污泥生化处理的底层逻辑- 大数跨境

碧城生态

2023-12-08

废水的生化培养过程是一项错综复杂的工作，其理论基础涉及物理学、无机化学、有机化学、微生物学、流体力学等多种学科，尽管最早的活性污泥工艺迄今已有近百年的历史，但是诸多理论在学术界仍无定论因此，在本项目废水生化处理过程中，就要求操作及管理人员，在深入理研究的基础上，结合公司废水具体情况，在生化培养过程不断地进行探索实践，在做到系统正常运行，确保废水达标排放的前提下，提高其理论深度丰富其实践经验，完成其技术储备。

废水生化处理调试是以微生物的培养为主要过程的工作，按照微生物的需氧情况可分为好氧处理、兼氧处理和厌氧处理；按照微生物的生长形式可分为活性污泥法和生物膜法；按照废水和微生物的形式可分为完全混合式、序批式等；按照其反应器形式则包括更多类型。本人在结合理论及该制药公司现有废水处理工程实践的基础上，对废水生化处理过程中的影响因素、监测手段及控制参数等进行整理。

1、氯离子

通过对氯离子的测试考察废水中盐酸盐的浓度；

氯离子含量过高，直接影响COD的测定。

2、SS（悬浮物）

SS的测试方法严格遵守废水水质分析国家标准测试方法。水中所有残渣的总和称为总固体（TS），总固体包括溶解物质（DS）和悬浮固体（SS）。水样经过滤后，滤液蒸干所得的固体即为溶解性固体（DS）,滤渣脱水烘干后即是悬浮固体（FS）。将固体在600的温度下灼烧，挥发掉的量即是挥发性固体(VS），灼烧残渣则是固体性物质（FS）。溶解性固体表示盐类的含量，悬浮固体表示水中不溶解的固态物质的量，挥发性固体反映固体的有机成分量。

SS是评价混凝反应处理效果的最重要指标，混凝反应的主要作用就是去除废水的悬浮固体和胶体物质。

3、活性污泥

活性污泥的组成：活性污泥是活性污泥系统中的主要作用物质。正常的处理城市污水的活性污泥的外观为黄褐色的絮绒颗粒状粒径为0.02~0.2mm，单位表面积可达2～10m2/L，相对密度为1.002～1.006,含水率在99％以上。活性污泥上栖息着具有强大生命力的生物群体。这些生物群体主要是细菌和原生动物，也有真菌和以轮虫为主的后生动物。活性污泥的固体物质含量仅占1％以下，由四部分组成：

1、具有活性的生物群体（Ma）；

2、微生物自身氧化残留物（Me）；

3、原污水挟带入的不能为微生物所降解的惰性物质（Mi）；

4、原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）。

活性污泥在微生物的代谢作用下，污水中有机物得到降解、去除，与此同步产生的则是活性污泥微生物本身的增殖和随之而来的活性污泥的增长。控制污泥增长的关键是有机底物量（F）和微生物量（M）的比值F/M，即活性污泥的有机负荷。

活性污泥微生物的增殖与活性污泥的增长分为适应期、对数增殖期、减衰增殖期和内源呼吸期。

（1）适应期亦称延迟期或调整期。这是活性污泥培养的最初阶段，微生物不增殖但在质的方面却开始出现变化，如个体增大，酶系统逐渐适应新的环境。在本阶段后期，酶系统对新的化境已经基本适应，个体发育到了一定的程度，细胞开始分裂，微生物开始增殖。

（2）对数增长期。有机底物非常丰富，F/M值很高，微生物以最快的速度摄取有机底物和自身增殖。活性污泥的增长与有机物底物的浓度无关，只与生物量有关。在对数生长期，活性污泥微生物的活动能力很强，不易凝聚，沉淀性能差，虽然去除有机物的速率很高，但污水中存留的有机物依然很多。

（3）衰减增殖期。有机底物不是很丰富，F/M值较低，已成为微生物增殖的控制因素，活性污泥的增长与残留的有机底物浓度有关，呈一级反应，氧的利用速率也明显降低。由于能量水平低，活性污泥絮凝体形成较好，沉淀性能提高，污水水质改善。

（4）内源呼吸期。又称衰亡期。营养物质基本耗尽，F/M值降到很低程度。微生物由于得不到充足的营养物质，而开始利用自身体内贮存的物质或衰死菌体，进行内源代谢以供生理活动。在此期间，多数细菌进行代谢而逐步衰亡，只有少数威慑细胞继续进行裂殖，或菌体数大为下降，增殖曲线呈显著下降趋势。

活性污泥降解污水中有机物的过程

活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为三个阶段。在第一阶段，污水主要通过活性污泥的吸附作用而得到净化。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面积上有多糖类的粘性物质所致。吸附作用一般30min，BOD5的去除率可达70％。第二阶段，也称氧化阶段，主要是转移到活性污泥表面的有机物为微生物所利用。在好氧微生物的活动下，有机物先被氧化成中间产物，接着有些中间产物合成为细胞质，另一些中间产物被氧化为无机的最终产物。在此过程中，微生物消耗水中的溶解氧，溶解氧的消耗就是化学需氧量。第三阶段是泥水分离阶段，在这一阶段中，活性污泥在二沉池中进行沉淀分离。

4、活性污泥性能指标-----------MLSS

混合液悬浮固体（MLSS）表示的是生长反应器内混合液中的活性污泥的浓度，即单位容积混合液内所含有的活性污泥固体的总质量，单位为mg/L。它包括了微生物、废水中的有机物和无机物等，具体表示如下：

MLSS＝Ma+Me+Mi+Mii

注：原污水挟带入并附着在活性污泥上的无机物质（Mii）

MLVSS----------混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）

表示的是混合液活性污泥中有机固体物质的浓度，即：

MLVSS= Ma+Me+Mi

MLVSS比MLSS相对准确地表示了活性污泥中活性部分地质量，因此MLVSS是废水处理厂中常用指标之一。尽管MLSS和MLVSS都表示地是活性污泥中微生物地相对值，然而某一处理系统来说，MLSS和MLVSS和活性污泥微生物之间具有相对稳定地关系，且两个指标都易测，所以这是现在比较常用地污泥分析指标。

污泥沉降比（SV%）

又称30min沉降比，即混合液在量筒内静置30min后形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分数。SV%能反映曝气池正常运行时的污泥量，还可以反映污泥膨胀等异常现象，可用于控制剩余污泥的排放量。

污泥沉降（或体积）指数（SVI）

它表示曝气池出口处混合液经30min静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占的容积，以mL/g计。SVI的计算公式为：

1L混合液沉静30min后形成的污泥体积（m L） SVI= 1L混合液中悬浮固体的干质量（g） MLSS（有错）

SVI值能反映活性污泥的凝聚、沉淀性能，一般介于70～100之间为宜。通常，当SVI<100，沉淀性能良好，SVI＝100～200，沉降性能一般，当SVI>200时，沉降性能较差，污泥易膨胀。但根据废水的性质不同，这个指标也有差异。如废水溶解性有机物含量高时，正常的SVI可能较高；相反，废水中无机性悬浮物较多时，正常的SVI较低。

生化处理系统的基本参数

水力停留时间(HRT)：污水在构建物里的平均停留时间。HRT=V/v

固体停留时间(SRT)：活性污泥的平均停留时间---泥龄（或MCRT）。

污泥负荷(Ns) ：是生化系统内单位重量的污泥在单位时间内承受有机物的数量，单位是kgBOD5/(kgMLSS.d)

容积负荷(Nv)：是生化系统内单位有效曝气体积在单位时间内所承受的有机物的数量，单位是kgBOD5/(m3.d)

有机负荷率(F/M)：（包括以上两种情况）定义为单位重量的活性污泥在单位时间内所承受的有机物的数量，或生化池单位有效体积在单位时间内去除的有机物的数量，单位kgBOD5/(kgMLVSS.d)

冲击负荷是指在短时间内污水处理设施的进水超过设计值或超出正常值。可以是水力冲击负荷，也可以是有机冲击负荷。冲击负荷过大，超过生物处理系统的承受能力就会影响处理效果，出水水质变差，严重时造成系统崩溃。

5、水温

不管时好氧反应还是厌氧反应要求水温在一定范围以内，超出范围，过低或过高都会影响系统正常运行。一般好氧工艺温度应在10～30oC之间；厌氧工艺要求温度在33～37oC。

6、溶解氧（DO）

DO是污水处理系统最关键的指标，好氧生物处理系统要求DO在2mg/L以上，过高容易引起污泥的过氧化，过低使微生物得不到充足得DO，有机物分解得不彻底，除磷脱氮系统好氧段DO一定要大于2mg/L以上，有利于氨化、硝化反应的进行以及磷的吸收；缺氧段要求DO在0.5mg/L以下，确保反硝化的进行，有利于脱氮；厌氧段要求DO在0.2mg/L以下，确保磷的有效释放。

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