廢水的生化培養過(guò)程是一項錯綜復雜的工作，其理論基礎涉及物理學(xué)、無(wú)機化學(xué)、有機化學(xué)、微生物學(xué)、流體力學(xué)等多種學(xué)科，盡管的活性污泥工藝迄今已有近百年的歷史，但是諸多理論在學(xué)術(shù)界仍無(wú)定論。因此，在本項目廢水生化處理過(guò)程中，就要求操作及管理人員，在深入理論研究的基礎上，結合公司廢水具體情況，在生化培養過(guò)程中不斷地進(jìn)行探索實(shí)踐，在做到系統正常運行，確保廢水達標排放的前提下，提高其理論深度，豐富其實(shí)踐經(jīng)驗，完成其技術(shù)儲備。

       廢水生化處理調試是以微生物的培養為主要過(guò)程的工作，按照微生物的需氧情況可分為好氧處理、兼氧處理和厭氧處理；按照微生物的生長(cháng)形式可分為活性污泥法和生物膜法；按照廢水和微生物的形式可分為混合式、序批式等；按照其反應器形式則包括更多類(lèi)型。本人在結合理論廢水處理工程實(shí)踐的基礎上，對廢水生化處理過(guò)程中的影響因素、監測手段及控制參數等進(jìn)行整理。‍

1、溫度

       溫度對生化培養過(guò)程起著(zhù)至關(guān)重要的作用。目前，盡管本項目廢水處理工程尚未做到對生化系統控制溫度的程度，但是各生化反應系統、各運行階段中溫度的測量和分析依舊對生化污泥馴化培養過(guò)程起到指導性作用，它能夠為生化培養過(guò)程中各現象的解釋提供依據，有助于幫助管理及操作人員對系統運行管理做出正確及時(shí)的判斷。

       溫度在很大程度上影響活性污泥（包括厭氧、兼氧和好氧）中的微生物活性程度，并且對諸如溶解氧、曝氣量等產(chǎn)生影響，同時(shí)對生化反應速率產(chǎn)生影響。不同種類(lèi)的微生物所生長(cháng)的溫度范圍不同，約為5℃~80℃。在此溫度范圍內，可分成生長(cháng)溫度、生長(cháng)溫度和生長(cháng)溫度。以微生物適應的溫度范圍，微生物可分為中溫性、好熱性和好冷性三類(lèi)。中溫微生物的生長(cháng)溫度范圍在20℃~45℃，好冷性微生物的生長(cháng)溫度在20℃以下，好熱性微生物的生長(cháng)溫度在45℃以上。

       廢水生化好氧生物處理，以中溫細菌為主，其生長(cháng)繁殖的溫度為20℃~37℃。當溫度超過(guò)生物生長(cháng)溫度時(shí)，會(huì )使微生物的蛋白質(zhì)迅速變性及酶系統遭到破壞而失去活性，嚴重者可使微生物死亡。低溫會(huì )使微生物的代謝活力降低，進(jìn)而處于生長(cháng)繁殖停止狀態(tài)，但仍保存其生命力。厭氧生物處理中的中溫性甲烷菌溫度范圍在20℃~40℃之間，高溫性為50℃~60℃，厭氧生物處理常采用溫度33℃~38℃和50℃~57℃。

2、pH值

       不同的微生物有不同的pH值適應范圍。例如細菌、放線(xiàn)菌、藻類(lèi)和原生動(dòng)物的pH值適應范圍是在4~10之間。大多數細菌適宜中性和偏堿性（pH值6.5~7.5）環(huán)境；氧化硫化桿菌喜歡在酸性環(huán)境，它的pH值為3，亦可以在pH值1.5的環(huán)境中生活；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活，pH值3.0~6.0，適應pH值范圍為1.5~10之間。廢水生物處理過(guò)程保持pH值范圍是十分重要的。如用活性污泥法處理廢水，曝氣池混合液的pH值達到9.0時(shí)，原生動(dòng)物將由活躍轉為呆滯，菌膠團粘性物質(zhì)解體，活性污泥結構遭到破壞，處理效率顯著(zhù)下降。如果進(jìn)水pH值突然降低，曝氣池混合液呈酸性，活性污泥結構也會(huì )變化，二沉池中出現大量浮泥現象。

       培養優(yōu)良、馴化成熟的生物系統具有較強的耐沖擊負荷的能力，但如果pH值在大幅度內變化，則會(huì )影響反應器的效率，甚至對微生物造成毒性而使反應器失效，因為pH值的改變可能引起細胞電荷的變化，進(jìn)而影響微生物對營(yíng)養物質(zhì)的吸收和微生物代謝中酶的活性。

       綜上所述，在生物系統處理廢水過(guò)程中，應提供微生物的pH值范圍，以使其在化條件下運行。

3、化學(xué)需氧量（COD）

       COD的測試方法嚴格遵守廢水水質(zhì)分析國家標準測試方法?；瘜W(xué)需氧量是用化學(xué)氧化劑氧化水中的有機污染物時(shí)所消耗的氧化劑量，用氧量（mg/L）表示?；瘜W(xué)需氧量越高，也表示水中有機污染物越多。常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀和。以作氧化劑時(shí)，測得的值稱(chēng)CODMn或簡(jiǎn)稱(chēng)OC。以重鉻酸鉀作氧化劑時(shí)，測得的值稱(chēng)COD¬Cr，或簡(jiǎn)稱(chēng)COD。如果廢水中有機物的組成相對穩定，則化學(xué)需氧量和生化需氧量之間有一點(diǎn)個(gè)比例關(guān)系。一般說(shuō)，重鉻酸鉀化學(xué)需氧量與階段生化需氧量之差，可以粗略的表示為不能被需氧微生物分解的有機物。

       COD的測試分析是廢水處理調試運行工作的重要組成部分，一方面掌握工藝流程中各處理單元的進(jìn)出水情況，確保進(jìn)水穩定，不至于產(chǎn)生較大的波動(dòng)和對系統的沖擊；另一方面，通過(guò)各處理單元前后進(jìn)出水的COD變化情況，了解處理單元的處理效果和效率。其重要作用可總結為以下三點(diǎn)：

       1）提供詳細的進(jìn)出水濃度，使管理人員根據濃度變化情況相應的對運行工況作出調整，保證廢水處理系統正常、穩定運行；

       2）作為一項重要的技術(shù)指標，反映各處理單元的運行情況及處理效率等；

       3）為整個(gè)系統中出現的各種現象及異常情況的分析判斷及合理解釋提供依據。

4、活性污泥的生物相

       活性污泥的生物相觀(guān)察在廢水生化處理過(guò)程中作用極其重要，它不僅反映微生物培養程度和污泥馴化程度，并直接反映廢水的處理情況?；钚晕勰嗍怯杉毦?lèi)、真菌類(lèi)、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等多種微生物群體所組成的混合培養體。細菌具有較高的增殖速率和較強的分解有機物的功能，真菌也具有分解有機物的能力。原生動(dòng)物以攝食游離的細菌為主，起到進(jìn)一步凈化水質(zhì)的作用，后生動(dòng)物則以攝食原生動(dòng)物為主。通過(guò)光學(xué)顯微鏡可以觀(guān)察真菌類(lèi)的絲狀菌和原生動(dòng)物與后生動(dòng)物的生物相，通過(guò)觀(guān)察與辨別其種屬和數量可以判斷污泥的質(zhì)量和處理水質(zhì)的優(yōu)劣，因此，將原生動(dòng)物和后生動(dòng)物稱(chēng)為活性污泥系統中的指示性生物。除活性污泥宏觀(guān)指標外，采用普通光學(xué)顯微鏡可以觀(guān)察污泥的微觀(guān)生物指標，即污泥的生物相。

       生物相觀(guān)察包括兩個(gè)部分：一部分是觀(guān)察原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等指示性生物的數量及種類(lèi)變化。不同質(zhì)量的活性污泥中存在不同的指示生物，通過(guò)指示性生物的觀(guān)察，可以間接評估活性污泥的質(zhì)量。另一部分是觀(guān)察活性污泥中絲狀菌的數量。不同質(zhì)量的活性污泥中絲狀菌的量是不同的，通過(guò)絲狀菌數量的測量，也可間接反映活性污泥的質(zhì)量。

       （1）指示性生物的觀(guān)察：對于某一特定的污水處理系統，當活性污泥系統運行正常時(shí)，其生物相也基本保持穩定，如果出現變化，則表示活性污泥質(zhì)量發(fā)生了變化，應進(jìn)一步觀(guān)察并采取處理措施。微生物的種類(lèi)繁多，其命名方法也非常復雜。從實(shí)際出發(fā)，運行人員應熟練掌握活性污泥中見(jiàn)的微型指示生物：變形蟲(chóng)、鞭毛蟲(chóng)、草履蟲(chóng)、鐘蟲(chóng)、線(xiàn)蟲(chóng)等。這些微生物中的某一種或幾種是否占優(yōu)勢以及比例多少，將取決于工藝的運行狀態(tài)。

       在活性污泥培養初期，活性污泥很少或基本沒(méi)有，此時(shí)鏡檢會(huì )出現大量的變形蟲(chóng)，當變形蟲(chóng)占優(yōu)勢時(shí)，對污水基本沒(méi)有處理效果。 

       在超高負荷的活性污泥系統中，鞭毛蟲(chóng)占優(yōu)勢，出水質(zhì)量很差。但在活性污泥培養過(guò)程中，鞭毛蟲(chóng)的出現并占優(yōu)勢，則說(shuō)明活性污泥已經(jīng)形成，并且向良性方向發(fā)展。 在中等負荷的活性污泥中，草履蟲(chóng)將占優(yōu)勢，此時(shí)的處理效果好活性污泥發(fā)育正常，沉降性能和生物活性良好，出水水質(zhì)好。在低負荷延時(shí)曝氣活性污泥系統中，輪蟲(chóng)和線(xiàn)蟲(chóng)將占優(yōu)勢，此時(shí)出水中可能挾帶大量的針狀絮體。輪蟲(chóng)和線(xiàn)蟲(chóng)大量出現表明活性污泥正常。如發(fā)現鐘蟲(chóng)不活躍，往往表示曝氣不足，如果出現鐘蟲(chóng)等原生動(dòng)物死亡，則說(shuō)明曝氣池內有有毒物進(jìn)入。在大量鐘蟲(chóng)存在的情況下，楯線(xiàn)蟲(chóng)數量多而且活躍，這有可能會(huì )令污泥變得松散，如果鐘蟲(chóng)數量遞減，而楯纖蟲(chóng)數量增加，則潛伏著(zhù)污泥膨脹的危險。鏡檢中發(fā)現各類(lèi)原生動(dòng)物極少，球衣菌或硫絲細菌很多時(shí)，說(shuō)明污泥已發(fā)生膨脹，若發(fā)現單個(gè)鐘蟲(chóng)活躍，其體內的食物泡都能清晰可見(jiàn)，說(shuō)明污水處理程度高，DO充足。若在二沉池中有許多水蚤（魚(yú)蟲(chóng)），其體內血色素低，說(shuō)明DO高；水蚤的顏色很紅時(shí)，則說(shuō)明出水幾乎無(wú)溶解氧。當輪蟲(chóng)數量劇增時(shí)，則指示污泥老化，結構松散并解體，應加強排泥。

       （2）絲狀菌的觀(guān)察：在活性污泥系統中，并不是絲狀菌越少越好，因為絲狀菌在污泥絮體中起骨架作用。通過(guò)顯微鏡觀(guān)察絲狀菌的數量及長(cháng)度、豐度等可直接反映工藝的運行情況。需要補充的是：生物相觀(guān)察只是一種定性的方法，運行中只能作為理化方法的補充手段，不可作為主要的工藝檢測方法，需要在不斷的實(shí)踐中注意積累資料，總結出本工程的生物相變化規律。

5、MLSS、MLVSS、F/M、SRT等污泥理化指標

       ①SV30（污泥的沉降比）：污泥的沉降比是指曝氣池中的混合液在1000ml的量筒中，靜置30min后，沉降污泥與混合液的體積之比，一般用SV30表示。SV30是衡量活性污泥沉降性能和濃縮性能的一個(gè)指標。對于某種濃度的活性污泥，SV30越小，說(shuō)明其沉降性能和濃縮性能越好。正常的活性污泥其MLSS濃度為1500~4000mg/L。SV30一般在15%~30%的范圍內。

       ②SVI30（污泥的體積指數）：污泥的體積指數是指曝氣池混合液在1000ml量筒中，靜置30min后，1g活性污泥懸浮固體所占的體積，常用SVI30表示，單位為ml/g，SVI30 與SV30存在以下關(guān)系：

       SVI30= SV30/MLSS×1000 沉降比SV與污泥的濃度有關(guān)，沉降性能相同的污泥，當MLSS較大時(shí)，SV也越大；當曝氣池中混合液MLSS變化較大時(shí)，SV值就無(wú)法與歷史數據比較，反映的污泥情況失真。測量SV或SVI的目的是反映污泥在二沉池內的沉降濃縮狀況。

       SVI既是衡量污泥沉降性能的指標，也是衡量污泥吸附性能的一個(gè)指標。一般來(lái)說(shuō)，SVI值越大，沉降性能越差，但吸附性能好；反之，SVI越小，沉降性能越好，而吸附性能越差。在傳統活性污泥工藝中，一般認為，SVI值在100左右，綜合，太大或太小都不利于出水質(zhì)量的提高。

       ③MLSS（混合液懸浮固體濃度）：指曝氣池中污水和活性污泥混合后的混合液懸浮固體數量，用MLSS表示，單位是mg/L。它近似的表示曝氣池中活性微生物的濃度，是運行管理的一個(gè)重要參數。

       ④MLVSS（混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度）：指混合液中懸浮固體中有機物的含量，用MLVSS表示，它較MLSS更能確切的代表活性污泥微生物的數量。

       ⑤SRT(污泥齡或稱(chēng)平均細胞停留時(shí)間)：是活性污泥在整個(gè)系統中的平均停留時(shí)間，一般用SRT表示：

       SRT=活性污泥系統中的活性污泥總量/每天從系統內排出的活性污泥量 =（Ma+Mc+MR）/(Mw+Me) 其中Ma，為曝氣池中的活性污泥量；Mc，為二沉池的污泥量；MR，為回流系統的污泥量；Mw，為每天排放剩余污泥量；Me,為二沉池出水每天帶走的污泥量。

       ⑥F/M（污泥負荷）：指單位重量的活性污泥，在單位時(shí)間內要保證一定的處理效果所能承受的有機物量。單位是kgBOD5/kg(MLVSS?d)，通常用F/M表示有機負荷，F（feed—飼料?）代表食料，即進(jìn)入系統中的食物量；M代表活性微生物量，即曝氣過(guò)程中的揮發(fā)性固體量。（另：污泥負荷（sludge loading）--- 曝氣池內每公斤活性污泥單位時(shí)間負擔的五日生化需氧量公斤數。其計量單位通常以kg/(kg·d)表示。）

       F/M=Q?BOD5(每天進(jìn)入系統中的食料量)/ MLVSS?Va(曝氣過(guò)程中的微生物量) 式中：Q為進(jìn)水流量（m3/d）；BOD5為進(jìn)水的BOD5值（mg/L）；Va為曝氣池的有效容積（m3）；MLVSS為曝氣池內活性污泥濃度（mg/L）。

6、營(yíng)養元素

       營(yíng)養元素在工業(yè)廢水生化處理中作用至關(guān)重要。生物培養的微生物按照其細胞組成及代謝性質(zhì)，在生長(cháng)繁殖過(guò)程中需要一定量的營(yíng)養元素，主要以氮磷為主。所以工業(yè)廢水生物培養過(guò)程中，需要經(jīng)常性的投加營(yíng)養物質(zhì)，以保證廢水中有足夠的氮和磷。

       BOD：N：P=100：5：1，這是好氧生化系統中的比例，在好氧生化培養中，缺乏氮元素將導致絲狀的或者分散狀的微生物群體產(chǎn)生，使其沉降性能差。另外，缺乏氮元素使新的細胞難以形成，而老的細胞繼續去除BOD物質(zhì)，結果微生物向細胞壁外排泄過(guò)量的副產(chǎn)物——絨毛狀絮狀物，這些絮狀物沉淀性能差。

       根據經(jīng)驗，從廢水中每去除100kgBOD需要加5kg氮和1kg磷。在許多條件下，氮以氨形式，磷以磷酸形式加入廢水中。細菌需要氮以產(chǎn)生蛋白質(zhì)，需要磷以產(chǎn)生分解廢水中有機物質(zhì)的酶。一般細菌較易利用氨態(tài)氮，在處理工業(yè)廢水時(shí)，如果廢水含氮量低，不能滿(mǎn)足微生物的需要，需要另外補加氮營(yíng)養，如尿素、硫酸銨、糞水等。微生物中主要以細菌對磷的要求較多，工業(yè)廢水中一般需要補加磷元素，如磷酸鉀、磷酸鈉等。

7、BOD5

       BOD5的測試方法嚴格遵守廢水水質(zhì)分析國家標準測試方法。水中有機污染物被好氧微生物分解時(shí)所需的氧量稱(chēng)為生化需氧量（以mg/L為單位）。它反映了在有氧的條件下，水中可生物降解的有機物的量。生化需氧量越高，表示水中需氧有機物越多。有機物污染物被好氧微生物家分解的過(guò)程，一般可分為兩個(gè)階段：階段主要是有機物被轉化為二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨被轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。

       污水的生化需氧量通常只指階段有機物生物氧化所需的氧量。微生物的活動(dòng)與溫度有關(guān)，測定生化需氧量時(shí)一般以20℃作為測定的標準溫度。一般生活污水中的有機物需20天左右才能基本上完成階段的分解氧化過(guò)程，即測定階段的生化需氧量至少需要20天時(shí)間。這在實(shí)際工作中有困難。目前以5天作為測定生化需氧量的標準時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)5日生化需氧量（用BOD5表示）。據試驗研究，一般有機物的5日生化需氧量約為階段生化需氧量的70%左右，對其他工業(yè)廢水來(lái)說(shuō)，他們的5日生化需氧量與階段生化需氧量之差，可以較大或比較接近，不能一概而論。BOD的測試分析在廢水處理工程中非常關(guān)鍵，BOD/COD的值可表示廢水的可生物降解性能，BOD/COD的值越高，說(shuō)明廢水的可生化性越強，通過(guò)生物處理辦法就越適合。其中廢水的物化預處理單元、厭氧生物反應的作用就是提高廢水的可生化性，進(jìn)而提高好氧生化系統的處理效率和效果