污水常用生化指标的意义及其对污泥的影响讲解

污水常用生化指标的意义及其对污泥的影响
COD：化学需氧量又称化学耗氧量（chemical oxygen demand），简称COD。

是利用化学氧化剂（如高锰酸钾）将水中可氧化物质（如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等）氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量。

是表示水质污染度的重要指标。

COD 的单位为ppm或毫克／升，其值越小，说明水质污染程度越轻。

水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等。

但主要的是有机物。

因此，化学需氧量（COD）又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。

随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，其测定值也有不同。

目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法与重铬酸钾氧化法。

高锰酸钾（KMnO4）法，氧化率较低，但比较简便，在测定水样中有机物含量的相对比较值及清洁地表水和地下水水样时，可以采用。

重铬酸钾（K2Cr2O7）法，氧化率高，再现性好，适用于废水监测中测定水样中有机物的总量。

在SBR的处理工艺中，cod如果过高，超过工艺所设计的污泥负荷，就会导致污泥膨胀，若只是超过排放标准而没有高于污泥负荷，一般情况下对污泥没有影响，除非COD中硫化物或其他有毒物质占据大部分比例。

Cod过低的话，污泥则不能很好的生长，因为cod提供着污泥生长所必需的碳源，当出现这种状况时，需人工加入碳源保证污泥生长。

BOD（Biochemical Oxygen Demand的简写）：生化需氧量或生化耗氧量(五日化学需氧量)，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指示。

说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。

其单位ppm或毫克/升表示。

其值越高说明水中有机污染物质越多，污染也就越严重。

为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，称为五日生化需氧量，记做BOD5。

数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。

与COD区别：COD,化学需氧量是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。

水样在一定条件下，以氧化1升水样中还原性物质所消耗的氧化剂的量为指标，折算成每升水样全部被氧化后，需要的氧的毫克数，以mg/L表示。

它反映了水中受还原性物质污染的程度。

该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。

在SBR处理工艺中，bod的值当然是越高越好，越高代表可生化降解的程度越高，出水效果越好，一般情况下，判断污水是否适合生化处理，有一个B/C比，即BOD 占COD的比值，一般这个比例大于0.3，则适合生化处理，小于0.3，则很难被生化处理。

BOD与BOD5的区别
总氮：水中各种形态无机和有机氮的总量。

包括NO3-、NO2-和NH4+等无机氮和蛋白质、氨基酸和有机胺等有机氮，以每升水含氮毫克数计算。

常被用来表示水体受营养物质污染的程度。

总氮为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮与有机氮的总称，是反映水体富营养化的主要指标。

据了解，《杂环类农药工业水污染物排放标准》规定，在环境承载能力开始减弱，或环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重环境污染问题而需要采取特别保护措施的地区，现有企业和新建企业要执行总氮特别排放限值30mg/L。

新修订的《合成氨工业水污染物排放标准》征求意见稿中，对总氮排放的要求是，现有企业自2009年1月1日起至2010年6月30日执行50mg/L的限值，自2010年7月1日起执行
30mg/L的限值。

新建企业自2008年7月1日起就要执行30mg/L的限值，而特殊地区的企业要执行20mg/L的限值
氨氮：指水中以游离氨（NH3）和铵离子（NH4）形式存在的氮。

水中氨氮含量增高时指以氨或铵离子形式存在的化合氨。

一般上ph在中性以上的废水氨氮的主要来源是无机氨和氨水共同的作用，ph在酸性的条件下废水中的氨氮主要由于无机氨所导致。

氨氮过高的话污泥沉降效果差
总磷水中各种形态磷的总量。

即水样经消解后将各种形态的磷转变成正磷酸盐后测定的结果，以每升水含磷毫克数计算。

水中磷可以元素磷、正磷酸盐、缩合磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐和有机团结合的磷酸盐等形式存在。

其主要来源为生活污水、化肥、有机磷农药及近代洗涤剂所用的磷酸盐增洁剂等。

磷酸盐会干扰水厂中的混凝过程。

水体中的磷是藻类生长需要的一种关键元素，过量磷是造成水体污秽异臭，使湖泊发生富营养化和海湾出现赤潮的主要原因。

悬浮物（suspended solids ）指悬浮在水中的固体物质，包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。

水中悬浮物含量是衡量水污染程度的指标之一。

悬浮物是造成水浑浊的主要原因。

水体中的有机悬浮物沉积后易厌氧发酵，使水质恶化。

中国污水综合排放标准分3级，规定了污水和废水中悬浮物的最高允许排放浓度，中国地下水质量标准和生活饮用水卫生标准对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。

在污水测定中，SS指水质中的悬浮物是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的物质。

TDS 是英文total dissolved solids 的缩写，中文译名为溶解性总固体，又称总含盐量，测量单位为毫克 / 升（ mg/L ） , 它表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性总固体，或者说1 升水中的离子总量。

一般可用公式：TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[HCO3+SO4+Cl]
TDS 概念是个舶来品，在美国、台湾水处理领域广泛使用， TDS 值的测量工具一般是用 TDS 笔，其测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出 TDS 值。

在物理意义上来说，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大。

通俗的讲： TDS 值代表了水中溶解物杂质含量， TDS 值越大，说明
等，往往呈现一定的颜色。

工业废水含有染料、生物色素、有色悬浮物等，是环境水体着色的主要来源。

有颜色的水减弱水的透光性，影响水生生物
生长和观赏的价值，而且还含有有危害性的化学物质。

1毫克铂在一升水中
理解为：在微观上，每一种不同的物质都有一定的氧化-还原能力，这些氧化还原性不同的物质能够相互影响，最终构成了一定的宏观氧化还原性。

所谓的氧化还原电位就是用来反应水溶液中所有物质反应出来的宏观氧化-还原性。

氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。

电位为正表示溶液显示出一定的氧化性，为负则说明溶液显示出还原性在自然界的水体中,存在着多种变价的离子和溶解氧,当一些工业污水排入水中,水中含有大量的离子和有机物质,由于离子间性质不同,在水体中发生氧化还原反应并趋于平衡,因此在自然界的水体中不是单一的氧化还原系统,而是一个氧化还原的混合系统。

测量电极所反映的也是一个混合电位,它具有很大的试验性误差。

另外,溶液的pH值也对ORP值有影响。

因此,在实际测量过程中强调溶液的绝对电位是没有意义的。

我们可以说溶液的ORP值在某一数值点附近表示了溶液的一种还原或氧化状态,或表示了溶液的某种性质(如卫生程度等),但这个数值会有较大的不同,你无法对它作出定量的确定,这和pH测试中的准确度是两个概念。

另外,影响ORP值的温度系数也是一个变量,无法修正,因此ORP计一般都没有温度补偿功能。

浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。

水中的悬浮物一般是泥土、砂粒、微细的有机物和无机物、浮游生物、微生物和胶体物质等。

水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关，而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。

浊度可以用浊度计来测定的。

浊度计发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90°的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射。

这种散射光测量方法称作散射法。

任何真正的浊度都必须按这种方式测量。

浊度计既适用于野外和实验室内的测量，也适用于全天候的连续监测。

PH实际上是水溶液中酸碱度的一种表示方法。

平时我们经常习惯于用百分浓度来表示水溶液的酸碱度，如1%的硫酸溶液或1%的碱溶液，但是当水溶液的酸碱度很小很小时，如果再用百分浓度来表示则太麻烦了，这时可用pH来表示。

pH 的应用范围在0-14之间，当pH＝7时水呈中性；pH＜7时水呈酸性，pH愈小，水的酸性愈大；当pH＞7时水呈碱性，pH愈大，水的碱性愈大。

SBR工艺流程
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

优点：
1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。

3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。

4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。

5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。

6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。

8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。

9、工艺流程简单、造价低。

主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

缺点：
1、自动化控制要求高
2、排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备（滗水器），且对滗水器的要求很高
3、后处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大
4、滗水深度一般为1~2m，这部分水头损失被白白浪费，增加了总扬程
5、由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决
SBR工艺的需氧与供氧
规律
SBR工艺有机物的降解规律与推流式曝气池类似，推流式曝气池是空间（长度）上的推流，而SBR反应池是时间意义上的推流。

由于SBR工艺有机物浓度是逐渐变化的，在反应初期，池内有机物浓度较高，如果供氧速率小于耗氧速率，则混合液中的溶解氧为零，对单一的微生物而言，氧气的得到可能是间断的，供氧速率决定了有机物的降解速率。

随着好氧进程的深入，有机物浓度降低，供氧速率开始大于耗氧速率，溶解氧开始出现，微生物开始可以得到充足的氧气供应，有机物浓度的高低成为影响有机物降解速率的一个重要因素。

从耗氧与供氧的关系来看，在反应初期SBR反应池保持充足的供氧，可以提高有机物的降解速度，随着溶解氧的出现，逐渐减少供氧量，可以节约运行费用，缩短反应时间。

SBR反应池通过曝气系统的设计，采用渐减曝气更经济、合理一些。

SBR工艺排出比（1/m）的选择
SBR工艺排出比（1/m）的大小决定了SBR工艺反应初期有机物浓度的高低。

排出比小，初始有机物浓度低，反之则高。

根据微生物降解有机物的规律，当有机物浓度高时，有机物降解速率大，曝气时间可以减少。

但是，当有机物浓度高时，耗氧速率也大，供氧与耗氧的矛盾可能更大。

此外，不同的废水活性污泥的沉降性能也不同。

污泥沉降性能好，沉淀后上清液就多，宜选用较小的排出比，反之则宜采用较大的排出比。

排出比的选择还与设计选用的污泥负荷率、混合液污泥浓度等有关。

SBR反应池混合液污泥浓度
根据活性污泥法的基本原理，混合液污泥浓度的大小决定了生化反应器容积的大小。

SBR工艺也同样如此，当混合液污泥浓度高时，所需曝气反应时间就短，SBR反应池池容就小，反之SBR反应池池容则大。

但是，当混合液污泥浓度高时，生化反应初期耗氧速率增大，供氧与耗氧的矛盾更大。

此外，池内混合液污泥浓度的大小还决定了沉淀时间。

污泥浓度高需要的沉淀时间长，反之则短。

当污泥的沉降性能好，排出比小，有机物浓度低，供氧速率高，可以选用较大的数值，反之则宜选用较小的数值。

SBR工艺混合液污泥浓度的选择应综合多方面的因素来考虑。

关于污泥负荷率的选择
污泥负荷率是影响曝气反应时间的主要参数，污泥负荷率的大小关系到SBR反应池最终出水有机物浓度的高低。

当要求的出水有机物浓度低时，
污泥负荷率宜选用低值；当废水易于生物降解时，污泥负荷率随着增大。

污泥负荷率的选择应根据废水的可生化性以及要求的出水水质来确定。

SBR工艺与调节、水解酸化工艺的结合
SBR工艺采用间歇进水、间歇排水，SBR反应池有一定的调节功能，可以在一定程度上起到均衡水质、水量的作用。

通过供气系统、搅拌系统的设计，自动控制方式的设计，闲置期时间的选择，可以将SBR工艺与调节、水解酸化工艺结合起来，使三者合建在一起，从而节约投资与运行管理费用。

在进水期采用水下搅拌器进行搅拌，进水电动阀的关闭采用液位控制，根据水解酸化需要的时间确定开始曝气时刻，将调节、水解酸化工艺与SBR 工艺有机的结合在一起。

反应池进水开始作为闲置期的结束则可以使整个系统能正常运行。

具体操作方式如下所述：
进水开始既为闲置结束，通过上一组SBR池进水结束时间来控制；
进水结束通过液位控制，整个进水时间可能是变化的。

水解酸化时间由进水开始至曝气反应开始，包括进水期，这段时间可以根据水量的变化情况与需要的水解酸化时间来确定，不小于在最小流量下充满SBR反应池所需的时间。

曝气反应开始既为水解酸化搅拌结束，曝气反应时间可根据计算得出。

沉淀时间根据污泥沉降性能及混合液污泥浓度决定，它的开始即为曝气反应的结束。

排水时间由滗水器的性能决定，滗水结束可以通过液位控制。

闲置期的时间选择是调节、水解酸化及SBR工艺结合好坏的关键。

闲置时间的长短应根据废水的变化情况来确定，实际运行中，闲置时间经常变动。

通过闲置期间的调整，将SBR反应池的进水合理安排，使整个系统能正常运转，避免整个运行过程的紊乱。

活性污泥SBR
水解酸化工艺
水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。

微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。

酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。

从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。

水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。

考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。

混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。

而两相厌氧消化工艺
中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。

一、厌氧生化处理的概述
废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。

厌氧生化处理过程：高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。

1、水解阶段
水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。

2、发酵（或酸化）阶段
发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。

3、产乙酸阶段
在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。

4、甲烷阶段
这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。

二、水解酸化分析
高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。

它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。

例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。

这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。

水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。

酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。

发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。

这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。

总结
水解阶段是大分子有机物降解的必经过程，大分子有机想要被微生物所利用，必须先水解为小分子有机物，这样才能进入细菌细胞内进一步降解。

酸化阶段是有机物降解的提速过程，因为它将水解后的小分子有机进一步转化为简单的化合物并分泌到细胞外。

这也是为何在实际的工业废水处理工程中，水解酸化往往作为预处理单元的原因。

两点普遍认同的作用：
1、提高废水可生化性：能将大分子有机物转化为小分子。

2、去除废水中的COD：既然是异养型微生物细菌，那么就必须从环境中汲取养分，所以必定有部分有机物降解合成自身细胞。