【文章內(nèi)容簡介】 反應(yīng)的適宜溫度是20~30℃，15℃以下時(shí)，硝化反應(yīng)速度下降，5℃時(shí)完全停止。（d）硝化菌在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間，即生物固體平均停留時(shí)間（污泥齡）SRTn，必須大于其最小的世代時(shí)間，否則將使硝化菌從系統(tǒng)中流失殆盡，一般認(rèn)為硝化菌最小世代時(shí)間在適宜的溫度條件下為3d。SRTn值與溫度密切相關(guān)，溫度低，SRTn取值應(yīng)相應(yīng)明顯提高。（e）除有毒有害物質(zhì)及重金屬外，對(duì)硝化反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用的物質(zhì)還有高濃度的NH4N、高濃度的NOxN、高濃度的有機(jī)基質(zhì)、部分有機(jī)物以及絡(luò)合陽離子等。反硝化反應(yīng)：反硝化過程的影響因素：（a）碳源：能為反硝化菌所利用的碳源較多，從污水生物脫氮考慮，可有下列三類：一是原污水中所含碳源，對(duì)于城市污水，當(dāng)原污水BOD5/TKN3~5時(shí),即可認(rèn)為碳源充足；二是外加碳源，多采用甲醇（CH3OH），因?yàn)榧状急环纸夂蟮漠a(chǎn)物為CO2和H2O，不留任何難降解的中間產(chǎn)物；三是利用微生物組織進(jìn)行內(nèi)源反硝化。（b）pH：對(duì)反硝化反應(yīng)，~。pH高于8或低于6，反硝化速率將大為下降。（c）溶解氧濃度：反硝化菌屬異養(yǎng)兼性厭氧菌，在無分子氧同時(shí)存在硝酸根離子和亞硝酸根離子的條件下，它們能夠利用這些離子中的氧進(jìn)行呼吸，使硝酸鹽還原。另一方面，反硝化菌體內(nèi)的某些酶系統(tǒng)組分，只有在有氧條件下，才能夠合成。這樣，反硝化反應(yīng)宜于在缺氧、好氧條件交替的條件下進(jìn)行， mg/L以下。（d）溫度：反硝化反應(yīng)的最適宜溫度是20~40℃，低于15℃反硝化反應(yīng)速率最低。為了保持一定的反硝化速率，在冬季低溫季節(jié)，可采用如下措施：提高生物固體平均停留時(shí)間；降低負(fù)荷率；提高污水的水力停留時(shí)間。(2) 生物脫氮工藝（a）三段生物脫氮工藝：將有機(jī)物氧化、硝化以及反硝化段獨(dú)立開來，每一部分都有其自己的沉淀池和各自獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)。（b）Bardenpho生物脫氮工藝：設(shè)立兩個(gè)缺氧段，第一段利用原水中的有機(jī)物為碳源和第一好氧池中回流的含有硝態(tài)氮的混合液進(jìn)行反硝化反應(yīng)。為進(jìn)一步提高脫氮效率，廢水進(jìn)入第二段反硝化反應(yīng)器，利用內(nèi)源呼吸碳源進(jìn)行反硝化。曝氣池用于吹脫廢水中的氮?dú)?，提高污泥的沉降性能，防止在二沉池發(fā)生污泥上浮現(xiàn)象。（c）缺氧——好氧生物脫氮工藝：該工藝將反硝化段設(shè)置在系統(tǒng)的前面，又稱前置式反硝化生物脫氮系統(tǒng)。反硝化反應(yīng)以水中的有機(jī)物為碳源，曝氣池中含有大量的硝酸鹽的回流混合液，在缺氧池中進(jìn)行反硝化脫氮。生物除磷過程需設(shè)置厭氧區(qū)和好氧區(qū)，同時(shí)活性污泥需要不斷經(jīng)過厭氧區(qū)磷釋放和好氧區(qū)磷吸收，通過排除進(jìn)過以后富含磷的污泥使污水中磷得以去除。生物除磷的厭氧過程對(duì)污水中碳源的品質(zhì)和數(shù)量有更高的要求，最理想的碳源為揮發(fā)性脂肪酸，其次為易發(fā)酵的有機(jī)物。生物除磷影響因素：（1）厭氧環(huán)境條件：（a）氧化還原電位：Barnard、Shapiro等人研究發(fā)現(xiàn)，在批式試驗(yàn)中，反硝化完成后，ORP突然下降，隨后開始放磷，放磷時(shí)ORP一般小于100mV；（b）溶解氧濃度：厭氧區(qū)如存在溶解氧，兼性厭氧菌就不會(huì)啟動(dòng)其發(fā)酵代謝，不會(huì)產(chǎn)生脂肪酸，也不會(huì)誘導(dǎo)放磷，好氧呼吸會(huì)消耗易降解有機(jī)質(zhì)；（c）NOx濃度：產(chǎn)酸菌利用NOx 作為電子受體，抑制厭氧發(fā)酵過程，反硝化時(shí)消耗易生物降解有機(jī)質(zhì)。（2）有機(jī)物濃度及可利用性：碳源的性質(zhì)對(duì)吸放磷及其速率影響極大，傳統(tǒng)水質(zhì)指標(biāo)很難反映有機(jī)物組成和性質(zhì)，ASM模型對(duì)其進(jìn)一步劃分為：（a）1987年發(fā)展的ASM1: CODtot=SS+SI+XS+XI（b）1995年發(fā)展的ASM2: 溶解性與顆粒性：SA+SF+SI+XS＋XI S表示溶解性組分，X表示顆粒性組分；下標(biāo)S溶解性，I惰性，A發(fā)酵產(chǎn)物，F(xiàn)可發(fā)酵的易生物降解的。（3）污泥齡：污泥齡影響著污泥排放量及污泥含磷量，污泥齡越長，污泥含磷量越低，去除單位質(zhì)量的磷須同時(shí)耗用更多的BOD。 Rensink和Ermel研究了污泥齡對(duì)除磷的影響，結(jié)果表明：SRT=30d時(shí)，除磷效果40%；SRT=17d時(shí)，除磷效果50%；SRT=5d天時(shí)，除磷效果87%。 同時(shí)脫氮除磷系統(tǒng)應(yīng)處理好泥齡的矛盾。（4）pH：與常規(guī)生物處理相同，生物除磷系統(tǒng)合適的pH為中性和微堿性，不合適時(shí)應(yīng)調(diào)節(jié)。（5）溫度：在適宜溫度范圍內(nèi)，溫度越高釋磷速度越快；溫度低時(shí)應(yīng)適當(dāng)延長厭氧區(qū)的停留時(shí)間或投加外源VFA。（6）其他：影響系統(tǒng)除磷效果的還有污泥沉降性能和剩余污泥處置方法等。常用脫氮除磷工藝性能特點(diǎn)工藝名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)AN/O 在好氧前去除BOD，節(jié)能；硝化前產(chǎn)生堿度；前缺氧具有選擇池的作用 脫氮效果受內(nèi)循環(huán)比影響；可能存在諾卡氏菌的問題；需要控制循環(huán)混合液的DOAP/O 工藝過程簡單；水力停留時(shí)間短；污泥沉降性能好；聚磷菌碳源豐富，除磷效果好 如有硝化發(fā)生除磷效果會(huì)降低；工藝靈活性差A(yù)2/O 同時(shí)脫氮除磷；反硝化過程為硝化提供堿度；水力停留時(shí)間短；反硝化過程同時(shí)除去有機(jī)物；污泥沉降性能好 回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對(duì)除磷效果有影響；脫氮受回流比影響；聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物倒置A2/O 同時(shí)脫氮除磷；厭氧區(qū)釋磷無硝酸鹽的影響；無混合液回流，流程簡單，節(jié)能；反硝化過程同時(shí)除去有機(jī)物；好氧吸磷充分；污泥沉降性能好； 厭氧釋磷得不到優(yōu)質(zhì)降解碳源；無混合液回流時(shí)總氮去除效果不高UCT 減少了進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的硝酸鹽量，提高了除磷效率；對(duì)有機(jī)物濃度偏低的污水，除磷效率有所改善；脫氮效果好 操作較為復(fù)雜；需增加附加回流系統(tǒng)改良Bardenpho 脫氮效果優(yōu)秀；污泥沉降性能好 池體分隔較多；池體容積較大PhoStrip 易于與現(xiàn)有設(shè)施結(jié)合及改造；過程靈活性好；除磷性能不受進(jìn)水有機(jī)物濃度限制；加藥量比采用化學(xué)沉淀法小很多；出水磷酸鹽濃度可穩(wěn)定小于1mg/L 需要投加化學(xué)藥劑；混合液需保持較高DO濃度，以防止磷在二沉池中釋放；需附加的池體用于磷的解吸；如使用石灰可能存在結(jié)垢問題SBR及變形工藝 可同時(shí)脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低SS出水；耐受水力沖擊負(fù)荷；操作靈活性好 同時(shí)脫氮除磷時(shí)操作復(fù)雜；潷水設(shè)施的可靠性對(duì)出水水質(zhì)影響大；設(shè)計(jì)過程復(fù)雜；維護(hù)要求高，運(yùn)行對(duì)自動(dòng)控制依賴性強(qiáng)；池體容積較大 9．仔細(xì)分析污水中COD的組成，并說明它們?cè)谖鬯幚硐到y(tǒng)中的去除途徑。污水中COD其中可生物降解的大多數(shù)被微生物降解；不可生物降解的溶解態(tài)COD隨出水流走，顆粒態(tài)COD進(jìn)入剩余污泥。10．二沉池的功能和構(gòu)造與一般沉淀池有什么不同？在二沉池中設(shè)置斜板為什么不能取得理想效果？二沉池的功能要考慮固液分離和污泥濃縮的要求；活性污泥法中的二沉池在功能上要同時(shí)滿足澄清和污泥濃縮兩個(gè)方面的要求，他的工作效果將直接影響系統(tǒng)的 和回流污泥濃度，二沉池中發(fā)生的沉淀為絮凝沉淀和壓縮沉淀，和一般沉淀池中發(fā)生的沉淀不同，故結(jié)構(gòu)也不同。在二沉池中沉淀形式主要是成層沉淀而非自由沉淀，在二沉池中設(shè)置斜板后，實(shí)踐上可以適當(dāng)提高池子的澄清能力，這是由于斜板的設(shè)置可以改善布水的有效性和提高斜板間的弗勞德數(shù)，而不屬于淺池理論原理。而且假設(shè)斜板既增加了二沉池基建投資，且會(huì)由于斜板上積存污泥，造成運(yùn)行上的麻煩。二沉池的構(gòu)造可與污水處理廠的初沉池類似，可以采用平流式、豎流式和輻流式。但在構(gòu)造上要注意以下幾點(diǎn)：（1）二沉池的進(jìn)水部分要仔細(xì)考慮，應(yīng)使布水均勻并造成有利于絮凝的條件，使污泥絮凝結(jié)大。（2）二沉池中污泥絮凝體較輕，容易被水挾走，因此要限制出流堰處的流速，可在池面設(shè)置更多的出水堰槽，使單位堰長的出水量符合規(guī)范要求，(s?m)。（3）污泥斗的容積，要考慮污泥濃縮的要求。（4）二沉池應(yīng)設(shè)置浮渣的收集、撇除、輸送和處置裝置。斜板可以提高沉淀效能的原理主要適用于自由沉淀，但在二沉池中，沉淀形式主要屬于成層沉淀而非自由沉淀。第十三章、生物膜法1．什么是生物膜法？生物膜法有哪些特點(diǎn)？答：污水的生物膜處理法是與活性污泥法并列的一種污水好氧生物處理技術(shù)。這種處理法的實(shí)質(zhì)是細(xì)菌一類的生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上生長繁育，并在其上形成膜狀生物污泥——生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物，作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。特點(diǎn)：微生物相方面的特點(diǎn)：參與凈化反應(yīng)的微生物多樣化；生物的食物鏈長；能夠存活世代時(shí)間較長的微生物；分段運(yùn)行和優(yōu)占種屬；處理工藝方面的特點(diǎn)：對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性；污泥沉降性能好，宜于固液分離；能夠處理低濃度的污水；易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能；生物膜法處理廢水就是使廢水與生物膜接觸，進(jìn)行固、液相的物質(zhì)交換，利用膜內(nèi)微生物將有機(jī)物氧化，使廢水獲得凈化，同時(shí)，生物膜內(nèi)的微生物不斷生長與繁殖。生物膜法具有以下特點(diǎn)：（1）固著于固體表面的生物膜對(duì)廢水水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，操作穩(wěn)定性好。（2）不會(huì)發(fā)生污泥膨脹，運(yùn)轉(zhuǎn)管理較方便。（3）由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生長繁殖。（4）因高營養(yǎng)級(jí)的微生物存在，有機(jī)物代謝時(shí)較多的轉(zhuǎn)化為能量，合成新細(xì)胞即剩余污泥量較少。（5）多采用自然通風(fēng)供氧。（6）活性生物量難以人為控制，因而在運(yùn)行方面靈活性較差。（7）由于載體材料的比表面積小，故設(shè)備容積負(fù)荷有限，空間效率較低。2．試述生物膜法處理污水的基本原理？生物膜法是使細(xì)菌和菌類一類的微生物和原生動(dòng)物、后生動(dòng)物一類的微型動(dòng)物附著在濾料或某些載體上生長繁殖，并在其上形成膜狀生物污泥—生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)物，作為營養(yǎng)物質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍增殖。3．比較生物膜法和活性污泥法的優(yōu)缺點(diǎn)。 答：普通活性污泥法工作流程優(yōu)點(diǎn):BOD和SS去除率高,可達(dá)90%95%,適于處理要求高,水質(zhì)穩(wěn)的廢水.缺點(diǎn):對(duì)水質(zhì)變化適應(yīng)差。實(shí)際需氧前大后小,使前段氧少,后段氧余。曝氣池容積負(fù)荷低,占地面積大,基建費(fèi)高.改進(jìn):階段曝氣:克服前段氧少,后段氧余缺點(diǎn),曝氣池容積減少30%.完全混合:承受沖擊負(fù)荷強(qiáng),適應(yīng)工業(yè)廢水特點(diǎn),可處理高濃度有機(jī)廢水。污泥負(fù)荷高,需氧均勻,動(dòng)力省。但連續(xù)出水時(shí),水質(zhì)不理想,:低負(fù)荷運(yùn)行,池容積大,耗時(shí)長,積污水和污泥處理于一體,污泥氧化徹底,脫水迅速,無臭,水質(zhì)穩(wěn)定,曝氣量大,部分污泥老,不便于污泥處理的小城鎮(zhèn)污水和工業(yè)廢水.廢水→ 初沉池 → 二沉池 → 生物濾池 →出水生物膜法工作流程優(yōu)點(diǎn)★生物膜對(duì)水質(zhì),水量變化適應(yīng)性強(qiáng),穩(wěn)定性好?！餆o污泥膨脹,運(yùn)轉(zhuǎn)管理方便?！锷锬ぶ猩锵嘭S富,生物種群呈一定分布。 ★有高營養(yǎng)級(jí)別微生物存在,產(chǎn)能多,剩余污泥少?！镒匀煌L(fēng)供氧,省能耗.缺點(diǎn)★運(yùn)行靈活性差,難以人為控制?！镙d體比表面積小,設(shè)備容積負(fù)荷小,空間效率低。★處理效率差,BOD去除率約80%左右,出水BOD 28mg/l(活性污泥法BOD 90%,出水14mg/l).4．生物膜的形成一般有哪幾個(gè)過程？與活性污泥相比有什么區(qū)別？答：1潛伏期或適應(yīng)期 微生物在經(jīng)歷不可逆附著過程后，開始逐漸適應(yīng)生存環(huán)境，并在載體表面逐漸形成小的，分散的微生物。這些初始菌落首先在載體表面不規(guī)則處形成。這一階段的持續(xù)時(shí)間取決于進(jìn)水第五濃度以及載體表面特性。在實(shí)際生物膜反應(yīng)器啟動(dòng)時(shí)，要控制這一階段是很困難的。2對(duì)數(shù)期或動(dòng)力學(xué)增長期在適應(yīng)期形成的分散菌落開始迅速增長，逐漸覆蓋載體表面。生物膜厚度可以達(dá)到幾十μm。多聚糖及蛋白質(zhì)產(chǎn)率增加，大量消耗溶解氧，后期氧成為限制因素，此階段結(jié)束時(shí)，生物膜反應(yīng)器的出水底物濃度基本達(dá)到穩(wěn)定值，這個(gè)階段決定了生物膜反應(yīng)器內(nèi)底物的去除效率及生物膜自身增長代謝的功能。3線性增長期生物膜在載體表面以恒速率增長，出水底物濃度不隨生物量的積累而顯著變化；其好氧速率保持不變；此階段生物膜總量的積累主要源于非活性物質(zhì)。此時(shí)生物膜活性生物量所占比例很小，且隨生物膜總量的增長呈下降趨勢(shì)。原因是：可剩余有效載體表面飽和；禁錮作用明顯，有毒或抑制性物質(zhì)的積累。這個(gè)階段對(duì)底物的去除沒有明顯的貢獻(xiàn)，但在流化床反應(yīng)器內(nèi)，這個(gè)階段可以改變生物顆粒的體積特性。4減數(shù)增長期由于生存環(huán)境質(zhì)量的改變以及誰理學(xué)的作用，出現(xiàn)了生物膜增長速率變慢，這一階段是生物膜在某一質(zhì)量和膜厚上達(dá)到的穩(wěn)定的過渡期。此時(shí)生物膜對(duì)水力學(xué)剪切作用極為敏感。生物膜結(jié)構(gòu)疏松，出水中懸浮物的濃度明顯增高，末期，生物膜質(zhì)量及厚度都趨于穩(wěn)定，運(yùn)行系統(tǒng)也接近穩(wěn)定。5生物膜穩(wěn)定期生物膜新生細(xì)胞與由于各種物理力所造成的生物膜損失達(dá)到平衡。次階段，生物膜相及液相均已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。在生物膜反應(yīng)器運(yùn)行中，生物膜穩(wěn)定期的維持一直認(rèn)為是過程穩(wěn)定性的必要保證，而在三相流化床等生物反應(yīng)器中，在高底物濃度、高剪切力作用下，這一階段時(shí)間很短，甚至不出現(xiàn)。6脫落期隨著生物膜的成熟，部分生物膜發(fā)生脫落。生物膜內(nèi)微生物自身氧化、內(nèi)部厭氧層過厚以及生物膜與載體表面間相互作用等因素可加速生物膜脫落。另外，某些物理作用也可以導(dǎo)致生物膜脫落。此階段中，出水懸