污水处理应用知识讲座（城市污水处理部分）.doc

污水处理知识讲座（一、城市污水处理）（2010年4月4日修改）二O一O年四月目 录1、 概述1.1、城市污水的来源1.2、城市污水的水质2、城市污水的处理系统3、城市污水的好氧生物处理3.1、污水的好氧生物处理机理3.2、城市污水的好氧生物处理工艺3.2.1、活性污泥法3.2.2、生物膜法 4、污水处理的生物脱氮、除磷、与消毒4.1、污水的生物脱氮处理技术4.2、污水处理的除磷技术 4.3、生化处理出水的消毒技术5、 污泥处理5.1、污泥处理的必要性5.2、污泥浓缩5.3、污泥脱水5.4、污泥的处置5.5、城市污水处理厂污泥脱水及调理剂投加量与费用比较5.6、城市污水处理厂污泥脱水调理剂投加量及费用比较表1、概述（2010年14月4日修改）水是人类赖以生存的宝贵资源之一，可以说没有水就没有生命。人们日常生活需要水，工农业生产离不开水，人们在用水的同时又向环境排放大量被污染的水，这些污水包括生活污水，工业污水及其它被污染的水，如不处理，势必造成对环境的污染，影响人们的身心健康，亦给工农业生产等造成一定危害。我国是水资源匮乏的国家,据统计，全球人均拥有淡水8500m3（以55亿计），中国人均拥有淡水资源大约是世界人均占有淡水量的1/4(2632m3/年、另资料为2400 m3/年)。我国水资源最大特点是时空分布不均，东南富水，西北缺水，长江、珠江及东南诸河占全国水资源量的65.3%,耕地只占全国的38%左右;黄河、淮河、海滦河诸流域占全国水资源量的4.73%，耕地却占40%左右。我国北方人均占有淡水资源只有全国人均的一半(1200m3/年人)左右。可见我国北方缺水是十分严重的。所以，保护环境，治理污染是我们义不容辞的责任，是造福子孙后代的大事。1.1、城市污水的来源城市污水主要来源于城市居民生活中产生的污水、城市区域收水管网收集的各类工业企业生产工艺中排出的工业废水及城市雨水和部分受污染的地面水。城市生活污水主要包括居民家庭、宾馆饭店、机关单位、学校、商店等居民的洗菜、做饭、洗澡、洗衣、冲厕所等用水。污水中含有淀粉、蛋白质、油脂以及氮、磷等无机物，此外还含有病原微生物（致病菌、病毒、人寄生虫）等。1.2、城市污水的水质不同城市（镇）的污水水质相差很大,对不同质的污水可用分析和检测的方法对污水中的污染物质作出定性、定量的检测来分变污水的水质。检测的指标可分为物理、化学、生物三大类。第一类，物理性指标包括： 感官物理性指标。如，温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。其他物理性状指标。如，总固体（TS）、悬浮固体（SS）、可沉固体、挥发性固体VS和固定性固体FS、电导率（测电导率主要得知水中溶解性盐类的多寡。电导率以s/cm表示。通常的自来水含盐量从几百至1000mg/L左右，测得的电导率为1001000s/cm）等。第二类，化学性指标包括：一般化学性指标。如，pH值、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物质等。 有毒的化学性水质指标。如重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。 有关氧平衡的水质指标。如溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOD）等。第三类，生物学水质指标：包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。其中常用的水质指标：pH、悬浮固体、COD、BOD、氮和磷等。2、城市污水的处理系统不同的污水，处理工艺也应有很大的不同,但所有的处理工艺都包括预处理单元、生化处理单元及污泥处理单元三个部分，预处理单元包括粗、细格栅，沉砂池，初沉池等，目的是去除较大的悬浮物和呈悬浮状态的有机物，以减轻后续处理的负荷，保证后续处理设施的稳定运行。生化处理单元可以去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。污泥脱水单元包括污泥浓缩、机械脱水、干泥外运，对污泥脱水单元来说各污水处理厂处理方式大体是相似的。由于污水的多样性，所以处理方法也是各不相同的。按处理方法分类大体上可划分为物理处理法、化学处理法、物理化学处理法及生物化学处理法四大类。按处理程度（深度）分类大致分为一级、二级、三级处理。一级处理也称初级处理，主要去除废水中大的漂浮物、悬浮物、砂及油类等。一级处理大多采用物理方法，如格栅隔油沉砂沉淀等。有时也采用化学或物化方法，如中和与化学絮凝等。二级处理主要去除废水中的溶解性或胶态有机物及悬浮物，主要采用生物方法，有时也用一般物理化学方法。生物处理法是利用大量依靠有机物生活的微生物，它们有氧化分解有机物并将其转化为无机物的巨大功能。人们就是利用这一功能并采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高微生物氧化分解有机物效率的一种污水处理方法。生物处理分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两大类。好氧性生物处理效率高，使用广泛，它已成为生物处理法的主流，城市污水处理主要应用好氧性生物处理工艺处理的。三级处理是一种高级处理，也称深度处理。主要是去除一、二级处理后残留的污染物及二级处理过程中分散或游离的菌体。如废水中的盐及难生化的有机物（城市污水包括氮、磷的去除）等。处理方法很多，如过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析、絮凝过滤等。城市污水处理工艺 一级处理 二级处理 三级处理 预处理及一级处理去除可沉物、 去除碳源BOD可达95%， 进一步去除SS、 油脂、浮渣、约50%SS、约30%BOD。 有的过程可产生硝化作用。 BOD以及氮、磷等。生物处理法性污泥法或生物膜 法原 初雨径流 排放物化处理及生物处理消毒二沉池初沉池均化沉砂水泵格栅废 或利水 用早 排 流 栅 初 泥 初 放 渣 雨 砂 沉 或 排 外 径 处 污 利 放 置 流 置 泥 回流污泥 用 沼气利用 或消化 剩余污泥 利用上清液脱水 脱水液 泥饼利用或处置图：城市污水处理系统注：（1）泵有时不需要，亦可能移至沉砂后，或与均化结合；（2）在小型污水厂中，可酌情使用均化；（3）初雨径流一般只处理到初沉为止； （4）在有条件的地方，可结合采用稳定塘及（或）土地处理。一级处理单元： 格栅处理城市污水的格栅一般分为粗格栅和细格栅两种，粗格栅是去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大杂物、悬浮物的作用，保证后续处理设施能正常运行。粗格栅栅条间隙一般为10100mm，细格栅是为进一步去除污水中较大悬浮物，细格栅栅条间隙一般为310mm。格栅分为人工格栅和机械格栅两种。污水通过栅筛的前后水位差宜小于0.3m。作用：截流较大的悬浮物及杂质，以减轻水处理负荷和保证后续处理设备及构筑物正常运行。格栅：由一组平行金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部。栅渣：格栅拦截的物质。栅渣含水率约为70%80%，容重约为750kg/m3。格栅类型按形状：平面格栅曲面格栅按格栅栅条的净间距：粗格栅（50100mm）中格栅（1540mm）细格栅（310mm）人工清渣格栅适用于小型的污水处理厂站，栅渣量0.2m3/d时采用，格栅安装角度以300-450为宜。城市污水栅渣量计算 格栅间隙 1625mm： 0.1-0.05m3/103m3 格栅间隙 3050mm： 0.03-0.01m3/103m3 机械格栅 用机械清除栅渣的格栅称机械格栅，栅渣量0.2m3/d时采用，安装角度通常采用600-700。有以下形式：格栅的选择栅条断面的选择格栅的设计设计参数栅前流速一般控制在0.40.8m/s过栅流速一般控制在0.61.0m/s过栅水头损失一般在0.20.5m之间栅渣量0.1-0.01m3/103m3栅渣含水率80%，容重750kg/m3设计内容:尺寸计算、水力计算、栅渣量计算及清渣机械的选用等。沉砂池沉砂池的作用是去除污水中的砂子、煤粒等比重较大的颗粒。沉砂池可分为平流式、竖流式、曝气式及旋流沉砂池等。平流沉砂池的设计参数：最大流速为0.3m/s,最小流速0.15 m/s；停留时间不少于30m/s，一般为3060s；水深不大于1.2m,一般采用0.251.0m,池宽不小于0.6m；池底坡度一般为0.010.02。曝气沉砂池的设计参数：水平流速一般取0.080.12 m/s； 停留时间为46min,雨天最小为13min； 水深为23m,池宽比水深为11.5,池长比可达5； 穿孔孔径为2.56mm,曝气管距池底0.60.9m。旋流沉砂池的设计参数： 桨叶转速12r/min,平均水流0.30.4m/s,水深5.05m。调节池对较大规模的城市污水处厂由于城市管网自身具有较大的水量水质调节作用,可不设调节池。但对规模较小的城镇或区域性污水处理厂需设置调节池,用以调节均衡水量水质的变化,以达到稳定后续处理单元的运行与出水的处理效果。沉淀池沉淀池是分离悬浮物的一种常用处理构筑物。用于生物处理法中作预处理的称为初次沉淀池（或称一沉池），设在生物处理池后的称为二次沉淀池。城市污水处理的初沉池一般可去除40%55%的悬浮物，同时也可去除悬浮的BOD，一般去除率为总BOD5的20%30%。沉淀池分为平流式、竖流式及辐流式三种。各种沉淀池的比较池型优点缺点适用条例平流式1、沉淀效果好；2、对污水量和温度变化的适应能力较强；3、施工简易，造价较低。1、池子配水不易均匀；2、如无机械排泥设备，则排泥操作复杂。1、适用于地下水位高及地质较差地区；2、适用各种水量的污水厂。竖流式1、排泥方便，管理简单；2、占地面积较小。1、池子深度大，施工较困难；2、造价较高；3、对水量和水温的适应性较差。适于小型污水厂使用。辐流式多有机械排泥设备，操作管理方便。1、机械排泥设备复杂；2、对施工质量要求高。1、适用于地下水位较高地区；2、适用于大、中型污水厂。城市污水处理厂沉淀池设计参数沉淀池类型在处理工艺中的作用沉淀时间（t/h）表面水力负荷q，/（m3m-2h-1污泥量/（gd-1人-1）污泥含水率/%初沉池单独沉淀池1.52.01.52.515279597初沉池二级处理前1.02.01.53.014259597二沉池活性污泥法后1.52.51.01.5102199.299.6二沉池生物膜法后1.52.51.02.07199698二级处理单元：生物反应池该池是二级污水处理厂核心处理装置,是对污水中的有机物和部分无机物进行碳化、氨化、硝化或反硝化,使之无害化的重要单元。城市污水在本单元的氧化处理停留时间一般46小时即可。二次沉淀池（见沉淀池）：三级处理单元：城市污水的三级处理就是要去除经二级处理未被去除的污染物。这些污染物包括：a、 在受纳水体中能促进藻类生长的可溶的无机化合物，如磷和氮之类；b、 能助长生化需氧量、化学需氧量、颜色、味道和气味的有机物质；C、细菌；D、病毒；E、造成浊度的胶体物质；F、妨碍污水重复使用的矿物质。一般城市污水的三级处理包括化学混凝、过滤、杀菌、消毒等。混凝城市污水经二级生物法处理后再混凝处理的化学药剂有石灰、铝盐、铁盐和聚合物等。经有关试验表明，聚合硫酸铁用于二级生物处理后的深度处理效果更好，使用量大约为50100mg/L左右。过滤过滤一般采用的介质是无烟煤和石英砂；活性炭与石英砂；树脂层和石英砂；无烟煤、石英砂和砾石；活性炭、无烟煤和石英砂；活性炭、石英砂和砾石。杀菌消毒消毒可分为两大类，一种为阻截去除，另一种为杀灭去除。阻截去除大致包括混凝沉淀、过滤、活性炭过滤吸附、膜分离等。杀灭去除方法包括物理法（如加热、紫外线和超声波杀菌）和化学法（如加氯、臭氧、二氧化氯等）两种，给水处理最常用的方法是氯消毒法。城市污水处厂的电耗通常在0.150.3kWh/m3污水或0.651.5kWh/kgBOD5之间。3、城市污水的好氧生物处理 城市污水厂的处理对象主要是杂物、漂浮物、砂粒、悬浮物、COD、BOD、氮、磷、病毒、病菌等。因此、城市污水厂的一切设施都是围绕去除上述污染物服务的。污水中的杂物、漂浮物及砂粒是通过物理方法去除的，其COD、氮、磷及病毒、病菌等主要依靠生化、物化处理达标排放的。城市污水处理通常只采用一级和二级处理后达标排放，因此又称常规处理法。3.1、污水的好氧生物处理机理3.1.1、微生物的新陈代谢和底物的降解微生物同所有的生物一样，在生命活动的过程中，从外界摄取营养，提供生命活动所需能量、合成新的生物机体、生长繁殖、排泄废物。这种过程称之为新陈代谢。新陈代谢大体上分为二大类：A分解代谢：物质分解及提供能量的代谢，又称异化作用。如：好氧氧化（即有氧氧化）：有机物好氧生物氧化顺序如下：混合有机物1.含碳有机物(如葡萄糖)的碳化（CO2）、 碳化（葡萄糖）C6H12O66O26CO26H2O+688000卡2.含氮有机物(如氨基酸)的氨化（NH4）、3.氨氮的亚硝化（NO2-）亚硝酸氮的进一步氧化硝酸氮（NO3-）。亚硝化毛杆菌 硝化杆菌有机氮（RNH2COOH氨基酸类）NH4（O2）NO2-（O2）NO3- 氨化 硝化反硝化：C6H12O64NO-3（脱氮）6CO26H2O2N2B合成代谢：生物为了维持自己的生命，生育下一代而进行的各种化学变化总称为代谢。消耗能量合成生物体的代谢，又称同化作用。微生物的各项生理活动，必须从周围环境摄取营养物质，予以利用，这些物质我们称之为底物。在废水处理中，所谓底物的降解就是污水中的有机物和其它营养物质的降解。正是利用微生物底物降解作用达到污水处理的目的。细菌的细胞原生质的合成：细菌利用氧化时得到的能量，以NH3为氮源，合成细胞原生质。nCxHyOz）+ NH3+（nx-5+I/4ny-1/2nz）O2+能量C5H7NO2（细胞原生质通式）+（nx-5）CO2+1/2（ny-4）H2OC. 内原呼吸：在新细胞合成与微生物增长过程中，除氧化一部分有机物以获得能量外，还有一部分微生物细胞物质也在进行氧化分解，并供应能量。这种细胞物质的氧化称为自身氧化或内源呼吸。当有机物充足时，细胞物质大量合成，内源呼吸并不明显；但有机物近乎耗尽时，内源呼吸就成为供应能量的主要方式，是微生物生活所需的主要能源。N（C5H7NO2）+5nO25nCO2+2nH2O+nNH3+能量3.1.2、生物酶生物酶是一种催化剂，生物的一切生命活动都是在酶的催化作用下完成的。生物离开了酶，生命活动就无法进行。酶具有如下特点：A.酶的催化效率高，催化反应速度快。B.酶有高度的专一性，一种酶只能作用于一些结构相似的化合物。C.酶是一种蛋白质，具有蛋白质的特性，因此高温、强酸碱、重金属等可使其丧失活性或者抑制。当温度低于35时，每升高10，将使酶反应速度增加一倍。超过35以上时，一般的酶就会破坏变质，反应速度迅速下降，少数酶具有抗热性，可以在6570下仍发挥作用。D.酶的变异和适应，人为改变微生物的环境条件，微生物受到外界因素的变化而发生变异，污水处理中人们进行的污泥菌种的驯化就是利用这一特性。细胞分子式通常表示为：C5H7NO2或C60H87O23N12P。其分子量为1374。其中氮所占比例为168/1374或0.122,磷所占比例为31/1374,或0.023(以重量计)。 氮的需要量=0.122X 磷的需要量=0.023X式中 X生物体的日产量(kg/d)。由细胞分子式可以知道，微生物对营养的要求主要是C、N、P，并可估算N、P需要量为BOD5NP10051。废水中的氮和磷浓度如不足,则会造成因缺乏营养而引起丝状菌性污水膨胀。3.1.3、微生物的环境影响因素A. 营养：微生物细胞是由多种化学成分所组成，因此其生长繁殖需要有一定比例的营养物质，污水中除以BOD所代表的含碳有机物外，还需要有一定比例的氮、磷和其他微量元素。否则会影响微生物的代谢活动，降低处理效果，或诱发污泥膨胀等异常情况发生。一般进水BOD5值以不超过5001000mg/L，不低于100mg/L为宜；对氮、磷的需要量应满足：BOD5NP10051（好氧）。微生物所需的营养物质如下： 碳源 有机化合物如糖、醇、有机酸等，无机化合物如碳酸盐、二氧化碳等。 氮源 有机氮如蛋白质、氨基酸、尿素等，无机氮如氨、硝酸、亚硝酸及其盐类。 磷源 磷酸及其盐类。 其它无机元素 主要元素如硫、钾、钙、镁。 微量元素 有铁、锰、锌、铜、钴等。 水 水是微生物最基本的营养元素。 生长因素 某些微生物需要外加生长辅助素。B. 温度：水温是影响微生物生长活动的重要因素，在微生物酶系统不受变性影响的温度范围内对中、常温菌、高温菌，温度升高，会使微生物活动旺盛，提高反应速度。对于生化过程，一般认为水温在2035时效果最好，35以上和10以下净化效果即行降低。最佳温度在20-30。故建议系统的初次运行不要放在冬天进行。当温度低于35时，每升高10，将使酶反应速率增加一倍。超过35以上时，一般的酶就会破坏变质，反应速率迅速下降。少数的酶具有抗热性，可以在6570下仍发挥作用。C. pH值：对于好氧生物处理，pH一般以6.58.5为宜。pH值低于6.5真菌开始与细菌竞争，降低到4.5时，真菌则完全占优势，而原生动物将全部消失，严重影响沉淀分离和出水水质；pH超过9.0代谢速度受到影响。城市污水处理厂进水pH大都在6.58.5之间，因此、城市污水处理厂一般不存在pH值高低的影响问题。D. 溶解氧：氧的需要是微生物代谢的的函数，对于好氧菌，供氧不足会出现厌氧状态，妨碍正常的代谢过程，滋长丝状菌。在活性污泥工艺中，当长时间溶解氧不足时，会导致污泥膨胀。溶解氧过高又可能造成活性污泥的过氧化、降低了活性污泥的活性。活性污泥法曝气池的溶解氧一般掌握在2.04.0mg/L范围内灵活控制运行，为了节省能源，可控制在1.52.0mg/L范围内运行。E. 毒物：重金属离子（As、Pb、Cr、Cd）使蛋白质变性，造成毒害作用；NH3-N、SO42-（厌氧）过高、产生抑制作用；其它影响环境因素的物质，如油、盐类等。城市污水中上述毒物浓度一般不大可能造成对活性污泥的毒害作用。3.1.4、微生物的生长规律了解微生物的生长规律，更好地控制好各种条件，才能取得较好的处理效果。微生物生长分四个时期：停滞期：培养阶段，微生物适应新的环境，细菌不增加。对数期：细菌（微生物）适应新的环境后，微生物迅速繁殖。静止期：微生物繁殖速度和死亡速度达到平衡。衰老期：营养物质耗尽，微生物进行内源呼吸，污泥解体。3.1.5、污水处理中的微生物菌群污水处理中微生物是一个群体，相互影响，处于一个平衡的环境中。细菌：营养丰富时大量繁殖，出水BOD5浓度较高。原生动物：以细菌为食料，出水较清澈，BOD5浓度较低，如纤毛虫等。后生动物：以细菌、原生动物为食料，如线虫等。一般在污水处理中，由于厌氧过程中无原生动物等，故出水较混浊。3.1.6、活性污泥生物相的观察 活性污泥处理系统生物相的观察,是为了解活性污泥中微生物的种类、数量等，及时掌握生物相的变化、运行系统的状况和处理效果，及时发现异常现象或存在的问题，对运行管理予以指导。 活性污泥微生物一般由细菌(菌胶团)、真菌、原生动物和后生动物等组成，其中以细菌为主，且种类繁多。当水质条件和环境条件变化时，生物相一般也会跟着发生变化。一般活性污泥法处理效果好时，菌胶团呈大型分枝较多，微型动物中以固着类纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等，也会见到少量游动纤毛虫，如草履虫、肾形虫，而后生动物如轮虫较少出现。一般来讲，城市污水处理厂活性污泥中，微生物相当丰富，各种各样微生物都会有。活性污泥法在不同的净化条件下出现的虫属：活性污泥净化能力高时:出现的多为匍匐型及固着型的纤毛虫,如楯纤虫、钟虫、累枝虫等（占8095%）。活性污泥净化能力低下以及恢复期: 出现的多为匍匐型和自由游泳型，如漫游虫、斜管虫、尖毛虫等。活性污泥净化能力恶化或运行初期: 出现的多为的自由游泳型的纤毛虫，如豆形虫、瞬目虫、尾丝虫等。还出现大量的多波虫、屋滴虫、侧滴虫等鞭毛虫。活性污泥法指标微生物简介：A、活性污泥净化性能良好时出现的微生物（活污泥性生物）有钟虫、等枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着型生物或或匍匐型生物。B、活性污泥净化性能恶化时出现的生物（非活污泥性生物）有多波虫、侧滴虫、屋滴虫。极端恶化时见不到仍何生物。C、活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物（中间活污泥性生物）为漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。D、活性污泥分散解体时出现的生物为蛞蝓简变虫、辐射变形虫等肉足虫。E、活性污泥膨胀时出现的生物为球衣菌、各种霉菌等（SVI大于200）。F、溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫磺细菌等。这些微生物出现时，活性污泥呈黑色、腐败发臭。G、曝气过量（很长时间）时出现的微生物为变形虫、轮虫等。H、废水浓度过低时大量出现的微生物为游仆虫。J、BOD负荷低时出现的微生物为表壳虫、鳞壳虫、轮虫、寡毛虫，这也是硝化进行的指标。K、冲击负荷和毒物流入时出现的生物。楯纤虫最灵敏，当楯纤虫急剧减少时，说明发生了冲击负荷或流入了少量毒物。废水生物处理中的常见生物3.2、城市污水的好氧生物处理工艺城市污水处理工艺主要装置是生化处理单元，生化处理单元主要以活性污泥法为主，也可采用生物膜法。活性污泥法常用的工艺有普通活性污泥法，AB法，氧化沟，SBR法及A2/0法等。选择合适的活性污泥处理方法，除了全面、准确地掌握进水水质、水量外，还必须掌握各种生化处理方法的特点、适应范围等，经全面的技术、经济比较后才能决定，应考虑的技术经济指标有：A、处理单元污水量的投资，削减单元污染物的投资；B、处理单元污水量的电耗和成本，削减单元污染物的电耗和成本；C、运行性能的可靠性，达标的可靠性；D、管理、维护难易程度；E、占地面积；F、产泥量；G、除磷脱氮的效果。3.2.1 活性污泥法“活性污泥”通常系指经过专门培训的好氧微生物群体。“活性污泥法”是使活性污泥在一定条件（空气、营养、温度、pH值等，同时必须保持污泥在悬浮状态下运行。）下和污水充分接触，生生不息，循环利用，从而使污水净化的方法。活性污泥具有吸附和分解废水中有机污染物的能力、显示生物化学活性。活性污泥净化废水过程几个阶段的特点是：吸附和吸收：粘附和附聚及吸附和吸收是一个快速的初期去除过程。本过程有机物的去除率是相当高。在1040分钟废水中BOD5可下降8090，此后，下降速度减慢，继续曝气BOD5反有上升。主要是复杂有机物被分解成简单有机物暂时释放之故。有机物的分解与合成：活性污泥微生物以废水中的各种各样的有机物作为营养加以吸收代谢和合成新的细胞，并从中取得维持生活的能量。废水中的有机物于曝气池内在微生物的代谢作用下，其中的一部分形成CO2及H2O等无机化合物；另一部分则被合成为新的活性污泥，从废水中分离出去，使废水得到净化。生化处理生物对有机物的各种基团的降解顺序大致是：醛基CHO，酮基CO，羟基OH，氨基NH2，氢硫基SH，甲基CH3等，还有一些基团如酰胺基CONH2，酯基RCOOR，硫酸基OSO3H，磺酸基SO3H，氯基Cl，醚基ROR，等，或是与前面的基团相似，或是位置没有完全确定。活性污泥法工艺活性污泥法是应用最为广泛的生物处理技术。目前活性污泥法处理污水的主要工艺有普通活性污泥法、氧化沟法、SBR法、AB法、酸化水解好氧法及由SBR法发展的CASS法、CAST法等。活性污泥法处理系统一般说来：a、生物固体停留时间短的高负荷法，往往有很强的处理底物的能力，污泥的活性很高，但污泥的絮凝沉淀性能却很差，出水底物浓度高。b、生物固体停留时间较长的普通活性污泥法，虽然处理底物能力较低，但出水底物浓度较小，污泥的絮凝沉淀性能也较好。c、生物固体停留时间长，处理底物能力低，污泥凝聚差，出水底物浓度高，但剩余活性污泥量少。A、活性污泥法基本工艺活性污泥法工艺主要是由初沉池、曝气池、二次沉淀池、曝气系统及污泥回流系统等装置组成的基本工艺。生化进水初沉池曝气池二沉池处理出水剩余活性污泥回流污泥污泥处理工序活性污泥工艺的基本流程图 B、城市污水处理厂典型工艺流程 该工艺包括粗细格栅、沉砂池、初沉池一级处理装置，生物好氧处理池、二沉池、剩余污泥浓缩池、污泥厌氧消化池及厌氧后污泥的脱水干化系统组成的二级处理装置和生化处理出水的消毒等组成的三级处理装置。C氧化沟工艺氧化沟也叫做氧化渠，也称为循环曝气池，是一种改良的活性污泥法。氧化沟的曝气池呈封闭型，污水和活性污泥在其中作不停的循环流动。采用氧化沟处理污水时，可以不设置初沉池，二次沉淀池可以和曝气部分分开设置，此时需要设置污泥回流系统。如果二次沉淀池与曝气部分合建在同一沟渠中，则可以省去二次沉淀池和污泥回流系统，如侧沟型曝气沉淀体化氧化沟。氧化沟可以认为是一个完全混合曝气池，池中浓度变化极小，新进入的污水将得到迅速的稀释，因此具有很强的抗冲击负荷能力。卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟奥贝尔氧化沟奥贝尔（Orbal） 氧化沟普通氧化沟设计参数：负荷LS=0.050.1kgBOD/kgMLSSdBOD容积负荷LV=0.150.3kgBOD/m3dMLSS=25005000mg/LHRT=2468h污泥回流比R=60200%生物固体停留时间C=850d奥贝尔氧化沟设计参数：生物固体停留时间C=530d负荷LS=0.070.4kgBOD/kgMLSSdBOD容积负荷LV=0.282.4kgBOD/m3dMLSS=30006000mg/LHRT=424h污泥产率0.61.2kg/kgBOD5需氧量0.81.6kg02/kgBOD5 4.6kg02/kgNH3-ND序批式活性污泥法（SBR与CASS法）SBR法即序批式活性污泥法，近年来在污水处理中得到广泛研究和应用。SBR法具有一系列优于活性污泥法的优点，系统设备组成简单，投资少，运行效果好。不设二沉池和污泥回流设备，不设调节池，将厌氧消化（或缺氧）、好氧分解和沉降集中在同一反应器中，通过控制时间程序完成处理运行。在多池系统中，待机的目的是在转向另一个单元前为一个反应器提供时间以完成它的整个周期。待机不是一个必需的步骤，可以去掉。在待机期间根据工艺和处理目的，可以进行曝气、混合、去除剩余污泥。待机期的长短由原水流量决定。排除剩余污泥是SBR运行中另一个重要步骤，它并不作为五个基本过程之一，这是因为排放剩余污泥的时间不确定。与传统的连续式系统一样，排除剩余污泥的量和频率由运行要求决定。在一个SBR的运行过程中，剩余污泥排放通常在沉淀或闲置期间。SBR系统的一致特点是不需回流系统，这就减少了机械设备和有关控制系统。SBR工作原理： 活性污泥法利用微生物去除有机物。首先需要微生物将有机物转化成二氧化碳和水以及微生物菌体，反应后需要将微生物保存下来，在适当时间通过排除剩余污泥从系统中除去新增的微生物，连续流工艺是从空间中进行这一过程的，污水首先进入反应池（曝气池），然后进入沉淀池对混合液进行沉淀，与微生物分离后的上清液外排。而SBR则是通过在时间上的交替实现这一过程，他在流程上只设一个池子，将曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能。SBR在时间上进行交替运行就是它的工作方式，SBR是按周期运行的，每个周期的循环过程包括进水、反应（曝气）、沉淀、排放和待机等五个工序。从某个进水期到下一个进水开始之前的一段时间称为一个工作周期。SBR是传统活性污泥法的一种变形，它的反应机制以及污染物质去除机制和传统活性污泥法基本相同，仅运行操作不一样。在SBR的运行中，每个周期循环过程即进水、反应、沉淀、排放和待机都是可进行控制的。每个过程与特定的反应条件相联系（混合/静止，好氧/厌氧），这些反应条件促进污水物理和化学特征有选择的改变，这些改变使出水得到了完全的处理。SBR工艺的基本运行操作 进水 进水搅拌 滗水 进水曝气 沉淀 曝气 2.0h 1.0h 1.0 0.5h 进水阶段反应阶段沉淀阶段排水阶段待机阶段进水期指从向反应器开始进水至到达反应器最大容积时的一段时间。在此期间可分为三种情况：曝气（好氧反应）、搅拌（厌氧反应）及静置。在曝气的情况下有机物在进水过程中以大量被氧化，在搅拌情况下则抑制好氧反应。对应这三种方式就是非限制曝气、半限制曝气和限制曝气。运行时可根据不同微生物的生长特点、废水的特点和要达到的处理目标，采用费限制曝气方式、半限制曝气方和限制曝气方式进水。通过控制进水阶段的环境，就实现了反应器不变的情况下完成多种处理功能。而连续流中由于各构筑物和水泵的大小规格已定，改变反应时间和反应条件是困难的。反应期反应的目的是在反应器内最大水量的情况下完成进水期已开始的反应。根据反应的目的决定进行曝气或搅拌，即进行好氧反应或缺氧反应。在反应阶段通过改变反应条件，不仅可以达到有机物降解的目的，而且可以取得脱氮、除磷的效果。沉淀期沉淀的目的是固液分离，本工序相当于二沉池，停止曝气和搅拌，污泥絮体和上清液分离。由于在沉淀时反应器内是完全静止的，在SBR系统中这个过程比在CFS法中效率更高。沉淀过程一般是由时间控制的，沉淀时间在0.51.0h之间，甚至可能达到2h，以便下一个排水工序。污泥层要求保持在排水设备的下面，并且在排放完成之前不上升超过排水设备。排水期排水的目的是从反应器中排除污泥的澄清液，一直恢复到循环开始时的最低水位，该水位离污泥层还要有一定的保护高度。反应器底部沉降下来的污泥大部分作为下一个周期的回流污泥，过剩的污泥大部分作为下一个周期的回流污泥，过剩的污泥可在排水阶段排除，也可在待机阶段排除。待机期沉淀到下个周期开始的期间称为待机工序。根据需要可进行搅拌或曝气。在多池系统中，待机的目的是在转向另一个单元前为一个反应器提供时间以完成它的整个周期。待机不是一个必需的步骤，可以去掉。在待机期间根据工艺和处理目的，可以进行曝气、混合、去除混合污泥。待机时间长短由原水流量决定。排除剩余污泥是SBR运行中另一个重要步骤，它并不作为五个基本过程之一，这是因为排放剩余污泥的时间不确定。于传统的连续式系统一样，排除剩余污泥的量和频率由运行要求决定。在一个SBR的运行过程中，剩余污泥排放通常在沉淀和闲置期间。SBR系统的一致特点是不需要回流系统，这就减少机械设备和有关控制系统。E、水解好氧生物处理流程 有机物的水解反应是指复杂的有机物分子在水解酶参与下加以水分子，从而分解成为更简单的化合物。如：C12H22O11（蔗糖）H2O蔗糖水解酶C5H11O5CHO（葡萄糖）+ C5H12O5CO（果糖）水解酸化好氧法工艺处理城市污水的特点：在常温下停留时间：水解池=2.5小时曝气池=4小时二沉池=2小时在该条件下BOD、SS去除率与传统活性污泥法工艺相当，而COD去除率则显著高于传统工艺；当水解池与初沉池在水力停留时间相同时，水解池对COD、BOD、SS去除率都分别比初沉池高；水解池对悬浮物的去除率很高，可达80%以上。并且可将悬浮物中的48%水解成溶解性物质，污泥产量比传统工艺低28%；水解池COD去除量占全流程去除量的40%，因此缩短了后续好氧处理时间；该工艺与传统二级处理工艺相比可节省投资3540%。F. 污水生物脱氮处理工艺A/O生物脱氮流程:A/O生物脱氮工艺是一种有回流的前置反硝化生物脱氮工艺流程，其中前置反硝化在缺氧条件下运行，含碳有机物的去除、含氮有机物的氨化和氨氮的硝化在好氧条件下运行。在前置反硝化生物脱氮工艺流程中，原污水先进入缺氧池，再进入好氧池，并将好氧池的混合液与沉淀池的污泥同时回流到缺氧池。污泥回流及好氧池混合液回流使缺氧池和好氧池中有足够数量的微生物并使缺氧池中得到好氧池中产生的硝酸盐。由于原污水和好氧池混合液直接进入缺氧池，为缺氧池的硝酸盐反硝化提供了充足的碳源有机物，保证反硝化过程C/N的要求。缺氧池进行反硝化后，出水在好氧池中可以进一步降解和进行硝化作用。在前置反硝化生物脱氮系统中同时存在着降解有机物的异养型菌群、反硝化菌群及进行硝化反应的自养型菌群。混合的微生物菌体交替的牌处于好氧和缺氧的环境条件中，有机物浓度高与低的条件下，分别发生不同的生物化学反应作用。活性污泥的培驯活性污泥法活性污泥的培驯、菌种的接种可采用：粪便水、生活污水；活性污泥或活性污泥干；沟泥、塘泥等。对于城市污水，菌种和营养物质都存在，活性污泥的培养可以用待处理污水进行直接培养，也可以采用投入种泥的方法进行活性污泥的培养。只是前者培养时间稍长，后者培养的时间较短。 直接培养法：首先将经过粗格栅、细格栅、沉砂池等预处理后的污水引人生化处理系统。当生化池及二沉池水位达到设计水位时，开启水下搅拌器与曝气装置,曝气数小时后停水下搅拌器与曝气装置,沉淀半小时后,再向处理系统进部分污水,同时启动二沉池污泥回流泵将沉淀池下层的泥水打回流；停止进水后再开启水下搅拌器与曝气装置,并停止二沉池污泥回流；以后23小时，再反复重复上述过程数次。这样经过23d后(如果水温合适的话)就会出现模糊不清的絮状物。此时、可采取小量连续进水、连续运行的方法进行培养。这样一直持续到混合液30min沉降比为10一20时止。在2030的水温条件下，一般经过5-7d，就可以完成活性污泥的培驯。接种培养法：污水经过粗格栅、细格栅、沉砂池等预处理后引人生化处理系统。当生化池及二沉池水位达到设计水位时，开启水下搅拌器与曝气装置，按13kg干泥/m3量向生化池内进浓缩活性污泥或脱水过滤的活性污泥；闷曝2448小时后，可向生化池内少量连续进水，并启动二沉池污泥回流泵将沉淀污泥向系统回流。根据二沉池出水分析结果逐渐增大系统进水量至设计水量、一般35日后出水COD即可达标，硝化菌的培养需1015天左右。硝化菌形成后若需脱氮、系统的运行操作可按硝化反硝化模式运行。若待处理污水属工业污水，活性污泥培驯前可先将工艺系统内充满生活污水或自来水；开启曝气设备和液下搅拌装置,分别对生化池进行曝气和搅拌; 再向生化池内投入适量种泥；开启二沉池污泥回流泵,大流量向生化池回流污泥；当生化池闷曝气2448小时后可向生化曝气池内小量进入工业废水，视处理情况逐渐加大进水量直至达到设计进水量。待数日污泥增至正常运行浓度，出水稳定并达到设计值时，培训结束。活性污泥法运行的鉴定指标污泥沉降比（SV）：取混合液100毫升，在量筒中自然沉降30分钟后，污泥体积的毫升数，即为SV值，以计。污泥体积指数（SVI）混合液静沉30分钟后，每克污泥干物质所占体积的毫升数，即为该污泥的体积指数，其单位为mL/g。污泥密度指数（SDI）污泥体积指数的倒数即为污泥密度指数，亦即混合液静沉30分钟后，其污泥部分的浓度，其单位为 g/L。污泥浓度（MLSS）指1升混合液内所含的悬浮固体（MLSS）的量，单位为g/L或mg/L。挥发性污泥浓度（MLVSS）即干污泥经650700温度下烧3060分钟后其挥发部分，该数值可视为真污泥数，约占MLSS的5080不等。剩余污泥为保持活性污泥的适当新陈代谢，保持微生物数量上的相对固定，应经常排放过剩的污泥，称为剩余污泥。剩余污泥在数量上等于微生物在新陈代谢过程中增殖的微生物量。污泥负荷（F/M）即每千克污泥（MLSS或MLVSS）每天所承受或分解的BOD5千克数。容积负荷（FV）即生化池每立方米体积每天所承受或分解的BOD5千克数（或CODcr千克数）。活性污泥泥龄即指池中污泥全部更新所需日数，计算为池中活性污泥总量除以剩余污泥数。泥龄=MLVSS/XV= MLVSS/QX0+aSrQ（bXaV+QXe）式中：MLVSS为设计的单位容积挥发性污泥浓度；X：为单位曝气区容积每日的污泥产量；V：为曝气区的容积；Q：进水流量；a：转变成新细胞的基质（BOD，COD）部分；Sr：去除的基质（BOD，COD）（SO-Se）；b：每日被氧化的VSS的部分（污泥区）；Xa：曝气池中平均的MLVSS浓度；X0：入流的悬浮固体Xe：出流的悬浮固体活性污泥生物相（镜检）细菌一般以胶团形式存在，游离（个体）细菌一般需在百倍至数百倍以上显微镜才可观察到；丝状菌主要以球衣菌、硫细菌为代表，真菌较少，霉菌很少出现，原生动物种类很多，常见的有肉足类（如变形虫），鞭毛虫类（如滴虫），纤毛虫类（如豆形虫、钟虫、盖虫等），某些原生动物 （如豆形虫、滴虫、钟虫、轮虫等）又称之为指示生物。3.2.2、 生物膜法污水的生物膜处理法是与活性污泥并列的一种好氧处理技术。它是使细菌、菌类微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物在滤料或某些载体上生长繁育，形成膜状生物污泥生物膜。通过与污水的接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机污染物为营养，从而使污水得到净化。其代表性处理工艺有：生物滤池、生物转盘和生物接触氧化法。A、生物滤池：生物滤池是以土壤自净原理为依据，在污水灌溉的实践基础上，经间歇沙滤池和接触滤池发展起来的人工生物处理法。B、生物转盘：生物转盘是挂有生物膜的转盘在槽内以较低的线速度转动，并交替的和空气与污水相接触。当转盘浸没于污水中时，污水中的有机物被转盘上的生物膜所吸附，而当转盘离开污水时，盘片表面上形成一层薄薄的水层。水层从空气中吸收氧，而被吸附的有机污染物则为生物膜上的微生物所分解。这样，转盘每转一周，即进行一次吸附吸氧氧化分解过程，转盘不断转动，使污染物不断地分解氧化，从而达到净化污水的目的。C、生物接触氧化法：生物接触氧化，就是在池内设置填料，已经充氧的污水全部浸没填料，并经一定的速度流经填料。填料上长满生物膜，采用与曝气池相同的曝气方式，提供微生物所需的氧量，在生物膜上微生物的作用下，污水得到净化。它是一种介于活性污泥与生物滤池两者之间的生物处理法，