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      廢水的生化培養(yǎng)過(guò)程是一項(xiàng)錯(cuò)綜復(fù)雜的工作，其理論基礎(chǔ)涉及物理學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、微生物學(xué)、流體力學(xué)等多種學(xué)科，盡管最早的活性污泥工藝迄今已有近百年的歷史，但是諸多理論在學(xué)術(shù)界仍無(wú)定論。因此，在本項(xiàng)目廢水生化處理過(guò)程中，就要求操作及管理人員，在深入理論研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合公司廢水具體情況，在生化培養(yǎng)過(guò)程中不斷地進(jìn)行探索實(shí)踐，在做到系統(tǒng)正常運(yùn)行，確保廢水達(dá)標(biāo)排放的前提下，提高其理論深度，豐富其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完成其技術(shù)儲(chǔ)備。

      廢水生化處理調(diào)試是以微生物的培養(yǎng)為主要過(guò)程的工作，按照微生物的需氧情況可分為好氧處理、兼氧處理和厭氧處理；按照微生物的生長(zhǎng)形式可分為活性污泥法和生物膜法；按照廢水和微生物的形式可分為完全混合式、序批式等；按照其反應(yīng)器形式則包括更多類(lèi)型。我們?cè)诮Y(jié)合理論及現(xiàn)有廢水處理工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，對(duì)廢水生化處理過(guò)程中的影響因素、監(jiān)測(cè)手段及控制參數(shù)等進(jìn)行整理。

      一、溫 度

      溫度對(duì)生化培養(yǎng)過(guò)程起著至關(guān)重要的作用。目前，盡管本項(xiàng)目廢水處理工程尚未做到對(duì)生化系統(tǒng)控制溫度的程度，但是各生化反應(yīng)系統(tǒng)、各運(yùn)行階段中溫度的測(cè)量和分析依舊對(duì)生化污泥馴化培養(yǎng)過(guò)程起到指導(dǎo)性作用，它能夠?yàn)樯囵B(yǎng)過(guò)程中各現(xiàn)象的解釋提供依據(jù)，有助于幫助管理及操作人員對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理做出正確及時(shí)的判斷。

      溫度在很大程度上影響活性污泥（包括厭氧、兼氧和好氧）中的微生物活性程度，并且對(duì)諸如溶解氧、曝氣量等產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)生化反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。

      不同種類(lèi)的微生物所生長(zhǎng)的溫度范圍不同，約為5℃~80℃。在此溫度范圍內(nèi)，可分成最低生長(zhǎng)溫度、最高生長(zhǎng)溫度和最適生長(zhǎng)溫度。以微生物適應(yīng)的溫度范圍，微生物可分為中溫性、好熱性和好冷性三類(lèi)。

      中溫微生物的生長(zhǎng)溫度范圍在20℃~45℃，好冷性微生物的生長(zhǎng)溫度在20℃以下，好熱性微生物的生長(zhǎng)溫度在45℃以上。廢水生化好氧生物處理，以中溫細(xì)菌為主，其生長(zhǎng)繁殖的最適溫度為20℃~37℃。當(dāng)溫度超過(guò)最高生物生長(zhǎng)溫度時(shí)，會(huì)使微生物的蛋白質(zhì)迅速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失去活性，嚴(yán)重者可使微生物死亡。低溫會(huì)使微生物的代謝活力降低，進(jìn)而處于生長(zhǎng)繁殖停止?fàn)顟B(tài)，但仍保存其生命力。

      厭氧生物處理中的中溫性甲烷菌最適溫度范圍在20℃~40℃之間，高溫性為50℃~60℃，厭氧生物處理常采用溫度33℃~38℃和50℃~57℃。

      二、pH 值

      不同的微生物有不同的pH值適應(yīng)范圍。例如細(xì)菌、放線菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是在4~10之間。大多數(shù)細(xì)菌適宜中性和偏堿性（pH值6.5~7.5）環(huán)境；氧化硫化桿菌喜歡在酸性環(huán)境，它的最適pH值為3，亦可以在pH值1.5的環(huán)境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活，最適pH值3.0~6.0，適應(yīng)pH值范圍為1.5~10之間。廢水生物處理過(guò)程保持最適pH值范圍是十分重要的。

      如用活性污泥法處理廢水，曝氣池混合液的pH值達(dá)到9.0時(shí)，原生動(dòng)物將由活躍轉(zhuǎn)為呆滯，菌膠團(tuán)粘性物質(zhì)解體，活性污泥結(jié)構(gòu)遭到破壞，處理效率顯著下降。如果進(jìn)水pH值突然降低，曝氣池混合液呈酸性，活性污泥結(jié)構(gòu)也會(huì)變化，二沉池中出現(xiàn)大量浮泥現(xiàn)象。培養(yǎng)優(yōu)良、馴化成熟的生物系統(tǒng)具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力，但如果pH值在大幅度內(nèi)變化，則會(huì)影響反應(yīng)器的效率，甚至對(duì)微生物造成毒性而使反應(yīng)器失效，因?yàn)閜H值的改變可能引起細(xì)胞電荷的變化，進(jìn)而影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和微生物代謝中酶的活性。

      綜上所述，在生物系統(tǒng)處理廢水過(guò)程中，應(yīng)提供微生物最佳的pH值范圍，以使其在最優(yōu)化條件下運(yùn)行。

      三、化學(xué)需氧量（COD）

      COD的測(cè)試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。化學(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機(jī)污染物時(shí)所消耗的氧化劑量，用氧量（mg/L）表示。化學(xué)需氧量越高，也表示水中有機(jī)污染物越多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱(chēng)CODMn或簡(jiǎn)稱(chēng)OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值稱(chēng)CODCr，或簡(jiǎn)稱(chēng)COD。如果廢水中有機(jī)物的組成相對(duì)穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間有一點(diǎn)個(gè)比例關(guān)系。一般說(shuō)，重鉻酸鉀化學(xué)需氧量與第一階段生化需氧量之差，可以粗略的表示為不能被需氧微生物分解的有機(jī)物。

      COD的測(cè)試分析是廢水處理調(diào)試運(yùn)行工作的重要組成部分，一方面掌握工藝流程中各處理單元的進(jìn)出水情況，確保進(jìn)水穩(wěn)定，不至于產(chǎn)生較大的波動(dòng)和對(duì)系統(tǒng)的沖擊；另一方面，通過(guò)各處理單元前后進(jìn)出水的COD變化情況，了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結(jié)為以下三點(diǎn)：

      1.提供詳細(xì)的進(jìn)出水濃度，使管理人員根據(jù)濃度變化情況相應(yīng)的對(duì)運(yùn)行工況作出調(diào)整，保證廢水處理系統(tǒng)正常、穩(wěn)定運(yùn)行；

      2.作為一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)，反映各處理單元的運(yùn)行情況及處理效率等；

      3.為整個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據(jù)。

      四、活性污泥的生物相

      活性污泥的生物相觀察在廢水生化處理過(guò)程中作用極其重要，它不僅反映微生物培養(yǎng)程度和污泥馴化程度，并直接反映廢水的處理情況。活性污泥是由細(xì)菌類(lèi)、真菌類(lèi)、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等多種微生物群體所組成的混合培養(yǎng)體。細(xì)菌具有較高的增殖速率和較強(qiáng)的分解有機(jī)物的功能，真菌也具有分解有機(jī)物的能力。原生動(dòng)物以攝食游離的細(xì)菌為主，起到進(jìn)一步凈化水質(zhì)的作用，后生動(dòng)物則以攝食原生動(dòng)物為主。通過(guò)光學(xué)顯微鏡可以觀察真菌類(lèi)的絲狀菌和原生動(dòng)物與后生動(dòng)物的生物相，通過(guò)觀察與辨別其種屬和數(shù)量可以判斷污泥的質(zhì)量和處理水質(zhì)的優(yōu)劣，因此，將原生動(dòng)物和后生動(dòng)物稱(chēng)為活性污泥系統(tǒng)中的指示性生物。除活性污泥宏觀指標(biāo)外，采用普通光學(xué)顯微鏡可以觀察污泥的微觀生物指標(biāo)，即污泥的生物相。

      生物相觀察包括兩個(gè)部分：一部分是觀察原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等指示性生物的數(shù)量及種類(lèi)變化。不同質(zhì)量的活性污泥中存在不同的指示生物，通過(guò)指示性生物的觀察，可以間接評(píng)估活性污泥的質(zhì)量。另一部分是觀察活性污泥中絲狀菌的數(shù)量。不同質(zhì)量的活性污泥中絲狀菌的量是不同的，通過(guò)絲狀菌數(shù)量的測(cè)量，也可間接反映活性污泥的質(zhì)量。

      1.指示性生物的觀察：對(duì)于某一特定的污水處理系統(tǒng)，當(dāng)活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行正常時(shí)，其生物相也基本保持穩(wěn)定，如果出現(xiàn)變化，則表示活性污泥質(zhì)量發(fā)生了變化，應(yīng)進(jìn)一步觀察并采取處理措施。微生物的種類(lèi)繁多，其命名方法也非常復(fù)雜。從實(shí)際出發(fā)，運(yùn)行人員應(yīng)熟練掌握活性污泥中最常見(jiàn)的微型指示生物：變形蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、線蟲(chóng)等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優(yōu)勢(shì)以及比例多少，將取決于工藝的運(yùn)行狀態(tài)。

      2.絲狀菌的觀察：在活性污泥系統(tǒng)中，并不是絲狀菌越少越好，因?yàn)榻z狀菌在污泥絮體中起骨架作用。通過(guò)顯微鏡觀察絲狀菌的數(shù)量及長(zhǎng)度、豐度等可直接反映工藝的運(yùn)行情況。需要補(bǔ)充的是：生物相觀察只是一種定性的方法，運(yùn)行中只能作為理化方法的補(bǔ)充手段，不可作為主要的工藝檢測(cè)方法，需要在不斷的實(shí)踐中注意積累資料，總結(jié)出本工程的生物相變化規(guī)律。

      五、MLSS、MLVSS、F/M、SRT等污泥理化指標(biāo)

      1.SV30（污泥的沉降比）：污泥的沉降比是指曝氣池中的混合液在100ml的量筒中，靜置30min后，沉降污泥與混合液的體積之比，一般用SV30表示。

      SV30是衡量活性污泥沉降性能和濃縮性能的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于某種濃度的活性污泥，SV30越小，說(shuō)明其沉降性能和濃縮性能越好。正常的活性污泥其MLSS濃度為1500~4000mg/L。SV30一般在15%~30%的范圍內(nèi)。

      2.SVI30（污泥的體積指數(shù)）：污泥的體積指數(shù)是指曝氣池混合液在100ml量筒中，靜置30min后，1g活性污泥懸浮固體所占的體積，常用SVI30表示，單位為ml/g，SVI30 與SV30存在以下關(guān)系：SVI30= SV30/MLSS×100 沉降比SV與污泥的濃度有關(guān)，沉降性能相同的污泥，當(dāng)MLSS較大時(shí)，SV也越大；當(dāng)曝氣池中混合液MLSS變化較大時(shí)，SV值就無(wú)法與歷史數(shù)據(jù)比較，反映的污泥情況失真。測(cè)量SV或SVI的目的是反映污泥在二沉池內(nèi)的沉降濃縮狀況。

      SVI既是衡量污泥沉降性能的指標(biāo)，也是衡量污泥吸附性能的一個(gè)指標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，SVI值越大，沉降性能越差，但吸附性能好；反之，SVI越小，沉降性能越好，而吸附性能越差。在傳統(tǒng)活性污泥工藝中，一般認(rèn)為，SVI值在100左右，綜合效果最好，太大或太小都不利于出水質(zhì)量的提高。

      3.MLSS（混合液懸浮固體濃度）：指曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數(shù)量，用MLSS表示，單位是mg/L。它近似的表示曝氣池中活性微生物的濃度，是運(yùn)行管理的一個(gè)重要參數(shù)。

      4.MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）：指混合液中懸浮固體中有機(jī)物的含量，用MLVSS表示，它較MLSS更能確切的代表活性污泥微生物的數(shù)量。

      5.SRT(污泥齡或稱(chēng)平均細(xì)胞停留時(shí)間)：是活性污泥在整個(gè)系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間，一般用SRT表示： SRT=活性污泥系統(tǒng)中的活性污泥總量/每天從系統(tǒng)內(nèi)排出的活性污泥量 =（Ma+Mc+MR）/(Mw+Me) 其中Ma，為曝氣池中的活性污泥量；Mc，為二沉池的污泥量；MR，為回流系統(tǒng)的污泥量；Mw，為每天排放剩余污泥量；Me,為二沉池出水每天帶走的污泥量。

      6.F/M（污泥負(fù)荷）：指單位重量的活性污泥，在單位時(shí)間內(nèi)要保證一定的處理效果所能承受的有機(jī)物量。單位是kgBOD5/kg(MLVSS?d)，通常用F/M表示有機(jī)負(fù)荷，F(xiàn)（       feed—飼料?）代表食料，即進(jìn)入系統(tǒng)中的食物量；M代表活性微生物量，即曝氣過(guò)程中的揮發(fā)性固體量。（另：污泥負(fù)荷（sludge loading）---曝氣池內(nèi)每公斤活性污泥單位時(shí)間負(fù)擔(dān)的五日生化需氧量公斤數(shù)。其計(jì)量單位通常以kg/(kg·d)表示。） F/M=Q?BOD5(每天進(jìn)入系統(tǒng)中的食料量)/ MLVSS?Va(曝氣過(guò)程中的微生物量) 式中：Q為進(jìn)水流量（m3/d）；BOD5為進(jìn)水的BOD5值（mg/L）；Va為曝氣池的有效容積（m3）；MLVSS為曝氣池內(nèi)活性污泥濃度（mg/L）。

      六、營(yíng)養(yǎng)元素

      營(yíng)養(yǎng)元素在工業(yè)廢水生化處理中作用至關(guān)重要。生物培養(yǎng)的微生物按照其細(xì)胞組成及代謝性質(zhì)，在生長(zhǎng)繁殖過(guò)程中需要一定量的營(yíng)養(yǎng)元素，主要以氮磷為主。所以工業(yè)廢水生物培養(yǎng)過(guò)程中，需要經(jīng)常性的投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，以保證廢水中有足夠的氮和磷。

      BOD：N：P=100：5：1，這是好氧生化系統(tǒng)中的比例，在好氧生化培養(yǎng)中，缺乏氮元素將導(dǎo)致絲狀的或者分散狀的微生物群體產(chǎn)生，使其沉降性能差。另外，缺乏氮元素使新的細(xì)胞難以形成，而老的細(xì)胞繼續(xù)去除BOD物質(zhì)，結(jié)果微生物向細(xì)胞壁外排泄過(guò)量的副產(chǎn)物——絨毛狀絮狀物，這些絮狀物沉淀性能差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從廢水中每去除100kgBOD需要加5kg氮和1kg磷。在許多條件下，氮以氨形式，磷以磷酸形式加入廢水中。細(xì)菌需要氮以產(chǎn)生蛋白質(zhì)，需要磷以產(chǎn)生分解廢水中有機(jī)物質(zhì)的酶。一般細(xì)菌較易利用氨態(tài)氮，在處理工業(yè)廢水時(shí)，如果廢水含氮量低，不能滿足微生物的需要，需要另外補(bǔ)加氮營(yíng)養(yǎng)，如尿素、硫酸銨、糞水等。微生物中主要以細(xì)菌對(duì)磷的要求較多，工業(yè)廢水中一般需要補(bǔ)加磷元素，如磷酸鉀、磷酸鈉等。

      七、溶解氧（DO）

      DO的測(cè)試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法，或者采用高精密度溶解氧分析儀器。DO的測(cè)試在生化處理廢水中起重要作用，各種生化反應(yīng)對(duì)溶解氧濃度的要求都很高，在反應(yīng)過(guò)程中，要嚴(yán)格控制廢水中的溶解氧濃度，以保證微生物具有最高的活性，生化處理達(dá)到最優(yōu)處理效果。

      溶解氧是影響生化處理效果的重要因素。在好氧生物處理中，如果溶解氧不足，好氧微生物由于得不到足夠的氧，其活性受到影響，新陳代謝能力降低，同時(shí)對(duì)溶解氧要求較低的微生物將應(yīng)運(yùn)而生，影響正常的生化反應(yīng)過(guò)程，造成處理效率下降。好氧生物處理的溶解氧一般2~4mg/L為宜，在這種情況下，活性污泥或生物膜的結(jié)構(gòu)正常，沉降、絮凝性能好。供氧過(guò)高，能耗浪費(fèi)，而且代謝活動(dòng)增強(qiáng)，營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)不足而使微生物缺乏營(yíng)養(yǎng)，促使污泥老化，結(jié)構(gòu)松散。因此，在廢水生化處理過(guò)程中，溶解氧應(yīng)該經(jīng)常測(cè)試，以保證曝氣池中的溶解氧濃度控制在一個(gè)合理的水平上，確保好氧微生物正常生長(zhǎng)，取得較好的處理效果。

        八、其他影響因素

      有毒物質(zhì)

      廢水中存在著對(duì)微生物有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)，其毒害作用主要表現(xiàn)為細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并使之失去活性。下表簡(jiǎn)單列出部分物質(zhì)的有毒物抑制濃度。

      含鹽量

      含鹽量過(guò)高，對(duì)微生物具有抑制甚至毒害作用。一般生化系統(tǒng)的處理廢水鹽分以不超過(guò)5000 mg/L為宜。

      色度

      色度的測(cè)試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。色度是一項(xiàng)感官性指標(biāo)。純凈的天然水是清澈透明的，即無(wú)色的。但帶有金屬化合物或有機(jī)化合物等有色污染物的污水呈現(xiàn)各種顏色。將有色污水用蒸餾水稀釋后與參照水樣對(duì)比，一直稀釋到二水樣色差一樣，此時(shí)污水的稀釋倍數(shù)即為色度。

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