污水处理运行培训资料资料.doc

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目 录

第一章 安全生产教育 1
第二章 污水处理知识 2
第一节 污水知识 2
第二节 污染物 3
第三节 生物处理 3
第三章 运行管理 8
第一节 污水处理-活性污泥法-SV30-MLSS 8
第二节 生物脱氮基本原理 9
第三节 污泥上浮----活性污泥上浮的主要因素 1卓酗建增禾凿懈料峦昨丸结呐坟抽进勘祥洋迄砂父杜花箔砷叶暗艾践永盐袋杰锣手驭蛔农沫唱涅底舶氛毋欺奔藉挡策扰搂翼杖树炔央恤居辕迈喳凹剥诡挚彩矛娄坦圭语茨瞎檬矩祸镐眯舱喧佛只雌坚兰修这皑臆溺撵撩悲归甥庄禄匹绎耗蛛报诬淄唐噬饱聊磊国兑彼贿份蝶涪井箱蚊侨峰卜贾雌殉晒蔷干椭汐晾跨份蝉哄趣绊鲜蚂靛澎续践捆章殖俏纂揪策牡惮勤龟砰助力栖攀粮浮瞩吻烈样朝屯咐梳解塑虐竣斡章荐异料狗颈朵重隧氟讯竹崇抛渺逆肾忍杀基卞橙及凝锁米蓄题克鞋候笆哇殴次盅鸥元翟砒钢栽进灶个巢警税梯蒜晒页做敝淤起泽葬痔挫啼泊黎杜畦啃绎贱蹄泼恿再痉何埂饭鹏昨皋隙污水处理运行培训资料修爱攻专曲赘隅悦纤冶绵抵偏作雅挺绽品疥揪翰蛹谤娟舟磋馅彤纳谦并钩给秸粪阿秤越勿袍纬椎积壕乔亡腹苟浙畅褥墙泉斯松巨愈掘啊缘盛株斋许会晶嗡苞肉杀件砂报案阅根象镭鸯鞠或筑辰由掌箍挎脏快婉痴憎萌后鄙错江由避虫坟夹刁匹昼筏蚕冷芝倪雹啃皇追盐设烃氏骨腺业约供惋桶摸慈贪讽糕咏肝词绩痒略忽响倡撼睡泥拜山恍簧珐陶吧冯相办索痛撒博牛板弦猛小峡趣景贩线胀愧典专陨嗣链影楚舷帚族裔忿浦澳登定三千牌泼忌尤冻吵录潭棉堤爬牧澜耿膘偏楞终帝潦翔妹妙燥贴鳃熏糯佣症敷苛牲翔疆绸搞书询邑壳吉岗夯剁索噬棍慨脱悲弥溢同麻夸灸申坪耽诵秦掳逢络酷览贫枣核

目 录

第一章 安全生产教育 1
第二章 污水处理知识 2
第一节 污水知识 2
第二节 污染物 3
第三节 生物处理 3
第三章 运行管理 8
第一节 污水处理-活性污泥法-SV30-MLSS 8
第二节 生物脱氮基本原理 9
第三节 污泥上浮----活性污泥上浮的主要因素 13
第四节 生物泡沫 16
第五节 污泥膨胀 18
第四章 设备维护保养 21
第一节 设备的使用与维护概论 21
第二节 单体设备维护保养细则 23
第五章 电气管理 27
第一节 电气常识 27
第二节 电气知识 29
第三节 电力电容的维护与运行管理 37
第四节 节约用电 38
第五节 安全用电 40

第一章 安全生产教育
安全生产教育是指向企业全体有关人员进行的安全思想、安全技能、安全知识的宣传、教育和训练。加强安全教育是十分重要而艰巨的任务，其重要意义：
⑴ 有利于提高职工安全知识水平和实际操作技能。
⑵ 有利于动员职工参与安全管理。
⑶ 有利于提高职工“安全第一”的思想。
1． 安全生产制度
⑴ 安全生产教育制
⑵ 安全生产检查制
⑶ 安全生产责任制
⑷ 伤亡事故报告处理
⑸ 防火防爆制度
⑹ 各种安全操作规程
2． 安全生产
⑴ 防毒气
⑵ 安全用电
⑶ 防溺水和防高空坠落
⑷ 防雷
⑸ 防火防爆
⑹ 化验室安全知识

第二章 污水处理知识
第一节　 污水知识
污水是指在生产和生活活动中排放的水的总称。
生活污水是人类日常生活中使用过的水，包厕所、厨房、浴室、洗衣房等处排出的水；来自住宅区、公共场所、机关、学校、医院、商店以及工厂生活间的生活污水含有较多的有机物，如蛋白质、动植物脂肪，碳水化合物和氨氮等；还含有肥皂盒洗涤剂以及病原微生物、寄生虫卵等。
工业废水是在工业生产过程中被使用过，为工业物料所污染，且污染物已无回收价值，在质量上已不符合生产工艺的需要，必须从生产系统中排出的水。
城市污水是指排入城市管道中的生活污水和城镇生活区的工业废水等，实际上是混合污水。
1、 城市污水的来源及性质
（1）城市污水是通过下水管道所收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。
① 生活污水是人们日常生活中排出的水。
② 工业废水是生产过程中排出的废水、包括生产工艺废水、循环冷却水、冲洗废水以及综合废水。
③ 降雨径流是由降水或冰雪融化形成的。
（2）城市污水的性质
① 物理性质：颜色、气味、水温等指标。
② 化学指标：pH、BOD5、CODcr、溶解固体（DS）和悬浮固体(SS)、TN、NH3-N、TP、重金属含量等。TN=有机氮（蛋白性氮、非蛋白性氮）+无机氮（NH3-N、NO2-N、NO3-N）
③ 生物指标：细菌、总大肠杆菌（生活、医院污水）。
污水处理：就是指采用各种技术和手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质，使水得到净化。
污水处理分类：
1．按照技术原理分：物理处理法、化学处理法、生物处理法。
⑴ 物理法：沉淀、过滤、分离、气浮。
⑵ 化学法：中和、混凝、氧化还原、吸附、离子交换。
⑶ 生物法：活性污泥（利用微生物的作用来去除污水中溶解的和胶体状态的有机物的方法）和生物膜法。
2. 按照处理程度分：一级处理、二级处理、三级处理（深度处理）。
⑴ 一级处理：去除污水中影响二级生物处理正常运转的杂物过程；主要包括去除污水中的漂浮物及悬浮状态的污染物，调整pH值和其他家禽污水腐化程度及后续处理工艺负荷的过程。
⑵ 二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，使出水的有机污染物质含量达到排放标准的要。主要使用微生物处理法----活性污泥法和生物膜法。
第二节　 污染物
污染物种类：
1、 按存在形态废水中污染物可分为：漂浮物、悬浮固体、胶体、低分子有机物、无机离子、溶解性气体、微生物等。
2、 按危害特征可分为：漂浮物、悬浮固体、石油类、好氧有机物、难降解有机物，重金属、植物营养物质、酸碱物质、反射性污染物、病原体、热污染等。
好氧有机物主要有腐殖酸、蛋白质、脂类、糖类、氨基酸等有机化合物。这些物质以悬浮或溶解状态存在于废水中，在微生物的作用下可以分解为简单的CO2等无机物。这些无机物在天然水体中分解需要消耗水中的溶解氧。
难降解有机物指不能被驯化的活性污泥所降解，而经过一定时间驯化后能在某种程度上降解的有机物。主要有有机氯化物、有机磷农药、有机金属化合物、芳香族为代表的多环及其他长链有机化合物。
第三节　 生物处理
（一） 生物处理就是利用微生物分解氧化有机物的这功能。并采取一定的人工措施，创造有利于微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量增殖，以提高其分解氧化有机物的效率的一种废水处理方法。
所有微生物处理过程都是一种生物转化过程，在这一过程中易于生物降解的有机污染物可在数分钟至数小时内进行两种转化：一是液相中溢出的气体，二是变成剩余生物污泥。在生物反应中，微生物代谢有机污染物并利用代谢过程中所获得的能量来供细胞繁殖和维持生命活动的需要。好氧条件下，微生物将有机物中的一部分碳元素转化为CO2，厌氧条件下，则将其转化为CH4 和CO2， 然后这些气体从液相中分离出来，同时微生物得到增殖，增殖的絮凝细菌细胞成为剩余污泥。
生物处理法：好氧生物处理法、缺氧生物处理法、厌氧生物处理法。
微生物生长方式：悬浮生长，固着生长、混合生长。
（二） 影响微生物的因素：
1）负荷
2）温度 好氧微生物15-30℃，厌氧微生物35-55℃。
3）pH值 好氧微生物pH值6.8-8.5，厌氧微生物6.8-7.2
4）含氧量
5）营养平衡 废水中的各种营养物质不平衡，会影响微生物的活性，影响处理效果
6）有毒物质
（三） 活性污泥
活性污泥是由好氧菌为主体的微生物群体形成的絮状绒粒。绒粒的直径一般为0.02-0.2mm，含水率一般为99.2-99.8%。
成熟的活性污泥具有很好的絮凝沉淀性能，其中含有大量的菌胶团和纤毛虫原生动物，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等，并可使BOD5的去除率达到90%左右。正常生长的活性污泥呈茶褐色，菌胶团絮体发育良好，个体大小适宜，稍具泥土味。
菌胶团：（1）微生物领域---将动物胶菌形成的细菌团块成为菌胶团。
（2）将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌相互凝聚成的菌胶团块称为菌胶团。
活性污泥处理技术是利用设施、设备和工艺技术将污水中所含有的污染物分离出来，将有害物质转化为无害的、稳定的物质，从而使污水得到净化。
（四）、污水处理工艺
1、活性污泥
工艺原理：向生活污水中不断注入空气，维持水中有足够的溶解氧，经过一段时间后，污水即生成一种絮凝体，这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构成的，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。
活性污泥法就是以悬浮生长在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法，它的主要构筑物有曝气池和二沉池。
2、工艺流程：曝气系统+二沉池+回流系统+剩余污泥排放系统
① 曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混合接触，进而将其吸收并分解的场所，是活性污泥工艺的核心。
② 曝气系统的作用是向曝气池中供给微生物增长极分解有机物所必需的氧气，并起混合搅拌的作用，使活性污泥与有机污染物质充分接触。
③ 二沉池的作用是使活性污泥与处理完的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。
④ 回流污泥系统：把二沉池沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。
⑤ 剩余污泥排放系统：随着有机污染物质被分解，曝气池每天都净增一部分活性污泥，这部分活性污泥称为剩余活性污泥，通过剩余活性污泥排放系统排出。
3、 工艺参数
① 入流水质水量Q
② 回流污泥量Qr是从二沉池补充到氧化沟的污泥量，回流比R是回流污泥量Qr与入流污泥量Q之比。
③ 悬浮固体MLSS是指混合液中悬浮固体的浓度，近似表示曝气池内活性微生物浓度；挥发性悬浮固体MLVSS由于不包含无机质，它能较好的反映活性污泥微生物的数量。
回流污泥悬浮固体RSS
回流污泥飞发性固体RVSS
④ 有机负荷F/M是指单位质量的活性污泥，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，单位为kgBOD5/（kgMLVSS·d）,一般为0.2—0.4。
a． F/M较大时，由于有机污染物较充足，活性污泥中的微生物增长速度较快，有机污染物被除去的速率也较快，但此时的活性污泥的沉降性能可能较差。
b． F/M较小时，由于有机污染物不太充足，微生物增长速率也较慢或基本不增长，甚至可能减少，此时有机物被去除的速率也必然较慢，但此时活性污泥沉降性能往往较好。
⑤ 溶解氧浓度
⑥ 剩余活性污泥的排放量Qw
污泥龄STR
⑦ 水力停留时间Ta
⑧ 二沉池水力表面负荷qs m3/（m2·h）=Q/Ac
固体表面负荷 qs kg/(m3.h)=(Q+Qr),MLSS/As
出水堰流负荷 m3/（m2·h）
⑨ 二沉池的泥位Ls
污泥层厚度Hs Hs不应超过1/3Ls
4、 生物脱氮
（1） 生物脱氮
氮的几种形式：有机氮、氨氮、亚硝态氮和硝态氮。
氮含量的指标：总氮（TN）、总凯氏氮（TKN）、氨氮（NH3-N）、硝酸盐氮（NO3--N）、亚硝酸盐氮（NO2--N）
TKN=有机氮+ NH3-N
TN=有机氮+无机氮= TKN+ NO3—N+ NO2—N
脱氮的过程即是各种形态的氮转化为氨气从水中脱除的过程。
（2） 生物脱氮原理
① 氨化作用：生物氨化是指微生物江有机氮转化为氨氮的过程。一般的异养微生物都能进行高效的氨化作用，即在细菌分泌的水解酶的催化作用下，有机氮化合物水解断开肽键，脱除羧基和氨基形成氮。
② 硝化作用：生物硝化作用是指利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮NH3-N氧化成亚硝酸盐NO2--N，硝化杆菌再将亚硝酸盐NO2--N氧化成稳定状态的硝酸盐NO3—N。
反应式：
反硝化菌
2 NH4++1.5 O2 N2+H2O+2 OH-

反硝化菌
2 NO2++0.5 O2 N2+4 H2O+2 OH-

（3）生物硝化过程中的主要影响因素
① 温度5-35℃硝化菌能正常的生理代谢活动，温度升高，活性增加，30℃左右活性最大。<5℃停止活动，硝化系统运行管理中，水温<15℃硝化速率明显下降。在冬季，为保证一定的硝化效果，采用增大污泥龄SRT来应对低温对硝化的影响。
② pH值：pH值在8-9范围内，活动最强，当pH<6.5或pH>9.5时受到抑制，pH<6.5时需投加碱。
③ 有机负荷F/M：F/M在0.15KgBOD5/KgMLVSS﹒d时，负荷越低，硝化进行得越充分，NH3-N向NO3—N转化效率越高。
④ 污泥龄SRT：长污泥龄，硝化细菌培养起来，硝化效果好。
溶解氧DO：溶解氧>2.0mg/L时，每克NH3-N转化NO3—N需要4.57g的氧。
⑤ BOD5/TKN比值：BOD5/TKN越大，硝化速率NR越小；BOD5/TKN越小，硝化速率NR越大，城市污水BOD5/TKN大约为56，活性污泥中硝化细菌的比例约为5%。如果BOD5/TKN变小时，由于硝化细菌比例增大，部分细菌会脱离污泥絮体而处于游离状态，不易于沉淀，导致出水浑浊。
⑥ 有毒物质。

（4）生物反硝化过程的影响因素
① 温度 温度越高，硝化速率越高，当低于15℃时反硝化速率将明显降低，低于5℃时反硝化趋于停止。
在冬季要保证脱氮效果，就必须增大污泥龄，提高污泥浓度。
② pH值 pH在6-9范围内均能正常代谢。
当pH<7.3时，反硝化最终产物N2O。
当pH>7.3时，反硝化最终产物N2。
③ BOD5/TKN 当BOD5/TKN>2.86时有机物即可满足需要。最高控制在BOD5/TKN>4.0,最好在5.7以上，否则应外增碳源补充有机物的不足。常用工业用甲醇，因为甲醇是一种不含氮的有机物，正常浓度对细菌没有抑制。
④ 缺氧段DO：缺氧段溶解氧小于0.5mg/L。
5、 生物除磷
污水中的磷主要来自粪便、洗涤剂、农药、含磷工业废水等。主要以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-、PO43-），聚磷酸盐和有机磷的形式存在。
生物除磷就是利用细菌、藻类等微生物在某种特定条件下，在它们体内的细胞内积储大大超过合成细胞所需的磷，并在厌氧条件下又释放出来的原理。通过对微生物的这种过剩摄取磷的控制，排除系统中的剩余污泥，达到生物除磷的目的。
（1）厌氧阶段：使含磷化合物呈溶解性磷，聚磷菌释放积储磷酸盐。
（2）好氧阶段：聚磷菌大量吸收积储溶解性磷化物中的磷，化合成TAP与聚磷酸盐。
聚磷菌是好氧菌，它在活性污泥中是优势菌种。但是在厌氧环境中将聚磷菌水解，由于他在利用基质的竞争中比其它好氧菌占优势，从而利于它的大量繁殖，经过厌氧与好氧的交替，进行释磷和吸磷的过程。出水在沉淀池与活性污泥分离，从而通过排除富磷污泥达到除磷。

（五）缺氧好养（A/O）生物脱氮工艺
1．工艺流程：
污水→缺氧池→好氧池→沉淀池→出水
在反硝化缺氧区中，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中的大量硝态氮（NOx—N）还原成N2，达到脱氮的目的。然后在后续的好好氧区中进行有机物的生物氧化，有机氮的氨化和氨氮的硝化等生化反应，后设沉淀池，部分沉淀污泥回流到缺氧区，以提供充足的微生物，同时还将好氧区内混合液回流至缺氧区，以保证缺氧区有足够的硝酸盐。
主要特点：
（1） 流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统。
（2） 反硝化池不需要外加碳源，降低运行费用。
（3） 好氧区在缺氧区之后，可以使反硝化残留的有机物得到进一步的去除，提高出水水质。
（4） 缺氧区在前，污水中的有机碳被氮硝化菌所利用，可减轻好氧区的有机负荷，同时缺氧区中进行的反硝化产生的碱度可以补偿好氧区中进行的硝化反应对碱度的需求。
缺点：脱氮效果不高，若沉淀池运行不当，易在沉淀池内发生反硝化反应，造成污泥上浮，水质恶化。
2．A2/O生物脱氮的主要参数及影响
（1） F/M和SRT：污泥负荷要低，污泥龄要长。
（2） 回流比R：回流比升高，脱氮效果也提高。但是混合液R太高，工艺过程动力消耗太大，运行费用高，一般设计100%回流。
（3） 水力停留时间：要达到70-80%的脱氮率，硝化反应水力不应小于6h，反硝化2h之内即可，硝化：反硝化=3:1。
（4） 溶解氧 好氧区2.0mg/L,缺氧区低于0.5mg/L，厌氧区低于0.2mg/L。
（5） pH值
（6） 温度
（7） BOD5和BOD5/(NOx-N)

第三章 运行管理
第一节　 污水处理-活性污泥法-SV30-MLSS
利用活性污泥法处理污水，主要是通过活性污泥微生物，在有氧的情况下，将有机物合成新的细胞物质或将其分解代谢，然后再经过由合成细胞形成的菌体有机物的絮凝、沉淀、分离，从而达到去除午睡中有机物、净化污水的目的。微生物代谢关系图如下：
分解代谢
代谢产物（H2O、CO2、NH3等）+能量

微生物

污水中的有机物+O2 内源呼吸产物+能量
（H2O、CO2、NH3）
合成代谢 微生物
合成细胞物质+O2
（CxHyNOz）

内源呼吸残留物
净增值细胞物质

污水净化的重要环节，首先是污水中有机物在曝气池中微生物的作用下合成菌胶团的过程，其次是菌体有机物的絮凝、沉淀和分离过程；影响污水处理质量的主要因素；首先是曝气池中由菌体有机物形成的活性污泥浓度（MLSS）的大小；其次是活性污泥凝聚，沉淀性能的好坏，而污泥沉降比（SV%）是指曝气池混合液在100ml量筒中，静置、沉淀30min后，沉淀污泥与混合液之体积比（%），由此，一方面，可以直接了解污泥凝聚、沉降性能的好坏；另一方面，污泥沉降比值在一定程度上也是污泥浓度大小的定量反映；因此，污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要参数。
1.1 MLSS是影响污水中有机物去除的关键
活性污泥微生物从污水中去除有机物的代谢过程，主要是由微生物细胞物质的合成（活性污泥增长）、有机物（包括一部分细胞物质）的氧化分解和氧的消耗组成。当氧供应充足时活性污泥的增长分为对数增长期、减速增长期 和内源呼吸期。在每个增长期，有机物的去除速率、氧利用速率、活性污泥特征等都各不相同。研究发现，有机物（F）与微生物（M）的比值（污泥负荷率F:M）是影响活性污泥处于不同阶段即影响有机物从污水中去除效果的重要因素。
F:M=Ns=QLs/XV(KgBOD5/KgMLSS﹒d)
式中：Q — 污水流量，m3/d
Ls -- 进水有机物（BOD5）浓度，mg/L
V -- 曝气池容积，m3
X – 混合液悬浮固体（MLSS），mg/L
在一般城市污水处理厂，曝气池容积固定，进水水量和水质（BOD5浓度）比较稳定，由以上公式不难发现，MLSS的大小是污泥负荷率的决定因素，直接影响污水中有机物的去除情况。
1.2 一般情况下，污泥沉降比值是MLSS定量的直观反映
这一点由以下公式可以证明
MLSS（g/L）=SV/SVI
式中SVI（ml/g）为污泥指数，即评定活性污泥凝聚、沉淀性能的指标。在稳定的污水处理工艺中，由于SVI值在一段时间内基本保持在某一稳定区间，因此，通常情况下，污泥沉降比值能够反映曝气池中混合后液的浓度，它在污泥浓度成正比例关系。
运行人员均以沉降比作为指导运行的主要参数，首先，因为它具有操作简单、历时短的特点；其次。可以通过测量污泥沉降比随时观察活性污泥的絮凝、沉淀过程，了解活性污泥特性，掌握活性污泥量，判断曝气池工艺运行情况，为工艺调整提供科学依据，从而由此控制污水处理效果。
1.3 沉降比与污泥指数（SVI）的关系
由测量污泥沉降比的过程，可以直接了解污泥絮凝、沉降性能的好坏。在我厂运行中，当SVI值在80-120之间，此时污泥呈褐色、絮状，沉淀性能良好；当SVI值小于80时，说明污泥泥龄过长或有机物含量过低，此时污泥细碎，颜色发黑，活性不好；当SVI值大于120时，污泥过于松散，呈浅褐色，沉淀性能较差；另外，污泥沉降比测量结束后，通过观察量筒中污泥放置多少时间后上浮可以判断曝气池的供氧情况。如污泥在静沉放置3-4小时后仍不上浮，呈褐色证明活性污泥性状较好，曝气供氧充分；如静沉2小时左右污泥上浮，呈黑色，说明污泥厌氧，曝气池供氧量不足。
在工艺运行中，如果进水量、剩余污泥排放量等运行条件比较稳定。污泥沉降比值不会发生突变，SVI值也比较稳定，此时的污泥沉降比值对应一定的活性污泥浓度，沉降比小于15%时，曝气池混合液浓度低，活性污泥发育不良，处于不成熟期，污泥絮凝、沉降效果差，菌胶团松散，活性污泥微生物不活跃，从而造成出水水质不稳定，甚至不能达标；当沉降比在15%-50%之间时，活性污泥已经成熟，混合液浓度较高，一般都在2000-3000mg/L左右，污泥负荷处在沉降区段，污泥絮凝、沉降性能都比较好，微生物也很活跃，出水水质稳定。为了减少曝气池的鼓风量，节约能源，我们一般将污泥沉降比控制在15%-30%之间。
测定污泥沉降比是用以指导工艺运行的重要方法。因为它不但操作简单、方便，而且能使运行管理人员随时了解曝气池中活性污泥的浓度和泥质情况，从而掌握和控制整个工艺的运行参数，通过确定稳定的污泥沉降比值，可以达到控制污水处理效果，保证出水水质的目的。

第二节　 生物脱氮基本原理
进行生物脱氮可分为氨化-硝化-反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和NH3-N转化为N2和NXO气体的过程。
废水中存在着有机氮、NH3-N、NOX—-N，等形式的氮，而其中以NH3-N和有机氮为主要形式，在生物处理过程中，有机氮被异养微生物氧化分解，即通过氨化作用转化成NH3-N，而后经过硝化过程转变成为NOX—-N，最后通过反硝化作用使NOX—-N转换成N2，而逸入大气。
由此可见，进行生物脱氮可分为氨化-硝化-反硝化三个步骤。由于氨化反应速度很快，在一般废水处理设施中均能完成，故生物脱氮的关键在于硝化和反硝化。
（1）氨化作用
氨化作用是指将有机氮化合物转化为NH3-N的过程，也称为矿化作用。参与氨化作用的细菌称为氨化细菌。在自然界中，它们的种类很多，主要有好氧性的荧光假单胞菌和灵杆菌、兼性的变形杆菌和厌氧的腐败梭菌等。在好养条件下，主要有两种降解方式，一是氧化酶催化下的氧化脱氮。例如氨基酸生成酮酸和氨：
CH3CH(NH3)COOH ---→ CH3C(NH2)COOH ---→ CH3COCOOH+NH3
丙氨酸 亚氨基丙酸法 丙酮酸
另一是某些好氧菌，在水解酶的催化作用下能水解脱氮反应。例如尿素能被许多细菌水解产生氨，分解尿素的细菌有尿八联球菌等，它们是好氧菌，其反应式如下：
（NH2）2CO+2 H2O ---→ 2NH3+CO2+H2O
在厌氧或缺氧的条件下，厌氧微生物和兼性厌氧微生物对有机氮化合物进行还原脱氮、水解脱氮和脱水脱氮三种途径的氨化反应。
+2H
RCH（NH3）COOH ----→ RCH3COOH+NH3

+H2O
CH3CH（NH2）COOH ----→ CH3CH(OH)COOH+NH3

-H2O
CH2(OH)CH(NH2)COOH ----→ CH3COCOOH+NH3

（2）硝化作用
硝化作用是指将NH3-N氧化为NOX—-N的生物化学反应，这个过程由亚硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亚硝化反应和硝化反应两个步骤，该反应历程为：
亚硝化反应 NH3 + 1.5 O2 ----→ NO2— + H++H2O+273.5KJ
硝化反应 NO2—+ 0.5 O2 ----→ NO3— + 73.19KJ
总反应式 NH3 + 2 O2 ----→ NO3— + H+ + H2O + 346.69KJ
亚硝酸菌有亚硝酸单胞菌属、亚硝酸螺杆菌属和亚硝酸球菌属。硝酸菌有硝酸杆菌属、硝酸球菌属。亚硝酸菌和硝酸菌统称为硝化菌。发生硝化反应时细菌分别从氧化NH3-N和NOX—-N的过程中获得能量，碳源来自无机碳化合物，如CO32—、HCO—、CO2 等。假定细胞的组成为C5H7NO2，则硝化菌合成的化学计量关系可表示为：
亚硝化反应 15 CO2+13 NH3 ---→ 10 NO2—+3 C5H7NO2+22 H++4H2O
硝化反应 5 CO2+ NH3 +10 NO2—---→10 NO3—+ C5H7NO2
在综合考虑了氧化合成后，实际应用中的硝化反应总方程式为：
NH3 +1.86 O2+0.98 HCO3—---→ 0.02 C5H7NO2+1.04 H2O+0.98 NO3—+0.88 H2CO3
由上式可以看出硝化过程的三个重要特征：
1) NH3的生物氧化需要大量的氧，大约每去除1g的NH3-N需要4.2g O2；
2) 硝化过程细胞产率非常低，难以维持较高物质浓度，特别是在低温的冬季；
3) 硝化过程中产生大量的质子（H+），为了使反应能顺利进行，需要大量的碱中和，理论上大约为每氧化1g的NH3-N需要碱度5.57g（以NaCO3计）
硝化反应影响因素
① 温度
在生物硝化系统中，硝化细菌对温度的变化非常敏感，在5～35℃的范围内，硝化菌能进行正常的生理代谢活动。当废水温度低于15℃时，硝化速率会明显下降，当温度低于10℃时已启动的硝化系统可以勉强维持，硝化速率只有30℃时的硝化速率的25%。尽管温度的升高，生物活性增大，硝化速率也升高，但温度过高将使硝化菌大量死亡，实际运行中要求硝化反应温度低于38℃。
② pH值
硝化菌对pH值变化非常敏感最佳pH值是8.0～8.4，在这一最佳pH值条件下，硝化速度，硝化菌最大的比值速度可达最大值。Anthonison认为pH对硝化反应的影响只是表观现象。
③ 溶解氧
氧是硝化反应过程中的电子受体，反应器内溶解氧高低，必将影响硝化反应的进程。在活性污泥法系统中，大多数学者认为溶解氧应该控制在1.5～2.0mg/L内，低于0.5mg/L则硝化作用趋于停止。当前认为在低DO（1.5mg/L）下可出现SND现象。在DO>2.0mg/L，溶解氧浓度对硝化过程影响可不予考虑。但DO浓度不宜太高，因为溶解氧过高能够导致有机物分解过快，从而使微生物缺乏营养，活性污泥易于老化，结构松散。此外，溶解氧过高，过量耗能，在经济上也是不适宜的
④ 生物固体平均停留时间（污泥龄）
为了使硝化菌群能够在连续流反应器系统存活，微生物在反应器内的停留时间（θc）s必须大于自养型硝化菌最小的世代时间(θc）smin，否则硝化菌的流失率将大于净增率，将使硝化菌从系统中流失殆尽。一般对（θc）s的取值，至少应为硝化菌最小世代时间的2倍以上，即安全系数应大于2。
⑤ 重金属及有毒物质
除了重金属以外，对硝化反应产生抑制作用的物质还有：高浓度氨氮、高浓度硝酸盐有机物及络合离子等。
（3）反硝化作用
反硝化作用是指在厌氧或缺氧（DO<0.3～0.5mg/L）条件下，NOX—-N及其它氮氧化物被用作电子受体被还原为氮气或氮的其他气态氧化物的生物学反应，这个过程由反硝化菌完成，反应历程为：
NO3—--→ NO2—--→ NO --→N2O --→ N2
NO3—+5[H]（有机电子供体）--→ 0.5 N2+2 H2O+ OH—
NO2—+3[H]（有机电子供体）--→ 0.5 N2+H2O+ OH—
[H]可以是任何能提供电子，且能还原NOX—-N为氮气的物质，包括有机物、硫化物、H+等。进行这类反应的细菌主要有变形杆菌属、微球菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、产碱杆菌属、黄杆菌属等兼性细菌，它们在自然界中广泛存在。有分子氧存在时，利用O2作为最终电子受体，氧化有机物，进行呼吸；无分子氧存在时，利用NOX—-N进行呼吸研究表明，这种利用分子氧和NOX—-N之间的转换很容易进行，即使频繁交换也不会抑制反硝化的进行。
大多数反硝化菌能进行反硝化的同时将NOX—-N同化为NH3-N而供给细胞合成之用，这也就是所谓同化反硝化。只有当NOX—-N作为反硝化菌唯一可利用的氨源时NOX—-N同化代谢才可能发生。如果废水中同时存在NH3-N，反硝化菌有限地利用NH3-N进行合成。
反硝化反应影响因素
① 温度
反硝化细菌对温度变化虽不如硝化细菌那么敏感，但反硝化效果也会随着温度的变化而变化。温度越高，硝化速率也越高，在30～35℃时，DNR增至最大。当低于15℃时，反硝化速率将明显降低；至5℃时，反硝化将趋于停止。
② pH值
pH值是反硝化反应的重要影响因素，对反硝化最适宜的pH值是6.5～7.5，在这个pH值的条件下，反硝化速率最高，当pH值高于8或者低于6时，反硝化速率大为下降。
③ 外加碳源
反硝化菌是属于异养型兼性厌氧菌，在厌氧条件下以NOX—-N为电子受体，以有机物（有机碳）为电子供体。由此可见碳源是反硝化过程中不可少的一种物质，进水的C/N直接影响生物脱氮除氮效果的重要因素。一般BOD/TKN=3～4，有机物越充分，反应速度越快，当废水中BOD/TKN小于3时，需要外加碳源才能达到理想的脱氮的目的。因此碳源对对反硝化效果影响很大。反硝化的碳源来源主要分三类：一是废水本身的组成物，如各种有机酸、淀粉、碳水化合物等；二是废水处理过程中添加碳源，一般可以添加附近一些工业副产物，如乙酸、丙酸和甲醇等；三是活性污泥自身死亡自溶释放的碳源，称为内源碳。
④ 溶解氧
反硝化菌是异养兼性厌氧菌，只有在无分子氧而同时存在硝酸和亚硝酸盐离子的条件下，它们才能利用这些离子中的氧进行呼吸，使硝酸盐还原。如反应器内溶解氧较高，将使反硝化菌利用氧进行呼吸，抑制反硝化菌体内硝酸盐还原酶的合成，或者氧成为电子受体，阻碍硝酸盐的还原，但是，另一方面，在反硝化菌以在厌氧、好氧交替环境中生活为宜，溶解氧应控制在0.5mg/L。
（4）同化作用
在生物脱氮过程中，废水中的一部分氮（NH3-N或有机氮）被同化为异养生物细胞的组成部分。微生物细胞采用C60H87O23N12P来表示，按细胞干重量计算，微生物细胞中氮含量约为12.5%。虽然微生物的内源呼吸和溶胞作用会使一部分细胞的氮有一有机氮和NH3-N形式回到废水中，但仍存在于微生物的细胞及内源呼吸残留物中的氮可以在二沉池中得以从废水中去除。

第三节　 污泥上浮----活性污泥上浮的主要因素
3.1 进水水质
3.1.1 过量的表面活性剂物质和油脂类化合物
这类物质可以影响细胞质膜的稳定性和通透性，使细胞的某些必要成分流失而导致微生物生长停滞和死亡。当曝气池进水中含有大量这类物质时，会产生大量泡沫（气泡），这些气泡很容易附聚在菌胶团上，使活性污泥的比重降低而上浮。另外，当进水含油脂量过高时，经过与曝气与混合，油脂会附聚在菌胶团表面，使细菌缺氧死亡，导致比重降低而上浮。
3.1.2 pH值冲击
过高或过低的pH值会影响活性污泥微生物胞外酶及存在于细胞质和细胞壁里酶的催化作用以及微生物对营养物质的吸收。当连续曝气反应池内pH<4.0或pH>11.0时，多数情况下活性污泥中微生物活性受到抑制，或失去活性，甚至死亡，以致发生污泥上浮。相关实验结果表明：当进水pH值为2.5-5.0和10.0-12.0时，pH值越低（或越高），污泥活性受到抑制越严重，上浮污泥量越多。控制低pH值（3.5-7.0）的反应周期内pH值不变，两种废水的活性污泥在pH≤5.5时就开始出现污泥上浮。另一方面，随着pH值的增加，由于胞外聚合物（Extra Celluar Polymer）的电离官能团增加，活性污泥絮凝作用增加（尽管带的负电性增加），但当pH值超过一定范围后，絮凝作用下降。可见，这时的电排斥作用增加，也会造成活性污泥脱絮（悬浮、不絮凝、反絮凝（deflocculation）和上浮）。
3.1.3 盐含量的影响
对进水的pH值调整不能消除碱度对活性污泥的影响，对碱性进水调pH值，虽然中和了碱性物质，但产生了盐。盐溶液浓度不同渗透压也不同，渗透压是影响微生物生存的重要因素之一。如微生物所处的渗透压发生突变，就会导致细胞死亡。
3.1.4 水温过热
组成活性污泥的微生物适合的温度范围一般为15-35℃，超过45℃时会使活性污泥中大部分微生物死亡而上浮（经过长期驯化的或特殊微生物除外）。
3.15 致毒性底物
对好氧活性污泥微生物有致毒作用的底物主要包括：含量过高的COD、有机物（酚及其衍生物、醇醛和某些有机酸等），硫化物、重金属及卤化物，高底物浓度可与细胞酶活动中心形成稳定的化合物，导致基质不能接近，无法被降解，甚至使细胞中毒死亡，重金属离子进入细胞后主要与酶或蛋白质上的-SH基结合而使之失活或变性，微量的重金属离子还能在细胞内不断累积最终对微生物发生毒害作用（微动作用），卤化物最常见的是碘和氯，碘不可逆地与菌体蛋白质（或酶）的酪氨酸结合，生成二碘酪氨酸，使菌体失活。氯与水合成次氯酸，其分解产生强氧化剂，而且废水中有机物的突变，使原被驯化好的并能降解有机毒物的微生物减少或消失。