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污水水生化處理基礎(chǔ)知識(shí)
一、污水的來(lái)源和種類
根據(jù)來(lái)源不同，污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、污水排放水質(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(xiě)B(tài)OD）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(xiě)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(xiě)TOD）
（4） 總有機(jī)碳
總有機(jī)碳（英文縮寫(xiě)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、污水生物處理
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。回流污泥量與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%～*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。活性污泥系統(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fu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。加藥可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，被*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. 污泥的終處置和利用
污泥的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。
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