水處理工程師必懂的廢水處理基礎知識（下）

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一項水處理專業知識——水處理工程師必懂的廢水處理基礎知識。

二十一、什麽叫吸附？

利用多孔性固體（如活性炭）或絮體物質（如聚鐵）將廢水中的有毒有害物質吸附在固體或絮體的表麵上或微孔內，達到淨化水質的目的，這種處理方法稱作為吸附處理。吸附的對象可以是不溶性固體物質，也可以是溶解性物質。吸附處理的效率高，出水水質好，因此常作為廢水深度處理。也可在生化處理單元中引入吸附處理，以提高生化處理效率（如PACT法就是其中的一種）。

二十二、什麽叫鐵炭處理法？

鐵炭處理法又稱鐵炭微電解法或鐵炭內電解法，它是金屬鐵處理廢水技術的一種應用形式，用鐵炭法作為預處理技術來處理有毒有害、高濃COD廢水具有一種獨特的效果。鐵炭法的處理機理目前尚未完全清楚，現在比較認同的一種解釋是：在酸性條件下，鐵與炭之間形成無數個微電流反應池，有機物在微電流的作用下被還原氧化。鐵炭出水再用石灰或石灰乳中和，生成的Fe(OH)2膠體絮狀物對有機物具有很強的絮凝吸附能力。因此，鐵炭法是綜合應用了鐵的還原性質、鐵炭的電化學性質和鐵離子的絮凝吸附作用，正是這三種性質的共同作用，使用鐵炭法具有很好的處理效果。

鐵炭法的缺點是：

1、鐵屑在酸性介質中長期浸泡後易於板結成塊，造成堵塞，形成溝流，使操作困難，處理效果降低；

2、鐵在酸性條件下溶出的鐵量較大，加堿中和後產生的泥渣量較多。

二十三、鐵炭出水為什麽還要用石灰粉進行中和處理？

用硫酸調節成pH為2廢水經過鐵炭處理後，硫酸成為硫酸亞鐵，廢水的pH值從2升高至5-6，那麽鐵炭出水為什麽還要用石灰粉進行中和處理呢？或者中和處理時是不是可以少加一些石灰粉呢？

鐵炭出水中含有大量的硫酸亞鐵，如果不予去除的話，會影響後續生化池中微生物的生長繁殖，因此我們必須要用石灰將廢水的pH值從5-6再調高至9以上，使水溶性的硫酸亞鐵轉化成不溶性的氫氧化亞鐵與硫酸鈣，然後通過混凝沉降的方法使它們沉澱下來，以保證進入生化池的廢水中不含硫酸亞鐵。

中和處理時是不是可以少加石灰粉呢？我們可以在化驗室做一個對比實驗。取相同數量的鐵炭進水（pH在2左右）和鐵炭出水（pH在5-6）分別放置於二個燒杯中，然後分別計量地加入石灰粉進行中和混凝，二個燒杯中的廢水的pH值都調節至9時，我們可以發現二個燒杯中所投加的石灰粉的數量是一樣的。這是因為鐵不是中和藥劑，硫酸所轉化成的硫酸亞鐵還是酸性物質，硫酸亞鐵在中和過程中轉化成氫氧化亞鐵與硫酸鈣時所耗用的石灰粉是一點也不能少的。因此，鐵炭出水中和處理時是不可以少加石灰粉的。

二十四、怎樣估算化學汙泥的產生量？

通過化學反應（如：中和）和物化處理（如：加藥混凝）所產生的汙泥習慣上都稱作為化學汙泥。鐵炭出水經過中和混凝處理後形成的汙泥主要由氫氧化亞鐵與硫酸鈣組成。汙泥的產生量可以通過投加的硫酸與石灰粉的量來計算。工程上也可以利用經驗進行估算。一般來說，鐵炭進水的pH如果在2左右，則中和混凝後每噸廢水所產生的化學汙泥量（含水率80%）在50公斤左右。

二十五、什麽叫廢水的生化處理？  

廢水的生物化學處理是廢水處理係統中最重要的過程之一，簡稱生化處理。生化處理是利用微生物的生命活動過程將廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除，使水得到淨化。事實上，我們對生化處理並不是很陌生的，天然的水體中存在著一條食物鏈，即大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃小蟲，小蟲吃微生物，微生物吃汙水，如果沒有這條食物鏈，自然界就要亂套了。在天然的河流中，有著大量的、依靠有機物生活的微生物，它們日日夜夜地將人們排入河流中的有機物(如工業廢水、農藥化肥、糞便等等有機物質)氧化或還原，最終轉化為無機物質，如果沒有微生物的存在，我們周圍的河流，少則幾個月，多則一、二年，就會成為臭河了，隻是由於微生物太微小太分散，以致人們的肉眼看不見罷了。而廢水的生化處理工程則是在人工條件下對這一過程的強化。人們將無以計數的微生物全部集中在一個池子內，創造一個非常適合微生物繁殖、生長的環境(如溫度、pH值、氧氣、氮磷等營養物質)，使微生物大量增殖，以提高其分解有機物的速度和效率。然後再往池內泵入廢水，使廢水中的有機物質在微生物的生命活動過程中得到氧化降解，使廢水得到淨化和處理。與其他處理方法相比，生化法具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費用低等特點。

二十六、微生物是通過何種方式將廢水中的有機汙染物分解去除掉的？   

由於廢水中存在碳水化合物、脂肪、蛋白質等有機物，這些無生命的有機物是微生物的食料，一部分降解、合成為細胞物質(組合代謝產物)，另一部分降解氧化為水份，二氧化碳等(分解代謝產物)，在此過程中廢水中的有機汙染物被微生物降解去除。

二十七、微生物與哪些因素有關？    

微生物除了需要營養，還需要合適的環境因素，如溫度、pH值、溶解氧、滲透壓等才能生存。如果環境條件不正常，會影響微生物的生命活動，甚至發生變異或死亡。

二十八、微生物最適宜在什麽溫度範圍內生長繁殖?     

在廢水生物處理中，微生物最適宜的溫度範圍一般為16-30℃，最高溫度在37-43℃，當溫度低於10℃時，微生物將不再生長。     在適宜的溫度範圍內，溫度每提高10℃，微生物的代謝速率會相應提高，COD的去除率也會提高10%左右;相反，溫度每降低10℃，COD的去除率會降低10%，因此在冬季時，COD的生化去除率會明顯低於其它季節。

二十九、微生物最適宜的pH條件應在什麽範圍?     

微生物的生命活動、物質代謝與pH值有密切關係。大多數微生物對pH的適應範圍在4.5-9，而最適宜的pH值的範圍在6.5-7.5。當pH低於6.5時，真菌開始與細菌競爭，pH到4.5時，真菌在生化池內將占完全的優勢，其結果是嚴重影響汙泥的沉降結果;當pH超過9時，微生物的代謝速度將受到阻礙。     

不同的微生物對pH值的適應範圍要求是不一樣的。在好氧生物處理中，pH可在6.5-8.5之間變化;厭氧生物處理中，微生物以pH的要求比較嚴格，pH應在6.7-7.4之間。

三十、什麽叫溶解氧?溶解氧與微生物的關係如何?     

溶解在水體中的氧被稱溶解氧。水體中的生物與好氧微生物，它們所賴以生存的氧氣就是溶解氧。不同的微生物對溶解氧的要求是不一樣的。好氧微生物需要供給充足的溶解氧，一般來說，溶解氧應維持在3mg/L為宜，最低不應低於2mg/L;兼氧微生物要求溶解氧的範圍在0.2-2.0mg/L之間;而厭氧微生物要求溶解氧的範圍在0.2mg/L以下。

三十一、為什麽高濃度的含鹽廢水對微生物的影響特別大？    

我們先來描述一個滲透壓的實驗：用一張半滲透薄膜將兩種不同濃度的鹽溶液隔開，低濃度鹽溶液的水分子就會透過半滲透薄膜進入高濃度鹽溶液，而高濃度鹽溶液的水分子也會透過半滲透薄膜進入低濃度鹽溶液，但其數量要少，故高濃度鹽溶液一側的液麵會升高，當兩側液麵的高差產生了足夠阻止水再流動的壓力時滲透就會停止，這時兩側液麵的高差產生的壓力就是滲透壓。一般來說，鹽分濃度越高，滲透壓越大。     

微生物在鹽水溶液中的情況與滲透壓的實驗是相似的。微生物的單位結構是細胞，細胞壁相當於半滲透膜，在氯離子濃度小於等於2000mg/L時，細胞壁可承受的滲透壓為0.5-1.0大氣壓，即使加上細胞壁和細胞質膜有一定的堅韌性和彈性，細胞壁可承受的滲透壓也不會大於5-6大氣壓。但當水溶液中的氯離子濃度在5000mg/L以上時，滲透壓大約將增大至10-30大氣壓，在這樣大的滲透壓下，微生物體內的水分子會大量滲透到體外溶液中，造成細胞失水而發生質壁分離，嚴重者微生物死亡。在日常生活中，人們用食鹽(氯化鈉)醃漬蔬菜和魚肉，滅菌防腐保存食物，就是運用了這個道理。工程經驗數據表明：當廢水中的氯離子濃度大於2000mg/L時，微生物的活性將受到抑止，COD去除率會明顯下降;當廢水中的氯離子濃度大於8000mg/L時，會造成汙泥體積膨脹，水麵泛出大量泡沫，微生物會相繼死亡。     

不過，經過長期馴化，微生物會逐漸適應在高濃度的鹽水中生長繁殖。目前已經有人馴化出能夠適應10000mg/L以上氯離子或硫酸根濃度的微生物。但是，滲透壓的原理告訴我們，已經適應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，細胞液的含鹽濃度是很高的，一旦當廢水中的鹽分濃度較低或很低時，廢水中的水分子會大量滲入微生物體內，使微生物細胞發生膨脹，嚴重者破裂死亡。因此，經過長期馴化並能逐漸適應在高濃度的鹽水中生長繁殖的微生物，對生化進水中的鹽分濃度要求始終保持在相當高的水平，不能忽高忽低，否則微生物將會大量死亡。

三十二、什麽叫好氧生化處理?什麽叫兼氧生化處理?二者有何區別?     

生化處理根據微生物生長對氧環境的要求的不同，可分為好氧生化處理與缺氧生化處理兩大類，缺氧生化處理又可分為兼氧生化處理和厭氧生化處理。在好氧生化處理過程中，好氧微生物必須在大量氧的存在下生長繁殖，並降低廢水中的有機物質;而兼氧生化處理過程中，兼氧微生物隻需要少量氧即可生長繁殖並對廢水中的有機物質進行降解處理，如果水中氧太多，兼氧微生物反而生長不好從而影響它對有機物質的處理效率。     

兼氧微生物可適應COD濃度較高的廢水，進水COD濃度可提高到2000mg/L以上，COD去除率一般在50-80%;而好氧微生物隻能適應於COD濃度較低的廢水，進水COD濃度一般控製在1000-1500mg/L以下，COD去除率一般在50-80%，兼氧生化處理和好氧生化處理的時間都不太長，一般都在12-24小時。人們利用兼氧生化和好氧生化之間的差別和相同之長，將兼氧生化處理和好氧生化處理組合起來，讓COD濃度較高的廢水先進行兼氧生化處理，再讓兼氧池的處理出水作為好氧池的進水，這樣的組合處理可以減少生化池的容積，既節省了環保投資又減少了日常的運行費用。     

厭氧生化處理與兼氧生化處理的原理和作用是一樣的。厭氧生化處理與兼氧生化處理的不同之處是：厭氧微生物繁殖生長及其對有機物質降解處理的過程中不需要任何氧，而且厭氧微生物可適應更高COD濃度的廢水(4000-10000mg/L)。厭氧生化處理的缺點是生化處理時間很長，廢水在厭氧生化池內的停留時間一般需要40小時以上。

三十三、生物處理在廢水處理工程上有哪些應用?

生物處理在廢水處理工程上應用得最廣泛最實用的技術有二大類：一類叫做活性汙泥法，另一類叫做生物膜法。

活性汙泥法是以懸浮狀生物群體的生化代謝作用進行好氧的廢水處理形式。微生物在生長繁殖過程中可以形成表麵積較大的菌膠團，它可以大量絮凝和吸附廢水的懸浮的膠體狀或溶解的汙染物，並將這些物質吸收入細胞體內，在氧的參與下，將這些物質完全氧化放出能量、CO2和H2O。活性汙泥法的汙泥濃度一般在4g/L。

而在生物膜法中，微生物附著在填料的表麵，形成膠質相連的生物膜。生物膜一般呈蓬鬆的絮狀結構，微孔較多，表麵積很大，具有很強的吸附作用，有利於微生物進一步對這些被吸附的有機物分解和利用。在處理過程中，水的流動和空氣的攪動使生物膜表麵和水不斷接觸，廢水中的有機汙染物和溶解氧為生物膜所吸附，生物膜上的微生物不斷分解這些有機物質，在氧化分解有機物質的同時，生物膜本身也不斷新陳代謝，衰老的生物膜脫落下來被處理出水從生物處理設施中帶出並在沉澱池中與水分離。生物膜法的汙泥濃度一般在6-8g/L。

為了提高汙泥濃度，進而提高處理效率，可以將活性汙泥法與生物膜法結合起來，即在活性汙泥池中添加填料，這種既有掛膜的微生物又有懸浮微生物的生物反應器稱為複合式生物反應器，它具有很高的汙泥濃度，一般在14g/L左右。

三十四、生物膜法和活性汙泥法有哪些異同之處?     

生物膜法和活性汙泥法是以生化處理的不同反應器形式，從外觀上看主要區別在於前者的微生物不需要填料載體，生物汙泥是懸浮的，而後者的微生物是固定在填料上的，然而它們處理廢水、淨化水質的機理是一樣的。另外，二者的生物汙泥都是好氧活性汙泥，而且汙泥的組成也具有一定的相似性。此外，生物膜法中的微生物，由於是固定在填料上的，可以形成比較穩定的生態係統，其生活能量和消耗能量不象活性汙泥法中的微生物那樣大，因此生物膜法的剩餘汙泥比活性汙泥法要少。上海信誼百路達藥業有限公司的接觸氧化池采用生物膜法，而SBR生化池采用活性汙泥法。

三十五、什麽叫活性汙泥?     

從微生物角度來看，生化池中的汙泥是由各種各樣有生物活性的微生物組成的一個生物群體。如果把汙泥的泥粒放在顯微鏡下觀察，可以看到裏麵有多種微生物---細菌、黴菌、原生動物和後生動物(如輪蟲、昆蟲的幼蟲和蠕蟲等)，它們構成一條食物鏈，細菌和黴菌能分解複雜的有機化合物，獲得自身活動必需的能量並構造自身。原生動物以細菌和黴菌為食，又被後生動物所消耗，後生動物也可以直接依靠細菌生活。這種充滿微生物、具有降解有機物能力的絮狀泥粒就叫做活性汙泥。     

活性汙泥除了由微生物組成之外，還含有一些無機物質和吸附在活性汙泥上不能再被生物降解的有機物(即微生物的代謝殘餘物)。活性汙泥的含水率一般在98-99%。活性汙泥象礬花一樣，具有很大的表麵積，因此具有很強的吸附力和氧化分解有機物的能力。     

三十六、怎樣評價活性汙泥法與生物膜法中的活性汙泥?

活性汙泥法與生物膜法的活性汙泥生長情況的判別和評價是不一樣的。

在生物膜法中，活性汙泥生長情況的評價主要采用顯微鏡直接觀察生物相。

在活性汙泥法中，評價活性汙泥生長情況的評價除了直接用顯微鏡觀察生物相外，常用的評價指標還有：混合液懸浮固體(MLSS)，混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)，汙泥沉降比(SV)，汙泥沉降指數(SVI)等。

三十七、在用顯微鏡進行生物相觀察時，那一類微生物直接表明生化處理效果良好?

微型後生動物(如輪蟲、線蟲等)的出現則表明微生物群落生長良好，活性汙泥的生態係統比較穩定，這時候的生化處理效果最佳，這就好比能經常捕獲到大魚的河流裏，小魚小蝦生長良好的情況一樣。

三十八、什麽叫混合液懸浮固體(MLSS)?

混合液懸浮固體(MLSS)亦要稱為汙泥濃度，它是指單位體積生化池混合液所含幹汙泥的重量，單位為毫克/升，用來表征活性汙泥濃度。它包括有機物和無機物兩部分。一般來說SBR生化池內MLSS值控製在2000-4000mg/L左右為宜。

三十九、什麽叫混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)?

混合液揮發性懸浮固體(MLVSS)是指單位體積生化池混合液所含幹汙泥中可揮發性物質的重量，單位也是毫克/升，由於它不包括活性汙泥中的無機物，因此能較確切地代表活性汙泥中微生物的數量。

四十、汙泥沉降比(SV)?

汙泥沉降比(SV)是指曝氣池內混合液在100毫升量筒中，靜止沉澱30分鍾後，沉澱汙泥與混合液之體積比(%)，因此有時也用SV30來表示。一般來說生化池內的SV在20-40%之間。汙泥沉降比測定比較簡單，是評定活性汙泥的重要指標之一，它常被用於控製剩餘汙泥的排放和及時反時汙泥膨脹等異常現象。顯然，SV與汙泥濃度也有關係。

四十一、汙泥指數(SVI)?

汙泥指數(SVI)全稱汙泥容積指數，1克幹汙泥在濕態時所占體積的毫升數，其計算公式如下為：

SVI=SV*10/MLSS

SVI剔除了汙泥濃度因素的影響，更能反映活性汙泥凝聚性和沉降性，一般認為：  當SVI>300時，汙泥已膨脹。

四十二、溶解氧(DO)表示什麽?

溶解氧(DO)表示水中氧的溶解量，單位用mg/L表示。不同的生化處理方式對溶解氧的要求也不同，在兼氧生化過程中，水中的溶解氧一般在0.2-2.0mg/L之間，而在SBR好氧生化過程中，水中的溶解氧一般在2.0-8.0mg/L之間。因此，兼氧池操作時曝氣量要小，曝氣時間要短;而在SBR好氧池操作時，曝氣量和曝氣時間要大得多和長得多，而我們用的是接觸氧化，溶解氧控製在2.0-4.0mg/L。

四十三、廢水中溶解氧的含量與哪些因素有關?

水中溶解氧的濃度可以用Henry定律來表示：當達到溶解平衡時：C=KH*P。     

其中：C為溶解平衡時水中氧的溶解度;P為氣相中氧的分壓;KH為Henry係數，與溫度有關;增加曝氣努力使氧的溶解接近平衡，而同時活性汙泥還會消耗水中的氧。因此廢水中實際溶解氧量與水溫、有效水深(影響壓力)、曝氣量、汙泥濃度、鹽度等因素有關。

四十四、生化過程中微生物所需的氧氣由誰提供?     

生化過程中微生物所需的氧氣主要由羅茨風機提供。     

四十五、在生化過程中為什麽需要經常補充廢水中的營養物?     

利用生化過程去除汙染物的方法，主要是利用微生物的新陳代謝過程，而微生物的細胞合成等生命過程均需要有足夠量和種類營養物質(包括微量元素)。對於化工類廢水來說，由於生產產品的單一性，因此廢水水質的組成的成分也較為單一，缺乏微生物必要的營養物質。比如講，***公司的生產廢水中隻有碳和氮而沒有磷，這種廢水無法滿足微生物新陳代謝需要，因此必須添加廢水中磷完善微生物新陳代謝的過程，促進微生物細胞的合成。這就像人在吃米飯、麵粉的同時，還要攝入足夠量的維生素一樣。

四十六、廢水中微生物所需的各營養元素之間的比例為多少?     

微生物像動物植物一樣也需要必要的營養物質才能夠生長繁殖，微生物所需要的營養物質主要是指碳(C)、氮(N)、和磷(P)，廢水中主要營養元素的組成比例有一定的要求，對於好氧生化一般為C：N：P=100：5：1(重量比)。

四十七、為什麽會有剩餘汙泥產生?

在生化處理過程中，活性汙泥中的微生物不斷地消耗著廢水中的有機物質。被消耗的有機物質中，一部分有機物質被氧化以提供微生物生命活動所需的能量，另一部分有機物質則被微生物利用以合成新的細胞質，從而使微生物繁衍生殖，微生物在新陳代謝的同時，又有一部分老的微生物死亡，故產生了剩餘汙泥。

四十八、怎樣估算剩餘汙泥的產生量?

在微生物的新陳代謝過程中，部分有機物質(BOD)被微生物利用合成了新的細胞質以替代死亡了的微生物。因此，剩餘汙泥的產生量配被分解了的BOD數量有關，兩者之間是有關聯的。

工程設計時，一般都考慮每處理一公斤BOD5，產生0.6-0.8公斤的剩餘汙泥(100%)，折算成含水率為80%的幹汙泥則為3-4公斤。

四十九、什麽叫生物炭法(PACT法)?

有些難以生物降解的製藥廢水，其生化處理出水中的COD要達到國家一級排放標準(100mg/L)以下是比較困難的，因此生化處理出水應再采用顆粒活性炭吸附處理技術以保證出水達標是不可缺少的。但是，顆粒活性炭吸附處理法有一個致命的弱點即處理成本太高，其根本原因是顆粒活性炭吸附處理COD的動態吸附容量在10%左右(重量百分比)，即一噸活性炭隻能吸附處理廢水中的COD在100公斤左右。由於顆粒活性炭再生困難，處理成本高，因此顆粒活性炭處理技術的應用推廣在國內還並不普遍。那麽是不是可以開發一種新的技術，這種技術可以大幅度地提高活性炭的動態吸附容量，有效地降低廢水的處理成本呢?

由杜邦公司最先開發的生物炭法工藝

(PowderedActivatedCarbonTreatmentProcess)就是這種新技術的代表之一。生物炭法簡稱“PACT法”，或“PACSBR生化法”，被國外認為是最有發展前途的新型的廢水生化處理工藝，在生化進水中(或在曝氣池內)投加粉末活性炭與回流的含炭汙泥一起在曝氣池內混合，從汙泥濃縮池中排出的剩餘汙泥進汙泥脫水裝置。在曝氣池內，活性汙泥附著於粉末活性炭的表麵，由於粉末活性炭巨大的比表麵積及其很強的吸附能力，提高了汙泥的吸附能力，特別在活性汙泥與粉末活性炭界麵之間的溶解氧和降解基質濃度有了很大幅度的提高，從而也提高了COD的降解去除率。一般來說在PACT係統內，活性炭吸附處理COD的動態吸附容量在100-350%(重量百分比)，即一公斤粉末活性炭可吸附去除1.0-3.5公斤COD。而且，PACT法能處理生物難以降解的有毒有害的有機汙染物質。

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