廢水生化處理分析手段及控制參數(shù)（入門級）

某化工制藥有限公司

廢水生化處理過程的影響因素、監(jiān)測手段及控制要求

（入門級）廢水的生化培養(yǎng)過程是一項錯綜復(fù)雜的工作，其理論基礎(chǔ)涉及物理學(xué)、無機(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)界仍無定論。因此，在本項目廢水生化處理過程中，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)過程中不斷地進(jìn)行探索實踐，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，豐富其實踐經(jīng)驗，完成其技術(shù)儲備。廢水生化處理調(diào)試是以微生物的培養(yǎng)為主要過程的工作，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型。本人在結(jié)合理論及該制藥公司現(xiàn)有廢水處理工程實

踐的基礎(chǔ)上，對廢水生化處理過程中的影響因素、監(jiān)測手段及控制參數(shù)等進(jìn)行整

理，供企業(yè)參考。1、溫度

溫度對生化培養(yǎng)過程起著至關(guān)重要的作用。目前，盡管本項目廢水處理工程尚未

做到對生化系統(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

量和分析依舊對生化污泥馴化培養(yǎng)過程起到指導(dǎo)性作用，它能夠為生化培養(yǎng)過程

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系統(tǒng)運(yùn)行管理做出正確

及時的判斷。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，并且對諸如溶解氧、曝氣量等產(chǎn)生影響，同時對生化反應(yīng)速率產(chǎn)生影響。不同種類的微生物所生長的溫度范圍不同，約為5°C~80°C。在此溫度范圍內(nèi)，可分成最低生長溫度、最高生長溫度和最適生長溫度。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。中溫微生物的生長溫度范圍在20C~45C，好冷性微生物的生長溫度在20C以下，好熱性微生物的生長溫度在45C以上。廢水生化好氧生物處理，以中溫細(xì)菌為主，其生長繁殖的最適溫度為20C~37C。當(dāng)溫度超過最高生物生長溫度時，會使微生物的蛋白質(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。低溫會使微生物的代謝活力降低，進(jìn)而處于生長繁殖停止?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20C~40°C之間，高溫性為50°C~60°C，厭氧生物處理常采用溫度33°C~38°C和50°C~57°C。2、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、藻類和原生動物的

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，原生動物將由活躍轉(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，則會影響反應(yīng)器的效率，甚至對微生物造成毒性而使反應(yīng)器實效，因為pH值的改變可能引起細(xì)胞電荷的變化，進(jìn)而影響微生物對營養(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。3、化學(xué)需氧量（COD）。COD的測試方法嚴(yán)格遵守廢水水質(zhì)分析國家標(biāo)準(zhǔn)測試方法?；瘜W(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機(jī)污染物時所消耗的氧化劑量，用氧量（mg/L）表示?；瘜W(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，測得的值稱CODMn或簡稱OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時，測得的值稱COD¬Cr，或簡稱COD。如果廢水中有機(jī)物的組成相對穩(wěn)定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間有一點(diǎn)個比例關(guān)系。一般說，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)生較大的波動和對系統(tǒng)的

沖擊；另一方面，通過各處理單元前后進(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)。4、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、真菌類、原生動物和后生動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，后生動物則以攝食原生動物為主。通過光學(xué)顯微鏡可以觀察真菌類的絲狀菌

和原生動物與后生動物的生物相，通過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，將原生動物和后生動物稱為活性污泥系統(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部分：一部分是觀察原生動物和后生動物等

指示性生物的數(shù)量及種類變化。不同質(zhì)量的活性污泥中存在不同的指示生物，通

過指示性生物的觀察，可以間接評估活性污泥的質(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，通過絲狀菌數(shù)量

的測量，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，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。微生物的種類繁多，其命名方法也非常復(fù)雜。從實際出發(fā)，運(yùn)行人員應(yīng)熟練掌握活性污泥中最常見的微型指示生物：變形蟲、鞭毛蟲、草履蟲、鐘蟲、線蟲等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優(yōu)勢以及比例多少，將取決于工藝的運(yùn)行狀態(tài)。在活性污泥培養(yǎng)初期，活性污泥很少或基本沒有，此時鏡檢會出現(xiàn)大量的變形蟲，當(dāng)變形蟲占優(yōu)勢時，對污水基本沒有處理效果。在超高負(fù)荷的活性污泥系統(tǒng)中，鞭毛蟲占優(yōu)勢，出水質(zhì)量很差。但在活性污泥培

養(yǎng)過程中，鞭毛蟲的出現(xiàn)并占優(yōu)勢，則說明活性污泥已經(jīng)形成，并且向良性方向

發(fā)展。在中等負(fù)荷的活性污泥中，草履蟲將占優(yōu)勢，此時的處理效果好，活性污泥發(fā)育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水質(zhì)好。在低負(fù)荷延時曝氣活性污泥系統(tǒng)中，輪蟲和線蟲將占優(yōu)勢，此時出水中可能挾帶大量的針狀絮體。輪蟲和線蟲大量出現(xiàn)表明活性污泥正常。如發(fā)現(xiàn)鐘蟲不活躍，往往表示曝氣不足，如果出現(xiàn)鐘蟲等原生動物死亡，則說明曝氣池內(nèi)有有毒物進(jìn)入。在大量鐘蟲存在的情況下，楯線蟲數(shù)量多而且活躍，這有可能會令污泥變得松散，如果鐘蟲數(shù)量遞減，而楯纖蟲數(shù)量增加，則潛伏著污泥膨脹的危險。鏡檢中發(fā)現(xiàn)各類原生動物極少，球衣菌或硫絲細(xì)菌很多時，說明污泥已發(fā)生膨脹，若發(fā)現(xiàn)單個鐘蟲活躍，其體內(nèi)的食物泡都能清晰可見，說明污水處理程度高，DO充足。若在二沉池中有許多水蚤（魚蟲），其體內(nèi)血色素低，說明DO高；水蚤的顏色很紅時，則說明出水幾乎無溶解氧。當(dāng)輪蟲數(shù)量劇增時，則指示污泥老化，結(jié)構(gòu)松散并解體，應(yīng)加強(qiáng)