污水生化處理基礎(chǔ)知識(shí)

【資料簡(jiǎn)介】

一、廢水的來(lái)源和種類

根據(jù)來(lái)源不同，廢水可分為生活污水和工業(yè)廢水兩大類。

生活污水是人們?nèi)粘Ｉ罨顒?dòng)中所排出的廢水，一般不含有有毒物質(zhì)，但是，具有適于微生物繁殖的條件，含有大量細(xì)菌和病原體，從衛(wèi)生角度來(lái)看，具有一定的危害性。

工業(yè)廢水是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所排出的廢水，工業(yè)廢水類型繁多，特征是水量差別懸殊，水質(zhì)成分復(fù)雜。

二、廢水排放水質(zhì)指標(biāo)

水質(zhì)指標(biāo)是對(duì)水體進(jìn)行監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、利用以及污染治理的主要依據(jù)。水質(zhì)的分析監(jiān)測(cè)應(yīng)按國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

水質(zhì)指標(biāo)可以概括為物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)和生物指標(biāo)。

1.物理指標(biāo)

（1）固體物質(zhì)

廢水中的固體物質(zhì)包括懸浮固體和溶解固體兩類。懸浮固體也稱懸浮物質(zhì)或懸浮物，通常用SS表示，是在水質(zhì)分析中，將水樣過(guò)濾，不能通過(guò)過(guò)濾器的固體顆粒物。

（2）濁度

（3）臭和味

（4）溫度

（5）色澤和色度

色度是指廢水所呈現(xiàn)的顏色深淺程度。一般有兩種表示方法，一是采用鉑鈷標(biāo)準(zhǔn)比色法。一是采用稀釋倍數(shù)法，將廢水按照一定的稀釋倍數(shù)，用水稀釋到接近無(wú)色時(shí)的稀釋倍數(shù)。

（6）電導(dǎo)率

2.化學(xué)指標(biāo)

（1）生化需氧量

生化需氧量（英文縮寫BOD）是指在溫度、時(shí)間都一定的條件下，微生物在分解、氧化水中有機(jī)物的過(guò)程中，所消耗的溶解氧量，其單位為mg/L或kg/m3。

在水質(zhì)分析中，規(guī)定將水樣在20℃條件下，培養(yǎng)5天后測(cè)定水中溶解氧消耗量作為標(biāo)準(zhǔn)方法，測(cè)定結(jié)果稱為五日生化需氧量，以BOD5表示。

（2）化學(xué)需氧量

化學(xué)需氧量（英文縮寫COD）是指在一定條件下，用強(qiáng)氧化劑氧化廢水中的有機(jī)物質(zhì)所消耗的氧量。我國(guó)規(guī)定的廢水檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)采用重鉻酸鉀作為氧化劑，在酸性條件下進(jìn)行測(cè)定。

（3）總需氧量（英文縮寫TOD）

（4）總有機(jī)碳

總有機(jī)碳（英文縮寫TOC）是用燃燒法測(cè)定水樣中總有機(jī)碳元素量，來(lái)反映水中有機(jī)物的總量。

（5）有機(jī)氮

（6）pH值

pH值是指水中氫離子濃度的大小，在數(shù)值上等于氫離子濃度的負(fù)對(duì)數(shù)。是廢水的重要水質(zhì)指標(biāo)之一。PH值的測(cè)定通常根據(jù)電化學(xué)原理采用玻璃電極法，也可以用比色法。

（7）有毒物質(zhì)

有毒物質(zhì)是指廢水中含有的某些物質(zhì)在達(dá)到一定的濃度后，能夠危害人體人體健康、危害水體中的水生生物，或者影響廢水的生物處理等。

3.生物指標(biāo)

作為水質(zhì)的生物指標(biāo)主要有細(xì)菌總數(shù)、大腸菌數(shù)、病原菌和病毒等。

三、廢水生物處理

廢水生物處理法是通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水中呈溶解、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)污染物轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)的方法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理法又可分為好氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。

1.生物處理對(duì)水質(zhì)的要求

（1）溶解氧（DO）

好氧生物處理必須有充足的氧氣供應(yīng)，處理構(gòu)筑物中的溶解氧必須滿足微生物的要求。

（2）pH值

（3）溫度

一般來(lái)講，對(duì)好氧處理，水溫在10～50℃之間，可取得相當(dāng)好的處理效果。對(duì)厭氧處理，當(dāng)污泥消化溫度位5～15℃時(shí)，稱為低溫消化，消化過(guò)程較長(zhǎng)，一般需要3至4個(gè)月才能完成，當(dāng)污泥消化溫度加至30～40℃時(shí)，為中溫消化，消化過(guò)程較短，通常采用人工加熱。當(dāng)污泥消化溫度提高到50～55℃時(shí)，稱為高溫消化，消化過(guò)程很短，但提升溫度耗費(fèi)的能源過(guò)高，一般生物處理常用中溫消化。

（4）養(yǎng)料

細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖需要有各種養(yǎng)料。其中包括碳、氮、磷、硫以及微量的鉀、鎂、鈣、鐵等和維生素。生活污水具有以上全部養(yǎng)料，而工業(yè)廢水則可能缺乏某些養(yǎng)料，特別是氮和磷。因此，工業(yè)廢水在進(jìn)行生物處理時(shí)，需投加生活污水或氮、磷類化合物（即營(yíng)養(yǎng)鹽）

（5）有毒物質(zhì)

多數(shù)重金屬如鋅、銅、鉑、鉻等離子，對(duì)細(xì)菌都具有毒性，某些非金屬物質(zhì)，如酚、甲醛、硫化物等也有毒性。有毒物質(zhì)能控制其他物質(zhì)的生物氧化作用，對(duì)大多數(shù)細(xì)菌的生產(chǎn)繁殖具有抑制作用，但他們本身卻能被某些微生物所分解氧化。

2.常用生物處理方法

目前國(guó)內(nèi)較成熟的被廣泛采用的生物處理方法主要為生物膜法、活性污泥法、厭氧生物處理法。

（1）生物膜法

生物膜法主要用于從污水中去除溶解性有機(jī)污染物，主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)。生物膜法是一大類生物處理法的統(tǒng)稱，共同的特點(diǎn)是微生物附著在介質(zhì)“濾料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接觸后，污水得到凈化，所需氧氣一般來(lái)自大氣。污水如含有較多的懸浮固體，應(yīng)先用沉淀池去除大部分懸浮固體后再進(jìn)入生物膜法處理構(gòu)筑物，以免引起堵塞，并減輕其負(fù)荷。老化的生物膜不斷脫落下來(lái)，隨水流入二次沉淀池被沉淀去除。

（2）活性污泥法

活性污泥法能從污水中去除溶解的和膠體的可生物降解有機(jī)物以及能被活性污泥吸附的懸浮固體和其他一些物質(zhì)。無(wú)機(jī)鹽類（磷和氮的化合物）也能部分的被去除。既適用于大量的污水處理，也適用于小流量的污水處理，運(yùn)行方式靈活，日常運(yùn)行費(fèi)用較低，但管理要求較高，活性污泥法本質(zhì)上與天然水體（江、湖）的自凈過(guò)程相似，二者都為好氧生物過(guò)程，只是它的凈化強(qiáng)度大，因而活性污泥法是天然水體自凈作用的人工化和強(qiáng)化。

（3）厭氧生化法

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)的不供氧（無(wú)氧）或厭氧的生物處理，用于污泥的消化、高濃度有機(jī)廢水和溫度較高的有機(jī)工業(yè)廢水的處理，有更為明顯的效果。菌種的厭氧反應(yīng)一般經(jīng)歷水解、酸化、乙酸化、甲烷化等四個(gè)階段。

3.生物處理的工藝控制

（1）生物膜法的操作較簡(jiǎn)單，一般只要控制好進(jìn)水量、濃度、溫度及所需的營(yíng)養(yǎng)（N、P等），處理效果一般比較穩(wěn)定，微生物生長(zhǎng)良好。在廢水水質(zhì)變化，形成負(fù)荷沖擊情況下，出水水質(zhì)惡化，但很快能夠恢復(fù)，這是生物膜法的特點(diǎn)。

（2）活性污泥法

①混合液懸浮固體MLSS是指曝氣池中廢水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數(shù)量，也稱混合液污泥濃度，可以近似地表示曝氣池內(nèi)活性微生物的濃度。一般應(yīng)控制為2～4g/L。

②混合液會(huì)發(fā)性懸浮固體MLVSS是指混合液懸浮固體中有機(jī)物的數(shù)量，一般為0.75～0.85。它比MLSS更能反應(yīng)活性污泥微生物的濃度，但因測(cè)定稍微麻煩些，在實(shí)際應(yīng)用中，多采用MLSS。

③混合液溶解氧含量DO活性污泥法采用好氧過(guò)程，混合液必須維持一定含量的溶解氧，傳統(tǒng)活性污泥法，一般應(yīng)控制溶解氧不低于2.0mg/L。

④回流污泥量與回流比回流污泥量是指從二沉池回流到曝氣池的污泥量，是活性污泥法的一個(gè)重要控制參數(shù)。通過(guò)有效調(diào)節(jié)回流污泥量可以改變工藝運(yùn)行狀態(tài)，保證運(yùn)行正常?；亓魑勰嗔颗c入流廢水量之比稱為污泥回流比，保持回流比恒定是活性污泥法一種重要的運(yùn)行方式，一般控制在25%～100%之間。

⑤污泥負(fù)荷是指曝氣池內(nèi)單位質(zhì)量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)承受的有機(jī)物處理量。由于通常用BOD5代表有機(jī)物進(jìn)行計(jì)算，因此也稱為BOD污泥負(fù)荷或者有機(jī)負(fù)荷。一般控制在0.2～0.4kgBOD5/（kgMLSS˙d）之間。

⑥污泥齡是指活性污泥在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間，即曝氣池內(nèi)活性污泥微生物總量與每天從系統(tǒng)中排出的活性污泥微生物量之比。在活性污泥系統(tǒng)中，活性污泥的流出有兩個(gè)途徑，即剩余污泥排放和二沉池出水帶泥。在系統(tǒng)運(yùn)行正常情況下，可認(rèn)為污泥齡為曝氣池中活性污泥總量與每日排放的剩余污泥量之比，即曝氣池內(nèi)活性污泥平均更新一遍所需的時(shí)間?；钚晕勰嘞到y(tǒng)中活性微生物的世代期一般小于3d，一般控制污泥齡為3～5d。

⑦曝氣時(shí)間即廢水在曝氣池內(nèi)的停留時(shí)間，傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)的曝氣時(shí)間，即名義停留時(shí)間，一般控制在6～9小時(shí)。

⑧沉降比SV取一定量曝氣池中懸浮狀態(tài)的混合液，在量筒中靜置30分鐘，其沉淀污泥與原混合液的體積比，一般以%表示；相對(duì)地反映污泥量以及污泥的凝聚、沉降性能，可用以控制排泥量和及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期的污泥膨脹（絲狀菌的大量滋生）；正常范圍：20～30%。

（3）厭氧生化法厭氧法有機(jī)負(fù)荷效率低，需要的停留時(shí)間長(zhǎng)。厭氧細(xì)菌對(duì)溫度、PH值和有毒物質(zhì)等更為敏感，因此要保持溫度的恒定，通常采用的厭氧處理的溫度選擇中溫（35～38℃）或者高溫（52～55℃），PH值控制在6.8～7.2較佳。基質(zhì)的組成也直接影響厭氧處理的效率和微生物的增長(zhǎng)，但與好氧法相比，對(duì)廢水中的N、P含量要求較低。

四、生物處理剩余污泥的處理和處置

1.污泥的特性

生物處理排出的有機(jī)污泥特性是有機(jī)物含量高，容易腐化發(fā)臭，污泥顆粒細(xì)小，往往呈絮凝體狀態(tài)，相對(duì)密度小，持水性能強(qiáng)，含水率高，不易下沉、壓實(shí)、脫水，但流動(dòng)性好，便于管道輸送。

2.污泥的處置

生化處理排出的污泥一般含水率高，大多需進(jìn)過(guò)濃縮、穩(wěn)定脫水、干化。

常用的濃縮方法有沉降法、氣浮法和離心法，主要減縮污泥的間隙水。

為了避免污泥進(jìn)入環(huán)境時(shí)，其有機(jī)部分發(fā)生腐壞，污染環(huán)境，有時(shí)需在脫水前進(jìn)行降解調(diào)理，稱為穩(wěn)定。穩(wěn)定污泥常用方法是消化法，也有小型裝置中采用氯化氧化法、石灰穩(wěn)定法和熱處理等方法使污泥性質(zhì)達(dá)到穩(wěn)定。穩(wěn)定后的污泥還需破壞污泥的膠態(tài)結(jié)構(gòu)，減少泥水間親和力，改善污泥的脫水能力，即污泥的調(diào)理。一般有加藥調(diào)理法、加熱或冷凍調(diào)理法、加骨粒調(diào)理法等。加藥法功效可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，被長(zhǎng)期廣泛使用。

污泥的干化脫水一般分為自然干化和機(jī)械脫水兩大類。自然干化多用于有較大場(chǎng)地的村鎮(zhèn)污水處理廠，其他處理裝置多使用占地小、效率高的機(jī)械脫水方式。

3.污泥的zui終處置和利用

污泥的zui終出路不外乎部分或全部利用，以及以某種形式返回到環(huán)境中去，在利用時(shí)，污泥中的部分物質(zhì)也有可能以某種形式返回到環(huán)境中。符合我國(guó)國(guó)情的常用污泥處置方法有：農(nóng)業(yè)利用、填埋、焚燒和投放海洋或廢礦等。