1、導(dǎo)入廢水的生物處理：5 廢水的好氧生物處理5.1.1 有機(jī)物的好氧分解自然界存在大量各種各樣的微生物，這些微生物存在氧化分解有機(jī)物的巨大能力。利用微生物來處理廢水的方法稱為生物處理法。根據(jù)微生物的代謝特性，相應(yīng)的可分為好氧生物處理、厭氧生物處理和自然條件下的生物處理。廢水的好氧處理是在提供游離氧的前提下，以好氧微生物為主，使有機(jī)物降解的方法。其過程可以圖51來說明。圖51 有機(jī)物的好氧分解有機(jī)物被微生物攝取后，通過代謝活動(dòng)，有機(jī)物部分被分解轉(zhuǎn)化為無機(jī)物且提供微生物生命活動(dòng)所需的能量；另一部分被轉(zhuǎn)化成新的細(xì)胞物質(zhì)。目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，BOD5濃度在600mg/L以內(nèi)的有機(jī)廢水基本上采用好

2、氧生物處理。通常采用的有活性污泥法和生物膜法兩大類。5.1.2 好氧分解對(duì)廢水水質(zhì)的要求為了得到良好的處理效果，必須保證廢水中的微生物有較好的生長條件，以維持分解污染物的正常過程。好氧微生物對(duì)水質(zhì)的要求主要有：1、溶解氧在好氧生物處理時(shí)，廢水中必須有足夠的溶解氧以保證微生物的正常生長。正常狀態(tài)下，廢水中的溶解氧應(yīng)在0.32mg/L之間，此時(shí)好氧菌和兼性菌都能進(jìn)行好氧呼吸。2、pH值對(duì)好氧的處理，pH值應(yīng)在69之間。3、溫度采用好氧處理廢水時(shí)，水溫低于10或高于50仍有想當(dāng)好的處理效果，水溫在2040之間最為合適。4、微生物生長必須的營養(yǎng)由生物的組成可知所需的營養(yǎng)包括碳、氮、磷、硫以及微量的鉀、

3、鈣、鎂、鐵等和維生素。生活污水具有以上所列的全部成分，而有些工業(yè)廢水則可能缺少某幾種營養(yǎng)，特別是氮和磷。對(duì)于這些廢水進(jìn)行生物處理時(shí)，需投加生活污水或氮、磷的化合物如硫酸銨。磷酸氫二鈉等。一般對(duì)好氧處理宜維持下面的比例：BOD5NP10051。5、毒性物質(zhì)多數(shù)重金屬，如鋅、銅、鉛、鉻等均含毒性，不利于微生物的成活。另有一些物質(zhì)，如酸、氰化物硫化物等也具有毒性，能抑止生物氧化作用。而且由于含重金屬的污泥作為肥料不合適，一般應(yīng)盡量在預(yù)處理中加以去除。6、進(jìn)水有機(jī)物的濃度進(jìn)水BOD5濃度一般在100600mg/L。過高時(shí)會(huì)出現(xiàn)供氧不足，以致造成缺氧現(xiàn)象，影響處理效果。7、廢水的可生化性廢水的可生化性一

4、般用BOD5/COD值表示。當(dāng)BOD5/COD0.5，采用生物處理效果明顯；BOD5/COD0.4，則不宜采用生物法處理。5.2.1 活性污泥法的原理5.2.2 活性污泥法的基本流程1、曝氣池 活性污泥與氧和有機(jī)污染物充分接觸，并吸附和氧化分解有機(jī)污染物。2、曝氣設(shè)備 供氧，混合攪拌使混合液呈懸浮狀態(tài)3、二沉池 使污泥和水澄清分離4、污泥回流 保證曝氣池進(jìn)行生化分解的微生物。5、剩余污泥排放 排出增殖污泥5.2.3 曝氣設(shè)備圖55 豎式表面曝氣機(jī)（傘型葉輪）豎式曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)軸與水面垂直，裝有葉輪，常用的有平板型、傘型和泵型三種。但運(yùn)行時(shí)噪聲較大，易使污泥破碎。圖56 TNO型曝氣轉(zhuǎn)刷臥式的表面曝

5、氣設(shè)備包括轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)和轉(zhuǎn)盤曝氣機(jī)，常用于氧化溝活性污泥法中。5.2.4 運(yùn)行參數(shù) 活性污泥法運(yùn)行的控制，是根據(jù)該條件下的微生物特性進(jìn)行的。一般控制下列參數(shù)來保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。1、污泥沉降比（SV）污泥沉降比是指一定量的曝氣池混合液，靜止30min后，沉降污泥體積與原混合液體積之比，以百分?jǐn)?shù)表示，是控制運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。一般在1530。2、污泥濃度（MLSS）指曝氣池單位混合液中所含懸浮固體的質(zhì)量（g/L或mg/L），反映微生物的量。一般MLSS值控制在24g/L。3、污泥指數(shù)（污泥容積指數(shù)SVI）是指曝氣池混合液靜止30min后，1g干污泥濕時(shí)所占有的體積（mL/g）。即SVI（mL/g）

6、表示污泥指數(shù)時(shí)，單位常省略。污泥指數(shù)能反映出活性污泥的疏散程度和沉降性能。如SVI過低，說明污泥顆粒細(xì)小緊密，無機(jī)物含量多，缺乏活性和吸附能力；SVI過高，說明污泥難于凝聚沉降，已經(jīng)發(fā)生或即將發(fā)生污泥膨脹。5.2.5 5.2.606年朝鮮國家科學(xué)院微生物學(xué)研究所最近利用微生物菌體吸附的方法處理工業(yè)廢水獲得了成功。報(bào)道說，這一方法可以回收工業(yè)廢水中的重金屬，使重金屬的含量降低到水質(zhì)允許的標(biāo)準(zhǔn)以下。新方法可以運(yùn)用于所有產(chǎn)生重金屬廢水的工廠企業(yè)。采用這種方法不僅可以完全不使用昂貴的沉淀劑和化學(xué)藥劑，而且還能夠減少沉淀水量，提高凈化效果。這種方法在一些企業(yè)的試用結(jié)果表明，重金屬的含量、酸度和濁度等指標(biāo)

7、均降低到了現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)以下。報(bào)道說，新方法成本低，既能防止江河湖泊的污染，又能回收金屬離子，經(jīng)濟(jì)效益很大。5.3 氧化溝活性污泥法5.3.1 氧化溝技術(shù)的發(fā)展氧化溝又名氧化渠，因其構(gòu)筑物呈封閉的溝渠而得名。它是一種新型活性污泥法。因?yàn)閺U水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷循環(huán)流動(dòng)，因此被稱為“氧化溝”，又稱“循環(huán)曝氣池”。20世紀(jì)60年代以來，氧化溝技術(shù)在歐洲、北美、南非、澳大利亞等地得到了迅速推廣應(yīng)用。這些氧化溝已與原始的氧化溝大不相同，都是連續(xù)運(yùn)行的，用于處理生活污水與工業(yè)廢水。我國近年來在氧化溝技術(shù)的研究及推廣應(yīng)用方面有了迅速的發(fā)展。有規(guī)模較小處理工業(yè)廢水的，也有規(guī)模較大處理城市廢水的

8、氧化溝。5.3.2 氧化溝的技術(shù)特征氧化溝污水處理技術(shù)能在近30年來取得迅速的發(fā)展，主要由于該工藝出水水質(zhì)好，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，管理方便，并有區(qū)別于傳統(tǒng)活性污泥法的一系列技術(shù)特征，概括如下：1、采用的技術(shù)參數(shù)有機(jī)物容積負(fù)荷： 0.2O.4 kgBOD5/ (m3.d) 有機(jī)物污泥負(fù)荷： 0.050.15kgBOD5/ (kgMLSS·d)水力停留時(shí)間： 1024h 污泥齡： 1030d 活性污泥濃度： 20006000mg/L出水水質(zhì)BOD5 ： 1015mg/LSS： 1020mg/LNH3N： 13mg/L2、氧化溝系統(tǒng)以氧化溝處理城市污水時(shí)，可不設(shè)初次沉淀池，懸浮狀有機(jī)物可在氧化溝中得

9、到好氧穩(wěn)定。由于氧化溝采用的污泥齡比較長，其剩余污泥量少于一般活性 污泥法，而且已經(jīng)得到好氧穩(wěn)定，因此不需再經(jīng)污泥消化處理。為防止無機(jī)沉渣在氧化溝中積累，原污水需先經(jīng)格柵及沉砂池預(yù)處理。根據(jù)構(gòu)造特征和運(yùn)行方式，可以有不同類型的氧化溝，下面以Carrousel氧化溝為例介紹如下：Carrousel氧化溝（見圖5-7） 其特點(diǎn)是在溝渠的一端設(shè)置垂直軸的表面曝氣機(jī)，溝渠一般為廊道式，由于表面曝氣機(jī)有較大的提升作用，使得氧化溝的水深一般可達(dá)4.5m，需設(shè)沉淀池和回流裝置。圖5-7 Carrousel氧化溝3、氧化溝技術(shù)特點(diǎn)（1）工藝流程簡單，運(yùn)行管理方便（2）處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好（3）污泥產(chǎn)量高，

10、污泥性質(zhì)穩(wěn)定（4）能承受水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷（5）曝氣時(shí)間長，能耗高（6）自動(dòng)化程度高，基建費(fèi)用大5.4 序批式活性污泥法（SBR）SBR工藝即序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，簡寫為SBR），又稱為間歇式活性污泥法，由于在運(yùn)行中采用間接操作的形式，每一個(gè)反應(yīng)池是一批批地處理廢水，因此而得名。5.4.1 間歇式活性污泥法工藝流程SBR工藝的一個(gè)完整操作周期有五個(gè)階段（見圖5-8）：進(jìn)水期(fill)、反應(yīng)期(react)、沉淀期(settle)、排水期(draw) 和閑置期(idle)進(jìn)水 反應(yīng) 沉淀 排水 閑置

11、圖5-8 SBR運(yùn)行工序圖1、進(jìn)水期進(jìn)水期是反應(yīng)器接受廢水的過程，這個(gè)過程不僅僅是廢水的流入與反應(yīng)器水位的升高的過程，而且伴隨一定的生化反應(yīng)（磷的釋放和脫氮等）。2、反應(yīng)期當(dāng)進(jìn)水達(dá)到設(shè)定的液位后，開始曝氣和攪拌，以達(dá)到反應(yīng)目的（去除BOD、硝化、脫氮除磷）。3、沉淀期沉淀期主要是一個(gè)固液分離的過程，即經(jīng)過曝氣和攪拌作用后，混合液中的污泥顆粒和絮體在重力的作用下沉降，實(shí)現(xiàn)污泥和廢水的分離過程。4、排水期排水期是排除反應(yīng)器中的上清液的過程，上清液由反應(yīng)器上部的溢流堰和潷水器排出。該期間的水位是處理周期內(nèi)的最低水位。反應(yīng)器底部沉降的活性污泥大部分作為下一周期使用，而過剩的剩余污泥則從排泥管引出排放。

12、5、閑置期閑置期是在一個(gè)處理周期內(nèi)從排水結(jié)束時(shí)刻起到下一個(gè)周期開始進(jìn)水的時(shí)刻的中間的一段時(shí)間。同時(shí)伴隨少量的厭氧反應(yīng)和脫氮過程。在此期間活性污泥中的微生物得到充分的休息，恢復(fù)活性。5.4.2 SBR工藝的特點(diǎn)1、流程簡單，運(yùn)行費(fèi)用低；2、固液分離效果好，出水水質(zhì)好；3、運(yùn)行操作靈活，效果穩(wěn)定；4、脫氮除磷效果好；5、有效防止污泥膨脹；6、耐沖擊負(fù)荷。間歇式活性污泥法的影響因素1、進(jìn)水時(shí)緩慢攪拌的影響 SBR工藝進(jìn)水過程在緩慢攪拌時(shí)，可使聚磷菌釋磷量加大，從而使聚磷菌在好氧狀態(tài)下攝取磷量越大。2、NOxN對(duì)脫氮、除磷的影響 當(dāng)進(jìn)水處于厭氧狀態(tài)時(shí)，進(jìn)水帶來了極少量NOxN，盡量降低曝氣池內(nèi)進(jìn)水前留

13、于池內(nèi)的NOxN濃度，主要靠好氧曝氣停止后沉淀、排水段的缺氧運(yùn)行。3、運(yùn)行時(shí)間和DO的影響 進(jìn)水工序的厭氧狀態(tài)，DO為0.30.5mg/L，當(dāng)釋磷速度為910mg/(gMLSS·h)，水力停留時(shí)間大于1h； 好氧曝氣工序DO在2.5mg/L以上，曝氣時(shí)間4.0h為宜； 排放、沉淀工序，DO0.7mg/L，時(shí)間為2h左右。5.5 生物膜法5.5.1 基本概念生物膜是依靠附著于固體表面濾料的介質(zhì)上而生長繁殖的微生物凈化有機(jī)物的好氧處理方法。具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、附著于固體介質(zhì)表面上的微生物對(duì)水量，水質(zhì)的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)。2、固體介質(zhì)有利于微生物形成穩(wěn)定的生態(tài)體系，棲息微生物的種類較多，處理效

14、率高。3、降解產(chǎn)物污泥量少。4、管理方便。 缺點(diǎn)：1、濾料表面積小，BOD容積負(fù)荷小。2、附著于固體表面的微生物量較難控制，操作伸縮性差。3、靠自然通風(fēng)供氧，不如活性污泥供氧充足，容易產(chǎn)生厭氧。主要的生物膜法有：生物濾池：其中又可分為普通生物濾池、高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池等；生物轉(zhuǎn)盤；生物接觸氧化法；好氧生物流化床等。 基本原理1、生物膜的形成：含有營養(yǎng)物質(zhì)和接種微生物的污水在填料的表面流動(dòng)，一定時(shí)間后，微生物會(huì)附著在填料表面而增殖和生長，形成一層薄的生物膜。2、生物膜的成熟：在生物膜上由細(xì)菌及其它各種微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)以及生物膜對(duì)有機(jī)物的降解功能都達(dá)到了平衡和穩(wěn)定。生物膜從開

15、始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20°C)， 成熟的生物膜一般厚度為2mm。生物膜的基本結(jié)構(gòu)如圖5-9所示。3、生物膜的更新與脫落生物膜厚度不斷增加，氧氣不能透入的內(nèi)部深處將轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬鯛顟B(tài)；厭氧的代謝產(chǎn)物增多，氣態(tài)產(chǎn)物的不斷逸出，減弱了生物膜在填料上的附著能力，易于脫落。老化膜脫落，新生生物膜又會(huì)生長起來圖5-9 生物膜結(jié)構(gòu)示意圖5.5.3 生物濾池1. 基本結(jié)構(gòu)圖5-10 生物濾池示意圖2. 工藝流程初沉池生物濾池 池二沉池出水回流出水進(jìn)水剩余污泥圖5-10 生物濾池的基本流程3. 生物濾池構(gòu)造及組成生物濾池由濾料、池壁、池底排水系統(tǒng)、上部布水系統(tǒng)組成。（1）濾料的要求

16、：比表面要大；孔率高；質(zhì)材強(qiáng)度高；穩(wěn)定；價(jià)廉一般為實(shí)心拳狀濾料，如碎石、卵石、爐渣等；工作層的濾料的粒徑為2540mm，承托層濾料的粒徑為70100mm。（2）池壁的功能構(gòu)筑物主體，起支撐作用。（3）池底排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)處于濾床的底部，其作用是收集、排出處理后的廢水和保證良好的通風(fēng)；一般由滲水頂板、集水溝和排水渠所組成；滲水頂板用于支撐濾料，其排水孔的總面積應(yīng)不小于濾池表面積的20%；滲水頂板的下底與池底之間的凈空高度一般應(yīng)在0.6m以上，以利通風(fēng)，一般在出水區(qū)的四周池壁均勻布置進(jìn)風(fēng)孔。（4）布水系統(tǒng) 布水裝置的目的是將廢水均勻地噴灑在濾料上，常用旋轉(zhuǎn)布水裝置。圖5-11 旋轉(zhuǎn)布水器 生物接觸

17、氧化法生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法處理工藝；又稱為淹沒式生物濾池。1、主要特點(diǎn)：（1）生物接觸氧化池內(nèi)的生物固體濃度（1020g/l）高于活性污泥法和生物濾池，具有較高的容積負(fù)荷（可達(dá)3.06.0kgBOD5/m3.d）；（2）不需要污泥回流，無污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡單；（3）對(duì)水量水質(zhì)的波動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；（4）污泥產(chǎn)量略低于活性污泥法。2、生物接觸氧化池的構(gòu)造由池體、填料、布水系統(tǒng)和曝氣系統(tǒng)等組成；填料高度一般為3.0m左右，填料層上部水層高約為0.5m，填料層下部布水區(qū)的高度一般為0.51.5m之間；根據(jù)曝氣裝置與填料的相對(duì)位置，可以分為兩大類：（1）曝氣裝置與填料分設(shè)填料區(qū)水流較穩(wěn)定，有利于生物膜的生長，但沖刷力不夠，生物膜不易脫落；可采用鼓風(fēng)曝氣或表面曝氣裝置；較適用于深度處理。（2）曝氣裝置直接安設(shè)在填料底部曝氣裝置多為鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)；可充分利用池容；填料間紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；檢修較困難。3.、填料填料是微生物的載體，其特性對(duì)接觸氧化池中生物量、氧的