第三章污水的生物处理

第三章污水生物处理一、基本理论污水生物处理是微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。1.1什么是污水生物处理？污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。可生物降解底物量包括有机的和无机的可生物利用物质。酶是微生物产生的有机催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。酶的特性酶的种类繁多，常见的类型包括转移酶、裂合酶、水解酶、氧化还原酶、异构酶和合成酶。酶具有专一性和催化反应特性。酶的催化反应速率较高，一个单个的酶分子每秒能催化1000-10万次分子的转化。一些酶依靠自身的蛋白质结构就能发挥活性，而另外一些还需要非蛋白成分才能发挥活性。当这种非蛋白成分是金属离子时，称为辅助因子；当这种非蛋白成分是有机物时，称为辅酶。酶的特性新陈代谢合成代谢(同化作用)分解代谢(异化作用)复杂物质分解为简单物质简单物质合成为复杂物质吸收能量释放能量能量代谢物质代谢1.2新陈代谢过程根据氧化还原反应中最终电子受体的不同，分解代谢可分成发酵和呼吸两种类型，呼吸又可分成好氧呼吸和缺氧呼吸两种方式。分解代谢发酵呼吸好氧呼吸厌氧呼吸发酵是指微生物将有机物释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生不同的代谢产物。底物为有机物；不完全氧化；释放部分能量；电子受体为中间代谢产物。1.3发酵与呼吸

(1)发酵糖酵解过程准备阶段放能阶段准备阶段:没有发生氧化反应；1分子的葡萄糖消耗2分子的ATP；

放能阶段：1分子3-磷酸甘油醛失去2电子，转移给电子载体NAD+；最终转化成中间产物2分子的丙酮酸，同时合成4分子ATP；电子载体NADH将电子直接转移给中间产物丙酮酸，用于下一步反应。（2）呼吸微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+（辅酶II）、FAD或FMN等电子载体，再经过电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程，称为呼吸作用。其中，以分子氧作为最终电子受体的称为好氧呼吸，以氧化型化合物作为最终电子受体的称为缺氧呼吸。有分子氧参与的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧。底物中的氢被脱氢酶活化，并从底物中脱出交给辅酶（递氢体），同时放出电子，氧化酶利用底物放出的电子激活游离氧，活化氧和从底物中脱出的氢结合成水。NAD(P)烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（磷酸）好氧呼吸过程实质上是脱氢和氧活化相结合的过程。在这个过程中，同时放出能量。

好氧呼吸

三羧酸循环糖酵解葡萄糖的好氧呼吸分解过程包括糖酵解阶段和三羧酸循环阶段；糖酵解阶段和发酵过程一样；电子载体NADH2先将电子转移给电子传递系统，由电子传递系统提供给电子受体O2；底物氧化完全，分解1分子葡萄糖可以合成38分子的ATP，最终产物为CO2和H2O。葡萄糖好氧分解电子传递系统电子传递系统是由NAD（P）+、黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）或黄素单核苷酸（FMN）、辅酶Q、细胞色素b、细胞色素c1、c及细胞色素a等组成。原核微生物的电子传递体系和细胞质膜连在一起，成为细胞质膜的一部分，真核微生物的电子传递系统在线粒体中。主要功能：（1）接受电子供体释放的电子，并将电子传递给最终电子受体O2；（2）合成ATP，把电子传递过程中释放的能量储存起来。缺氧呼吸

在电子传递体系中，氧化NADH2时的最终电子受体不是氧气，而是氧气以外的无机化合物中的氧原子，如NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、CO2等。缺氧呼吸的底物一般为有机物，被氧化成CO2，有ATP生成。以NO3-为电子受体：

以SO42-为电子受体：

以CO2为电子受体，最终将CO2还原成甲烷。缺氧呼吸

缺氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。在缺氧呼吸过程中，底物中脱下来的氢传递给除氧以外的含氧化合物，使其还原。缺氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体，并能在能量分级释放过程中伴随有磷酸化作用，也能产生较多的能量用于生命活动。部分能量随电子传递给最终电子受体，生成的能量少于好氧呼吸。呼吸方式受氢体电子传递系统产能结果好氧呼吸分子氧有2817.3kJ缺氧呼吸含氧化合物有1755.6kJ发酵有机物无92kJ三种代谢方式的产能结果对比注：底物采用的是葡萄糖1.4好氧生物处理和厌氧生物处理好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与胶体状的为主）作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物质稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处置。图示表明，有机物被微生物摄取后，通过代谢活动，约有1/3被分解、稳定，并提供其生理活动所需的能量；约有2/3被转化，合成为新的原生质（细胞质），即进行微生物自身生长繁殖。（1）好氧生物处理（2）厌氧生物处理

废水的厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、转化为简单的化合物，同时释放能量。

在这个过程中，有机物的转化分为三部分进行：部分转化为CH4，这是一种可燃气体，可回收利用；还有部分被分解为CO2、H2O、NH3、H2S等无机物，并为细胞合成提供能量；少量有机物被转化、合成为新的原生质的组成部分。由于仅少量有机物用于合成，故相对于好氧生物处理法，其污泥增长率小得多。二、微生物的生长规律和生长环境2.1微生物的生长规律

微生物的生长规律一般是以生长曲线来反映。按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期停滞期（调整期）对数期（生长旺盛期）静止期（平衡期）衰老期（衰亡期）微生物要求的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生能量的物质，主要有：水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐及生长因素。微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质微生物的组成微生物组成水80％干物质20％无机质10％有机物90％C53.1%,O28.3%,N12.4%,H6.2%P50%,S15%,Na11%,Ca9%,Mg8%,K6%,Fe1%等一般估算营养比例：C∶N∶P＝100∶5∶1

(1)水：组成部分，代谢过程的溶剂。细菌约80%的成分为水分。

(2)碳源：碳素含量占细胞干物质的50％左右，碳源主要构成微生物细胞的含碳物质和供给微生物生长、繁殖和运动所需要的能量，一般污水中含有足够碳源。

(3)氮源：提供微生物合成细胞蛋白质的物质。

(4)无机元素：主要有磷、硫、钾、钙、镁等及微量元素。作用：构成细胞成分，酶的组成成分,维持酶的活性，调节渗透压，提供自养型微生物的能源。磷：核酸、磷脂、ATP转化。硫：蛋白质组成部分，好氧硫细菌能源。钾：激活酶。钙：稳定细胞壁，激活酶。镁：激活酶，叶绿素的重要组成部分

(5)生长因素：氨基酸、蛋白质、维生素等。微生物的营养各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃～80℃

。此温度范围，可分为最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃）、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质不同的微生物有不同的pH适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在4～10之间。大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。废水生物处理过程中应保持最适pH范围。当废水的pH变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH范围。微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。好氧微生物处理的溶解氧一般以2～4mg/L为宜。微生物的营养温度pH溶解氧有毒物质微生物的生长环境影响微生物生长的环境因素在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，这类物质我们称之为有毒物质。其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要具体分析。微生物的营养温度pH值溶解氧有毒物质三、好氧生物处理工艺3.1活性污泥法

1912年,英国的克拉克和盖奇在劳伦斯研究所实验中发现,对污水长时间曝气会产生污泥,同时水质会得到明显改善.曝气活性污泥（1）什么是活性污泥？由细菌、菌胶团、原生动物、后生动物等微生物群体及吸附的污水中有机和无机物质组成的、有一定活力的、具有良好的净化污水功能的絮绒状污泥。按栖息着的微生物分：（2）活性污泥的组成大量的细菌真菌原生动物后生动物除活性微生物外，活性污泥还挟带着来自污水的有机物、无机悬浮物、胶体物；活性污泥中栖息的微生物以好氧微生物为主，是一个以细菌为主体的群体，除细菌外,还有酵母菌、放线菌、霉菌以及原生动物和后生动物。活性污泥中细菌含量一般在107～108个/mL；原生动物103个/mL，原生动物中以纤毛虫居多数，固着型纤毛虫可作为指示生物，固着型纤毛虫如钟虫、等枝虫、盖纤虫、独缩虫、聚缩虫等出现且数量较多时，说明培养成熟且活性良好。干固体和水分含水98％~99％干固体1％~2%（2）活性污泥的组成混合液悬浮固体浓度（MLSS）指曝气池中单位体积混合液中活性污泥悬浮固体的质量，也称之为污泥浓度。混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）是指混合液悬浮固体中有机物的质量。按McKinney的分析：MLSS=Ma+Me+Mi+MiiMLVSS=Ma+Me+Mi式中：Ma——具备活性细胞成分；Me——内源代谢残留的微生物有机体；Mi——未代谢的不可生化的有机悬浮固体；Mii——吸附的无机悬浮固体。（3）活性污泥的性质颜色黄褐色状态似矾花絮绒颗粒味道土腥味相对密度曝气池混合液：1.002～1.003回流污泥：1.004～1.006粒经0.02～0.2mm20～100cm2/mL比表面积曝气池污泥沉降比：SV（4）活性污泥的评价方法取混合液至1000mL或100mL量筒，静止沉淀30min后，度量沉淀活性污泥的体积，以占混合液体积的比例（%）表示污泥沉降比。污泥体积指数：SVISV不能确切表示污泥沉降性能，故人们想起用单位干泥形成湿泥时的体积来表示污泥沉降性能，简称污泥指数，单位为mL/g。

1L混合液沉淀30min的活性污泥体积（mL）SV(mL/L)SVI==1升混合液中悬浮固体干重（g）

MLSS(g/L)生物相MLSS和MLVSS通过污泥回流和剩余污泥的排放,保持系统污泥浓度的动态平衡。（5）活性污泥的基本流程（6）有机物的降解过程

活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段稳定阶段由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上含有多糖类的黏性物质，导致污水中的有机物转移到活性污泥上去。主要是转移到活性污泥上的有机物为微生物所利用。曝气过程中污水中有机物的变化分析：废水中的有机物残留在废水中的有机物从废水中去除的有机物微生物不能利用的有机物微生物能利用的有机物微生物能利用而尚未利用的有机物微生物不能利用的有机物微生物已利用的有机物（氧化和合成）（吸附量）增殖的微生物体氧化产物有机物指标生化需氧量（BiologicalOxygenDemand，

BOD）污水的生化需氧量全部生物氧化需要20~100d完成，实际中，常以5d作为测定生化需氧量的标准时间，称5日生化需氧量（BOD5）；通常以20℃为测定的标准温度。在有氧的条件下，微生物氧化分解污水或受污染的天然水样中有机物所需要的氧量,以mg/L为单位。化学需氧量（ChemicalOxygenDemand，

COD）用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量，以mg/L为单位。常用的氧化剂主要是重铬酸钾K2Cr2O7（称CODCr)和高锰酸钾KMnO4(称CODMn或OC)。总有机碳（TotalOrganicCarbon，TOC）在950℃高温下，以铂作为催化剂，使水样气化燃烧，然后测定气体中的CO2含量，减去无机碳含量后，得到水样中有机碳元素总量。对于相同水质污水BOD5=0.3CODcr；TOC=0.47CODcrCODcr>TOC>BOD5对于不同水质污水，三者没有固定关系。

曲线①反映污水中有机物的去除规律；曲线②反映活性污泥利用有机物的规律；曲线③反映了活性污泥吸附有机物的规律。a、在曝气过程中，污水中的有机物先是吸附转移到污泥上，然后逐渐为微生物所利用；b、吸附作用在相当短的时间内就基本完成了，微生物利用有机物的过程比较缓慢。

（7）传统活性污泥法工艺形式推流式曝气池工艺完全混合式曝气池工艺序批式曝气池工艺封闭循环式曝气池工艺推流式曝气池工艺工艺特征：有机污染物在曝气池内的降解，经历了第一阶段的吸附和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期。存在的问题：a、进水底物分布不均匀；b、抗冲击负荷能力弱；c、供氧不均匀。推流式曝气池中溶解氧的供需关系工艺改进方法：a、渐减曝气法工艺形式和传统推流式一样，充氧设备的布置沿池长方向与需氧量匹配，使布气沿程逐步递减，接近好氧速率，总空气用量减少。b、阶段曝气法（1）污水沿曝气池的长度分散均衡地进入，曝气池内有机污染物负荷及需氧率得到均衡，一定程度地缩小了耗氧速度与冲氧速率之间的差距，活性污泥微生物的活性得到充分的发挥；（2）混合液中的活性污泥浓度沿池长逐步降低，出流混合液的污泥较低，减轻二次沉淀池的负荷，有利于提高二次沉淀池固、液分离效果。完全混合式曝气池工艺工艺特征：（1）污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合;（2）污水在曝气池内分布均匀，F/M值均等，便于调整工况，实现最佳参数条件；工艺对冲击负荷有较强的适应能力;（3）曝气池内混合液的需氧速度均衡，动力消耗低于推流式曝气池；（4）活性污泥易于产生膨胀现象。方形多点进水圆形中间进水进水反应沉淀排水闲置序批式曝气池工艺

工艺特征：a、工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；b、耐冲击负荷，在一般情况下（包括工业污水处理）无需设置调节池；c、反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质;d、运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；e、污泥沉淀性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀；f、该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。

序批式曝气池工艺（1）氧化沟池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有表面曝气装置；（2）曝气装置的转动，推动沟内液体迅速流动，具有曝气和搅拌两个作用，沟中混合液流速约为0.25～0.3m/s。封闭循环式曝气池工艺-氧化沟转刷曝气机曝气转刷运行中的曝气转刷（8）曝气和氧的传递气体传递原理

双膜理论的基点是认为在气液界面存在着二层膜（即气膜和液膜）这一物理现象。这两层薄膜使气体分子从一相进入另一相时受到了阻力。当气体分子从气相向液相传递时，若气体的溶解度低，则阻力主要来自液膜。在废水生物处理系统中，氧的传递速率可用下式表示：

氧传递率，kgO2/h；液膜中氧分子扩散系数，m2/h；气液接触界面面积，m2；饱和溶解氧值，kgO2/m3；溶液中溶解氧浓度，kgO2/m3；溶解氧浓度梯度，kgO2/（m3•m-1）；提高KLa可以提高氧转移速率提高cs可以提高氧转移速率影响氧传递效率的因素

污水水质水温水温为T℃时的氧总传质系数水温为20℃时的氧总传质系数氧分压氧转移速率与供气量的计算稳定条件下，氧的转移速率等于活性污泥微生物的需氧速率：

F—曝气设备堵塞系数，通常取0.65-0.9。在实际条件下，能够转移到曝气池混合液中的总氧量为：曝气设备鼓风曝气机械曝气空气净化器鼓风机空气输配管系统扩散器竖式曝气机表面曝气机卧式曝气机常用鼓风曝气机罗茨风机回转风机罗茨风机工作原理图离心鼓风机丹麦HV-Turbo风机英国Howden风机曝气输配系统微孔曝气盘微孔曝气管微孔曝气设备安装表面曝气机沉水曝气机曝气设备性能指标比较各种曝气设备性能的主要指标氧转移率：单位为mg（O2）/（L·h）。充氧能力（或动力效率）：即每消耗1kW·h动力能传递到水中的氧量（或氧传递速率）,单位为kg（O2）/（kW·h）。氧利用率：通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧的比例，单位为％。曝气设备性能满足混合要求的曝气量满铺的小气泡扩散器：2.2m3/（m2·h）旋流的大中气泡扩散器：1.2m3/（m2·h）机械曝气：15-25W/m33.2生物膜法

（1）什么是生物膜？

生物膜:以附着在惰性载体表面生长的,以微生物为主,包含微生物及其产生的胞外多聚物和吸附在微生物表面的无机及有机物等组成,并具有较强的吸附和生物降解性能的结构。卵石碎石石英砂炉渣焦炭无烟煤陶粒沸石火山岩多面空心球拉西环塑料圆盘纤维球纤维束海绵纤维（2）生物膜的构成真菌藻类原生动物后生动物一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫细菌（好氧、厌氧、兼性）微生物组成与活性污泥法一样，原生动物和后生动物可以作为指示生物，来检查和判断工艺的运行情况及污水处理效果。当后生动物出现在生物膜中时，表明水中有机污含量很低并已稳定。干固体和水分含水98％~99％干固体1％~2%（3）生物膜法对污染物的降解机制污染物的降解过程包括：有机物和氧在液相中的紊流扩散、在附着水膜和生物膜中的扩散传递、有机物在生物膜中氧化分解和利用。污染物的去除也是一个吸附、稳定的过程。生物膜表层生长的是好氧和兼性微生物,在这里,有机污染物经微生物好氧代谢而降解,最终产物是水和二氧化碳;生物膜内层微生物处于厌氧状态,在这里进行厌氧代谢,最终产物为有机酸、乙醇、醛和硫化氢等。生物膜的自然脱落。（4）生物膜的形成过程

微生物向载体表面的输送主动运送：细菌借助于水力动力学作用及浓度扩散向载体表面迁移；被动运送：通过布朗运动、细菌自身运动和沉降等作用实现。可逆附着过程不可逆附着过程附着微生物的增长（5）影响生物膜生长的主要因素进水中底物的组分底物的组分和浓度会影响生物膜的特性和剩余污泥量，直接影响到出水的水质。对营养物质要求的比例：BOD5︰N︰P=100︰5︰1有机负荷（Lv）以污水中有机物的量（BOD5）来计算，表示单位时间单位体积滤料承担的有机物量。单位：kgBOD5/m3.d溶解氧水流扰动水流搅动强度高，水力剪切力大，有助于促进膜的更新。pHpH的改变会引起细胞膜电荷的变化，进而影响微生物对营养物质的吸收和微生物代谢过程中酶的活性。温度水温影响微生物的生长及生物化学反应的进行。有毒物质有毒物质会对生物膜产生抑制甚至杀害作用。（6）生物膜法污水处理特征微生物种类丰富，对底物组分的变化有很好的适应能力存活世代时间较长的微生物，有利于不同功能的优势菌群分段运行微生物的食物链长，剩余污泥产量少运行管理方便（7）生物膜法的主要工艺形式生物滤池生物滤池的构造滤床布水设备排水系统滤床由滤料组成。滤料是微生物生长栖息的场所，理想的滤料应具备下述特性：(1)能为微生物附着提供大量的面积；(2)使污水以液膜状态流过生物膜；(3)有足够的空隙率，保证通风（即保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水流出滤池；(4)不被微生物分解,也不抑制微生物的生长，有较好的化学性能；(5)有一定的机械强度；(6)价格低廉。滤料粒径并非越小越好，会造成堵塞，影响通风。早期主要以拳状碎石为滤料，其直径在3～8cm左右，空隙率在45％～50％左右，比表面积（可附着面积）在65～100m2/m3之间。滤床布水设备设置目的为了使污水能均匀地分布在整个滤床表面上生物滤池的布水设备分为两类固定式喷嘴布水系统回转式布水器的中央是一根空心的立柱，底端与设在池底下面的进水管衔接。其所需水头在0.6～1.5m左右。固定式布水系统是由虹吸装置、馈水池、布水管道和喷嘴组成。这类布水系统需要较大的水头，约在2m左右。移动式（常用回转式）布水器排水系统作用收集滤床流出的污水与生物膜保证通风支撑滤料池底排水系统的组成池底排水假底集水沟排水假底是用特制砌块或栅板铺成，滤料堆在假底上面。假底空隙率不小于滤池面积5％～8％，高于池底0.4～0.6m。池底除支撑滤料外，还要排泄滤床上的来水，池底中心轴线上设有集水沟，两侧底面向集水沟倾斜，池底和集水沟的坡度约1％～2％。集水沟要有充分的高度，并在任何时候不会漫流，确保空气能在水面上畅通无阻，使滤池中空隙充满空气。影响生物滤池性能的主要因素

滤池高度

滤床上层,污水中有机物浓度较高,微生物繁殖速率高,种属较低级,以细菌为主,生物膜量较多,有机物去除速率较高。随着滤床深度增加,微生物从低级趋向高级，种类逐渐增多,生物膜量从多到少。

滤床的上层和下层相比,生物膜量、微生物种类和去除有机物的速率均不相同。

滤床中的这一递变现象，类似污染河流在自净过程中的生物递变。有机负荷

有机负荷高，生物膜生长快。生物滤池对有机负荷有一定耐受范围，在该范围内，有机物降解效率能够维持稳定，超出范围，有机物降解效率下降。有机负荷高，增加滤池的堵塞频率。回流（1）回流可提高生物滤池的滤率，它是使生物滤池负荷率由低变高的方法之一；（2）提高滤率有利于防止产生灰蝇和减少恶臭；（3）当进水缺氧、腐化、缺少营养元素或含有有害物质时，回流可改善进水的腐化状况、提供营养元素和降低毒物质浓度；（4）进水的质和量有波动时，回流有调节和稳定进水的作用。供氧温度差越大，通风条件越好；当水温较低，滤池内的温度低于水温时（夏季），池内气流向下流动；当水温较高，池内温度高于气温时（冬季），气流向上流动；若池内外无温度差，则停止通风；正常运行的生物滤池，自然通风可以提供生物降解所需的氧量，自然通风不能满足时，应考虑强制通风。生物滤池中，微生物所需的氧一般直接来自大气，靠自然通风供给。影响生物滤池通风的主要因素是滤床自然拔风和风速。自然拔风的推动力是池内温度与气温之差以及滤池的高度。生物滤池法的流程交替式二级生物滤池法比并联流程负荷率可提高两三倍。运行时，滤池是串联工作的，污水经初步沉淀后进入一级生物滤池，出水经相应的中间沉淀池去除残膜后用泵送入二级生物滤池，二级生物滤池的出水经过沉淀后排出污水厂。工作一段时间后，一级生物滤池因表面生物膜累积，即将出现堵塞，改作二级生物滤池，而原来的二级生物滤池则改作一级生物滤池。生物转盘生物转盘的主要组成部分转动轴盘片废水处理槽驱动装置生物转盘是由一系列平行的旋转圆盘、转动中心轴、动力及减速装置、氧化槽等组成。盘片：高强度、轻质、耐腐蚀；材料：硬塑料、玻璃钢直径：2~3m，间距20~30mm。受材料、污水与膜的接触均匀性、外缘膜易脱落等影响，直径不可能做大。工作原理工作时，废水流过水槽，电动机转动转盘，生物膜和大气与废水轮替接触，浸没时吸附废水中的有机物，敞露时吸收大气中的氧气。转盘的转动,,带进空气,并引起水槽内废水紊动,使溶解氧均匀分布。工艺流程1.单轴单级式2.单轴多级式3.多轴多级式生物转盘的布置方式

生物转盘的新进展曝气生物滤池

曝气生物滤池由池体、布水系统、布气系统、承托层、滤层、反冲洗系统组成。根据进水流向不同，曝气生物滤池池型分为下向流式和上向流式。上向流的优点：1）促使布气布水均匀；2）采用上向流，截留在底部的悬浮物易于被带入滤池中上部，加大滤料纳污率；3）利于氧的传递和利用。生物接触氧化法

填料浸没在污水中，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化成新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。酚醛树脂蜂窝填料常用填料的类型聚乙烯蜂窝填料弹性立体填料软性纤维填料软性、复合填料SQC型丝球形悬浮填料接触氧化池反应区的构造

生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥和生物膜法的特点。工艺优势：1）填料的比表面积大，充氧条件好，微生物数量高于传统活性法和生物滤池；2）不需要污泥回流，不存在污泥膨胀，运行管理方便；3）对水质水量变化有较强适应能力。生物流化床床层的三种状态固定床流化床液体输送

生物流化床中的载体颗粒表面有一层微生物膜，因此其流化特性与普通的流化床不同。流化床床层的膨胀程度可以用膨胀率K或膨胀比R表示：流化床状态式中：v、ve——分别为固定床层和流化床层体积。式中：h、he——分别为固定床层和流化床层高度。在生物流化床中，相同的流速下，膨胀率随着生物膜厚度的增加而增大，如右图所示。一般K采用50％～200％。生物颗粒粒径与膨胀率的关系流化床的类型

根据生物流化床的供氧、脱膜和床体结构的不同，好氧生物流化床主要有两种类型：两相生物流化床三相生物流化床两相生物流化床三相生物流化床三相流化床设备较简单，操作亦较容易，此外，能耗也较二相流化床低。三相生物流化床是气、液、固三相直接在流化床体内进行生化反应，不另设充氧设备和脱膜设备，载体表面的生物膜依靠气体的搅动作用，使颗粒之间剧烈摩擦而脱落。三相生物流化床的设计应注意防止气泡在床内合并成大气泡而影响充氧效率。充氧方式减压释放空气充氧射流曝气充氧三相生物流化床生物流化床的优缺点生物流化床的主要优点滤床具有巨大的表面积容积负荷高，抗冲击负荷能力强微生物活性强传质效果好生物流化床每单位体积表面积比其他生物膜大，单位床体的生物量很高（10～14g/L），传质速度快，废水一进入床内，很快被混合稀释。对同类废水，在相同处理条件下，其生物膜的呼吸速率约为活性污泥的两倍，可见其反应速率快，微生物的活性较强。由于载体颗粒在床体内处于剧烈运动状态，气－固－液界面不断更新，因此传质效果好，这有利于微生物随污染物的吸附和降解，加快了生化反应速率。生物流化床的优缺点生物流化床的主要缺点防堵塞曝气方法进水配水系统的选用生物颗粒流失设备的磨损较固定床严重，载体颗粒在湍动过程种会被磨损变小。设计时存在着生产放大方面的问题：四、厌氧生物处理工艺4.1厌氧生物法的基本原理

大分子有机物(碳水化合物，蛋白质，脂肪等)水解细菌的胞外酶水解的和溶解的有机物酸化产酸细菌有机酸醇类醛类等乙酸化乙酸细菌乙酸甲烷化甲烷细菌CH41、三阶段理论水解酸化阶段产乙酸产氢阶段产甲烷阶段2、厌氧生物法的影响因素

pH和温度污泥停留时间搅拌和混合有毒物质产甲烷菌增长速率慢，需要较长污泥停留时间。连续剧烈搅拌会破坏产甲烷菌和产乙酸菌的共生关系。重金属、H2S、NH3等。营养BOD：N：P=200：5：13、厌氧生物处理工艺

厌氧接触法

对于悬浮物较高的有机废水，可以采用厌氧接触法，它实际上是厌氧活性污泥法，不需要曝气而需要脱气。上流式厌氧污泥床反应器(UASB)

试验结果证明，良好的污泥床，有机负荷率和去除率高，不需要搅拌设备，能适应负荷冲击和温度与pH的变化。上流式厌氧污泥床反应器厌氧生物滤池优点：处理能力高；滤池内可以保持很高的微生物浓度；不需另设泥水分离设备，出水SS较低；设备简单、操作方便。

缺点：滤料费用较高；滤料易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚；堵塞后，没有简单有效的清洗方法。因此，悬浮物高的废水不适用。分段厌氧处理法第一段：水解和液化有机物为有机酸；缓冲和稀释负荷冲击与有害物质，并将截留难降解的固态物质。

第二段：保持严格的厌氧条件和pH，以利于甲烷菌的生长；降解、稳定有机物，产生含甲烷较多的消化气，并截留悬浮固体，以改善出水水质。五、好氧厌氧组合生物处理工艺5.1生物脱氮

污水生物处理过程中氮的转化主要包括氨化、硝化和反硝化作用，其中氨化可在好氧或厌氧条件下进行，硝化作用在好氧条件下进行，反硝化作用在缺氧条件下进行。氨化反应：RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3

RCHNH2COOH+H2O→RCHOHCOOH+NH3硝化反应：NH4++2O2→NO3-+2H++H2O反硝化反应：NO3-→NO2-→NO→N2O→N2同化作用：生物处理过程中，一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的组成成分，并以剩余污泥的形式得以从污水中去除。1、基本原理好氧异养型微生物好氧自养型微生物兼性好氧异养型微生物2、主要工艺形式两段脱氮工艺工艺特征：（1）除碳和硝化在同一反应器中进行，进水有机负荷不能过高，水力停留时间和泥龄相对较长；（2）反硝化阶段碳源不足，须人工投加碳源。三段脱氮工艺工艺特征：（1）除碳、硝化和反硝化在各自的反应器中进行；（2）反硝化阶段碳源不足，须人工投加碳源。前置缺氧-好氧生物脱氮工艺工艺特征：（1）反硝化过程设在除碳和硝化过程之前，弥补了碳源不足的问题，另外可以节省后续阶段曝气量、克服污泥膨胀；（2）反硝化阶段产生的碱可以弥补后续硝化阶段缺失的50%的碱度。（3）二沉池易发生污泥上浮。Bardenpho生物脱氮工艺工艺特征：（1）设定两个反硝化过程，反应较为彻底；（2）后续曝气兼顾吹脱水中残存氮气，改善污泥沉降性能。（3）比三段脱氮工艺减少投资和运行费用。

在同样的处理条件及同一处理空间内，硝化和反硝化反应同时发生的现象被称为同步硝化/反硝化(SND)。同步硝化反硝化脱氮工艺

同一个反应器中，在时间上造成交替缺氧和好氧环境的工艺，如SBR。

在空间上造成交替缺氧和好氧环境的工艺，如氧化沟。反应机理反应器内溶解氧的不均匀分布同一反应器中溶解氧在空间或时间上的不均匀分布；缺氧微环境理论污泥絮体表面和内部氧浓度差异；同步硝化反硝化脱氮工艺微生物学解释好氧反硝化细菌和异养硝化细菌同步硝化反硝化脱氮工艺工艺性能影响因素溶解氧有机物含量

pH值硝化细菌8.0-8.4，反硝化细菌6.5-8.0，平均7.5左右。温度10-20℃短程硝化反硝化脱氮工艺

NH4+-N被氧化为NO2-

-N后直接还原成N2的现象被称为短程硝化/反硝化。氨氧化细菌亚硝化细菌反应机理短程硝化