廢水生化處理分析手段及控制參數

廢水生化處理分析手段及控制參數（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、監測手段及控制要求

（入門級）廢水的生化培養過程是一項錯綜復雜的工作，其理論基礎涉及物理學、無機化學、有機化學、微生物學、流體力學等多種學科，盡管最早的活性污泥工藝迄今已有近百年的歷史，但是諸多理論在學術界仍無定論。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上，結合公司廢水具體情況，在生化培養過程中不斷地進行探索實踐，在做到系統正常運行，確保廢水達標排放的前提下，提高其理論深度，豐富其實踐經驗，完成其技術儲備。廢水生化處理調試是以微生物的培養為主要過程的工作，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

反應器形式則包括更多類型。本人在結合理論及該制藥公司現有廢水處理工程實

踐的基礎上，對廢水生化處理過程中的影響因素、監測手段及控制參數等進行整

理，供企業參考。1、溫度

溫度對生化培養過程起著至關重要的作用。目前，盡管本項目廢水處理工程尚未

做到對生化系統控制溫度的程度，但是各生化反應系統、各運行階段中溫度的測

量和分析依舊對生化污泥馴化培養過程起到指導性作用，它能夠為生化培養過程

中各現象的解釋提供依據，有助于幫助管理及操作人員對系統運行管理做出正確

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、曝氣量等產生影響，同時對生化反應速率產生影響。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，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，以中溫細菌為主，其生長繁殖的最適溫度為20C~37C。當溫度超過最高生物生長溫度時，會使微生物的蛋白質迅速變性及酶系統遭到破壞而失去活性，嚴重者可使微生物死亡。低溫會使微生物的代謝活力降低，進而處于生長繁殖停止狀態，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值適應范圍。例如細菌、放線菌、藻類和原生動物的

pH值適應范圍是在4~10之間。大多數細菌適宜中性和偏堿性（pH值6.5~7.5）

環境；氧化硫化桿菌喜歡在酸性環境，它的最適pH值為3，亦可以在pH值1.5

的環境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環境中生活，最適pH值

3.0~6.0,適應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值達到9.0時，原生動物將由活躍轉為呆滯，菌膠團粘性物質解體，活性污泥結構遭到破壞，處理效率顯著下降。如果進水pH值突然降低，曝氣池混合液呈酸性，活性污泥結構也會變化，二沉池中出現大量浮泥現象。培養優良、馴化成熟的生物系統具有較強的耐沖擊負荷的能力，但如果pH值在大幅度內變化，則會影響反應器的效率，甚至對微生物造成毒性而使反應器實效，因為pH值的改變可能引起細胞電荷的變化，進而影響微生物對營養物質的吸收和微生物代謝中酶的活性。綜上所述，在生物系統處理廢水過程中，應提供微生物最佳的pH值范圍，以使其在最優化條件下運行。3、化學需氧量（COD）。COD的測試方法嚴格遵守廢水水質分析國家標準測試方法。化學需氧量是用化學氧化劑氧化水中的有機污染物時所消耗的氧化劑量，用氧量（mg/L）表示。化學需氧量越高，也表示水中有機污染物越多。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。如果廢水中有機物的組成相對穩定，則化學需氧量和生化需氧量之間有一點個比例關系。一般說，重鉻酸鉀化學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物。COD的測試分析是廢水處理調試運行工作的重要組成部分，一方面掌握工藝流程

中各處理單元的進出水情況，確保進水穩定，不至于產生較大的波動和對系統的

沖擊；另一方面，通過各處理單元前后進出水的COD變化情況，了解處理單元的

處理效果和效率。其重要作用可總結為以下三點：1）提供詳細的進出水濃度，使管理人員根據濃度變化情況相應的對運行工況作

出調整，保證廢水處理系統正常、穩定運行；2）作為一項重要的技術指標，反映各處理單元的運行情況及處理效率等；3）為整個系統中出現的各種現象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據。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

混合培養體。細菌具有較高的增殖速率和較強的分解有機物的功能，真菌也具有

分解有機物的能力。原生動物以攝食游離的細菌為主，起到進一步凈化水質的作

用，后生動物則以攝食原生動物為主。通過光學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量可以判斷污泥的

質量和處理水質的優劣，因此，將原生動物和后生動物稱為活性污泥系統中的指

示性生物。除活性污泥宏觀指標外，采用普通光學顯微鏡可以觀察污泥的微觀生物指標，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

指示性生物的數量及種類變化。不同質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量。另一部分是觀察活性污泥

中絲狀菌的數量。不同質量的活性污泥中絲狀菌的量是不同的，通過絲狀菌數量

的測量，也可間接反映活性污泥的質量。（1）指示性生物的觀察：對于某一特定的污水處理系統，當活性污泥系統運行正常時，其生物相也基本保持穩定，如果出現變化，則表示活性污泥質量發生了變化，應進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雜。從實際出發，運行人員應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勢以及比例多少，將取決于工藝的運行狀態。在活性污泥培養初期，活性污泥很少或基本沒有，此時鏡檢會出現大量的變形蟲，當變形蟲占優勢時，對污水基本沒有處理效果。在超高負荷的活性污泥系統中，鞭毛蟲占優勢，出水質量很差。但在活性污泥培

養過程中，鞭毛蟲的出現并占優勢，則說明活性污泥已經形成，并且向良性方向

發展。在中等負荷的活性污泥中，草履蟲將占優勢，此時的處理效果好，活性污泥發育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水質好。在低負荷延時曝氣活性污泥系統中，輪蟲和線蟲將占優勢，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表明活性污泥正常。如發現鐘蟲不活躍，往往表示曝氣不足，如果出現鐘蟲等原生動物死亡，則說明曝氣池內有有毒物進入。在大量鐘蟲存在的情況下，楯線蟲數量多而且活躍，這有可能會令污泥變得松散，如果鐘蟲數量遞減，而楯纖蟲數量增加，則潛伏著污泥膨脹的危險。鏡檢中發現各類原生動物極少，球衣菌或硫絲細菌很多時，說明污泥已發生膨脹，若發現單個鐘蟲活躍，其體內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。當輪蟲數量劇增時，則指示污泥老化，結構松散并解體，應加強