污水的二级生物处理

污水的二级生物处理

第一节生物处理

污水经一级处理后，用生物处理法继续去除其中胶体状和溶解性有机物及植物性营养物，将污水中各种复杂有机物氧化分解为简单物质的过程，称为二级处理，又称生物处理或二级生物处理。

一、生物处理的基本原理

在自然水体中，存在着大量依靠有机物生活的微生物。它们不但能分解氧化一般的有机物并将其转化为稳定的化合物，而且还能转化有毒物质。生物处理就是利用微生物分解氧化有机物的这一功能，并采取一定的人工措施，创造有利于微生物的生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高其分解氧化有机物效率的一种污水处理方法。生物法处理污水具有净化能力强、费用低廉、运行可靠等优点，是城市污水和各种工业废水处理的主要方法。

所有的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：一是变成从液相中溢出的气体，二是使微生物得到增殖成为剩余生物污泥。好氧条件下，微生物将有机污染物中的一部分碳元素转化为CO2，厌氧条件下则将其转化为CH4和CO2。

按照微生物对氧需求程度的不同，生物处理法可分为好氧、缺氧、厌氧等三类。好氧是指污水处理构筑物内的溶解氧含量在1mg/L以上，最好大于2mg/L。厌氧是指污水处理构筑物内基本没有溶解氧，硝态氮含量也很低。一般硝态氮含量小于0.3mg/L，最好小于0.2mg/L。缺氧指污水处理构筑物内BOD5的代谢有硝态氮维持，硝态氮的初始浓度不低于0.4mg/L，溶解氧浓度小于0.7mg/L，最好小于0.4mg/L。

按照微生物的生长方式不同，生物处理法可分为悬浮生长、固着生长、混合生长等三类。悬浮生长型生物处理法的代表是活性污泥法，固着生长型生物处理法的代表是生物膜法，混合生长型生物处理法的代表是接触氧化法。

二、生物处理的基本参数

1、水力停留时间和固体停留时间

水力停留时间HRT是水流在处理构筑物内的平均驻留时间，从直观上看，可以用处理构筑物的容积与处理进水量的比值来表示，HRT的单位一般用h表示。设计时决定池子建多大。

固体停留时间SRT是生物体（污泥）在处理构筑物内的平均驻留时间，即污泥龄。可以用处理构筑物内的污泥总量与剩余污泥排放量的比值来表示，SRT的单位一般用d表示。

就生物处理构筑物而言，HRT实质上是为保证微生物完成代谢降解有机物所提供的时间。而SRT实质上是为保证微生物能在生物处理系统内增殖并占优势地位且保持足够的生物量所提供的时间。为保证反应器内有足够的生物量和特定微生物能增殖，生物处理工艺的SRT都比其HRT要长得多，好氧处理在10d左右，而厌氧处理有时在30d以上。

2、污泥负荷和容积负荷

污泥负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内承受的有机质的数量，单位是kgBOD5/(kgMLSS∙d)，一般记为F/M，常用N s表示。容积负荷是指单位有效曝气体积在单位时间内承受的有机质的数量，单位是kgBOD5/(m3∙d)，一般记为F/V，常用N v表示。

一般最佳负荷为设计最高负荷的60－70％。

如果污泥负荷和容积负荷过低，虽然可以有效降低污水中的有机物含量，但同时会使活性污泥处于过氧化状态、沉降性能也会变差，导致出水悬浮物含量升高。如果污泥负荷和容积负荷过高，又会造成污水中的有机物氧化不彻底，出水水质变差。

3、有机负荷率

有机负荷率可以分为进水负荷和去除负荷两种。

进水负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内承受的有机质的数量，或单位有效曝气池容积在单位时间内承受的有机质的数量，即进水有机负荷可以分为污泥负荷N s和容积负荷N v两种。

去除负荷是指曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机质的数量，或单位有效曝气池容积在单位时间内去除的有机质的数量。因此，去除负荷可以用进水负荷和去除率两个参数来表示。

4、冲击负荷

冲击负荷指在短时间内污水处理设施的进水负荷超出设计值或正常运行值的情况，可以是水力冲击负荷，也可以是有机冲击负荷。

如果冲击负荷过大，超过了生物处理工艺本身能承受的能力，就会影响处理效果，使出水水质变差，甚至导致处理系统瘫痪。

工艺中，事故池、调节池的作用就是防止造成大的冲击负荷。

5、温度

无论好氧处理还是厌氧处理，都要求在一定温度范围内进行，一旦超过此范围，即温度过高或过低都会降低处理效率，甚至造成整个系统的失效。

好氧生物处理最佳温度25－30℃，可以放宽到20－35℃，也有高达40℃的，单纯处理生产废水的，一般温度较高。缓慢超过35℃的，也能较好运行。但是一定要避免温度突变。石化企业经常有高温凝结水和电脱盐水排入污水处理系统，造成温度突增。

6、溶解氧

水中保持一定的溶解氧是好氧水生生物得以生存繁殖的基本条件，因而溶解氧指标也污水生物处理系统正常运转的关键指标之一。好氧生物处理装置要求水中溶解氧最好在2mg/L以上，厌氧生物处理装置要求溶解氧在0.5mg/L以下，如果想进入理想的产甲烷阶段则最好检测不到溶解氧。在好氧生物法的二沉池出水合格时，其溶解氧含量一般不低于1mg/L，过低（﹤0.5mg/L）或过高（空气曝气法﹥2mg/L）都会导致出水水质变差、甚至超标。过高的溶解氧对好氧微生物本身没有不利影响，但容易引起污泥过氧化，造成沉降性能变差，还会造成动力消耗的浪费。

7、含盐量

石化企业都会产生碱渣水、电脱盐水等高含盐水，含盐量高达3000－5000mg/L，甚至更高。如果有良好的驯化，生物处理对高含盐水也有较好的处理效果，但如果出现冲击性的变化，也会对污水处理系统造成极大影响，目前很多炼油厂都已将含盐污水和含油污水分开处理

第二节好氧活性污泥法

一、活性污泥法的基本流程

二、活性污泥的性能指标

1、污泥沉降比（SV）

污泥沉降比SV又称30分钟沉降比，是评定活性污泥浓度和质量的最常用方法。

SV能反映曝气池正常运行时的污泥量和污泥的凝聚、沉降性能，通常SV值越小，污泥的沉降性能越好。不同污水处理厂的SV值的差别很大，城市污水处理厂的正常SV值一般在20%～30%之间，而有些工业废水处理场的正常SV值在90%以上。因此，每座污水处理厂都应该根据自己的运行经验数据确定本厂的最佳SV值。

2、污泥浓度（MLSS）

曝气池混合液污泥浓度（MLSS）又称混合液悬浮固体浓度，MLSS中包含了活性污泥