污水处理运行培训资料资料

1、第一章安全生产教育 1 第二章污水处理知识 2 第一节污水知识 2 第二节污染物 3 第三节生物处理 3 第三章运行管理 8 第一节 污水处理-活性污泥法-SV30-MLSS 8 第二节生物脱氮基本原理 9 第三节污泥上浮-活性污泥上浮的主要因素 13 第四节生物泡沫 16 第五节污泥膨胀 18 第四章 设备维护保养 21 第一节 设备的使用与维护概论 21 第二节单体设备维护保养细则 23 第五章电气管理 27 第一节电气常识 27 第二节电气知识 29 第三节电力电容的维护与运行管理 37 第四节节约用电 38 第五节安全用电 40 第一章安全生产教育 安全生产教育是指向企业全体有关人员进

2、行的安全思想、安全技能、安全知识的宣传、教育和 训练。加强安全教育是十分重要而艰巨的任务，其重要意义： 有利于提高职工安全知识水平和实际操作技能。 有利于动员职工参与安全管理。 有利于提高职工“安全第一”的思想。 1. 安全生产制度 安全生产教育制 安全生产检查制 安全生产责任制 伤亡事故报告处理 防火防爆制度 各种安全操作规程 2. 安全生产 防毒气 安全用电 防溺水和防高空坠落 防雷 防火防爆 化验室安全知识 量达到排放标准的要。主要使用微生物处理法活性污泥法和生物膜法。 第二章污水处理知识 第一节污水知识 污水是指在生产和生活活动中排放的水的总称。 生活污水是人类日常生活中使用过的水，包

3、厕所、厨房、浴室、洗衣房等处排出的水；来自住 宅区、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂生活间的生活污水含有较多的有机物，如蛋白 质、动植物脂肪，碳水化合物和氨氮等；还含有肥皂盒洗涤剂以及病原微生物、寄生虫卵等。 工业废水 是在工业生产过程中被使用过，为工业物料所污染，且污染物已无回收价值，在质量 上已不符合生产工艺的需要，必须从生产系统中排出的水。 城市污水是指排入城市管道中的生活污水和城镇生活区的工业废水等，实际上是混合污水。 1、城市污水的来源及性质 （1）城市污水是通过下水管道所收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业 废水和城市降雨径流的混合水。 生活污水是人们日

4、常生活中排出的水。 工业废水是生产过程中排出的废水、包括生产工艺废水、循环冷却水、冲洗废水以及综合废水。 降雨径流是由降水或冰雪融化形成的。 （2）城市污水的性质 物理性质：颜色、气味、水温等指标。 化学指标：pH B0I5、COD、溶解固体（DS和悬浮固体（SS）、TN NH-N、TP、重金属含量等。 TN=有机氮（蛋白性氮、非蛋白性氮）+无机氮（NH-N、NQN、NQN） 生物指标：细菌、总大肠杆菌（生活、医院污水）。 污水处理：就是指采用各种技术和手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其 转化为无害物质，使水得到净化。 污水处理分类： 1 按照技术原理分：物理处理法、化学处理

5、法、生物处理法。 物理法：沉淀、过滤、分离、气浮。 化学法：中和、混凝、氧化还原、吸附、离子交换。 生物法：活性污泥（利用微生物的作用来去除污水中溶解的和胶体状态的有机物的方法） 和生物膜法。 2. 按照处理程度分：一级处理、二级处理、三级处理（深度处理）。 一级处理：去除污水中影响二级生物处理正常运转的杂物过程；主要包括去除污水中的漂 浮物及悬浮状态的污染物，调整pH值和其他家禽污水腐化程度及后续处理工艺负荷的过程。 二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，使出水的有机污染物质含 第二节污染物 污染物种类： 1、按存在形态废水中污染物可分为：漂浮物、悬浮固体、胶体、低分子有机

6、物、无机离子、 溶解性气体、微生物等。 2、按危害特征可分为：漂浮物、悬浮固体、石油类、好氧有机物、难降解有机物，重金属、 植物营养物质、酸碱物质、反射性污染物、病原体、热污染等。 好氧有机物主要有腐殖酸、蛋白质、脂类、糖类、氨基酸等有机化合物。这些物质以悬浮或溶 解状态存在于废水中， 在微生物的作用下可以分解为简单的CQ等无机物。这些无机物在天然水体中 分解需要消耗水中的溶解氧。 难降解有机物指不能被驯化的活性污泥所降解，而经过一定时间驯化后能在某种程度上降解的 有机物。主要有有机氯化物、有机磷农药、有机金属化合物、芳香族为代表的多环及其他长链有机 化合物。 第三节生物处理 （一）生物处理

7、就是利用微生物分解氧化有机物的这功能。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，以提高其分解氧化有机物的效率的一种废水处理 方法。 所有微生物处理过程都是一种生物转化过程，在这一过程中易于生物降解的有机污染物可在数 分钟至数小时内进行两种转化：一是液相中溢出的气体，二是变成剩余生物污泥。在生物反应中， 微生物代谢有机污染物并利用代谢过程中所获得的能量来供细胞繁殖和维持生命活动的需要。好氧 条件下，微生物将有机物中的一部分碳元素转化为CQ,厌氧条件下，则将其转化为CH和CQ 然 后这些气体从液相中分离出来，同时微生物得到增殖，增殖的絮凝细菌细胞成为剩余污泥。 生

8、物处理法：好氧生物处理法、缺氧生物处理法、厌氧生物处理法。 微生物生长方式：悬浮生长，固着生长、混合生长。 （二）影响微生物的因素： 1）负荷 2 ）温度好氧微生物15-30 C,厌氧微生物 35-55 C。 3 ） pH值好氧微生物pH值6.8-8.5，厌氧微生物6.8-7.2 4 ）含氧量 5 ）营养平衡 废水中的各种营养物质不平衡，会影响微生物的活性，影响处理效果 6）有毒物质 （三）活性污泥 活性污泥是由好氧菌为主体的微生物群体形成的絮状绒粒。绒粒的直径一般为0.02-0.2mm，含 水率一般为99.2-99.8%。 如钟虫、 成熟的活性污泥具有很好的絮凝沉淀性能，其中含有大量的菌胶团

9、和纤毛虫原生动物, 盖纤虫、累枝虫等，并可使BOD的去除率达到 90%左右。正常生长的活性污泥呈茶褐色，菌胶团絮 体发育良好，个体大小适宜，稍具泥土味。 菌胶团：（1微生物领域-将动物胶菌形成的细菌团块成为菌胶团。 （2）将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌相互凝聚成的菌胶团块称为菌胶团。 活性污泥处理技术是利用设施、设备和工艺技术将污水中所含有的污染物分离出来，将有害 物质转化为无害的、稳定的物质，从而使污水得到净化。 （四）、污水处理工艺 1 、活性污泥 工艺原理：向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水即 生成一种絮凝体，这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构

10、成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这 就是“活性污泥”。 活性污泥法就是以悬浮生长在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水 充分接触，使污水净化的一种方法，它的主要构筑物有曝气池和二沉池。 2、工艺流程：曝气系统+二沉池+回流系统+剩余污泥排放系统 曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混合接触，进而将其吸收 并分解的场所，是活性污泥工艺的核心。 曝气系统的作用是向曝气池中供给微生物增长极分解有机物所必需的氧气，并起混合搅拌 的作用，使活性污泥与有机污染物质充分接触。 二沉池的作用是使活性污泥与处理完的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。 回流污泥系统：

11、把二沉池沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有 足够的微生物浓度。 剩余污泥排放系统：随着有机污染物质被分解，曝气池每天都净增一部分活性污泥，这部 分活性污泥称为剩余活性污泥，通过剩余活性污泥排放系统排出。 3、工艺参数 入流水质水量Q 回流污泥量Qr是从二沉池补充到氧化沟的污泥量，回流比R是回流污泥量 Qr与入流污泥 量Q之比。 悬浮固体MLSS是指混合液中悬浮固体的浓度，近似表示曝气池内活性微生物浓度；挥发性 悬浮固体MLVSS由于不包含无机质，它能较好的反映活性污泥微生物的数量。 回流污泥悬浮固体 RSS 回流污泥飞发性固体 RVSS 有机负荷F/M是指单位质量的活性污

12、泥，在单位时间内要保证一定的处理效果，所能承受 的有机污染物量，单位为 kgB0D5/ （ kgMLVSS d）, 一般为0.2 0.4。 a. F/M较大时，由于有机污染物较充足，活性污泥中的微生物增长速度较快，有机污染 物被除去的速率也较快，但此时的活性污泥的沉降性能可能较差。 b. F/M较小时，由于有机污染物不太充足，微生物增长速率也较慢或基本不增长，甚至 可能减少，此时有机物被去除的速率也必然较慢，但此时活性污泥沉降性能往往较好。 溶解氧浓度 剩余活性污泥的排放量 Qw 污泥龄STR 水力停留时间Ta 二沉池水力表面负荷 qs m3/ (m2- h) =Q/Ac 固体表面负荷q s

13、kg/(m 3 h)=(Q+Qr),MLSS/A 出水堰流负荷 m 3/ (va -h) 二沉池的泥位Ls 污泥层厚度Hs Hs不应超过1/3LS 4、生物脱氮 (1) 生物脱氮 氮的几种形式：有机氮、氨氮、亚硝态氮和硝态氮。 氮含量的指标：总氮(TN)、总凯氏氮(TKN、氨氮(NH-N)、硝酸盐氮(NO-N)、亚硝酸盐氮(NO-N) TKN= 有机氮 + NH3-N TN= 有机氮 + 无机氮=TKN+ NO3 N+ NQ N 脱氮的过程即是各种形态的氮转化为氨气从水中脱除的过程。 (2) 生物脱氮原理 氨化作用：生物氨化是指微生物江有机氮转化为氨氮的过程。一般的异养微生物都能进行 高效的氨

14、化作用，即在细菌分泌的水解酶的催化作用下，有机氮化合物水解断开肽键，脱 除羧基和氨基形成氮。 硝化作用：生物硝化作用是指利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过 程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮NH3-N氧化成亚硝酸盐 N02-N,硝化杆菌再将亚硝酸盐 NQ2-N氧化成稳定状态的硝酸盐 NQ3- N。 反应式： 反硝化菌 2 NH/+1.5 0 2N2+H0+2 0H 反硝化菌 2 NQ+0.5 0 2N2+4 出0+2 0H (3) 生物硝化过程中的主要影响因素 温度5-35 C硝化菌能正常的生理代谢活动，温度升高，活性增加，30 C左右活性最大。5 C

15、 停止活动，硝化系统运行管理中，水温15C硝化速率明显下降。在冬季，为保证一定的硝 化效果，采用增大污泥龄 SRT来应对低温对硝化的影响。 pH值：pH值在8-9范围内，活动最强，当 pH9.5时受到抑制，pH2.0mg/L时，每克 NH3-N转化NO3-N需要4.57g的氧。 BOD5/TKN比值：BOD5/TKN越大，硝化速率 NR越小；BOD5/TKN越小，硝化速率 NR越大， 城市污水BOD5/TKN大约为5-6，活性污泥中硝化细菌的比例约为5%如果BOD5/TKN变小 时，由于硝化细菌比例增大，部分细菌会脱离污泥絮体而处于游离状态，不易于沉淀，导 致出水浑浊。 有毒物质。 (4) 生

16、物反硝化过程的影响因素 温度 温度越高，硝化速率越高，当低于15C时反硝化速率将明显降低，低于5C时反硝 化趋于停止。 在冬季要保证脱氮效果，就必须增大污泥龄，提高污泥浓度。 pH值pH在6-9范围内均能正常代谢。 当pH7.3时，反硝化最终产物 N2。 BOD5/TKN 当BODTKN2.86时有机物即可满足需要。 最高控制在BOD/TKN4.0,最好在5.7 以上，否则应外增碳源补充有机物的不足。常用工业用甲醇，因为甲醇是一种不含氮的有 机物，正常浓度对细菌没有抑制。 缺氧段DO缺氧段溶解氧小于 0.5mg/L。 5、生物除磷 23 污水中的磷主要来自粪便、 洗涤剂、农药、含磷工业废水等。

17、主要以磷酸盐(H2PQ、HPO、PQ ), 聚磷酸盐和有机磷的形式存在。 生物除磷就是利用细菌、藻类等微生物在某种特定条件下，在它们体内的细胞内积储大大超过 合成细胞所需的磷，并在厌氧条件下又释放出来的原理。通过对微生物的这种过剩摄取磷的控制， 排除系统中的剩余污泥，达到生物除磷的目的。 (1) 厌氧阶段：使含磷化合物呈溶解性磷，聚磷菌释放积储磷酸盐。 (2) 好氧阶段：聚磷菌大量吸收积储溶解性磷化物中的磷，化合成TAP与聚磷酸盐。 聚磷菌是好氧菌，它在活性污泥中是优势菌种。但是在厌氧环境中将聚磷菌水解，由于他在利 用基质的竞争中比其它好氧菌占优势，从而利于它的大量繁殖，经过厌氧与好氧的交替，

18、进行释磷 和吸磷的过程。出水在沉淀池与活性污泥分离，从而通过排除富磷污泥达到除磷。 (五) 缺氧好养(A/0)生物脱氮工艺 1 .工艺流程： 污水t缺氧池t好氧池t沉淀池t出水 在反硝化缺氧区中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中 的大量硝态氮(NQ N)还原成N2，达到脱氮的目的。然后在后续的好好氧区中进行有机物的生物 氧化，有机氮的氨化和氨氮的硝化等生化反应，后设沉淀池，部分沉淀污泥回流到缺氧区，以提供 充足的微生物，同时还将好氧区内混合液回流至缺氧区，以保证缺氧区有足够的硝酸盐。 主要特点： (1) 流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统。 (2) 反硝化

19、池不需要外加碳源，降低运行费用。 (3) 好氧区在缺氧区之后，可以使反硝化残留的有机物得到进一步的去除，提高出水水质。 (4) 缺氧区在前，污水中的有机碳被氮硝化菌所利用，可减轻好氧区的有机负荷，同时缺氧 区中进行的反硝化产生的碱度可以补偿好氧区中进行的硝化反应对碱度的需求。 缺点：脱氮效果不高，若沉淀池运行不当，易在沉淀池内发生反硝化反应，造成污泥上浮，水 质恶化。 2 . A2/Q生物脱氮的主要参数及影响 (1) F/M和SRT污泥负荷要低，污泥龄要长。 (2) 回流比R:回流比升高，脱氮效果也提高。但是混合液R太高，工艺过程动力消耗太大， 运行费用高，一般设计 100%回流。 (3) 水

20、力停留时间：要达到70-80%的脱氮率，硝化反应水力不应小于 6h，反硝化2h之内即可, 硝化：反硝化=3:1。 (4) 溶解氧 好氧区2.0mg/L,缺氧区低于0.5mg/L，厌氧区低于 0.2mg/L。 (5) pH 值 (6) 温度 (7) BOB和 BODy(NOx-N) 第三章运行管理 第一节 污水处理-活性污泥法-SV30-MLSS 利用活性污泥法处理污水，主要是通过活性污泥微生物，在有氧的情况下，将有机物合成新的 细胞物质或将其分解代谢，然后再经过由合成细胞形成的菌体有机物的絮凝、沉淀、分离，从而达 到去除午睡中有机物、净化污水的目的。微生物代谢关系图如下： 分解代谢 代谢产物（

21、H2O CQ、NH等）+能量 微生物 .内源呼吸产物+能量 （H2Q CQ、NH） 污水中的有机物+Q2 合成代谢微生物 合成细胞物质+Q （GI4NQ） 内源呼吸残留物 净增值细胞物质 污水净化的重要环节，首先是污水中有机物在曝气池中微生物的作用下合成菌胶团的过程，其 次是菌体有机物的絮凝、沉淀和分离过程；影响污水处理质量的主要因素；首先是曝气池中由菌体 有机物形成的活性污泥浓度（MLSS的大小；其次是活性污泥凝聚，沉淀性能的好坏，而污泥沉降 比（SV%是指曝气池混合液在 100ml量筒中，静置、沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之体积比（, 由此，一方面，可以直接了解污泥凝聚、沉降性能的好

22、坏；另一方面，污泥沉降比值在一定程度上 也是污泥浓度大小的定量反映；因此，污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要参数。 1.1 MLSS是影响污水中有机物去除的关键 活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥 增长）、有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗组成。当氧供应充足时活性污泥的增 长分为对数增长期、减速增长期和内源呼吸期。在每个增长期，有机物的去除速率、氧利用速率、 活性污泥特征等都各不相同。研究发现，有机物（F）与微生物（M）的比值（污泥负荷率F:M ）是 影响活性污泥处于不同阶段即影响有机物从污水中去除效果的重要因素。 F:M=Ns=Q

23、Ls/XV（KgBQD/KgMLSS d） 式中：Q 污水流量，m/d Ls -进水有机物（BQD）浓度，mg/L v -曝气池容积，m X -混合液悬浮固体（MLSS, mg/L 在一般城市污水处理厂，曝气池容积固定，进水水量和水质（BQD浓度）比较稳定，由以上公 式不难发现，MLSS勺大小是污泥负荷率的决定因素，直接影响污水中有机物的去除情况。 1.2 一般情况下，污泥沉降比值是MLSS定量的直观反映 这一点由以下公式可以证明 MLSS(g/L)=SV/SVI 式中SVI (ml/g )为污泥指数，即评定活性污泥凝聚、沉淀性能的指标。在稳定的污水处理工 艺中，由于SVI值在一段时间内基本保

24、持在某一稳定区间，因此，通常情况下，污泥沉降比值能够 反映曝气池中混合后液的浓度，它在污泥浓度成正比例关系。 运行人员均以沉降比作为指导运行的主要参数，首先，因为它具有操作简单、历时短的特点； 其次。可以通过测量污泥沉降比随时观察活性污泥的絮凝、沉淀过程，了解活性污泥特性，掌握活 性污泥量，判断曝气池工艺运行情况，为工艺调整提供科学依据，从而由此控制污水处理效果。 1.3 沉降比与污泥指数(SVI)的关系 由测量污泥沉降比的过程，可以直接了解污泥絮凝、沉降性能的好坏。在我厂运行中，当SVI 值在80-120之间，此时污泥呈褐色、絮状，沉淀性能良好；当 SVI值小于80时，说明污泥泥龄过 长或有

25、机物含量过低，此时污泥细碎，颜色发黑，活性不好；当SVI值大于120时，污泥过于松散， 呈浅褐色，沉淀性能较差；另外，污泥沉降比测量结束后，通过观察量筒中污泥放置多少时间后上 浮可以判断曝气池的供氧情况。如污泥在静沉放置3-4小时后仍不上浮，呈褐色证明活性污泥性状 较好，曝气供氧充分；如静沉2小时左右污泥上浮，呈黑色，说明污泥厌氧，曝气池供氧量不足。 在工艺运行中，如果进水量、剩余污泥排放量等运行条件比较稳定。污泥沉降比值不会发生突 变，SVI值也比较稳定，此时的污泥沉降比值对应一定的活性污泥浓度，沉降比小于15%寸，曝气池 混合液浓度低，活性污泥发育不良，处于不成熟期，污泥絮凝、沉降效果差，

26、菌胶团松散，活性污 泥微生物不活跃，从而造成出水水质不稳定，甚至不能达标；当沉降比在15%-50%之间时，活性污 泥已经成熟，混合液浓度较高，一般都在2000-3000mg/L左右，污泥负荷处在沉降区段，污泥絮凝、 沉降性能都比较好，微生物也很活跃，出水水质稳定。为了减少曝气池的鼓风量，节约能源，我们 一般将污泥沉降比控制在 15%-30%间。 测定污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要方法。因为它不但操作简单、方便，而且能使运行 管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通 过确定稳定的污泥沉降比值，可以达到控制污水处理效果，保证出水水质的目的。 第二节

27、生物脱氮基本原理 进行生物脱氮可分为氨化-硝化-反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设 施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH-N转化为Nb和NO气体的过程。 废水中存在着有机氮、NH-N、NO -N,等形式的氮，而其中以NhkN和有机氮为主要形式，在 生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化成NhkN，而后经过硝化过程 转变成为NO -N，最后通过反硝化作用使 NO -N转换成Nb,而逸入大气。 由此可见，进行生物脱氮可分为氨化-硝化-反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般 废水处理设施中均能完

28、成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。 (1 )氨化作用 氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称 为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形 杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好养条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氮。 例如氨基酸生成酮酸和氨： CHCH(NH)COOH -宀 CH3C(NH)COOH -宀 CHsCOCOOH+NIH 丙氨酸亚氨基丙酸法丙酮酸 另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生 氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌等，它们是好氧菌，其

29、反应式如下： (NH) 2CO+2 HO - t 2NH3+CO+HO 在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氮、水解脱 氮和脱水脱氮三种途径的氨化反应。 +2H RCH( NH) COOH- t RCHCOOH+N H +H0 CHCH ( NH) COOH- t CHsCH(OH)COOH+NH -H2O CH(OH)CH(NH)COOH- t CHsCOCOOH+NH (2 )硝化作用 硝化作用是指将 NH-N氧化为NO -N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成， 包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤，该反应历程为： 亚硝化反应 NH 3 +

30、1.5 O 2 - t NO2 + H +H2O+273.5KJ 硝化反应 NO2+ 0.5 O 2 - t NO3 + 73.19KJ 总反应式 NH3 + 2 O 2 - t NO3 + H+ + H2O + 346.69KJ 亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球 菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH-N和NO -N的过程中 获得能量，碳源来自无机碳化合物，如 CO2、HCO、CO等。假定细胞的组成为 C5H7NQ,则硝化菌 合成的化学计量关系可表示为： 亚硝化反应 15 CO+13 NH3 - t 10 NO2

31、+3 C5H7NO+22 H+4HO 硝化反应 5 CO 2+ NH3 +10 NO2- t 10 NO3 + CsHNO 在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为： NH +1.86 O 2+0.98 HCOs- t 0.02 C 5H7NO+1.O4 H 2O+0.98 NOs+0.88 H 2CO 由上式可以看出硝化过程的三个重要特征: 1）NH 3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH-N需要4.2g O 2； 2）硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季； 3）硝化过程中产生大量的质子（H+）,为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上

32、大 约为每氧化1g的NH-N需要碱度5.57g （以NaCO计） 硝化反应影响因素 温度 在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在535 C的范围内，硝化菌能进行正 常的生理代谢活动。当废水温度低于15C时，硝化速率会明显下降，当温度低于10C时已启动的硝 化系统可以勉强维持，硝化速率只有30C时的硝化速率的25%尽管温度的升高，生物活性增大， 硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于38 C。 pH值 硝化菌对pH值变化非常敏感最佳 pH值是8.08.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度，硝 化菌最大的比值速度可达最大值。Anthonison认为

33、pH对硝化反应的影响只是表观现象。 溶解氧 氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应的进程。在活性污 泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.52.0mg/L内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停 止。当前认为在低 D0（ 1.5mg/L ）下可出现SND现象。在DO2.0mg/L,溶解氧浓度对硝化过程影响 可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营 养，活性污泥易于老化，结构松散。此外，溶解氧过高，过量耗能，在经济上也是不适宜的 生物固体平均停留时间（污泥龄） 为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应

34、器内的停留时间（Qc） s必须大于 自养型硝化菌最小的世代时间（Qc）否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流 失殆尽。一般对（Qc） s的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。 重金属及有毒物质 除了重金属以外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度氨氮、高浓度硝酸盐有机物及 络合离子等。 （3）反硝化作用 反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO0.30.5mg/L ）条件下，NO -N及其它氮氧化物被用作电子 受体被还原为氮气或氮的其他气态氧化物的生物学反应，这个过程由反硝化菌完成，反应历程为： NO 3 - t NO - t NO - t NaO - t

35、 N 2 NO3+5H（有机电子供体）-t 0.5 N 2+2 H20+ OH NO 2+3H（有机电子供体）-t 0.5 N 2+H2O+ OH H可以是任何能提供电子，且能还原NO -N为氮气的物质，包括有机物、硫化物、川等。进行 这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属 等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。 有分子氧存在时，利用 O2作为最终电子受体， 氧化有机物， 进行呼吸；无分子氧存在时，利用NOT-N进行呼吸研究表明，这种利用分子氧和 NO -N之间的转换 很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的进行。 大多数反硝化菌能进行反硝化的同

36、时将NOT-N同化为NH-N而供给细胞合成之用，这也就是所 谓同化反硝化。只有当NO -N作为反硝化菌唯一可利用的氨源时NO -N同化代谢才可能发生。如果 废水中同时存在NH-N，反硝化菌有限地利用 NH-N进行合成。 反硝化反应影响因素 温度 反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那么敏感，但反硝化效果也会随着温度的变化而变化。 温度越高，硝化速率也越高，在3035C时，DNR增至最大。当低于 15C时，反硝化速率将明显降 低；至5C时，反硝化将趋于停止。 pH值 pH值是反硝化反应的重要影响因素，对反硝化最适宜的 pH值是6.57.5 ,在这个pH值的条件 下，反硝化速率最高，当 pH值高于8

37、或者低于6时，反硝化速率大为下降。 外加碳源 反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在厌氧条件下以NGT-N为电子受体，以有机物（有机碳） 为电子供体。由此可见碳源是反硝化过程中不可少的一种物质，进水的C/N直接影响生物脱氮除氮 效果的重要因素。 一般BOD/TKN=4,有机物越充分，反应速度越快，当废水中BOD/TKN小于3时, 需要外加碳源才能达到理想的脱氮的目的。因此碳源对对反硝化效果影响很大。反硝化的碳源来源 主要分三类：一是废水本身的组成物，如各种有机酸、淀粉、碳水化合物等；二是废水处理过程中 添加碳源，一般可以添加附近一些工业副产物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自 溶释放的

38、碳源，称为内源碳。 溶解氧 反硝化菌是异养兼性厌氧菌，只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸盐离子的条件下，它们 才能利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。如反应器内溶解氧较高，将使反硝化菌利用氧 进行呼吸，抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或者氧成为电子受体，阻碍硝酸盐的还原，但 是，另一方面，在反硝化菌以在厌氧、好氧交替环境中生活为宜，溶解氧应控制在0.5mg/L。 （4）同化作用 在生物脱氮过程中，废水中的一部分氮（NH-N或有机氮）被同化为异养生物细胞的组成部分。 微生物细胞采用 C60H7Q3N12P来表示，按细胞干重量计算，微生物细胞中氮含量约为12.5%。虽然微 生物的内源呼

39、吸和溶胞作用会使一部分细胞的氮有一有机氮和NH-N形式回到废水中，但仍存在于 微生物的细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中得以从废水中去除。 第三节 污泥上浮-活性污泥上浮的主要因素 3.1 进水水质 3.1.1 过量的表面活性剂物质和油脂类化合物 这类物质可以影响细胞质膜的稳定性和通透性，使细胞的某些必要成分流失而导致微生物生长 停滞和死亡。当曝气池进水中含有大量这类物质时，会产生大量泡沫（气泡），这些气泡很容易附聚 在菌胶团上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，当进水含油脂量过高时，经过与曝气与混合， 油脂会附聚在菌胶团表面，使细菌缺氧死亡，导致比重降低而上浮。 3.1.2 pH值冲击

40、 过高或过低的pH值会影响活性污泥微生物胞外酶及存在于细胞质和细胞壁里酶的催化作用以 及微生物对营养物质的吸收。当连续曝气反应池内pH11.0时，多数情况下活性污泥中微 生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致发生污泥上浮。相关实验结果表明：当进水pH值 为2.5-5.0和10.0-12.0时，pH值越低（或越高），污泥活性受到抑制越严重，上浮污泥量越多。 控制低pH值（3.5-7.0 ）的反应周期内pH值不变，两种废水的活性污泥在pHW 5.5时就开始出现污 泥上浮。另一方面，随着pH值的增加，由于胞外聚合物（Extra Celluar Polymer ）的电离官能团 增加，活性污泥絮凝

41、作用增加（尽管带的负电性增加），但当pH值超过一定范围后，絮凝作用下降。 可见，这时的电排斥作用增加，也会造成活性污泥脱絮（悬浮、不絮凝、反絮凝（deflocculation ） 和上浮）。 3.1.3 盐含量的影响 对进水的pH值调整不能消除碱度对活性污泥的影响，对碱性进水调pH值，虽然中和了碱性物 质，但产生了盐。盐溶液浓度不同渗透压也不同，渗透压是影响微生物生存的重要因素之一。如微 生物所处的渗透压发生突变，就会导致细胞死亡。 3.1.4 水温过热 组成活性污泥的微生物适合的温度范围一般为15-35 C,超过45 C时会使活性污泥中大部分微 生物死亡而上浮（经过长期驯化的或特殊微生物除外

42、）。 3.1.5 致毒性底物 对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量过高的COD有机物（酚及其衍生物、 醇醛和某些有机酸等），硫化物、重金属及卤化物，高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合 物，导致基质不能接近，无法被降解，甚至使细胞中毒死亡，重金属离子进入细胞后主要与酶或蛋 白质上的-SH基结合而使之失活或变性，微量的重金属离子还能在细胞内不断累积最终对微生物发 生毒害作用（微动作用），卤化物最常见的是碘和氯，碘不可逆地与菌体蛋白质（或酶）的酪氨酸结 合，生成二碘酪氨酸，使菌体失活。氯与水合成次氯酸，其分解产生强氧化剂，而且废水中有机物 的突变，使原被驯化好的并能降解有机毒物

43、的微生物减少或消失。 3.2 工艺运行 3.2.1 过量曝气 微生物处于饥饿状态而引起自身氧化进入衰老期，池中溶解氧浓度（DO上升；或者由于污泥 活性差，曝气叶轮线速度过高，供氧过多，总之，DO上升,短期内污泥活性可能很好，因为新陈代 谢快，有机物分解也快，但是时间一久，污泥被打得又轻又碎（但无气泡），像雾化片似的飘满沉淀 池表面，随水流走，这种污泥色浅，活性差，好氧速率下降，污泥体积和污泥指数增高，处理效果 明显降低。 322缺氧引起的污泥上浮 污泥呈灰色，若缺氧过久则呈黑色，并常带有小气泡。 3.2.3 反硝化引起的污泥上浮 当废水中有机氮化合物含量过高或氨氮过高时，在适宜条件下可被硝化菌

44、和亚硝化菌氧化为 NO,如二沉池积泥或停留时间过长，NO还原产生的N2会被活性污泥絮凝体所吸附，使得活性污泥上浮。 3.2.4 回流量太大引起的污泥上浮 回流量突增，会使气水分离不彻底，曝气池中的气泡带到沉淀区上浮，这种污泥呈颗粒状，颜 色不变，上翻的方向是从导流区壁直向沉淀区壁成湍流翻动。 3.2.5 二沉池池底积泥引起的污泥上浮 如果二沉池底泥发酵，产生的CO和H2也会附聚在活性污泥上，使污泥比重降低而上浮。污泥 腐化产生CH、H2S后上浮，首先是一个个小气泡逸出水面，紧接着有黑色污泥上浮。 3.3 .活性污泥丝状菌过量生长及其控制产生的污泥上浮 3.3.1 温度与负荷 微丝菌（Mocro

45、thrix partvicella）的最佳生长条件是温度在1215 C，污泥负荷小于 O.1kg/（kg d）.它的天然疏水性会引起活性污泥的脱水性差，最高为49mL/g。在温度高于20C后, 即使污泥负荷是 0.2 kg/（kg d） , M. patvicella也不增殖。它打碎成 30-80 u m的碎片，成浮渣形 式而上浮。 3.3.2 表面活性物质、类脂化合物及机械应力作用 引起低负荷膨胀和污泥上浮的最频繁是丝状菌是：微丝菌、0092型、0041型。在进水中表面活 性物质和类脂化合物浓度的升高、接种和机械应力也会引起放线菌（Actionmycetes ）的增长。 Kappeleret

46、al观察到机械应力（如离心泵）损坏紧密的活性污泥絮凝体并导致微丝菌的过量生长。 3.3.3 过量投加丝状菌抑制剂 在曝气池流出槽中注入过氧化氢，数天后，丝状菌就消失，SVI从580 mL/g下降至178 mL/g。且过 氧化氢也有确保曝气池DO和去除H2S臭味的效果。但若加入太大会引起活性污泥的活性抑制及污泥上浮。 3.4 活性污泥活性抑制与上浮的检测方法 3.4.1 测定污泥的耗氧速率（OUR和ATP 测定活性污泥的耗氧速率（OUR,可判断有无毒物流入，负荷条件和排泥平衡情况。若同时测 定三磷酸腺苷（ATP）,还可以从处理机能方面对微生物量和活性度进行定量分析。根据相关研究表 明，测定ATP

47、含量和OUR是检测生物量活性的可靠方法。 342利用指示生物诊断活性污泥状态和性能 用显微镜对活性污泥中的微生物进行镜检，其中的原生动物和后生动物（统称为微型动物）相 对比细菌个体大，在显微镜下易于观察、鉴别和计数，且对外界环境条件的变化更为敏感，作为指 示生物来诊断活性污泥的状态和性能，在工程实践中已有较广泛应用。这种指示作用概括于表 1中。 表1微型动物对活性污泥状态和性能的指示作用 微型动物镜检情况 活性污泥状态 钟虫、遁纤虫、累枝虫、聚缩虫、独缩虫等固着型原生动物和轮虫 等后生动物大量出现（ 106个/L ） 良好 微型动物种类高度多样化，没有占绝对优势数量的微生物 波豆虫、尾波虫、侧

48、滴虫、屋滴虫、豆形虫、草履虫等快速游泳型 原生动物较多 恶化 严重恶化时微型动物极少、或被一种（或一组）占优势 漫游冲、斜叶虫，管叶虫等慢速游泳型或匍匐行进的原生动物较多 恶化-t良好 可观察到微型动物， 但个体数比正常污泥还少，蠕动纤毛类较少，球 衣菌、丝硫菌、微丝菌、放线菌大量出现 膨胀、泡沫和浮渣 变形虫和简便虫等肉足类原生动物的个体在混合液中出现104个/mL 分散、解体 新态虫、扭头虫、草履虫出现较多 溶解氧（DO不足 轮虫和变形虫大量出现 曝气过剩 3.5控制污泥上浮的技术措施 稳定曝气池进水水质的最可行、最经济的方法是终水回用，用以稀释、调节曝气池中进水的 有机物浓度，使其稳定在

49、一定的范围内，终水回用的先决条件是污水处理厂的处理能力必须大于实 际进水量。 污水处理厂应考虑设有较大容积的调节池（均质池）并控制好均质池（调节池）液位。因高 液位会使均质池的水量缓冲能力下降，甚至丧失；而低液位运行不仅均质效果差，且易使油和均质 池底的杂质进入曝气池，造成活性污泥受冲击而上浮。液位宜控制在50%-70% 合理投加营养盐。由于工业废水中营养比例失调，常常碳源充分而氮、磷等营养物不足，因 此处理工业废水时需另外补加。一般以尿素和磷酸盐为氮源和磷源，但投加量不宜过量。 曝气池入口设中和池及由碱池、酸池、pH检测仪、pH自动调节阀等组成的 pH自动调节系统, 使曝气池进水的pH值控制

50、在要求范围内。 采用纯氧曝气。从西德引进的纯氧曝气设备，投产5a以来从未出现过污泥上浮。 污泥中毒引起的污泥上浮可以加大曝气量，减少进水量并清除死污泥。 活性污泥的微生物组成主要依赖于废水成分、流动形式、运行条件和适宜的设计。由于在实 际处理过程中几乎难以控制废水成分，因此对运行条件和反应器设计进行优化选择至关重要。 第四节生物泡沫 泡沫一般分为三种形式: 启动泡沫。活性污泥工艺运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡 沫，但随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。 反硝化泡沫。如果污水厂进行硝化反应，则在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用，

51、产生氨等气泡而带动部分污泥上浮，出现泡沫现象。 生物泡沫。由于丝状微生物的异常生长，与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、 较难控制的特点。生物泡沫对污水厂的运行是非常不利的；在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生 物，水面上漂浮、积聚大量泡沫；造成出水有机物浓度和悬浮固体升高；产生恶臭或不良有害气体； 降低机械曝气方式的氧转移效率；可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫。 4.1生物泡沫的形成及影响因素 4.1.1 生物泡沫的形成机理 与泡沫有关的微生物大都含有脂类物质，如M.parvicella的脂类含量达干重的 35%因此, 这类微生物比水轻，易漂浮到水面。 与泡沫有关的微生物大都呈

52、丝状或枝状，易形成网，能捕扫微粒和气泡等，并浮到水面。被 丝网包围的气泡，增加了其表面的张力，使气泡不易破碎，泡沫就跟稳定。 曝气气泡产生的气浮作用常常是泡沫形成的主要动力，颗粒利用气泡气浮，必须是形小、质轻 和具有疏水性的的物质。所以，当水中存在油、脂类物质和含脂微生物时。则易产生表面泡沫现象。 4.1.2 与生物泡沫形成有关的菌属 生物泡沫的形成主要与活性污泥中微生物的生长和种类有关，但至今仍有许多现象不能简单的 进行解释。世界上普遍承认的与生物泡沫有关的菌属主要有：放线菌，包括：Nocardia amarac, 革兰氏阳性，枝状菌丝；Nocardia pianesis,革兰氏阳性，松枝状

53、；Rhodococcus sp,革兰氏阳性， 枝状菌丝。丝状菌，包括Microthrix parvicella, 革兰氏阳性，丝状，无鞘无分枝；Eikelboom type 0675,革兰氏阳性，有鞘无分枝；Eikelboom type 0092,革兰氏阴性，无鞘无分枝上述菌种中，最 常见的是 Nocardia amarac 禾口 Microthrix parvicella 。 4.1.3 生物泡沫形成的主要因素 污泥停留时间。由于产生泡沫的微生物普遍生长速率较低、生长周期长（见表1），所以长污泥 停留时间（SRT都会有利于这些微生物的生长。如采用延时曝气方式就易产生泡沫现象，而且一 旦泡沫形

54、成，泡沫层的生物停留时间就独立于曝气池内的污泥停留时间，易形成稳定持久的泡沫。 表1微生物的生长周期与生长温度 菌类 生长周期 （d） 生长温度 （C） 最佳温度 （C） 2-4 10-40 Rhodococcus sp 4-7 23-37 28 Nocardia amarac 6-10 8-35 25 Microthrix parvicella 10-21 15-31 18-25 Nocardia pia nesis Type 1863 30 pH值。有关实验表明：pH值从7.0下降到5.05.6时，能有效地减少泡沫的形成，Nocardia amarac的生长对pH值极敏感，最适宜的 pH值

55、为7.8，当pH值为5.0时，就能有效控制其生长， Microthrix parvicella 最适宜 pH值为 7.7 8.0。 溶解氧（DO。Nocardia是严格的好氧菌，在缺氧或厌氧条件下，不易生长，但也不死亡。 Microthrix parvicella却能忍受缺氧状态。 温度。与生物泡沫形成有关的菌类都有各自适宜的生长温度和最佳温度（见表1）,当环境或水 温有利于它们生长时，就可能产生泡沫现象。 憎水性物质。虽然远离不是很清楚，但有试验说明，不溶性或憎水性物质（如油脂类等）有利 于放线菌的生长。 曝气方式。据观察，不同曝气方式产生的气泡不同，微气泡或小气泡比大气泡更有利于产生生 物

56、泡沫，并且泡沫层易集中于曝气强度低的区域。 4.2 生物泡沫的控制方法 喷洒水。这是一种最常用的物理方法。通过喷洒水流或水珠以打碎浮在水面上的气泡，来减少 泡沫，打散的污泥颗粒部分重新恢复沉降性能，但丝状细菌仍然存在于混合液中，所以，不能根本 消除泡沫现象。 投加消泡剂。可以采用具有强氧化性的杀菌剂，如氯、臭氧和过氧化物等。还有利用聚乙二硅 酮生产的市售药剂，以及氯化铁和铜材酸洗液的混合药剂等。药剂的作用仅仅能降低泡沫的增长， 却不能消除泡沫的形成。而广泛应用的杀菌剂普遍存在负作用，因为过量或投加位置不当，会大量 降低反应池中絮成菌的数量及生物总量。 降低污泥龄，一般采用降低曝气池中污泥的停留

57、时间，以抑制有较长生长期的放线菌的生长。 有实践证明，当污泥停留时间在5-6d时，能有效控制 Nocardia菌的生长，以避免其产生的泡沫问 题。但降低污泥龄也有许多不适用的方面：当需要硝化时，则污泥停留时间在寒冷季节至少需要6d, 这与采用此法矛盾；另外，Microthrix parvicella和一些丝状菌却不受污泥龄变化的影响。 回流厌氧消化池上清液。已有试验表明，采用厌氧消化池上清液回流到曝气池的方法，能控制 曝气池表面的气泡形成。厌氧消化池上清液的主要作用是能抑制Rhodococcus菌，但利用此法在几 个污水处理厂进行实际操作时，并没有取得像实验室那样的成功。由于厌氧消化池上清液中

58、含有高 浓度好氧底物和氨氮，它们都会影响最后的出水质量，应慎重采用。 Nocardia菌的活力，其中包括原生 投加特别微生物。有研究提出，一部分特殊菌种可以消除 动物肾形虫等。另，增加捕食性和拮抗性的微生物，对部分泡沫细菌有控制作用。 选择器。选择器是通过创造各种反应环境（氧、有机负荷或污泥浓度等），已选择优先生长的 微生物，淘汰其他微生物。有研究报道：好氧选择器能控制M.parvicella, 但对Nocardia菌属无大 影响；而缺氧选择器对Nocardia菌属有控制作用，却对 M.parvicella 无作用 总结出其泡沫现象的规律，主要是与气候（气温、水温和大气压力）有关。严重的泡沫现

59、象在 温度高的夏季和寒冷的冬季都不会发生，每年都出现在春夏、秋冬换季时。即发生在气温、水温和 气压交变的环境。发生泡沫现象的时期为：由水温高于气温而交变到水温低于气温时（3月下旬 到4月中旬）和由水温低于气温而交变到水温高于气温（10月下旬到11中旬）。气压和气温交变 的时期。 显然，由于生态环境的更迭，使微生物的生长、构成等发生了变化。从过去的操作运行发现， 不改变其他条件，泡沫现象在经历一段时间后（10-20d ）会逐渐消失，污水处理系统自动修复。通 过镜检，发现春夏交变的泡沫中主要是丝状菌的爆发，丝状菌大量生长，并伸展开来；而秋冬交变 时，失去活力的丝状菌包裹在同样失去活力的菌胶团中形成

60、上浮泡沫。一般认为，当季节（温度、 气压）交变时，微生物均会受到影响，但丝状菌的适应性要比些絮成菌强，如Microthrix parvicella 的生长温度可在 8-35 C间，而且更适宜生长在低温环境。当环境不利于微生物的生长时，丝状菌的 菌丝会从菌胶团中伸展出来以增加其摄取营养的表面积，其生长速率高于其他微生物。当春夏交变 时，污泥的活性均有下降，生活污水中有大量的合成洗涤剂和油脂类得不到降解，而一些丝状菌仍 然很活跃，它们喜欢利用这些物质作为食物并快速增长，这使得出现丝状菌的爆发并形成泡沫。秋 冬交变时，主要形成的是上浮污泥（这与前者不同），在上浮污泥和泡沫中很难发现展开的丝状菌， 显