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一、生物处理的基本概念•1、定义：利用生物（主要是微生物）的新陈代谢过程，采用一定人工措施，创造有利于微生物生长繁殖的条件、环境，使之大量增殖，提高其氧化分解能力和效率，对废水中污染物（主要是有机物）进行降解转化，使废水得以净化的一种废水处理方法。•2、生物处理的目的（对象）：有机物、N、P、含硫含氰的无机废水。二、生物处理的主体•1、主体构成：各种类型的微生物(细菌、真菌、原生动物、后生动物)、浮游生物、水生植物等。•2、净化机理：使废水中可生物降解(或转化)的污染物质稳定化或转化为易于从水中分离的物质（固体或者气体从水中分离），从而使之被去除。三、水中微生物的分类•1、按照需要氧气可分为：好氧和厌氧好氧C：N：P≈100：5：1厌氧C：N：P≈200：5：1•2、按照存在形式分为菌胶团，悬浮生长工艺系统——活性污泥法；生物膜，附着生长工艺系统——生物膜法。四、水中微生物的种群分类1、细菌•体积微小，表面积大——接触能力好；•有很强的吸附、降解能力；•外形：球形、杆菌、螺旋形——聚集一起形成菌落；•不同水质的废水中，细菌种类不同——适者生存。2、真菌•多存在于生物滤池中；低pH酸性废水适合生存；降解含氰废水。3、菌胶团•菌胶团——由细菌以及细菌分泌的胶质组成的细小颗粒，比游历细菌有更好的生存机会和沉淀性能。它与活性污泥吸附、氧化降解有机物、凝聚沉淀性能有关；•菌胶团需要较高的好气性——活性污泥（好氧法）；•菌胶团特点：1、活性高，含有大量微生物；2、絮状，具有较好比表面积和吸附能力；3、容易沉降；4、一般为黄色，褐色，并根据废水特性和培养条件发生变化；•丝状菌：导致污泥膨胀，沉降性能变差。4、原生动物和后生动物一般在生活污水中大量存在其代谢原理（1）体表吸收溶解性有机物；（2）吞噬细小有机颗粒和游离细菌轮虫是污水、废水处理后段工艺中经常出现的指标性后生动物。它的出现一般表明水质较好。5、微型藻类放出氧气，减少营养物质，使无机盐含量减少。五、外界环境对微生物影响•1、温度：高温，中温（20～40），低温，影响效果•2、酸碱度：6～9•3、营养物质：无机盐类（S）、微量元素好氧C：N：P≈100：5：1厌氧C：N：P≈200：5：1•4、溶解氧：2～4mg/L，出水在1mg/L•5、相互影响（1）互生关系（2）对抗关系活性污泥法•活性污泥法基本流程包括曝气池、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统。•曝气池：生物反应器，种类、运行方式繁多，构造特点各不相同，但作用相同，均为废水与微生物混合接触、进行生物反应、供氧的场所。•二沉池：固液分离，澄清出水；污泥浓缩，保证污泥回流，污泥贮存、调节(动态控制)活性污泥法基本流程流程简介•回流：向曝气池提供大量污泥，满足生物反应之需。废水在曝气池内停留期间，废物去除所导致的污泥增长量很小，要保证曝气池内有足够的生物量SRT（污泥停留时间）HRT（水力停留时间）。需要通过回流污泥实现。•排泥：控制泥龄、污泥浓度(生物量)及其活性。每日增长的污泥称为剩余污泥。•曝气：供氧、混合、保持污泥呈悬浮状态。•净化过程：凝聚、吸附截留、生物氧化、沉淀分离等综合作用的结果。正常运行的必要条件•1、保持足够的微生物量和活性；•2、保证活性污泥、氧气、废水充分混合接触；•3、提供足够的氧气供微生物利用；•4、悬浮固体应与废水有效分离活性污泥的性能指标•活性污泥一般由四部分组成：活性微生物Ma生物难降解物质，惰性有机物Mi微生物自身氧化残余物Me无机颗粒Mii•有效成分Ma：由细菌、真菌、原生动物和后生动物组成的微生物生态系统。活性污泥的组成•食物链——细菌是净化主要承担者，在一定条件下，形成菌胶团具有自身絮凝和沉降性能•原生动物：首次捕食者（如肉足虫，鞭毛虫和纤毛虫等）•后生动物：二次捕食者（如轮虫、线虫等）活性污泥的外观•生物活性──含有大量的活性微生物(细菌、原生、后生动物)•絮状，具有极大的比表面积和吸附能力──细菌在一定生长条件下的细胞分解物(菌胶团)形成•易于凝聚沉降•一般为黄、褐色，依废水特性和培养条件而异净化过程和机理•悬浮生长系统中的净化作用是生物氧化、生物絮体的形成与吸附作用以及有效的固液分离等作用的综合结果。1、有机物的初期去除——絮凝体的吸附作用2、微生物的代谢作用(生物氧化作用)3、生物絮凝体的形成与凝聚沉降性能有机物的初级去除•①生物絮体的表面积大(2000～10000m2/m3)。•②主要是悬浮的和胶体的有机物质被迅速去除。•③当吸附在污泥表面的固体有机物逐渐被细胞外酶水解后，重新回到液相，即有所谓“再扩散”现象。•④初期吸附去除量受到污水类型和污泥性能影响。微生物的代谢作用•有机物的去除过程：污泥增长、有机物利用、氧的消耗。生物絮凝体的形成与凝聚沉降性能•生物絮体的形成关系到生物吸附作用好坏、细菌(微生物)与污水的分离效果。•生物絮凝体形成机理：粘液和细菌聚合物活性污泥生物种群中有些微生物能分泌粘性的胶状物质，促进絮体的形成。该现象可解释极低负荷时出水中悬浮物含量增加的原因。活性污泥的性能指标•AS的性能好坏从两个方面评判——吸附氧化性能:活性好，松散絮状，比表面积大——分离性能:易于絮凝、聚结沉降1、污泥浓度Xa—MLSS一般控制在3--4g/ml2、污泥沉降比—SV30一般在20%-30%3、污泥体积指数—SVI一般小于100沉降性最好活性污泥的性能指标•污泥浓度一般用常用MLSS表示，一般3-4g/l，有些情况下4-6g/l。近年来，随着充氧设备效率的提高，污泥浓度有增加的趋势。•为避免MLSS中无机成份的影响，采用MLVSS（挥发性的悬浮固体）表示。特定条件下，VSS/SS的比例相对稳定。对于工业污水，VSS/SS约为0.6-0.8。活性污泥的性能指标•SV30:取曝气池混合液于1L量筒内静置沉淀30分钟后，沉淀污泥体积与原混合液体积之比，以％表示。测定简便易行，常测项目，20%-30％左右较好。活性污泥的性能指标SVI:曝气池混合液经30分钟沉降后，一克干污泥所占体积，以ml计(ml/g)SV30和SVI都表示污泥的松散程度和絮凝沉降性能，后者受到污泥量的影响，SVI=50-150之间)/((%)LgMLSSSVSVI活性污泥的性能指标•SVI过低，污泥颗粒细小，紧密，无机成分多，缺乏活性和吸附能力•SVI过高，污泥难以沉降分离，即将膨胀或已经膨胀活性污泥的性能指标•利用原生、后生动物作为指示生物所定污泥质量和处理效果。选择利用原后生动物的主要原因是大部分的原后生动物都以游离的细菌作为捕食对象，这样游离细菌产生的原因及程度都可以通过原后生动物的观察得到验证。•活性污泥成熟，处理效果稳定时：固着型纤毛虫有污钟虫、沟钟虫、累枝虫、盖纤虫等；后生动物有轮虫、红斑瓢点虫、线虫等。活性污泥法的工艺控制1、pH值：pH值的控制不但是排放水要求的控制，更是对活性污泥法主体微生物生长条件的要求。控制不好直接影响处理效果，甚至造成生化系统的瘫痪。2、水温：进入活性污泥法处理系统的原水，其水温控制也很重要，适合的水温是发挥活性污泥法最高处理效率的前提条件。3、原水的成分：活性污泥法作为处理有机污染物的首选工艺，有机污染物的浓度固然重要，但是其水质成分的均匀、全面性也至关重要。活性污泥法的工艺控制4、食微比：污泥负荷的调节和控制是操作人员对系统控制和调整的常用方法，往往在处理突发事件时被用到。5、溶解氧（DO）：活性污泥法工艺的微生物皆以好氧菌为主体，缺乏溶解氧的时候首先影响的是处理效率，更甚者会对整个活性污泥系统产生抑制，使得恢复周期延长；而过度的溶解氧也会影响出水水质。6、活性污泥浓度（MLSS）：控制活性污泥浓度对有机污染物的去除率、抗冲击负荷能力、出水悬浮颗粒浓度、节能降耗等都有显著影响。活性污泥法的工艺控制7、沉降比（SV30）：沉降比作为现场监测活性污泥系统运行状况是最简易、有效的方法，但是去往往被操作人员忽略，此控制指标对整个活性污泥系统故障的及早发现具有重要的参考价值。8、污泥体积指数（SVI）：对于判断活性污泥处于何种增长状态、污泥膨胀情况、活性污泥浓度等具有参考价值。9、污泥龄：就活性污泥主体的微生物而言，其生命周期也是存在的，在不断增殖、死亡交替过程中，也就完成了对有机污染物的去除。该指标可以解决出水浑浊、含有细小活性污泥颗粒等问题。活性污泥法的工艺控制10、回流比（R）：活性污泥回流比在工艺控制中，其目的是为了补充活性污泥槽流失的活性污泥，达到处理的平衡。11、营养剂的投加：活性污泥的正常代谢和人体一样需要多种元素，除了需要正常的蛋白质外，对氮、磷、铁、锰等也有不同的需求。工艺控制指标•pH值•pH值是体现溶液或者物质酸碱度的表示方法，表示水中氢离子浓度值。一般我们的pH值控制在6-9。•在实际的废水、污水调节过程中，pH值一般调节成碱性而不要酸性：1、酸性污水、废水更容易腐蚀处理设施；2、偏碱性有利于后段混凝沉淀效果的提升；3、就活性污泥主体微生物来讲，抗碱性污水、废水的能力要优于抗酸性的能力；4、偏碱性废水更容易形成氢氧化物沉淀而为污染物的进一步去除提供便利。pH值异常对各处理段的影响异常pH值表现生化段影响物化段影响pH值过低（低于6）活性污泥系统池面有酸味；处理效率下降；原生动物活动减弱混凝处理段絮体细小、混凝效果差；初级沉淀池出水混浊，堰口有生物膜或者青苔剥落pH值过高（高于9）出水混浊；处理效率下降；活性污泥有解体现象；原生动物可见死亡解体。混凝处理段絮体粗大、间隙水混浊，混凝效果差；初级沉淀池出水混浊，堰口有生物膜或者青苔剥落工艺控制指标•水温•水温的调整对后续处理装置的运行影响虽然没有pH值波动带来的负面影响大，但是对出来效率的影响，丝状菌膨胀，出水混浊等情况还是比较常见。•水温对活性污泥种群的影响。过低的水温就原生动物而言，表现为原后生动物数量下降、活动受限、部分种群消失等现象。水温异常对各处理段的影响异常水温表现生化段影响物化段影响水温过低（低于10℃）处理效率降低，抗冲击能力减弱；出水未沉降絮体增多混凝效果差，絮体细小；耗药量增加；沉沉池处理效率下降水温过高（高于40℃）部分活性污泥受高温环境影响，容易导致解体；同时受具体活动活跃影响也会导致出水混浊发生无明显影响，在缺氧状况下，沉淀池底泥容易上浮原水成分变化对活性污泥的影响原水成分变化对活性污泥的影响原因分析pH值异常波动抑制生长、导致死亡不适合的生长环境有机物浓度过高造成负荷冲击、沉降性差微生物增长迅速，活性高有机物浓度过低活性污泥易老化食物供给不足，活性污泥死亡悬浮颗粒浓度过高物化段去除不足，活性污泥有效成分低混杂过多固体颗粒，造成活性污泥浓度增长的假象表面活性剂过多池体泡沫过多，充氧效率低覆盖池体液面，氧转移率低进水含有有毒物质活性污泥解体，活性抑制中毒发生，细胞合成收到抑制食微比（F/M）M即MLSS得意思，意为活性污泥浓度。F/M代表的是污泥的负荷食微比表现对应沉降比表现食微比过低1、沉降过程中可出现活性污泥过多2、活性污泥色泽较深3、沉降过程较为迅速4、上清液带有细小颗粒5、沉降的活性污泥压缩性好食微比过高1、活性污泥稀少2、活性污泥色泽鲜淡3、絮凝沉降速度相对缓慢4、上清液混浊5、沉降活性污泥阶段压缩性差沉降比和活性污泥容积指数•SVI值超过200时，可以判定活性污泥结构松散，有发生丝状菌膨胀或者沉降性转差的迹象。当活性污泥溶剂指数低于50时可以判定活性污泥出现活性比较差，泥龄过长，污泥老龄话。雨污分流示意图常开药剂灌区雨污分流常闭常开污水灌区雨污分流