第6篇-污水的厭氧生物處理

水污染控制工程第六篇污水的厭氧生物處理

厭氧生物處理法

在隔絕與空氣接觸的條件下，借助兼性菌、厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生化降解的過程，稱為厭氧生化處理法或厭氧消化法。

一、厭氧生物處理的沿革、特征和發(fā)展趨勢(shì)1、厭氧生物處理的發(fā)展概述厭氧生物處理已有100多年的歷史，它的發(fā)展和應(yīng)用大致經(jīng)歷了3個(gè)時(shí)期：A、20世紀(jì)10年代以前的初級(jí)階段，主要應(yīng)用于污水和糞便處理；B、20世紀(jì)50年代以前第二個(gè)時(shí)期，普通消化池是唯一的實(shí)用裝置；C、20世紀(jì)50年代特別是70年代以后的第三個(gè)時(shí)期，出現(xiàn)一大批更為先進(jìn)實(shí)用的厭氧生物處理技術(shù)。2、厭氧生物處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀A(yù)、厭氧生物處理工藝在污水處理中的應(yīng)用；B、厭氧生物處理工藝在垃圾處理中的應(yīng)用；C、秸桿等生物質(zhì)的資源化和能源化。3、厭氧生物處理的特征4、厭氧生物處理的發(fā)展趨勢(shì)從目前厭氧生物處理工藝技術(shù)和設(shè)備發(fā)展規(guī)律前景來看，進(jìn)一步提高生物處理能力和穩(wěn)定性的途徑主要有：A、提高反應(yīng)器中生物持有量；B、利用厭氧生物處理中微生物種群的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)相分離；C、研制反應(yīng)器使之形成特殊的水力流態(tài)而創(chuàng)造厭氧微生物的最適生態(tài)條件。二、厭氧消化原理1、厭氧消化的生化階段第Ⅰ階段——水解產(chǎn)酸階段污水中不溶性大分子有機(jī)物，如多糖、淀粉、纖維素、烴類（烷、烯、炔等）水解，主要產(chǎn)物為甲、乙、丙、丁酸、乳酸；緊接著氨基酸、蛋白質(zhì)、脂肪水解生成氨和胺，多肽等（所以有的書又把水解產(chǎn)酸分為二個(gè)階段）。第Ⅱ階段——厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣階段第（1）階段產(chǎn)物甲酸、乙酸、甲胺、甲醇和等小分子有機(jī)物在產(chǎn)甲烷菌的作用下，通過甲烷菌的發(fā)酵過程將這些小分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為甲烷。所以在水解酸化階段COD、BOD值變化不很大，僅在產(chǎn)氣階段由于構(gòu)成COD或BOD的有機(jī)物多以CO2和H4的形式逸出，才使廢水中COD、BOD明顯下降。在酸化階段，發(fā)酵細(xì)菌將有機(jī)物水解轉(zhuǎn)化為能被甲烷菌直接利用的第一類小分子有機(jī)物，如乙酸、甲酸、甲醇和甲胺等；第二類為不能被甲烷菌直接利用的有機(jī)物，如丙酸、丁酸、乳酸、乙醇等，不完全厭氧消化或發(fā)酵到此結(jié)束。如果繼續(xù)全厭氧過程，則產(chǎn)氫、產(chǎn)乙酸菌將第二類有機(jī)物進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為氫氣和乙酸。第（2）階段生化過程是產(chǎn)甲烷細(xì)菌把甲酸、乙酸、甲胺、甲醇等基質(zhì)通過不同途徑轉(zhuǎn)化為甲烷，其中最主要的基質(zhì)為乙酸。2、發(fā)酵條件控制

（1）營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境條件

厭氧要求有機(jī)物濃度較高，一般大于1000mg/L以上。所以厭氧適于處理高濃度有機(jī)廢水和污泥處理。和好氧生物處理一樣，厭氧處理也要求供給全面的營(yíng)養(yǎng)，但好氧細(xì)菌增殖快，有機(jī)物有50～60%用于細(xì)菌增殖，故對(duì)N、P要求高；而厭氧增殖慢，BOD僅有5～10%用于合成菌體，對(duì)N、P要求低。

COD∶N∶P＝200∶5∶1或C∶N＝12～16

（好氧COD∶N∶P＝100∶5∶1）

厭氧過程對(duì)環(huán)境條件要求比較嚴(yán)格：

Ⅰ、氧化還原電位（φE）與溫度氧的溶入和氧化態(tài)、氧化劑的存在：Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-、PO43-、H+會(huì)使體系中電位升高，對(duì)厭氧消化不利。高溫消化——500～600mv，50～55℃中溫消化——300～380mv，30～38℃產(chǎn)酸菌對(duì)氧還—還電位要求不甚嚴(yán)格＋100～－100mv產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧還—還電位要求嚴(yán)格＜－350mvⅡ、pH及堿度pH主要取決于三個(gè)生化階段的平衡狀態(tài)，原液本身的pH和發(fā)酵系統(tǒng)中產(chǎn)生的分壓（20.3～40.5kpa），正常發(fā)酵pH＝7.2～7.4，有機(jī)負(fù)荷太大，水解和酸化過程的生化速率大大超過產(chǎn)氣速率。將導(dǎo)致水解產(chǎn)物有機(jī)酸的積累使pH下降，抑制甲烷菌的生理機(jī)能，使氣化速率銳減，所以原液pH＝6～8，發(fā)酵過程有機(jī)酸濃度不超過3000mg/L為佳（以乙酸計(jì)）。HCO3-及NH3是形成厭氧處理系統(tǒng)堿度的主要原因，高的堿度具有較強(qiáng)的緩沖能力，一般要求堿度2000mg/L以上，NH3濃度50～200mg/L為佳。Ⅲ、毒物——凡對(duì)厭氧處理過程起抑制和毒害作用的物質(zhì)都可稱為毒物，無機(jī)酸濃度不應(yīng)使消化液pH＜6.8；NH3不應(yīng)高于1500mg/L，其它陰離子濃度見書。（2）工藝操作條件Ⅰ、生物量——大小以污泥濃度表示，一般介于10～30gvss/L之間，為防止反應(yīng)器中污泥流失，可采用裝入填料介質(zhì)使細(xì)菌附著掛膜，調(diào)節(jié)水流速度或污泥回流量。Ⅱ、負(fù)荷率——表示消化裝置處理能力的一個(gè)參數(shù)，負(fù)荷率有三種表示方法：①容積負(fù)荷率—反應(yīng)器單位有效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物Kg/m3·d②污泥負(fù)荷率—反應(yīng)器內(nèi)單位重的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物量Kg/Kg·d③投配率—每天向單位有效容積投加的材料的體積m3/m3·d投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間，單位為d（天），投配率池可用百分率表示。負(fù)荷率的影響：①當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷率很高時(shí)，營(yíng)養(yǎng)充分，代謝產(chǎn)物有機(jī)酸產(chǎn)量很大，超過甲烷菌的吸收利用能力，有機(jī)酸積累pH下降，是低效不穩(wěn)定狀態(tài)。②負(fù)荷率適中，產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的有機(jī)物（有機(jī)酸）基本上能被甲烷菌及時(shí)利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣，殘存有機(jī)酸量?jī)H為幾百毫克/升。pH＝7～7.5，呈弱堿性，是高效穩(wěn)定發(fā)酵狀態(tài)。③當(dāng)有機(jī)負(fù)荷率小，供給養(yǎng)料不足，產(chǎn)酸量偏少，pH＞7.5是堿性發(fā)酵狀態(tài)，是低效發(fā)酵狀態(tài)。Ⅲ、溫度控制——發(fā)酵要求較高的溫度，每去除8000mg/L的COD所產(chǎn)沼氣，能使水溫升高10℃，一般工藝設(shè)計(jì)中溫消化30～35℃。Ⅳ、pH的控制——當(dāng)液料pH＜6.5或高于8.0，則要調(diào)整液料pH。pH＜6.8～7，應(yīng)減少有機(jī)負(fù)荷率，pH＜6.5，應(yīng)停止加料，必要時(shí)加入石灰中和。三、懸浮生長(zhǎng)厭氧生物處理法1、完全混合懸浮生長(zhǎng)厭氧消化池2、厭氧接觸法3、厭氧序批式反應(yīng)器四、附著生長(zhǎng)厭氧生物處理法（即厭氧生物膜法）1、升流式厭氧填充床反應(yīng)器即厭氧生物濾池2、厭氧膨脹床、流化床反應(yīng)器3、厭氧生物轉(zhuǎn)盤五、兩相厭氧生物處理1、原理根據(jù)相分離的概念，建造兩個(gè)獨(dú)立控制的反應(yīng)器，分別培養(yǎng)產(chǎn)酸細(xì)菌和產(chǎn)甲烷細(xì)菌，通過分別調(diào)控產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的運(yùn)行參數(shù)，供給它們各自的最佳生態(tài)條件，提高了污水處理能力和反應(yīng)器的運(yùn)行穩(wěn)定性。2、兩相厭氧生物處理技術(shù)A、兩相均采用UASB反應(yīng)器B、采用Anodek工藝其特點(diǎn)是產(chǎn)酸相為接觸式反應(yīng)器，產(chǎn)甲烷相采用UASB反應(yīng)器。3、最適液相末端發(fā)酵產(chǎn)物的選擇與好氧生物處理相比，厭氧生物處理具有以下特征：A、應(yīng)用范圍廣。好氧適用低濃度廢水，厭氧可直接處理高濃度廢水處理。B、能量需求低，還可以產(chǎn)生能量。C、污泥產(chǎn)量極低。D、對(duì)水溫的適應(yīng)范圍較為寬廣。E、能夠被降解的有機(jī)物多。但F、厭氧處理啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。G、處理出水水質(zhì)較差。H、對(duì)pH值較為敏感。I、處理過程機(jī)理較為復(fù)雜。它是多種不同性質(zhì)的微生物協(xié)同工作的過程，遠(yuǎn)比好氧復(fù)雜。6.1.1厭氧生物處理原理一、定義：

廢水厭氧生物處理是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳等物質(zhì)的過程，也稱為厭氧消化。二、厭氧消化過程厭氧消化過程劃分為三個(gè)連續(xù)的階段：即水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段。

二、厭氧消化的三個(gè)階段和COD轉(zhuǎn)化率此過程由兩組生理上不同的產(chǎn)甲烷菌完成，一組把氫和二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲烷，另一組從乙酸或乙酸鹽脫羧產(chǎn)生甲烷，前者約占總量的l/3后者約占2/3。

6.1.2厭氧法的影響因素控制厭氧處理效率的基本因素有兩類:一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量(污泥濃度)、營(yíng)養(yǎng)比、混合接觸狀況、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。

產(chǎn)甲烷細(xì)菌是決定厭氧消化效率和成敗的主要微生物，產(chǎn)甲烷階段是厭氧過程速率的限制步驟。一、溫度條件

據(jù)產(chǎn)甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高溫消化三種類型。（1）常溫消化（10～30℃）（2）中溫消化（35～38℃）（3）高溫厭氧消化（50～55℃）二、pH值

產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)酸堿度不及甲烷細(xì)菌敏感，其適宜的pH值范圍較廣，在4.5～8.0之間。產(chǎn)甲烷菌要求環(huán)境介質(zhì)pH值在中性附近，最適宜pH值為7.0～7.2，pH6.6～7.4較為適宜。在厭氧法處理廢水的應(yīng)用中，由于產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷大多在同一構(gòu)筑物內(nèi)進(jìn)行，故為了維持平衡，避免過多的酸積累，常保持反應(yīng)器內(nèi)的pH值在6.5～7.5(最好在6.8～7.2)的范圍內(nèi)。pH值對(duì)產(chǎn)甲烷菌活性的影響三、氧化還原電位

無氧環(huán)境是嚴(yán)格厭氧的產(chǎn)甲烷菌繁殖的最基本條件之一。產(chǎn)甲烷菌對(duì)氧和氧化劑非常敏感，這是因?yàn)樗幌蠛醚蹙菢泳哂羞^氧化氫酶。氧是影響厭氧反應(yīng)器中氧化還原電位條件的重要因素，但不是唯一因素。

四、有毒物質(zhì)包括有毒有機(jī)物、重金屬離子和一些陰離子等。對(duì)有機(jī)物來說，帶醛基、雙鍵、氯取代基、苯環(huán)等結(jié)構(gòu)，往往具有抑制性。有毒物質(zhì)的最高容許濃度與處理系統(tǒng)的運(yùn)行方式、污泥馴化程度、廢水特性、操作控制條件等因素有關(guān)。6.1.3厭氧反應(yīng)器一、厭氧工藝的有關(guān)術(shù)語(yǔ)（1）上流速度（表面速度或表面負(fù)荷）（2）水力停留時(shí)間（HRT）（3）反應(yīng)器中的污泥量（4）反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷（OLR）：分為容積負(fù)荷（VLR）和污泥負(fù)荷（SLR）。(5)污泥體積指數(shù)（SVI）（6）污泥的比產(chǎn)甲烷活性（7）反應(yīng)器內(nèi)的污泥停留時(shí)間（SRT）:亦稱泥齡。二、厭氧反應(yīng)器厭氧活性污泥法包括普通消化池、厭氧接觸工藝、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器等。厭氧生物膜法包括厭氧生物濾池、厭氧流化床、厭氧生物轉(zhuǎn)盤等。1、普通厭氧消化池普通消化池又稱傳統(tǒng)或常規(guī)消化池。消化池常用密閉的圓柱形池，廢水定期或連續(xù)進(jìn)入池中，經(jīng)消化的污泥和廢水分別由消化池底和上部排出，所產(chǎn)沼氣從頂部排出。池徑從幾米至三、四十米，柱體部分的高度約為直徑的1/2，池底呈圓錐形，以利排泥。為使進(jìn)水與微生物盡快接觸，需要一定的攪拌。常用攪拌方式有三種：池內(nèi)機(jī)械攪拌；沼氣攪拌；循環(huán)消化液攪拌。螺旋漿攪拌的消化池循環(huán)消化液攪拌式消化池普通消化池的特點(diǎn)是:可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液。厭氧消化反應(yīng)與固液分離在同一個(gè)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。缺乏持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的特殊裝置，消化器中難以保持大量的微生物細(xì)胞。對(duì)無攪拌的消化器，還存在料液的分層現(xiàn)象嚴(yán)重，微生物不能與料液均勻接觸的問題。溫度不均勻，消化效率低3、厭氧接觸法

為了克服普通消化池不能持留或補(bǔ)充厭氧活性污泥的缺點(diǎn)，在消化池侯設(shè)沉淀池，將沉淀污泥回流至消化池，形成了厭氧接觸法。厭氧接觸氧化法的工藝流程為：厭氧接觸法的特點(diǎn):（a）通過污泥回流，保持消化池內(nèi)污泥濃度較高，一般為10～15g/L，耐沖擊能力強(qiáng)（b）消化池的容積負(fù)荷較普通消化池高；（c）可以直接處理懸浮固體含量較高或顆粒較大的料液，不存在堵塞問題；（d）混合液經(jīng)沉降后，出水水質(zhì)好；（e）但需增加沉淀池、污泥回流和脫氣等設(shè)備；（f）厭氧接觸法存在混合液難于在沉淀池中進(jìn)行固液分離的缺點(diǎn)。3、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器上流式厭氧污泥床反應(yīng)器（upflowanaerobicsludgeblanketreactor)，簡(jiǎn)稱UASB反應(yīng)器，是由荷蘭的G.Lettnga等人在70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長(zhǎng)型的消化器。由反應(yīng)區(qū)(reactionregion)、沉淀區(qū)(settlingregion)和氣室(gascollectiondome)三部分組成。上流式厭氧污泥床的池形有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形。大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度一般為3～8m，其中污泥床1～2m，污泥懸浮層2～4m，多用鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的特點(diǎn)：

UASB布置結(jié)果示意圖布水區(qū)反應(yīng)區(qū)三相分離區(qū)超高4、厭氧濾池厭氧濾池，又稱厭氧固定膜反應(yīng)器，是60年代末開發(fā)的新型高效厭氧處理裝置。濾池呈圓柱形，池內(nèi)裝放填料，池底和池頂密封。厭氧微生物附著于填料的表面生長(zhǎng)，當(dāng)廢水通過填料層時(shí)，在填料表面的厭氧生物膜作用下，廢水中的有機(jī)物被降解，并產(chǎn)生沼氣，沼氣從池頂部排出。

厭氧生物濾池的組成厭氧生物濾池主要由以下幾個(gè)重要部分組成的，即：濾料、布水系統(tǒng)、沼氣收集系統(tǒng)。

根據(jù)廢水在厭氧生物濾池中的流向的不同，可分為升流式厭氧生物濾池、降流式厭氧生物濾池和升流式混合型厭氧生物濾池等三種形式，即分別如下圖所示：

厭氧生物濾池的特點(diǎn)及改進(jìn)：厭氧生物濾池采取如下改進(jìn)：（a）出水回流；（b）部分充填載體；（c）采用軟性填料。厭氧生物濾池的特點(diǎn)是：（a）由于填料為微生物附著生長(zhǎng)提供了較大的表面積，濾池中的微生物量較高，又因生物膜停留時(shí)間長(zhǎng)，平均停留時(shí)間長(zhǎng)達(dá)100天左右，因而可承受的有機(jī)容積負(fù)荷高，COD容積負(fù)荷為2～16

kgCOD/(m3·d)，且耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)；（b）廢水與生物膜兩相接觸面大，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，因而有機(jī)物去除速度快；（c）微生物固著生長(zhǎng)為主，不易流失，因此不需污泥回流和攪拌設(shè)備；（d）啟動(dòng)或停止運(yùn)行后再啟動(dòng)比前述厭氧工藝法時(shí)間短。（e）處理含懸浮物濃度高的有機(jī)廢水，易發(fā)生堵塞，尤以進(jìn)水部位更嚴(yán)重。濾池的清洗也還沒有簡(jiǎn)單有效的方法。5、厭氧流化床

厭氧流化床的基本原理：

厭氧流化床的特點(diǎn)：（a）載體顆粒細(xì)，比表面積大，可高達(dá)2000～3000m2/m3左右，使床內(nèi)具有很高的微生物濃度，因此有機(jī)物容積負(fù)荷大，一般為10～40kgCOD/m3·d，水力停留時(shí)間短，具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行穩(wěn)定；（b）載體處于流化狀態(tài)，無床層堵塞現(xiàn)象，對(duì)高、中、低濃度廢水均表現(xiàn)出較好的效能；（c）載體流化時(shí)，廢水與微生物之間接觸面大，同時(shí)兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度快，強(qiáng)化了傳質(zhì)過程，從而具有較高的有機(jī)物凈化速度；

（d）床內(nèi)生物膜停留時(shí)間較長(zhǎng)，剩余污泥量少；（e）結(jié)構(gòu)緊湊、占地少以及基建投資省等。

（f）但載體流化耗能較大，且對(duì)系統(tǒng)的管理技術(shù)要求較高。

為了降低動(dòng)力消耗和防止床層堵塞，可采取如下措施：（a）間歇性流化床工藝（b）盡可能取質(zhì)輕、粒細(xì)的載體，如粒徑20～30

m、相對(duì)密度1.05～1.2g/cm3的載體。保持低的回流量，甚至免除回流就可實(shí)現(xiàn)床層流態(tài)化。6、兩步厭氧法和復(fù)合厭氧法厭氧消化反應(yīng)分別在兩個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)器中進(jìn)行，每一反應(yīng)器完成一個(gè)階段的反應(yīng)，比如一為產(chǎn)酸階段，另一為產(chǎn)甲烷階段，故又稱兩段式厭氧消化法。第一步反應(yīng)器可采用簡(jiǎn)易非密閉裝置、在常溫、較寬pH值范圍條件下運(yùn)行；第二步反應(yīng)器則要求嚴(yán)格密封、嚴(yán)格控制溫度和pH值范圍。接觸消化池－上流式污泥床兩步消化工藝流程兩步厭氧法具有如下特點(diǎn):（a）耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，運(yùn)行穩(wěn)定，避免了一步法不耐高有機(jī)酸濃度的缺陷；（b）兩階段反應(yīng)不在同一反應(yīng)器中進(jìn)行，互相影響小，可更好地控制工藝條件（c）消化效率高，尤其適于處理含懸浮固體多、難消化降解的高濃度有機(jī)廢水（d）但兩步法設(shè)備較多，流程和操作復(fù)雜。6.2污泥消化污泥消化目的：是改善污泥的衛(wèi)生條件和使污泥易于脫水（因污泥氣的上升可使污泥具有較大的空隙，因而易于脫水）。

一、消化設(shè)備

消化污泥的主要構(gòu)筑物稱為消化池或沼氣池。二、影響消化的因素

影響消化的主要因素有：溫度碳氮比生、熟污泥配比有毒物質(zhì)酸堿度攪拌（1）溫度

細(xì)菌的活動(dòng)與溫度有關(guān)，一般可根據(jù)不聽的溫度將發(fā)酵過程分為三個(gè)類型：溫度為5～15℃，稱為低溫發(fā)酵；溫度為30～35℃，稱為中溫發(fā)酵；溫度為50～55℃，稱為高溫發(fā)酵。

（2）碳氮比碳氮比太高，細(xì)菌的氮量不足，消化液緩沖能力低，pH值容易降低。碳氮比太低，含氮量過多，pH值可能上升到8.0以上，脂肪酸的銨鹽要積累，使有機(jī)物分解受到抑制。對(duì)于污泥處理來說，碳氮比以（10～20）:1較合適。（3）生熟污泥配比正常運(yùn)行的消化池是處于堿性發(fā)酵階段，如加入的生污泥多，產(chǎn)酸率則大于用酸率，揮發(fā)酸將累積起來而破壞酸性發(fā)酵；加入的生污泥少，分解速度雖可加入，但池子容積將增大，所以消化池的投配率須恰當(dāng)。（4）有毒物質(zhì)含量

主要的有毒物質(zhì)是重金屬和某些陰離子。因此必須嚴(yán)格控制排入城市排水系統(tǒng)的工業(yè)廢水中的重金屬離子含量。（5）酸堿度甲烷細(xì)菌生長(zhǎng)最適宜的pH值范圍約為6.8～7.2之間，如果pH值低于6或者高于8，生長(zhǎng)繁殖將大受影響。（6）攪拌攪拌可使新鮮有機(jī)物與腐熟有機(jī)物均勻接觸，加速熱傳導(dǎo)；均勻地供給細(xì)菌以養(yǎng)料；打碎發(fā)酵池液面上的浮渣層，使整個(gè)池子處于消化發(fā)酵活躍狀態(tài)，以提高發(fā)酵池的負(fù)荷。6.3生物硝化與反硝化目前應(yīng)用最廣泛的常規(guī)生物處理系統(tǒng)（一級(jí)加二級(jí)生物處理）主要是去除城市污水及某些工業(yè)廢水中的懸浮固體及可生物降解的有機(jī)物。為保護(hù)水環(huán)境不受營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮、磷的污染及滿足多種用途回用水水質(zhì)的要求，從二級(jí)出水及其他工業(yè)廢水中去除氮、磷顯得十分重要。由于氮、磷的去除技術(shù)一般是在常規(guī)的二級(jí)處理之后實(shí)施的，故稱作三級(jí)處理或深度處理。廢水中的氮常以含氮有機(jī)物、氨、硝酸鹽等形式存在。生物處理把大多數(shù)有機(jī)物氮轉(zhuǎn)化為氨，然后可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為硝酸鹽。目前采用的除氮工藝有生物硝化與反硝化、沸石選擇性交換吸附、空氣吹脫及折點(diǎn)氯化等四種。生物硝化與反硝化（生物除氮法）（一）生物硝化在好氧條件下，通過亞硝酸鹽菌和硝酸鹽菌的作用，將氨氮氧化成亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的過程，稱為生物硝化作用。生物硝化的反應(yīng)過程為：由上式可知：（1）在硝化過程中，1g氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮時(shí)需氧4.57g；（2）硝化過程中釋放出，將消耗廢水中的堿度，每氧化1g氨氮，將消耗堿度（以CaCO3計(jì)）7.1g。影響硝化過程的主要因素有：(1)pH值。當(dāng)pH為8.0～8.4時(shí)(20℃)，硝化作用速度最快。由于硝化過程中pH將下降,當(dāng)廢水堿度不足時(shí)，即需投加石灰，維持pH在7.5以上；(2)溫度。溫度高時(shí)硝化速度快，亞硝化細(xì)菌的最適宜水溫為35℃，在15℃以下其活性急劇降低，故水溫以不低于15℃為宜；(3)污泥停留時(shí)間。硝化菌的增殖速度很小，其最大比生長(zhǎng)速率為umax=0.3~0.5/d(溫度20℃，pH8.0～8.4)。為了維持池內(nèi)一定量的硝化菌群，污泥停留時(shí)間θc必須大于硝化菌的最小時(shí)代時(shí)間θcmin。在實(shí)際運(yùn)行中，一般應(yīng)取θc≥2θcmin，或θc≥2/umax；(4)溶解氧。氧是生物硝化作用中的電子受體，其濃度太低將不利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行。一般在活性污泥法曝氣池中進(jìn)行硝化，溶解氧應(yīng)保持在2～3mg/L以上；（5）BOD負(fù)荷硝化菌是一類自養(yǎng)型菌，而BOD氧化菌是異養(yǎng)型菌。若BOD5負(fù)荷過高，會(huì)使生長(zhǎng)速率較高的異養(yǎng)型菌迅速繁殖，從而使自養(yǎng)型的硝化菌得不到優(yōu)勢(shì)，結(jié)果降低了硝化速率。所以為要充分進(jìn)行硝化，BOD5負(fù)荷應(yīng)維持在0.3kg(BOD5)/kg(SS)od以下。（二）生物反硝化在缺氧條件下，由于兼性脫氮菌（反硝化菌）的作用，將NO2

--N和NO3

--N還原成N2的過程，稱為反硝化。反硝化過程中的電子供體（氫受體）是各種各樣的有機(jī)底物（碳源）。以甲醛作碳源為例，其反應(yīng)式為：6NO3

-+2CH3OH→6NO2

-+2CO2+4H2O6NO3

-+3CH3OH→6N2+3CO2+3H2O+6OH-由上可見，在生物反硝化過程中，不僅可使NO2

--N和NO3

--N被還原，而且還可使有機(jī)物氧化分解。影響反硝化的主要因素：（1）溫度。溫度對(duì)反硝化的影響比其它廢水生物處理過程要大些。一般，以維持20～40℃為宜。若在氣溫過低的冬季，可采取增加污泥停留時(shí)間、降低負(fù)荷等措施，以保持良好的反硝化效果；（2）pH值。反硝化過程的pH值控制在7.0～8.0；（3）溶解氧。氧對(duì)反硝化脫氮有抑制作用。一般在反硝化反應(yīng)器內(nèi)溶解氧應(yīng)控制在0.5mg/L以下（活性污泥法）或1mg/L以下（生物膜法）；（4）有機(jī)碳源。當(dāng)廢水中含足夠的有機(jī)碳源，BOD5/TN>3~5時(shí)，可無需外加碳源。當(dāng)廢水所含的碳、氮比低于這個(gè)比值，就需另外投加有機(jī)碳。外加有機(jī)碳多采用甲醇?？紤]到甲醇對(duì)溶解氧的額外消耗，甲醇投量一般為的3倍。6.4污泥的處理處置6.4.1污泥的分類及其指標(biāo)一、污泥的分類污泥根據(jù)其來源可分為：（1）初次沉淀污泥污水一級(jí)處理過程中產(chǎn)生的污泥（2）剩余活性污泥和腐殖污泥污水二級(jí)處理過程中產(chǎn)生的污泥（3）熟污泥（或稱消化污泥）初次沉淀、二次沉淀和剩余污泥經(jīng)消化處理（4）化學(xué)污泥化學(xué)法處理污水所產(chǎn)生的污泥二、測(cè)定指標(biāo)（1）污泥含水率與含固率當(dāng)含水率變化時(shí)，可近似地用下式計(jì)算污泥體積：式中V1，V2——分別是含水率pw1（含固率為ps1）、pw2（含固率為ps2）時(shí)的濕污泥的體積。（2）揮發(fā)性固體和灰分揮發(fā)性固體（或稱灼燒減重，用VSS表示）是指污泥中在600℃的燃燒爐中能被燃燒，并以氣體逸出的那部分固體。它通常表示污泥中有機(jī)物的量，單位mg/L。

灰分（或稱灼燒殘?jiān)┍硎疚勰嘀袩o機(jī)物的含量。（3）可消化程度可消化程度表示污泥中可被消化降解的有機(jī)物數(shù)量。（4）濕污泥相對(duì)密度濕污泥相對(duì)密度等于濕污泥質(zhì)量與同體積水的質(zhì)量之比，其中濕污泥質(zhì)量等于污泥所含水分質(zhì)量與干固體質(zhì)量之和。（5）污泥中有毒有害物質(zhì)