【最全】废水生化处理基础知识

一、废水的来源和种类

根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。

生活污水是人们日常生活活动中所排出的废水，一般不含有有毒物质，但是，具有适于微生物繁殖的条件，含有大量细菌和病原体，从卫生角度来看，具有一定的危害性。

工业废水是工业生产过程中所排出的废水，工业废水类型繁多，特征是水量差别悬殊，水质成分复杂。

二、废水排放水质指标

水质指标是对水体进行监测、评价、利用以及污染治理的主要依据。水质的分析监测应按国家规定的标准进行。

水质指标可以概括为物理指标、化学指标和生物指标。

1.物理指标

（1）固体物质

废水中的固体物质包括悬浮固体和溶解固体两类。悬浮固体也称悬浮物质或悬浮物，通常用SS表示，是在水质分析中，将水样过滤，不能通过过滤器的固体颗粒物。

（2）浊度

（3）臭和味

（4）温度

（5）色泽和色度

色度是指废水所呈现的颜色深浅程度。一般有两种表示方法，一是采用铂钴标准比色法。一是采用稀释倍数法，将废水按照一定的稀释倍数，用水稀释到接近无色时的稀释倍数。

（6）电导率

2.化学指标

（1）生化需氧量

生化需氧量（英文缩写BOD）是指在温度、时间都一定的条件下，微生物在分解、氧化水中有机物的过程中，所消耗的溶解氧量，其单位为mg/L或kg/m3。

在水质分析中，规定将水样在20℃条件下，培养5天后测定水中溶解氧消耗量作为标准方法，测定结果称为五日生化需氧量，以BOD5表示。

（2）化学需氧量

化学需氧量（英文缩写COD）是指在一定条件下，用强氧化剂氧化废水中的有机物质所消耗的氧量。我国规定的废水检验标准采用重铬酸钾作为氧化剂，在酸性条件下进行测定。

（3）总需氧量（英文缩写TOD）

（4）总有机碳

总有机碳（英文缩写TOC）是用燃烧法测定水样中总有机碳元素量，来反映水中有机物的总量。

（5）有机氮

（6）pH值

pH值是指水中氢离子浓度的大小，在数值上等于氢离子浓度的负对数。是废水的重要水质指标之一。PH值的测定通常根据电化学原理采用玻璃电极法，也可以用比色法。

（7）有毒物质

有毒物质是指废水中含有的某些物质在达到一定的浓度后，能够危害人体人体健康、危害水体中的水生生物，或者影响废水的生物处理等。

3.生物指标

作为水质的生物指标主要有细菌总数、大肠菌数、病原菌和病毒等。

三、废水生物处理

废水生物处理法是通过微生物的代谢作用，使废水中呈溶解、胶体以及微细悬浮状态的有机污染物转化为稳定、无害的物质的方法。根据作用微生物的不同，生物处理法又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两种类型。

1.生物处理对水质的要求

（1）溶解氧（DO）

好氧生物处理必须有充足的氧气供应，处理构筑物中的溶解氧必须满足微生物的要求。

（2）pH值

（3）温度

一般来讲，对好氧处理，水温在10～50℃之间，可取得相当好的处理效果。对厌氧处理，当污泥消化温度位5～15℃时，称为低温消化，消化过程较长，一般需要3至4个月才能完成，当污泥消化温度加至30～40℃时，为中温消化，消化过程较短，通常采用人工加热。当污泥消化温度提高到50～55℃时，称为高温消化，消化过程很短，但提升温度耗费的能源过高，一般生物处理常用中温消化。

（4）养料

细菌的生长繁殖需要有各种养料。其中包括碳、氮、磷、硫以及微量的钾、镁、钙、铁等和维生素。生活污水具有以上全部养料，而工业废水则可能缺乏某些养料，特别是氮和磷。因此，工业废水在进行生物处理时，需投加生活污水或氮、磷类化合物（即营养盐）

（5）有毒物质

多数重金属如锌、铜、铂、铬等离子，对细菌都具有毒性，某些非金属物质，如酚、甲醛、氰化物、硫化物等也有毒性。有毒物质能控制其他物质的生物氧化作用，对大多数细菌的生产繁殖具有抑制作用，但他们本身却能被某些微生物所分解氧化。

2.常用生物处理方法

目前国内较成熟的被广泛采用的生物处理方法主要为生物膜法、活性污泥法、厌氧生物处理法。

（1）生物膜法

生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法是一大类生物处理法的统称，共同的特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，污水得到净化，所需氧气一般来自大气。污水如含有较多的悬浮固体，应先用沉淀池去除大部分悬浮固体后再进入生物膜法处理构筑物，以免引起堵塞，并减轻其负荷。老化的生物膜不断脱落下来，随水流入二次沉淀池被沉淀去除。

（2）活性污泥法

活性污泥法能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质。无机盐类（磷和氮的化合物）也能部分的被去除。既适用于大量的污水处理，也适用于小流量的污水处理，运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要求较高，活性污泥法本质上与天然水体（江、湖）的自净过程相似，二者都为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。

（3）厌氧生化法

随着技术的发展，出现的不供氧（无氧）或厌氧的生物处理，用于污泥的消化、高浓度有机废水和温度较高的有机工业废水的处理，有更为明显的效果。菌种的厌氧反应一般经历水解、酸化、乙酸化、甲烷化等四个阶段。

3.生物处理的工艺控制

（1）生物膜法的操作较简单，一般只要控制好进水量、浓度、温度及所需的营养（N、P等），处理效果一般比较稳定，微生物生长良好。在废水水质变化，形成负荷冲击情况下，出水水质恶化，但很快能够恢复，这是生物膜法的特点。

（2）活性污泥法

①混合液悬浮固体MLSS是指曝气池中废水和活性污泥混合后的混合液悬浮固体数量，也称混合液污泥浓度，可以近似地表示曝气池内活性微生物的浓度。一般应控制为2～4g/L。

②混合液会发性悬浮固体MLVSS是指混合液悬浮固体中有机物的数量，一般为0.75～0.85。它比MLSS更能反应活性污泥微生物的浓度，但因测定稍微麻烦些，在实际应用中，多采用MLSS。

③混合液溶解氧含量DO活性污泥法采用好氧过程，混合液必须维持一定含量的溶解氧，传统活性污泥法，一般应控制溶解氧不低于2.0mg/L。

④回流污泥量与回流比回流污泥量是指从二沉池回流到曝气池的污泥量，是活性污泥法的一个重要控制参数。通过有效调节回流污泥量可以改变工艺运行状态，保证运行正常。回流污泥量与入流废水量之比称为污泥回流比，保持回流比恒定是活性污泥法一种重要的运行方式，一般控制在25%～100%之间。

⑤污泥负荷是指曝气池内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机物处理量。由于通常用BOD5代表有机物进行计算，因此也称为BOD污泥负荷或者有机负荷。一般控制在0.2～0.4kgBOD5/（kgMLSS˙d）之间。

⑥污泥龄是指活性污泥在曝气池内的停留时间，即曝气池内活性污泥微生物总量与每天从系统中排出的活性污泥微生物量之比。在活性污泥系统中，活性污泥的流出有两个途径，即剩余污泥排放和二沉池出水带泥。在系统运行正常情况下，可认为污泥龄为曝气池中活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比，即曝气池内活性污泥平均更新一遍所需的时间。活性污泥系统中活性微生物的世代期一般小于3d，一般控制污泥龄为3～5d。

⑦曝气时间即废水在曝气池内的停留时间，传统活性污泥系统的曝气时间，即名义停留时间，一般控制在6～9小时。

⑧沉降比SV取一定量曝气池中悬浮状态的混合液，在量筒中静置30分钟，其沉淀污泥与原混合液的体积比，一般以%表示；相对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时发现早期的污泥膨胀（丝状菌的大量滋生）；正常范围：20～30%。

（3）厌氧生化法厌氧法有机负荷效率低，需要的停留时间长。厌氧细菌对温度、PH值和有毒物质等更为敏感，因此要保持温度的恒定，通常采用的厌氧处理的温度选择中温（35～38℃）或者高温（52～55℃），PH值控制在6.8～7.2较佳。基质的组成也直接影响厌氧处理的效率和微生物的增长，但与好氧法相比，对废水中的N、P含量要求较低。

四、生物处理剩余污泥的处理和处置

1.污泥的特性

生物处理排出的有机污泥特性是有机物含量高，容易腐化发臭，污泥颗粒细小，往往呈絮凝体状态，相对密度小，持水性能强，含水率高，不易下沉、压实、脱水，但流动性好，便于管道输送。

2.污泥的处置

生化处理排出的污泥一般含水率高，大多需进过浓缩、稳定脱水、干化。

常用的浓缩方法有沉降法、气浮法和离心法，主要减缩污泥的间隙水。

为了避免污泥进入环境时，其有机部分发生腐败，污染环境，有时需在脱水前进行降解调理，称为稳定。稳定污泥常用方法是消化法，也有小型装置中采用氯化氧化法、石灰稳定法和热处理等方法使污泥性质达到稳定。稳定后的污泥还需破坏污泥的胶态结构，减少泥水间亲和力，改善污泥的脱水能力，即污泥的调理。一般有加药调理法、加热或冷冻调理法、加骨粒调理法等。加药法功效可靠，设备简单，操作方便，被长期广泛使用。

污泥的干化脱水一般分为自然干化和机械脱水两大类。自然干化多用于有较大场地的村镇污水处理厂，其他处理装置多使用占地小、效率高的机械脱水方式。

3.污泥的最终处置和利用

污泥的最终出路不外乎部分或全部利用，以及以某种形式返回到环境中去，在利用时，污泥中的部分物质也有可能以某种形式返回到环境中。符合我国国情的常用污泥处置方法有：农业利用、填埋、焚烧和投放海洋或废矿等。