污水处理历史讲解（污水生物法处理12大运营关键参数）

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前面的文章中，咱们介绍了污水处理领域中的两个基本参数：COD和BOD，那对于真正的污水运营来说，仅知道这俩参数可远远不够，还需要了解更多专业数据。那咱们今天就结合《室外排水设计规范》来说一说，要想把一个污水处理厂管理的好，还需要哪些必备参数需要注意！

01污泥负荷Ls

①概念：单位重量的活性污泥，在单位时间内要保证一定的处理效果所能承受的有机污染物量，又称污泥负荷、食微比。通常用F/M表示，单位为kgBOD₅ /（kgMLVSS.d）。

②公式：Ls=F/M=QS₀/XV；

• F代表食物，即有机污染物，用BOD₅表示;
• M代表活性微生物量，即MLVSS；
• Q—进水水量，m³/d;
• S₀—进水BOD₅，mg/L;
• X—曝气池MLVSS，mg/L；
• V—曝气池有效容积，m³。

③意义：F与M的比值代表了微生物量与食物量之间的一种平衡关系，它直接影响活性污泥增长速率、有机污染物的率、氧的利用率以及污泥的沉降性能。F/M值一般在0.2-0.4kgBOD₅/(kgMLVSS.d)之间，即每1000gMLVSS每天承受0.2—0.4kgBOD₅。

④应用：F/M较大时，说明食物较充足，活性污泥中的微生物增长速率较快，有机污染物被去除的速率也较快，但此时的活性污泥的沉降性能可能较差；F/M较小时，说明食物不太充足，微生物增长速率较慢或基本不增长，甚至也可能减少，此时有机物被去除的速率也必然较慢，但这时活性污泥沉降性能往往较好。城镇污水厂常见工艺中，A²/O工艺一般取值在0.1-0.2kgBOD5/(kgMLSS.d)；氧化沟工艺属于延时曝气活性污泥法，可以低负荷运行，取值范围一般为0.03-0.08kgBOD5/(kgMLSS.d)。

02容积负荷Lv

①概念：又称体积负荷，是曝气池工作效率的一种量度。即单位曝气池容积（m³）在单位时间（1d）内，能够接受并将其降解到预定程度的有机污染物量(BOD₅)。

②公式：Lv=QS₀/V；

• Q—每天的污水流量，m³/d；
• So—曝气池进水的BOD₅浓度，mg/L；
• V—曝气池容积，m3。

③意义：用容积负荷来评价生化装置的实际处理负荷及在相同条件下的操作管理的优劣是比较简便而直观的。如果污泥负荷和容积负荷过低，虽然可以有效降低污水中的有机物含量，但同时会使活性污泥处于过氧化状态、沉降性能也会变差，导致出水悬浮物含量升高。

如果污泥负荷和容积负荷过高，又会造成污水中的有机物氧化不彻底，出水水质变差。

④应用：在处理城市污水时，BOD₅容积负荷Lv介于1.0 ～1.8 kg BOD₅/ (m³·d)。设计中取Lv为1.5 kg BOD₅/ (m³·d)。另外，生物膜法由于微生物主要固着于填料的表面，微生物量比活性污泥法要高得多，单位容积反应器内的微生物量可以高达活性污泥法的5-20倍，含水率比活性污泥法低，容积负荷较活性污泥法高。在难降解工业废水处理方面，容积负荷往往作为重要参考，厌氧反应器如IC、UASB、PAFR等容积负荷一般取2～15 kgCOD_Cr / (m³·d)。

03表面负荷

①概念：表示单位沉淀池表面积在单位时间内所能处理的水量，又称表面负荷或过流率，单位为m³/（m²·h）。它是沉淀池设计中的一个重要参数。

②公式：q₀=Q/A；

• q₀—表面负荷，m³/（m²·h）；
• Q—进水流量，m³/h；
• A—沉淀池表面面积，m²。

③意义：当污水中悬浮颗粒下沉速度u值满足u>q₀时，该类颗粒会在沉淀池中全部沉淀。而u<q₀的颗粒仅有一部分能够沉淀去除。可见q的取值越小，相应的沉淀效果越好，当然所需池表面积也越大。

④应用：初沉池的水力表面负荷一般在1～2m³/（m²·h）。当后续处理工艺为活性污泥法时，一般控制在1.3～1.7m³/（m²·h）；当后续处理工艺为生物滤池等生物膜法时，一般控制在0.85～1.2m³/（m²·h）。在城镇污水处理厂中为了应对水质的变化，尤其是多数处于低负荷运行的污水厂，设计中二沉池表面负荷氧化沟工艺一般在0.6～0.9m³/（m²·h），AAO工艺一般在0.8～1.2m³/（m²·h）。

04溢流负荷

①概念：单位堰板长度在单位时间内所能溢流出来的污水量。

②公式：q^l=Q/l；

• Q-总溢流污水量，m³/h；
• l-堰板总长度，m。

③意义：出水堰是沉淀池的重要部件，出水堰的主要作用不仅是控制沉淀池内水位的高程，而且能够控制污水在出水端保持均匀而稳定的流态，防止污泥及浮渣的流失。

④应用：为了防止池内水流产生偏流现象，要使出水堰口尽量水平，以保证通过每一个锯齿堰口的溢流负荷相等，为了减少池内向出口方向的行进流速，一般初沉池溢流负荷控制在27m³/（m.h）以内，二沉池控制在7~10m³/（m.h）。

05碳氮比

①概念：是指有机物中碳的总含量与氮的总含量的比值，其中碳以BOD₅表示；氮一般指总凯氏氮（TKN），包括有机氮和氨氮,但不包括亚硝氮和硝态氮，因为除了反硝化细菌以外，大部分微生物都不能直接以亚硝氮和硝态氮作为氮源，而有机氮和氨氮则可被绝大多数微生物用做氮源。

②公式：C/N=BOD₅/TKN;

• BOD₅—生物池进水BOD₅浓度，mg/L；
• TKN—生物池进水凯氏氮浓度，mg/L。

③意义：碳氮比是衡量生物脱氮效果的一个关键参数，该比值越高，往往可以达到较理想的脱氮效果，比值较低时，脱氮效果较差，需要补充醋酸钠、甲醇、淀粉、葡萄糖等有机物以强化脱氮效果，在室外排水设计规范中有提到一般采用A²/O工艺进行脱氮除磷时要满足BOD/TKN>4。

④应用：基于理论只要C/N比为2.86时，就可以完全脱氮，但是加上微生物自身生长需要，C/N比为3.70时可以完全脱氮，却没有考虑内回流所携带的氧气。正常情况下，反硝化菌只有在消耗完内回流携带的氧气之后才进行反硝化，这部分氧气也消耗碳源，因此一般AO脱氮工艺的C/N比控制在4-6之间，也有研究指出碳氮比大于7.1时将会一定程度上抑制反硝化。根据笔者对于多数污水厂的实际运行情况了解来看，基本上都存在碳源不足的情况，因此投加碳源增强脱氮效果已成为污水厂运营的常态。

06碳磷比

①概念：是指有机物中碳的总含量与磷的总含量的比值，其中碳以BOD₅表示；磷一般为磷酸盐，包含正磷酸盐、偏磷酸盐以及有机磷。

②公式：C/p=BOD₅/Tp；

• BOD₅—厌氧池进水BOD5浓度，mg/L；
• Tp—厌氧池进水总磷浓度，mg/L。

③意义：生化除磷是利用聚磷菌的生理需求从水中摄取可溶性磷酸盐，在体内合成多聚磷酸盐，慢慢地累积成高磷污泥，在室外排水设计规范中有提到一般采用AAO工艺进行脱氮除磷时要满足厌氧池BOD/Tp>20。研究表明，当进水C/P比低于32时，AAO工艺系统对磷的去除效果随碳磷比的上升而线性增加，当进水C/P比大于32时，就可以实现稳定高效的出水水质。

④应用：除磷分为生物除磷和化学除磷。化学沉淀除磷是利用多价金属离子盐与水中正磷酸盐反应形成微溶性磷酸盐，它的作用对像是正磷酸根，而对偏磷、有机磷的作用不大。但在生物除磷中，除了可以将正磷酸盐直接利用外，还可以使其它磷转化为正磷。但由于微生物对周围的生长环境要求比较严苛，水质变化敏感，在实际使用中，有些废水不适合直接使用，需要搭配化学除磷剂一起使用，或是在生化池中添加激活菌，增加其抵抗能力和处理能力。

07回流比

①概念：回流比在运行中分一般为两种，一种称之为外回流比，用R表示；另一种为内回流比（也叫硝化液回流比），用r表示。外回流比R指曝气池中二沉池回流污泥的流量与进水流量的比值；内回流比r指硝化液回流量与设计进水流量的比值，以百分数计。

②公式1：R= 100%*X/(Xr-X)；

• Xr—回流污泥的悬浮固体浓度，mg/L；
• X—混合液污泥浓度，mg/L。

公式2：r=Q_硝/Q*100%；

• Q_硝为硝化液回流流量，m3/h;
• Q为进水流量，m3/h。

③意义：污泥外回流比是为了维持生化池内污泥的数量（浓度）而从二沉池沉淀污泥回流的，回流比是根据你生化池要维持的浓度和二沉池底泥浓度确定的，经验数据是50%-100%；而硝化液回流比主要是为了生物脱氮，使好氧段产生的硝酸盐氮经回流至缺氧段进行反硝化，将硝态氮转化为氮气排出系统，根据拟达到的效果，经验数据是100%~400%。

④应用：在污水处理厂的运行管理中，调整回流比是应对系统突发情况的一种关键手段。在反硝化脱氮除磷工艺中一般根据污泥沉降曲线，确定活性污泥的最佳沉降比，再通过调整污泥回流量使污泥在二沉池的停留时间正好等于这污泥通过沉降达到最大浓度的时间，此时的回流污泥浓度最大，而回流量最小；而在脱氮需要时，调整内回流比需要兼顾脱氮及除磷的效率，因为脱氮及除磷本身相斥，两者对碳源存在竞争关系，协同机制较少。

08气水比

①概念：每小时的气体量和污水量的比值就称为气水比，是体积比。

②公式：f=Gs/Q；

• Gs—进气流量，m³/h；
• Q—进水流量，m³/h。

③意义：气水比只是进水负荷与曝气量大体的比例，一般作为设计参考，好氧池的气水比合理与否，一方面影响有机物在生物池的处理效果（曝气量是否充足），另一方面影响污水处理工程的投资（鼓风机选型及使用过程中的电耗）。

④应用：曝气池气水比是根据设计进水污染物符合确定的，按照一般的情况4~5：1之间。目前很多污水厂实际进水浓度低于设计指标，运行中只要2.5-3.5：1的气水比即可确保运行正常。

09污泥产率

①概念：污泥产率是指污泥的净产率，而非表观产率，它是生物处理系统产生的污泥量(MLSS)与进入生物系统的BOD5数量的比值。

②公式：Yt=(1 fp.bH.θc([YH/1 θc.bH)] [SS/BOD5](1-fv fv.fNV）（8）

式（12）即为德国水污染控制联合会推荐的污泥产率计算公式(ATV A131标准)，在设计的前期阶段可用于估算系统的污泥产率，公式中重要参数意义如下：

• BOD₅—进入生物处理系统的BOD₅浓度，kg／m3；
• Yt——污泥产率，kgMLSS／kgBOD₅；
• SS—生物池混合液悬浮固体浓度，mg/L；
• θc—泥龄，d。

③意义：对于按泥龄法设计的活性污泥系统，污泥产率是最重要的设计参数之一。系统污泥产率与温度和泥龄相关，温度升高、泥龄增大，微生物分解加剧，从而导致污泥产率降低。

④应用：污泥产率不仅同SS/BOD₅的比值有关，还同悬浮物（SS）的组成有关。若悬浮物中可生化组分比例高，则系统污泥产率低。由于生活污水水质相差较多，再加上污水厂进水中工业污水比例各不相同，因此若想准确预测污泥产率，除了掌握进水SS和BOD₅，尚需准确测定fV和fNV的值。

10处理效率

①概念：处理效率也称去除率，对于污水厂而言一般指各构筑物的进水指标浓度与出水指标浓度差值再除以进水指标浓度，以百分数计。

②公式：E= 100%*(S0-Se)/S0，

• E—指标的去除率，%；
• S₀—进水指标浓度，mg/L；
• S_e—出水指标浓度，mg/L。

③意义：处理效率在设计过程中需要考虑，一般而言，沉砂池SS去除率在1-5%，COD与BOD均有所下降，但去除率很低,可忽略不计。初沉池：SS去除率在5-30%，COD去除率在5-20%，BOD去除率在10%以下，氨氮和磷也可能下降，但去除率一般不明显。生化池：BOD一般在80-95%，COD去除率90%以上，氮的氧化率在100%以上，磷可达到一定的去除率。二沉池：SS的降低率在80%以上，达到<20mg/L，BOD与COD也有部分下降，与沉淀性能有关。不同的进水采用不同的处理工艺，各个构筑物功能不一样，因此去除率也不一样。

④应用：在运行过程中，往往借助COD、BOD、氨氮、总磷、总氮等指标的去除率来分析污水处理程度，一方面可用于工艺参数调整，以保障各项去除率均衡；另一方面，去除率越高则减排量越大，更能体现出污水处理的价值与意义。

11生化指数

①概念：也叫B/C，B/C是五日生化需氧量与化学需氧量的比值，是污水可生化降解性的指标。

②公式：BOD₅/COD=(1-α)×(K/V)；

• α为生化难以降解部分CODNB与COD之比；
• K为BOD₅与最终生化需氧量BODU之比，为常数。

从式中可以看出BOD₅/COD值随α增大而减小，故这一比值可反映污水可生化性能。

③意义：B/C比值体现了废水中可生物降解的有机污染物占有机污染物总量的比例，从而可以用该值来评价废水在好氧条件下的微生物可降解性。B/C值越大，废水可生化性能越高，一般认为此比值大于0.3的污水，才更适合采用生物处理。

④应用：

判定废水可生化性能有B/C值法：

1. B/C＞0.58 完全可生物降解；
2. B/C=0.45~0.58 生物降解良好；
3. B/C=0.30-0.45 可生物降解；
4. B/C＜0.3 难生物降解；

在进行污水处理工程设计时，首先要了解原水水质特征情况，可通过厌氧、高级氧化、微电解等预处理方法将难降解的有机物经过断链、开环反应转化成易降解的有机物，以提高B/C值，进而提升生物处理的效果。

12污泥体积指数

①概念：是表示污泥沉降性能的参数。其物理意义是在曝气池出口处的混合液，经过沉淀30min后，每单位质量的干污泥所形成的沉淀污泥所占有的容积(以mL计）。

②公式：SVI（单位为mL/g）=10³*SV₃₀/MLSS；

• SV30指测定样品的污泥沉降比，mL/L；
• MLSS指混合液悬浮固体浓度，mg/L。

③意义：污泥指数反映活性污泥的松散程度和凝聚、沉降性能。污泥指数过低，说明泥粒细小、紧密，无机物多，缺乏活性和吸附能力；指数过高，说明污泥将要膨胀，或已膨胀，污泥不易沉淀，影响对污水的处理效果。对一般城市污水，在正常情况下，污泥指数一般控制在50—150为宜。

④应用：在工艺运行分析时，可根据SVI的值判断污泥性能优劣，一般来说，SVI值一般在80~120范围内时，污泥活性较好，此时微生物对有机物的降解能力较强，水质净化程度也较高。若SVI较低，原因多数是污泥老化或解体，SVI较高，则多因发生污泥膨胀所致。

13结尾语

这些参数虽然都是些基本参数，但是其合理运用在生化工艺中非常重要，因此需要大家务必掌握。

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