污泥破碎、变轻，颜色发白，污泥结构破坏，吸附性能很差，镜检可见丝状菌老化，出现大量胞囊藻。4）生污泥：进水浓度高，负荷大，曝气时间不足，使得污泥颜色变深，出水透明度很差。 镜检可见细菌絮体不成熟，有部分游离菌，极少有原生动物。；5）污泥腐败：二沉池污泥管道堵塞或存在死角，污泥发生厌氧分解，大量上浮，污泥呈黑色，有臭味。

6）反硝化污泥：一般呈灰黄色，像浮渣一样浮在水面上，含有氮气气泡，性质轻，初期无严重臭味。；3.3活性污泥回流与剩余污泥排放的控制1）活性污泥回流污泥回流的作用：①从二沉池排出污泥；②保证生物池有足够的微生物浓度。回流污泥量Qr与进水流量Q之比称为回流比（用r表示）：r=Qr/Q。回流比r与曝气池中MLSS及二沉池底部回流的RSSS之间的关系：回流量的调节一般用四种方法估算。①根据二沉池泥层高度进行调节。二沉池泥层过高或过低，都会使出水中悬浮物增多，从而降低出水水质。 我们可以定期测量二沉池中泥层厚度，通过改变回流量的大小，使泥层保持在距沉淀池底部1/4高度处。；②根据进水流量进行调节当污水流量变化时，活性污泥在曝气池与二沉池之间进行转移，随着污水量的增加，曝气池中污泥浓度被稀释，原来很稠的污泥被冲到二沉池，二沉池泥面上升，污水量减少，那么二沉池中的污泥又会重新转移到曝气池中，所以要根据污水量的增加或减少来增加或减少回流量。③根据污泥沉降量的估算，SV值越大，回流量越大，SV越小，回流污泥量越大。 ④从污泥沉降曲线看，不同沉降性质的污泥，其沉降曲线也不同，易沉降的污泥达到最大浓度所需的时间较短，而沉降性能差的污泥达到最大浓度所需的时间则较长。

沉降曲线拐点所对应的沉降比即为该类型污泥的最小沉降比，据此确定的回流量，可使污泥在池中停留时间更短，同时污泥浓度较高；2）剩余污泥量的控制目前控制方法主要有四种：a.根据活性污泥浓度（MLSS或MLVSS）进行排泥控制；b.根据污泥负荷[/（·d）进行排泥控制；c.根据量筒中污泥的30min沉降率（％）进行排泥控制；d.根据活性污泥在系统内的停留时间，即根据污泥的泥龄进行排泥控制。；3.4二沉池二沉池可分为竖流式、横流式、径向流式三种，现在多采用径向流式。 由于二沉池中污泥的流动性能和沉淀性较差，因此二沉池较初沉池较大，停留时间较长。3.4.1二沉池的作用二沉池的主要作用是实现泥水分离和排出残余污泥和回流污泥。为此，必须连续地或至少以较短的间隔将污泥从二沉池中排出，以保证二沉池中污泥具有正常的生物活性，防止二沉池污泥变成厌氧状态，使固体物质上升到表面，使出水的BOD和SS升高。3.4.2二沉池的运行管理1）操作人员根据池组设置和进水量的变化，调节各池的进水量，保证各池进水量均匀。2）二沉池中的污泥必须连续排出。 3）二沉池内的浮渣用漏勺舀起，专门收集外处理。4）二沉池出水堰板定期清理，及时清除堰板上挂着的浮渣和出水堰上挂着的生物膜、藻类。还要经常检查、校准，保持堰板水平，避免发生短路。

5）检查时要仔细观察出水的感官指标，如污泥界面的高度变化、悬浮污泥量、有无污泥上浮等，发现异常现象应及时采取相应措施解决，以免影响出水水质。；3.4.2二沉池的运行管理6）检查时要注意倾听刮泥、刮渣、排泥设备有无异常声音，检查有无松动部件，及时调整或修理。7）刮吸泥机在作业时，其操作平台上不应同时站人过多。8）应定期检查二沉池吸泥（或排泥）管是否通畅，如有堵塞应及时疏通。 9）污泥回流：二沉池进出污泥应保持平衡，若出池污泥大于池内污泥，则泵送污泥含水过多；若出池污泥小于池内污泥，则二沉池会积聚污泥，二沉池积泥越少越好。；10）由于二沉池深度较大，当地下水位较高，需要排空二沉池时，为防止出现浮池现象，必须事先确认地下水位，必要时可先降低地下水位后再排空。11）设备设施出现异常情况，应及时报告，并采取相应措施。；2.4.3出水异常情况分析；3.5污水处理单位检查内容1）进水泵房：进水泵房运行情况； 闸门的启闭情况、是否需要维护。2）格栅：及时清理垃圾，是否有杂物影响格栅运行，注意格栅机械的完好性。3）集水井：是否有杂物，来水颜色、气味是否正常，水位是否过高或过低。4）沉砂池：来水颜色、曝气量、浮渣、排砂量是否正常等。

5）配水井：分配到各个初沉池、二沉池的水量是否均匀；闸门开度；出水是否畅通等；6）初沉池：沉淀效果；出水堰出水是否均匀；浮渣是否带出；初沉排泥闸门的开关状态等。7）生物池配水井：配水是否符合要求，有无垃圾堵塞堰口影响出水，调节闸门是否完好等。8）生物池：供气是否均匀；活性污泥的颜色、性质、浓度等。9）二沉池配水井：配水是否均匀。；10）二沉池：出水是否均匀；有无大量污泥上浮；全池有无翻泥现象；回水井出水流量是否正常；回流污泥的颜色、性质；排泥情况。 11）回流污泥泵房：是否运行正常。12）在线仪表：是否运行正常。13）污泥浓缩池：撇渣是否正常；是否有污泥进行。;3.6 A2/O工艺：1）工艺原理及过程（见右上图）A2/O工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化反硝化工艺和生物除磷工艺的组合，可以去除BOD5、SS及多种形式的氮和磷。A2/O系统活性污泥中细菌群落主要由硝化细菌、反硝化细菌和聚磷菌组成，专性厌氧菌、一般专性好氧菌等细菌群落基本被该工艺消灭。;3.6 A2/O工艺：在好氧段，硝化细菌通过生物硝化作用，将进水中的氨氮及有机氮的氨所形成的氨氮转化为硝酸盐； 在缺氧段，反硝化菌通过生物反硝化作用将内部回流带入的硝酸盐转化为氮气并逸散到大气中，达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷酸盐菌释放磷并吸收低级脂肪酸等易降解有机物；在好氧段，聚磷酸盐菌吸收过量的磷，通过剩余污泥的排放去除。

以上三类菌都具有去除BOD5的功能，但BOD5的去除实际上主要靠反硝化菌；各类物质的去除过程如下图所示的工艺特性曲线所示：；2）工艺参数及影响因素 ①F/M和SRTF/M越低，SRT越高，反硝化效率越高，而生物除磷则要求高F/M、低SRT。A2/O可以侧重反硝化、除磷，也可以侧重除磷，如果既要求一定的反硝化效果，又要求一定的除磷效果，则F/M一般应控制在0.1～0.18kg BOD5/·d），SRT一般控制在8～15d。 ②水力停留时间 水力停留时间与进水浓度、温度等因素有关。 厌氧段水力停留时间一般在1～2h范围内，缺氧段水力停留时间为1.5～2.0h，好氧段水力停留时间一般应在6h以上；③内回流与外回流。内回流比例r一般在200～500%之间，取决于进水TKN浓度和所要求的反硝化效率，一般认为在300～500%时反硝化效率最好。外回流比例R一般在50～100%范围内。在保证二沉池不发生反硝化和二次磷释放的前提下，应将r减至最低，避免将过多的NO3-N带回厌氧段，干扰磷的释放，降低除磷效率。 ④溶解氧（DO）厌氧段DO<0.2mg/L，缺氧段DO<0.5mg/L，好氧段DO控制在2~3mg/L之间。

；⑤BOD5/TKN和BOD5/TP对于生物反硝化来说，BOD5/TKN至少要大于4.0，而生物除磷则要求BOD5/TP＞20。若不能满足上述要求，则应在污水中投加有机物，为提高BOD5/TKN值，应投加甲醇作为补充碳源，为提高BOD5/TP值，应投加乙酸等低级脂肪酸。⑥pH和碱度污泥混合液的pH应控制在7.0以上；若pH低于6.5，应投加石灰补充碱度不足。；⑦温度温度越高越有利于生物反硝化，当温度低于15℃时，生物反硝化效率会明显下降，而当温度降低时，很可能反而有利于除磷。 ⑧毒素与抑制剂一些重金属离子、络合阴离子及某些有机物随工业废水排入处理系统后，如果超过一定浓度，会引起活性污泥中毒，抑制其生物活性。；4）A2/O反硝化除磷系统的工艺控制①曝气系统的控制通过控制曝气系统（鼓风机、各种空气分配阀等）使好氧区DO维持在2～3mg/L之间。②回流污泥系统的控制在控制回流比时，首先应保证污泥在二沉池停留时间不宜过长，导致反硝化或二次释放磷，因此要求有足够大的回流比；其次，回流比不宜过大，防止过量的NO3-N被带到厌氧段，影响除磷效率。 当以除磷为主要目的时，若厌氧段NO3-N浓度大于4mg/L，必须降低回流比r。

操作人员需综合考虑以上情况及工厂具体特点，确定最佳回流比。；3）A2/O生物脱氮除磷系统功效A2/O工艺可通过运行控制以除磷为主，此时除磷效率可达90%以上，但脱氮效率会很低。若运行控制以反硝化为主，可获得80%以上的脱氮效率，而除磷往往在50%以下。运行良好时，脱氮、除磷可同时超过60%，但不可能在高效除磷的同时，保持高效脱氮。一般以除氮为主，同时兼顾除磷；若出水中TP超标，则采用化学除磷方法为辅。 ;4)A2/O反硝化除磷系统的工艺控制 ①曝气系统的控制 通过控制曝气系统（鼓风机、各种布风???等）使好氧区的DO维持在2~3mg/L之间。 ②回流污泥系统的控制 控制回流比时，首先应保证污泥在二沉池内停留时间不要过长，导致反硝化或二次释放磷，因此要保证足够大的回流比；其次回流比不宜过大，防止过量的NO-3-N被带入厌氧段，影响除磷效率。当以除磷为主要目的时，若厌氧段NO-3-N浓度大于4mg/L，则必须减小回流比r。操作人员需要综合考虑以上情况及工厂的具体特点，确定最佳回流比。 ；③剩余污泥排放系统的控制 剩余污泥的排放应根据SRT进行控制，因为SRT的大小直接决定系统是以反硝化为主还是以除磷为主。

当SRT控制在8～15天范围内时，一般有一定的除磷效果，也有一定的脱氮效果，但效率不会太高。若控制SRT小于8天，除非气温特别高，否则硝化效率很低，自然起不到脱氮作用，但此时除磷效率可能很高。若控制SRT大于15天，硝化可能顺利进行，从而获得较高的脱氮效率，但不可能获得太高的除磷效率。④BOD5/TKN、BOD5/TP运行过程中，应定期计算进水污水水质，看是否符合要求，如不符则应投加相应的有机物。 ⑤为保证良好的脱氮除磷效果，厌氧段混合液ORP应小于-250mV，缺氧段控制在-100mV左右，好氧段控制在40mV以上。⑥污泥混合液pH一般应控制在7.0以上，若pH小于6.5应投加石灰补充碱源不足。；5）工艺运行异常问题的分析与消除。某处理厂获得并保持的水质目标为：BOD5≤25mg/L，SS≤25mg/L，NH3-N≤3mg/L，NO3-N≤7mg/L，TP≤2mg/L，当实际水质偏离上述数值时，即属于异常情况，应分析原因，查找解决办法。 现象1：TP＜2mg/L、NH3-N＜2mg/L、NO3-N＞7mg/L 产生原因及解决方法如下： ①内回流比太小。

检查内部的回流，如果do在缺氧的情况下，请注意do中的do ）如果处理厂获得并维持以下水质目标：BOD5≤25mg/l，SS≤25mg/L，NH3-N≤3MG/L，NO3-N≤7mg/L，TP≤2MG/L，当实际水质偏离上述情况时，则分析和消除异常的过程问题。 现象2：tp ＜2mg/l，NH3-N＞ to，NO3-N＞ 5mg/L，BOD5 ＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜＜/l。硝化需求应增加，以使DO保持在2-3 mg/l。 ; 5）如果处理厂获得并维持水质目标：BOD5≤25mg/l，SS≤25mg/L，NH3-N≤3mg/l，No3-N≤7mg/l，TP≤2mg/l，当实际水质偏离上述情况时，则构建的情况是，如果构建和消除水质的目标：BOD5≤25mg/l，SS≤25mg/l，NH3-N≤3mg/l，No3-N≤7mg/l，TP≤2mg/l，当实际水质差异应偏离上述情况时，则构建的情况是，构建的情况应分析。

现象3：tp ＞2mg/l，NH3-N ＜3mg/l，NO3-N＞ 5mg/L，BOD5 ＜25mg/l的原因和解决方案如下：①流入不足5/TKN是否大于4，否则要增加了BOD。 ②缺氧部分的DO较高。 ; 5）如果处理厂获得并保持水质目标：BOD5≤25mg/l，SS≤25mg/L，NH3-N≤3MG/L，No3-N≤7mg/L，TP≤2MG/L时，当实际水质偏离以上值时，则是一个偏差，如果是构建，分析和消除了异常过程问题。 phs 2mg/l，NH3-N ＜3mg/L，NO3-N ＜5mg/L，BOD 5 ＜＜＜＜＜＜＜＜＜厌氧部分。 如果DO＞ 0.2mg/L，则应找到增加DO的原因并消除搅拌的强度是否太高，从而导致空气重氧。

此外，应检查返回污泥的bod5/tp ＜tp。高体积的生物量和较低的生物量。 练习是（）。 在生物化学池的水中持续，磷酸盐的含量逐渐减少，逐渐减少了生物化池的数量。