廢水生化處理過程的影響因素監(jiān)測手段及控制要求

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廢水的生化培養(yǎng)過程是一項(xiàng)錯(cuò)綜繁雜的工作，其理論基礎(chǔ)涉及物理學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、微生物學(xué)、流體力學(xué)等多種學(xué)科，盡管最早的活性污泥工藝迄今已有近百年的歷史，但是諸多理論在學(xué)術(shù)界仍無定論。因此，在本項(xiàng)目廢水生化處理過程中，就要求操作及管理人員，在深入理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司廢水具體狀況，在生化培養(yǎng)過程中不斷地進(jìn)行摸索實(shí)踐，在做到系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保廢水達(dá)標(biāo)排放的前提下，提高其理論深度，豐富其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完成其技術(shù)儲(chǔ)存。

廢水生化處理調(diào)試是以微生物的培養(yǎng)為主要過程的工作，依照微生物的需氧狀況可分為好氧處理、兼氧處理和厭氧處理；依照微生物的生長形式可分為活性污泥法和生物膜法；依照廢水和微生物的形式可分為完全混合式、序批式等；依照其反應(yīng)器形式則包括更多類型。

1、溫度

溫度對生化培養(yǎng)過程起著至關(guān)重要的作用。它能夠?yàn)樯囵B(yǎng)過程中各現(xiàn)象的解釋提供依據(jù)，有助于幫助管理及操作人員對系統(tǒng)運(yùn)行管理做出正確及時(shí)的判斷。

溫度在很大程度上影響活性污泥（包括厭氧、兼氧和好氧）中的微生物活性程度，并且對諸如溶解氧、曝氣量等產(chǎn)生影響，同時(shí)對生化反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。不同種類的微生物所生長的溫度范圍不同，約為5℃~80℃。在此溫度范圍內(nèi)，可分成最低生長溫度、最高生長溫度和最適生長溫度。以微生物適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為中溫性、好熱性和好冷性三類。中溫微生物的生長溫度范圍在20℃~45℃，好冷性微生物的生長溫度在20℃以下，好熱性微生物的生長溫度在45℃以上。

廢水生化好氧生物處理，以中溫細(xì)菌為主，其生長繁殖的最適溫度為20℃~37℃。當(dāng)溫度超過最高生物生長溫度時(shí)，會(huì)使微生物的蛋白質(zhì)迅速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性，嚴(yán)重者可使微生物死亡。低溫會(huì)使微生物的代謝活力降低，進(jìn)而處于生長繁殖中止?fàn)顟B(tài)，但仍保存其生命力。

厭氧生物處理中的中溫性甲烷菌最適溫度范圍在20℃~40℃之間，高溫性為50℃~60℃，厭氧生物處理常采用溫度33℃~38℃和50℃~57℃。

2、pH值

不同的微生物有不同的pH值適應(yīng)范圍。例如細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是在4~10之間。大多數(shù)細(xì)菌適合中性和偏堿性（pH值6.5~7.5）環(huán)境；氧化硫化桿菌喜歡在酸性環(huán)境，它的最適pH值為3，亦可以在pH值1.5的環(huán)境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活，最適pH值3.0~6.0，適應(yīng)pH值范圍為1.5~10之間。

廢水生物處理過程保持最適pH值范圍是十分重要的。如用活性污泥法處理廢水，曝氣池混合液的pH值達(dá)到9.0時(shí)，原生動(dòng)物將由活躍轉(zhuǎn)為呆滯，菌膠團(tuán)粘性物質(zhì)解體，活性污泥結(jié)構(gòu)遭到破壞，處理效率顯著下降。假使進(jìn)水pH值突然降低，曝氣池混合液呈酸性，活性污泥結(jié)構(gòu)也會(huì)變化，二沉池中出現(xiàn)大量浮泥現(xiàn)象。培養(yǎng)優(yōu)良、馴化成熟的生物系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力，但假使pH值在大幅度內(nèi)變化，則會(huì)影響反應(yīng)器的效率，甚至對微生物造成毒性而使反應(yīng)器實(shí)效，由于pH值的改變可能引起細(xì)胞電荷的變化，進(jìn)而影響微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和微生物代謝中酶的活性。

綜上所述，在生物系統(tǒng)處理廢水過程中，應(yīng)提供微生物最正確的pH值范圍，以使其在最優(yōu)化條件下運(yùn)行。

3、化學(xué)需氧量（COD）。COD的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法?；瘜W(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量，用氧量（mg/L）表示。化學(xué)需氧量越高，也表示水中有機(jī)污染物越多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測得的值稱CODMn或簡稱OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)，測得的值稱COD?Cr，或簡稱COD。假使廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間有一點(diǎn)個(gè)比例關(guān)系。一般說，重鉻酸鉀化學(xué)需氧量與第一階段生化需氧量之差，可以粗略的表示為不能被需氧微生物分解的有機(jī)物。

COD的測試分析是廢水處理調(diào)試運(yùn)行工作的重要組成部分，一方面把握工藝流程中各處理單元的進(jìn)出

水狀況，確保進(jìn)水穩(wěn)定，不至于產(chǎn)生較大的波動(dòng)和對系統(tǒng)的沖擊；另一方面，通過各處理單元前后進(jìn)出水的COD變化狀況，了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結(jié)為以下三點(diǎn)：

1）提供詳細(xì)的進(jìn)出水濃度，使管理人員根據(jù)濃度變化狀況相應(yīng)的對運(yùn)行工況作出調(diào)整，保證廢水處理系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行；

2）作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，反映各處理單元的運(yùn)行狀況及處理效率等；3）為整個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及異常狀況的分析判斷及合理解釋提供依據(jù)。

4、活性污泥的生物相

活性污泥的生物相觀測在廢水生化處理過程中作用極其重要，它不僅反映微生物培養(yǎng)程度和污泥馴化程度，并直接反映廢水的處理狀況。

（1）指示性生物的觀測：對于某一特定的污水處理系統(tǒng)，當(dāng)活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，其生物相也基本保持穩(wěn)定，假使出現(xiàn)變化，則表示活性污泥質(zhì)量發(fā)生了變化，應(yīng)進(jìn)一步觀測并采取處理措施。微生物的種類繁多，其命名方法也十分繁雜。從實(shí)際出發(fā)，運(yùn)行人員應(yīng)熟練把握活性污泥中最常見的微型指示生物：變形蟲、鞭毛蟲、草履蟲、鐘蟲、線蟲等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優(yōu)勢以及比例多少，將取決于工藝的運(yùn)行狀態(tài)。

下面是幾種生物相對活性污泥狀況的指標(biāo)。

①鐘蟲不活躍或呆滯，往往說明曝氣池供氧不足。假使出現(xiàn)鐘蟲等原生動(dòng)物死亡，則說明曝氣池內(nèi)有有毒物進(jìn)入，如有毒工業(yè)廢水流人等。

②當(dāng)發(fā)現(xiàn)沒有鐘蟲，卻有大量的游動(dòng)纖毛蟲如各種數(shù)量較多的草履蟲、漫游蟲、豆形蟲、波豆蟲等，而細(xì)菌則以游離細(xì)菌為主，此時(shí)說明水中有機(jī)物還好多，處理效果很低。假使原來水質(zhì)良好，突然出現(xiàn)固定纖毛蟲減少，游動(dòng)纖毛蟲增加的現(xiàn)象，預(yù)示水質(zhì)要變差。相反，原來水質(zhì)極差，逐漸出現(xiàn)游動(dòng)纖毛蟲為主，則水質(zhì)變得良好。尋常，固定纖毛蟲大于游動(dòng)纖毛蟲+輪蟲，出水BODs約在5～10mg／L；固定纖毛蟲等于游動(dòng)纖毛蟲，出水BOD5約在10～20mg／L。

③鏡檢中如發(fā)現(xiàn)積硫較多的硫絲細(xì)菌、游動(dòng)細(xì)菌(球菌、桿菌、螺旋菌和較多的變形蟲、豆形蟲)時(shí)，往往是曝氣時(shí)間不足，空氣量不夠，流量過大，或水溫較低，處理效果差。

④在大量鐘蟲存在的狀況下，植纖蟲數(shù)量多而且越來越活躍，這對曝氣池工作并不有利。要注意，可能污泥會(huì)變得松散，假使鐘蟲量遞減，植纖蟲遞增，則潛伏著污泥膨脹的可能。⑤鏡檢中各類原生動(dòng)物極少，球衣細(xì)菌或絲硫細(xì)菌好多時(shí)，污泥已發(fā)生膨脹。

⑥當(dāng)發(fā)現(xiàn)等枝蟲成對出現(xiàn)、并不活躍，肉眼能見污泥中有小白點(diǎn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)貝氏硫菌和絲硫細(xì)菌積硫點(diǎn)十明顯顯，則說明曝氣池溶解氧很低，一般僅0．5mg／L左右。

⑦假使發(fā)現(xiàn)單個(gè)鐘蟲活躍，其體內(nèi)的食物泡都能明了的觀測到時(shí)，說明污水處理程度高，溶解氧充足。⑧二沉池的出水中有大量水蚤(俗稱魚蟲)，其體內(nèi)血紅素低，說明溶解氧高；水蚤的顏色很紅時(shí)，則說明出水幾乎無溶解氧。

（2）絲狀菌的觀測：在活性污泥系統(tǒng)中，并不是絲狀菌越少越好，由于絲狀菌在污泥絮體中起骨架作用。通過顯微鏡觀測絲狀菌的數(shù)量及長度、豐度等可直接反映工藝的運(yùn)行狀況。

需要補(bǔ)充的是：生物相觀測只是一種定性的方法，運(yùn)行中只能作為理化方法的補(bǔ)充手段，不可作為主要的工藝檢測方法，需要在不斷的實(shí)踐中注意積累資料，總結(jié)出本工程的生物相變化規(guī)律。

5、MLSS、MLVSS、F/M、SRT等污泥理化指標(biāo)

①SV30（污泥的沉降比）：污泥的沉降比是指曝氣池中的混合液在1000ml的量筒中，靜置30min后，沉降污泥與混合液的體積之比，一般用SV30表示。SV30是衡量活性污泥沉降性能和濃縮性能的一個(gè)指標(biāo)。對于某種濃度的活性污泥，SV30越小，說明其沉降性能和濃縮性能越好。正常的活性污泥其MLSS濃度為1500~4000mg/L。SV30一般在15%~30%的范圍內(nèi)。

②SVI30（污泥的體積指數(shù)）：污泥的體積指數(shù)是指曝氣池混合液在1000ml量筒中，靜置30min后，1g

活性污泥懸浮固體所占的體積，常用SVI30表示，單位為ml/g，SVI30與SV30存在以下關(guān)系：SVI30=SV30/MLSS×1000

沉降比SV與污泥的濃度有關(guān)，沉降性能一致的污泥，當(dāng)MLSS較大時(shí)，SV也越大；當(dāng)曝氣池中混合液MLSS變化較大時(shí)，SV值就無法與歷史數(shù)據(jù)比較，反映的污泥狀況失真。測量SV或SVI的目的是反映污泥在二沉池內(nèi)的沉降濃縮狀況。SVI既是衡量污泥沉降性能的指標(biāo)，也是衡量污泥吸附性能的一個(gè)指標(biāo)。一般來說，SVI值越大，沉降性能越差，但吸附性能好；反之，SVI越小，沉降性能越好，而吸附性能越差。在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，一般認(rèn)為，SVI值在100左右，綜合效果最好，太大或太小都不利于出水質(zhì)量的提高。

③MLSS（混合液懸浮固體濃度）：指曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數(shù)量，用MLSS表示，單位是mg/L。它近似的表示曝氣池中活性微生物的濃度，是運(yùn)行管理的一個(gè)重要參數(shù)。④MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）：指混合液中懸浮固體中有機(jī)物的含量，用MLVSS表示，它較MLSS更能確鑿的代表活性污泥微生物的數(shù)量。

⑤SRT(污泥齡或稱平均細(xì)胞停留時(shí)間)：是活性污泥在整個(gè)系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間，一般用SRT表示：SRT=活性污泥系統(tǒng)中的活性污泥總量/每天從系統(tǒng)內(nèi)排出的活性污泥量=（Ma+Mc+MR）/(Mw+Me)其中Ma，為曝氣池中的活性污泥量；Mc，為二沉池的污泥量；MR，為回流系統(tǒng)的污泥量；Mw，為每天排放剩余污泥量；Me,為二沉池出水每天帶走的污泥量。

⑥F/M（污泥負(fù)荷）：指單位重量的活性污泥，在單位時(shí)間內(nèi)要保證一定的處理效果所能承受的有機(jī)物量。單位是kgBOD5/kg(MLVSS?d)，尋常用F/M表示有機(jī)負(fù)荷，F(xiàn)代表食料，即進(jìn)入系統(tǒng)中的食物量；M代表活性微生物量，即曝氣過程中的揮發(fā)性固體量。

F/M=Q?BOD5(每天進(jìn)入系統(tǒng)中的食料量)/MLVSS?Va(曝氣過程中的微生物量)

式中：Q為進(jìn)水流量（m3/d）；BOD5為進(jìn)水的BOD5值（mg/L）；Va為曝氣池的有效容積（m3）；MLVSS為曝氣池內(nèi)活性污泥濃度（mg/L）。

6、營養(yǎng)元素。營養(yǎng)元素在工業(yè)廢水生化處理中作用至關(guān)重要。生物培養(yǎng)的微生物依照其細(xì)胞組成及代謝性質(zhì)，在生長繁殖過程中需要一定量的營養(yǎng)元素，主要以氮磷為主。所以工業(yè)廢水生物培養(yǎng)過程中，需要經(jīng)常性的投加營養(yǎng)物質(zhì)，以保證廢水中有足夠的氮和磷。

BOD：N：P=100：5：1，這是好氧生化系統(tǒng)中的比例，在好氧生化培養(yǎng)中，缺乏氮元素將導(dǎo)致絲狀的或者分散狀的微生物群體產(chǎn)生，使其沉降性能差。另外，缺乏氮元素使新的細(xì)胞難以形成，而老的細(xì)胞繼續(xù)去除BOD物質(zhì)，結(jié)果微生物向細(xì)胞壁外排泄過量的副產(chǎn)物——絨毛狀絮狀物，這些絮狀物沉淀性能差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從廢水中每去除100kgBOD需要加5kg氮和1kg磷。

在大量條件下，氮以氨形式，磷以磷酸形式參與廢水中。細(xì)菌需要氮以產(chǎn)生蛋白質(zhì)，需要磷以產(chǎn)生分解廢水中有機(jī)物質(zhì)的酶。一般細(xì)菌較易利用氨態(tài)氮，在處理工業(yè)廢水時(shí)，假使廢水含氮量低，不能滿足微生物的需要，需要另外補(bǔ)加氮營養(yǎng)，如尿素、硫酸銨、糞水等。微生物中主要以細(xì)菌對磷的要求較多，工業(yè)廢水中一般需要補(bǔ)加磷元素，如磷酸鉀、磷酸鈉等。

7、BOD5。BOD5的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法。水中有機(jī)污染物備好氧微生物分解時(shí)所需的氧量稱為生化需氧量（以mg/L為單位）。它反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機(jī)物的量。生化需氧量越高，表示水中需氧有機(jī)物越多。有機(jī)物污染物被好氧微生物家分解的過程，一般可分為兩個(gè)階段：第一階段主要是有機(jī)物被轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和氨；其次階段主要是氨被轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。污水的生化需氧量尋常只指第一階段有機(jī)物生物氧化所需的氧量。微生物的活動(dòng)與溫度有關(guān)，測定生化需氧量時(shí)一般以20℃作為測定的標(biāo)準(zhǔn)溫度。一般生活污水中的有機(jī)物需20天左右才能基本上完成第一階段的分解氧化過程，即測定第一階段的生化需氧量至少需要20天時(shí)間。這在實(shí)際工作中有困難。目前以5天作為測定生化需氧量的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，簡稱5日生化需氧量（用BOD?5表示）。據(jù)試驗(yàn)研究，一般有機(jī)物的5日生化需氧量約為第一階段生化需氧量的70%左右，對其他工業(yè)廢水來說，他們的5日生化需

氧量與第一階段生化需氧量之差，可以較大或比較接近，不能一概而論。

BOD的測試分析在廢水處理工程中十分關(guān)鍵，BOD/COD的值可表示廢水的可生物降解性能，BOD/COD的值越高，說明廢水的可生化性越強(qiáng)，通過生物處理方法就越適合。其中廢水的物化預(yù)處理單元、厭氧生物反應(yīng)最大的作用就是提高廢水的可生化性，進(jìn)而提高好氧生化系統(tǒng)的處理效率和效果。下面簡單介紹一下部分物質(zhì)的經(jīng)驗(yàn)可降解性：

物質(zhì)名稱乙酸乙酸乙酯乙酸鈉乙醛酸丙酮甲苯氨基酸甘露醇BOD5/COD0.8050.800.760.590.7740.5880.860.74

物質(zhì)名稱甲醛鄰苯二甲酸甲醇鄰甲氧基苯酸鄰甲酚甲酸環(huán)乙醇BOD5/COD0.6730.8280.6510.680.620.7880.684

8、溶解氧（DO）。DO的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法，或者采用高縝密度溶解氧分析儀器。DO的測試在生化處理廢水中起重要作用，各種生化反應(yīng)對溶解氧濃度的要求都很高，在反應(yīng)過程中，要嚴(yán)格控制廢水中的溶解氧濃度，以保證微生物具有最高的活性，生化處理達(dá)到最優(yōu)處理效果。溶解氧是影響生化處理效果的重要因素。在好氧生物處理中，假使溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足夠的氧，其活性受到影響，新陳代謝能力降低，同時(shí)對溶解氧要求較低的微生物將應(yīng)運(yùn)而生，影響正常的生化反應(yīng)過程，造成處理效率下降。好氧生物處理的溶解氧一般2~4mg/L為宜，在這種狀況下，活性污泥或生物膜的結(jié)構(gòu)正常，沉降、絮凝性能好。供氧過高，能耗浪費(fèi)，而且代謝活動(dòng)加強(qiáng)，營養(yǎng)供應(yīng)不足而使微生物缺乏營養(yǎng)，促使污泥老化，結(jié)構(gòu)松散。

因此，在廢水生化處理過程中，溶解氧應(yīng)當(dāng)經(jīng)常測試，以保證曝氣池中的溶解氧濃度控制在一個(gè)合理的水平上，確保好氧微生物正常生長，取得較好的處理效果。

9、有毒物質(zhì)。

本項(xiàng)目廢水中存在著對微生物有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)，其毒害作用主要表現(xiàn)為細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并使之失去活性。下表簡單列出部分物質(zhì)的有毒物抑制濃度。毒物名稱允許濃度（mg/L）毒物名稱允許濃度（mg/L）氰605~20氯苯200游離氯0.1~1酚1000~100氯化鈉10000苯胺100硫化物4010~30吡啶400苯300~100二氯甲烷250甲苯200氯仿50

10、含鹽量。

含鹽量過高，對微生物具有抑制甚至毒害作用。一般生化系統(tǒng)的處理廢水鹽分以不超過5000mg/L為宜。

11、色度。色度的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法。色度是一項(xiàng)感官性指標(biāo)。純凈的自然水是清澈透明的，即無色的。但帶有金屬化合物或有機(jī)化合物等有色污染物的污水浮現(xiàn)各種顏色。將有色污水用蒸餾水稀釋后與參照水樣對比，一直稀釋到二水樣色差一樣，此時(shí)污水的稀釋倍數(shù)即為色度。

12、氯離子

①通過對氯離子的測試考察廢水中鹽酸鹽的濃度；②氯離子含量過高，直接影響COD的測定。

13、SS（懸浮物）。SS的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法。水中所有殘?jiān)目偤头Q為總固體（TS），總固體包括溶解物質(zhì)（DS）和懸浮固體（SS）。水樣經(jīng)過濾后，濾液蒸干所得的固體即為溶解性固體（DS）,濾渣脫水烘干后即是懸浮固體（FS）。將固體在600℃的溫度下灼燒，揮發(fā)掉的量即是揮發(fā)性固體(VS），灼燒殘?jiān)鼊t是固體性物質(zhì)（FS）。溶解性固體表示鹽類的含量，懸浮固體表示水中不溶解的固態(tài)物質(zhì)的量，揮發(fā)性固體反映固體的有機(jī)成分量。